Tee tuulen ohjaama MIDI-instrumentti: 5 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tämä hanke toimitettiin Creative Electronicsille, BEng Electronics Engineering 4. vuoden moduulille Málagan yliopistossa, Telecommunications Schoolissa.

Alkuperäinen idea syntyi kauan sitten, koska puolisoni Alejandro on viettänyt yli puolet elämästään huilun soittamisessa. Niinpä hän piti houkuttelevana ajatusta elektronisesta puhallinsoittimesta. Tämä on siis yhteistyömme tulos; Tämän lähestymistavan pääpaino oli saada esteettisesti raikas rakenne, joka on samanlainen kuin bassoklarinetti.

Demo:)

Tarvikkeet

• Arduino -levy (käytimme SAV MAKER I: tä, joka perustuu Arduino Leonardoon).
• Ilmanpaineanturi, MP3V5010.
• Venymittari, FSR07.
• Vastukset: 11 4K7: stä, 1 of 3K9, 1 of 470K, 1 of 2M2, 1 of 100K.
• Yksi potentiometri 200K.
• Yksi 33pF keraaminen kondensaattori.
• Kaksi 10uF ja 22uF sähkökondensaattoria.
• Yksi LM2940.
• Yksi LP2950.
• Yksi LM324.
• Yksi MCP23016.
• Yksi 30x20 reiän rei'itetty levy.
• 30 nastaista otsikkoa, sekä naaras- että urospuolisia (yksi sukupuoli Arduinolle, toinen niemelle).
• Yksi pari HD15 -liittimiä, sekä uros että naaras (juotoskuppien kanssa).
• Lainaa kaverin lämpökutistuva putki ja eristysteippi. Musta mieluummin.
• Kaksi 18650 litiumioniakkua ja niiden paristopidike.
• Kytkin.
• Arduinon USB -kaapeli.
• Ainakin 11 painiketta, jos haluat laadukkaan tunteen, älä käytä meidän painikkeitamme.
• Jonkinlainen kotelo tai kotelo. Noin neliömetrin puulauta riittää.
• Puoli metriä PVC -letkua, ulkohalkaisija 32 mm.
• 67 asteen PVC -liitos edelliselle putkelle.
• Yksi PVC -vähennys 40 mm: stä 32 mm: iin (ulkoinen).
• Yksi PVC -vähennys 25 mm: stä 20 mm: iin (ulkoinen).
• Tyhjä pullo Betadinea.
• Alttosaksofonin suukappale.
• Alttosaksofonin ruoko.
• Alttosaksofonin ligatuuri.
• Vähän vaahtoa.
• Paljon johtoa (audiojohtoa suositellaan, koska se menee pariksi puna-musta).
• Jotkut ruuvit.
• Matta musta spraymaali.
• Matta spray -lakka.

Vaihe 1: Keho

Ensinnäkin PVC -putki valittiin osaksi kehoa. Voit valita toisen halkaisijan, vaikka suosittelemme ulkohalkaisijaa 32 mm ja pituutta 40 cm, koska olimme tyytyväisiä näihin mittoihin.

Kun saat putken käsiin, aseta painikkeiden merkintäasettelu. Tämä riippuu sormien pituudesta. Kun merkinnät on tehty, poraa vastaava reikä kutakin painiketta varten. Suosittelemme aloittamaan laihalla terällä ja kaivertamaan reikä lisäämällä poran halkaisijaa. Myös poran käyttö ennen poraa voi parantaa vakautta.

Sinun on otettava käyttöön neljä irrallista johtoa, jotta painemittari ja ilmanpaineanturi voidaan liittää myöhemmin; tämä kappale (runko) ja kaula ovat kiinni toisiinsa 67 asteen putkella. Tämä putki hiottiin ja maalattiin mustaksi.

Tämän kappaleen liittämiseksi jalkaan käytimme PVC -vähennysliitosta 40 mm - 32 mm (ulkohalkaisija). Neljä puuruuvia lisättiin liitoksen vahvistamiseksi. Vähennysliitoksen ja rungon väliin teimme poran ja otimme käyttöön leveämmän ruuvin vakauden saavuttamiseksi. Suosittelemme poraamaan putket ennen johdotusta; muuten tuho on taattu.

