MID Elektronisen urun soittaminen: 6 vaihetta

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

Tämä opettavainen opastaa sinua ottamaan autotallissa tai kellarissa olevat vanhat rakastamattomat elektroniset urut ja muuttamaan ne nykyaikaiseksi soittimeksi. Emme aio jäädä liikaa yksityiskohtiin tietyn urun suhteen, paitsi että sanomme, että pohjimmiltaan tyypillinen musiikkinäppäimistö on näppäimistö, joka yhdistetään, kun se painetaan yhteiseen väylään. Vanhassa maailmassa näppäinten rinnalla oli huomattavia piirejä, jotka johtivat lähdön siirtämisen väylälle, joka puolestaan vahvistettiin ja siirrettiin audiojärjestelmään. Nykyään näppäimistö on joukko antureita; luemme yksittäisten avainten tilan ja lähetämme muutokset ohjelmistosyntetisaattorille, jota ohjaavat MIDI -komennot.

Ohjeistus kattaa suuren osan prosessista avainten digitaalisen tilan keräämisestä, hallitsemisesta Arduino -mikroprosessorilla, MIDI -tietovirran rakentamisesta ja sen siirtämisestä tietokoneelle (mukaan lukien Raspberry Pi), joka käyttää syntetisaattoria.

Vaihe 1: Näppäimistö tiivistetty

Seuraavassa on esitetty abstrakti elektroninen urku, jossa jokainen rivi on avain- tai pysäytysjoukko tai muut ohjauskytkimet. Sarakkeen 0 merkinnät edustavat yksittäisiä näppäimiä ja - väylä, johon näppäin on liitetty, kun sitä painetaan. Suuri käsikirja 61 voi olla ensimmäinen rivi, turpoamisohje toinen rivi, polkimet kolmas ja pysähdykset jne. Neljäs. Rivit sisältävät itse asiassa 64 elementtiä, koska sen digitaalinen merkitys on 2 yli 61.

Bussi 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Bussi 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Bussi 2 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Bussi 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Jokainen väylä on itsenäinen ja eristetty sähköisesti vertaisryhmistä. Ensimmäiset 8 elementtiä on korostettu lihavoituna, ja 8 tällaista lohkoa on yllä. Seuraavassa vaiheessa esitetään painettu piirilevy, joka toimii lihavoiduilla elementeillä, ja muut 7 lohkoa.

Näppäimet on esitetty yllä olevina 0 -arvoina. Voimme viedä tätä hieman pidemmälle ja sanoa, että näppäin on digitaalinen 1, kun sitä painetaan, ja 0 muussa tapauksessa. Ja avaimet voivat olla perinteisiä musiikkivalkoisia asuntoja tai mustia teräviä esineitä, urkupedaaleja tai urkujen pysäytyksiä tai kiertokytkimiä, jotka saattavat antaa meille saksofoniäänen. Pidämme laitetta yksinkertaisesti joukkona kytkimiä väyläjoukossa ja pohjimmiltaan 0- ja 1 -digitaalista virtaa.

Vaihe 2: Johdotus näppäimistöistä

Näppäimistöjen johdotuksen helpottamiseksi piirilevy on rakennettu käyttämällä Eagle CAD: ää. Sen koko on noin 96 mm x 43 mm, ja vaaditaan 8, jotka ulottuvat urkujen näppäimistökokoonpanojen taakse.

Katsotaanpa tätä piirilevyä (PCB) yksityiskohtaisesti. Vasen kuva on piirilevyn etuosa, johon komponentit on asennettu, ja oikea on sen takaosa, jossa juotamme komponentit.

Ensinnäkin ylhäällä olevat 2X3 -komponentit on tarkoitettu liitettäväksi yllä oleviin näppäimiin, joissa on kaksi ylintä liitäntäväylää 0 ja 1, seuraava pari 2 ja 3 ja alempi pari myös väylät 2 ja 3. Todettiin, että piirilevy 2X3 -otsikko oli tarpeeksi jäykkä mahtuakseen yksisäikeiseen kytkentäjohtoon avaimista, jotka yksinkertaisesti työnnettiin otsikkoon, samanlainen kuin Arduino -suojajohdotus. Kytkentälanka, jota käytin, otettiin alkuperäisestä urusta; sen halkaisija on 0,75 mm.

Joten jokaisessa 2X3 -otsikossa on sarake lihavoiduista korostetuista näppäimistä tai yleisesti yksi nuotti. Hallitus vaatii siis 8 näistä otsikoista. Kuva sisältää yhden näistä naarasotsikoista vasemmassa yläkulmassa. Kortin keskiosassa on 32 diodia (1N4148 tai vastaava), joista jokainen vastaa yhtä punaisista tuloista. Diodin napaisuus on merkitty taululle, ja katodi (musta nauha) levyn yläpäässä. Yksi diodi on esitetty kohdassa 4. Lopuksi yksi 2X5 -urosotsikko täyttää levyn alimman osan. Sen 2 ylempää nastaa ei ole kytketty. Nasta 1 sijaitsee oikeassa alakulmassa ja liitetään vasempaan 4 diodiin, nasta 2 diodeihin 5-8 ja lopulta 29-32 liitetään nastaan 8. Otsikko voidaan leikata pidemmästä DIL-osasta, kuten kuvassa hallitus. Eri komponenttien välinen johdotus on itse piirilevyn sisällä, ja vain juottamiseen tarvitaan diodeja ja otsikoita.