Seuraava vaihe on juottaa johdot painikkeiden liittimiin, mitata pituus alhaalta ja varata lisäpituus, jotta yhteys ei ole tiukka. Kun putki on hiottu ja maalattu mustaksi (käytimme mattamustaa ruiskumaalia; anna niin monta kerrosta kuin haluat, kunnes se näyttää hyvältä auringonvalossa), lisää painikkeet ylhäältä alas ja merkitse jokainen niistä. Suosittelemme käyttämään kaapeleissa kahta eri väriä (esim. Musta ja punainen); koska ne kaikki on kytketty maahan yhdellä nastallaan, jätimme mustan kaapelin vapaaksi ja merkitsimme vain punaiset kaapelit. Napit peitettiin mustalla eristysteipillä, jotta ne sopivat ulkoasuun ja sopivat kauniisti putoamatta.

Juottaa HD15 -naarasliitin (juotoskupit auttavat paljon) käyttämällä vaiheen 4 kaaviossa ehdotettua asettelua (tai omaa) ja liitä tontit yhteen. Muista, että kutisteputket tarjoavat vahvan luotettavuuden oikosulkuja vastaan.

Vaihe 2: Jalkojen suunnittelu

Tätä suunnittelua varten käytetty piiri on juurensa vuoksi hyvin yksinkertainen. Kaksi sarjaan asennettua litiumakkua syöttävät LDO (low-dropout) -jännitesäätimen, joka syöttää 5 V: n ulostulostaan muuhun piiriin. LM324: n operaatiovahvistimet sopivat sekä ilmanpaineanturin (MP3V5010, 0,2 - 3,3 volttia) dynaamisen alueen että painemittarin (negatiivisen kaltevuuden muuttuvan vastuksen) käyttämiseen Arduino -kortin analogisiin tuloihin (0 … 5 volttia). Näin ollen ensimmäisessä käytetään ei-invertteriä, jossa on säädettävä vahvistus (1 <G <3), ja toisessa jännitteenjakaja ja seuraaja. Nämä tarjoavat riittävän jännitteen vaihtelun. Jos haluat lisätietoja näistä laitteista, napsauta tätä ja siellä. LP2950 tarjoaa myös viitteen 3,3 voltille, jotka on hankittava MP3V5010: stä.

Mikä tahansa FSR (Force Sensing Resistor) -sarjan malli riittää, ja vaikka 04 on kaunein, käytimme 07: tä varastossa olevien ongelmien vuoksi. Nämä anturit muuttavat sähkövastustaan taivutusvoiman mukaan, ja testasimme kokeellisesti, etteivät ne muutu, kun niitä painetaan koko pinnan viereen. Tämä oli virhe alun perin sen paikan vuoksi, johon aiomme sijoittaa kappaleen, mutta omaksuttu ratkaisu toimi hyvin ja se selitetään neljännessä vaiheessa.

Yksi kortin perusosista on MCP23016. Tämä on 16-bittinen I2C I/O -laajennin, joka oli mielestämme hyödyllinen koodin (ja ehkä johdotuksen) monimutkaisuuden vähentämiseksi. Moduulia käytetään vain luku-2-tavuisena rekisterinä; se tuottaa keskeytyksen (pakottaa logiikan "0", joten vetovoimaa tarvitaan logiikan "1" asettamiseksi) kuudennelle nastalleen, kun jokin sen rekisteriarvoista muuttuu. Arduino on ohjelmoitu laukaisemaan tämän signaalin kaltevuudella; Tämän jälkeen hän pyytää tietoja ja purkaa ne tietääkseen, onko muistiinpano kelvollinen vai ei, ja jos se on, hän tallentaa sen ja käyttää sitä seuraavan MIDI -paketin rakentamiseen. Jokaisessa painikkeessa on kaksi liitintä, jotka on kytketty maahan ja vetovastus (4,7 K) 5 volttiin. Siten kun sitä painetaan, I2C -laite lukee logiikan "0" ja logiikka "1" tarkoittaa vapauttamista. RC -pari (3.9K ja 33p) määrittää sisäisen kellonsa; nastat 14 ja 15 ovat SCL- ja SDA -signaaleja. Tämän laitteen I2C -osoite on 0x20. Tarkista lisätietoja taulukosta.

Liitäntäkaavio, jota käytimme HD15 -liittimen johdotuksessa, ei tietenkään ole ainutlaatuinen. Teimme sen tällä tavalla, koska tekemämme piirilevyn reititys oli helpompaa, ja tärkeä asia on pitää selkeä luettelo solmuista ja vastaavista painikkeista. Tarpeetonta sanoa, mutta aion; painikkeissa on kaksi liitintä. Toinen niistä (epämääräisesti) on kytketty vastaavaan solmuun HD15 -liittimessä, kun taas toinen on kytketty maahan. Siten kaikilla painikkeilla on sama maadoitus ja ne on liitetty vain yhteen HD15 -liittimen nastaan. Tarjoamamme kuva on urosliittimen takakuva, eli naarasparin edestä. Juotta johdot huolellisesti, et halua yhdistää niitä väärin, luota meihin.

Suunnittelimme piirin Arduinon liittämiseksi siihen, jotta se olisi selkeä. Piirin pitäisi olla tarpeeksi tilaa, jotta piiri mahtuu hänen alleen, joten laatikko voi olla pienempi kuin meidän. Ehdotettu rakennuksen asettelu on esitetty alla olevassa kuvassa. Kiinnitämme silikonia paristojen pidikkeen kiinnittämiseen laatikon sisäpuolelle, poraamme viitan sen reunoille ja kiinnitämme ruuvit tällä tavalla.

Tämän kappaleen liittämiseksi runkoon käytimme PVC -vähennysliitosta 40 mm - 32 mm (ulkohalkaisija). Neljä puuruuvia lisättiin liitoksen vahvistamiseksi. Vähennysliitoksen ja rungon väliin teimme poran ja otimme käyttöön leveämmän ruuvin vakauden saavuttamiseksi. Varo vahingoittamasta johtoja.

Vaihe 3: Suukappaleen asennus

Tämä on luultavasti kokoonpanon tärkein osa. Se perustuu puhtaasti ensimmäisen kuvan kaavioon. Ylisuuri osa on tarpeeksi suuri, jotta se mahtuu 32 mm: n (ulkoinen) PVC -putkeen.

Suunnitellessamme tätä kappaletta (kaulaa) päätimme käyttää piirilevyä MP3V5010: n kiinnittämiseen, vaikka voit jättää sen huomiotta. PDF: n mukaan käytetyt liittimet ovat 2 (3,3 voltin syöttö), 3 (maa) ja 4 (ilmanpaineen sähköinen signaali). Jotta PCB: tä ei tilataisi tältä osin, suosittelemme, että katkaiset käyttämättömät nastat ja liimaat komponentin PVC -putkeen, kun johdotus on valmis. Tämä on helpoin tapa ajatella. Lisäksi tässä paineanturissa on kaksi anturia; haluat kattaa yhden niistä. Tämä parantaa sen reaktiota. Teimme sen tuomalla pienen metallikappaleen lämpökutistuvaan putkeen, joka peittää nupin, ja lämmittämällä putkea.

Ensimmäinen asia, jonka haluat tehdä, on löytää kartiomainen kappale, joka mahtuu ilmanpaineanturin putkeen, kuten toisessa kuvassa näkyy. Tämä on keltainen pala edellisessä kaaviossa. Pienen poran tai ohuen juotosraudan avulla voit tehdä kapean reiän kartion huipulle. Testaa, sopiiko se tiukasti; jos ei, jatka reiän halkaisijan kasvattamista, kunnes se kasvaa. Kun tämä on valmis, haluat löytää kappaleen, joka sopii edellisen ympärille ja peittää sen estäen ilmavirran ulospäin. Itse asiassa haluat testata joka askeleellasi, ettei ilma pääse ulos kotelosta; jos näin on, kokeile lisätä silikonia liitoksiin. Tämän pitäisi johtaa seuraavaan kuvaan. Vain siksi, että se auttaa, käytimme Betadine -pulloa tähän tarkoitukseen: keltainen pala on sisäinen annostelija, kun taas sitä peittävä pala on korkki, jossa on leikkaus päähän, jotta se muuttuu putken muotoiseksi. Leikkaus tehtiin kuumalla veitsellä.

Seuraava kappale oli PVC -pelkistys 25: stä (ulkoinen) 20: een (sisäinen). Tämä kappale sopi hienosti jo järjestettyyn letkuun, vaikka meidän piti hioa se ja liimata seinät mainitun ilmavirran estämiseksi. Toistaiseksi haluamme tämän olevan suljettu onkalo. Kaaviossa tämä kappale, josta puhumme, on tummanharmaa, joka seuraa suoraan keltaista. Kun tämä kappale on lisätty, instrumentin kaula on melkein valmis. Seuraava askel on leikata pala ulos halkaisijaltaan 32 mm (PVC) -putkesta ja porata reikä sen keskelle, jolloin painemittarin johdot menevät ulos. Juotos neljä johtoa, jotka mainitsimme aiemmin vaiheessa 1 seuraavan kaavion mukaisesti, ja liimaa kaula kulmaliitokseen (mustan maalaamisen jälkeen esteettisiin tarkoituksiin).

Viimeinen vaihe on tiivistää suukappale kätevästi. Tämän tehtävän suorittamiseksi käytimme alttosaksiruokaa, mustaa eristysteippiä ja ligatuuria. Painemittari sijaitsi kaislan alla ennen teipin kiinnittämistä; mittarin sähköliitännät vahvistettiin mustilla kutisteputkilla. Tämä kappale on suunniteltu poistettavaksi, jotta ontelo voidaan puhdistaa toiston jälkeen jonkin aikaa. Kaikki tämä näkyy kahdessa viimeisessä kuvassa.

Vaihe 4: Ohjelmisto

Lataa ja asenna Virtual MIDI Piano Keyboard, tässä on linkki.

Looginen tapa suorittaa tämä vaihe on seuraava: lataa ensin tässä ohjeessa oleva Arduino -luonnos ja lataa se Arduino -kortillesi. Käynnistä nyt VMPK ja tarkista asetukset. Kuten ensimmäisessä kuvassa näkyy, "Input MIDI -yhteyden" pitäisi olla Arduino -korttisi (tässä tapauksessa Arduino Leonardo). Jos käytät Linuxia, sinun ei tarvitse asentaa mitään, varmista vain, että VPMK -tiedostossasi on toisessa kuvassa näkyvät ominaisuudet.

Vaihe 5: Vianetsintä

Tapaus 1. Järjestelmä ei näytä toimivan. Jos Arduinon merkkivalo ei pala tai se on hieman tavallista tummempi, tarkista, että järjestelmä saa oikean virran (katso tapaus 6).

Tapaus 2. Savua näyttää olevan, koska jokin haisee palanulta. Luultavasti jossain on oikosulku (tarkista virta ja johtosarjat). Ehkä sinun pitäisi koskettaa (varoen) kutakin komponenttia sen lämpötilan tarkistamiseksi; jos se on tavallista lämpimämpää, älä panikoi, vaan vaihda se.

Tapaus 3. Arduinoa ei tunnisteta (Arduino IDE: ssä). Lataa toimitetut luonnokset uudelleen, jos ongelma jatkuu, varmista, että Arduino on liitetty oikein tietokoneeseen ja että Arduino IDE -asetukset on asetettu oletusasetuksiin. Jos mikään ei toimi, harkitse Arduinon vaihtamista. Joissakin tapauksissa luonnoksen lataaminen voi auttaa nollauspainikkeen painamista "kokoamisen" aikana ja sen vapauttamista "lataamisen" aikana.

Tapaus 4. Jotkut näppäimet näyttävät toimivan huonosti. Eristä mikä avain ei toimi. Jatkuvuustestistä voi olla hyötyä, tai voit käyttää toimitettua luonnosta painikkeiden testaamiseen. vetovastus ei ehkä ole juotettu oikein tai painike on viallinen. Jos avaimet ovat kunnossa, ota meihin yhteyttä paljastaaksesi ongelmasi.

Tapaus 5. En voi vastaanottaa muistiinpanoja VMPK: sta. Tarkista, että Arduino on liitetty oikein tietokoneeseen. Noudata sitten VMPK: ssa vaiheessa 3 esitettyjä vaiheita. Jos ongelma jatkuu, suorita painikkeen nollaus tai ota meihin yhteyttä.

Tapaus 6. Sähkökäynnistystesti. Suorita seuraavat mittaukset: kun olet poistanut Arduinon viitan, kytke virta päälle. Aseta musta anturi maadoitusnastaan (kuka tahansa riittää) ja tarkista tehosolmut punaisella anturilla. Akun positiivisen levyn kohdalla on oltava vähintään 7,4 voltin jännitehäviö, muuten lataa akut. LM2940: n tulossa pitäisi olla sama jännitehäviö, kuten kaaviossa näkyy. Sen ulostulossa on oltava 5 voltin pudotus; samaa arvoa odotetaan LM324 (nasta 4), MCP23016 (nasta 20) ja LP2950 (nasta 3). Viimeisen ulostulon pitäisi näyttää 3,3 voltin arvo.