Näistä kokonaisista levyistä 8 on asennettu heti käsikirjojen alle käyttämällä mukana toimitettuja asennusreikiä, jotka ulottuvat kätevästi urien poikki. Tämän kortin tehtävänä on ottaa yksi 8 avaimen lohko 4 väylän yli ja esittää se urospuoliskolle, johon 10-suuntainen nauhakaapeli kytketään siirrettäväksi seuraavaan vaiheeseen. Taulun suunnittelu voidaan ladata mukana toimitetusta zip -tiedostosta.

Vaihe 3: Näppäimistön tulosten yhdistäminen siirtorekisteriin

Tarvitaan kaksi muuta piirilevyä, kuten yllä on esitetty. Ne tunnetaan nimellä DIN R5 ja ovat suosittuja MIDI -maailmassa, vaikka ne tarjoavat vain siirtorekisteritoiminnon. Ensinnäkin ylemmässä vaakasuorassa osassa näet 4 2X5 -urosliitintä, jotka yhdistetään nauhakaapelin kautta 2X5 -vastineeseen yllä olevissa 8 levyssä. Tarvitsemme kaksi DIN -levyä kahdeksan tällaisen kaapelin majoittamiseen.

Alempana ovat IC-sirut, jotka muodostavat 32-bittisen siirtorekisterin, ja lopulta meitä kiinnostavat 2 muuta 2X5-otsikkoa, joista toinen (J2) siirtyy DIN-korteille (toinen) ja toinen J1 Arduinon tai Arduinon kaltainen mikroprosessori.

Yhteenvetona, meillä on -

• Jopa 4 bussia, joissa on 64 avainta
• 8 levyä 32 tuloa, 8 lähtöä väylää kohti
• nämä 64-lähdöt syötetään kahteen 32-bittiseen siirtorekisteriin
• Arduino -mikroprosessori pyöräilee linja -autojen yli

Vaihe 4: Laitteiden yhdistäminen

Arduinon, kahden DIN -levyn ja urkuavainkompleksin nauhakaapelien väliset liitännät on esitetty yllä olevassa kuvassa. Huomaa, että toinen DIN: n J2 on juuri tyhjä.

Liittimet käyttävät IDC-tekniikkaa (eristys-siirtymäkosketin), eikä johtoja tarvitse irrottaa tai erottaa. Ne kiinnitetään kaapeliin harrastajien saatavilla olevalla puristustyökalulla. Puristetun kaapelin pää vasemmalla puolella voidaan puhdistaa partaterällä; keskellä liittimen alapuolella on 2X5 naarasliitin; ja oikealla ylhäältä päin liitin.

DIN-levyt ja mukautetut PCB-levyt kiinnitettiin urkujen puutöihin pyöreäpäisillä messinkipuupulteilla ja välikappaleilla. Osanäkymä urkuihin asennetuista mukautetuista piirilevyistä on esitetty yllä. Ylemmät kytkentäjohtokaapelit yhdistävät pysäyttimet tai säätimet levyihin, ja vasemmalla oleva massa tulee polkimista. Lopuksi alkuperäisen urun sävygeneraattorien ja muiden valikoitujen toimintojen poistaminen on mahdollistanut kaapin tyhjiön käyttämisen uudelleen viinin varastointiin.

Vaihe 5: Arduino -kompleksi

Arduinokompleksi, joka on nähty edellä olevien kahden DIN -levyn vasemmalla puolella, käsitellään nyt. Se koostuu kolmesta erillisestä kerroksesta, jotka on yhdistetty toisiinsa Arduino -kilvinä. Kerrokset sisältävät piirilevyt ovat sattumanvaraisesti sinisiä, vihreitä ja punaisia.

Sininen kerros (ylhäällä) on Freetronicsin tuottama kilpi, joka tarjoaa 16X2 nestekidenäytön. (2 riviä, 16 merkkiä). Se ei ole ehdottoman välttämätöntä, mutta erittäin hyödyllinen näppäimistöjen, polkimien ja pysäyttimien toiminnan tarkistamisessa. Sitä ohjaa LiquidCrystal -kirjasto, ja muut laitteistovaihtoehdot voidaan helposti korvata.

Punainen kerros (alhaalla) on Teensy 3.2, joka on asennettu Sparkfun Teensyduino -levylle. Teensy tarjoaa suoraa MIDI -tukea ja toimii muuten Arduinon UNO: na. Joten Teensyn käyttäminen säästää komponentteja alavirtaan. Virtalähteen (5V 2A) liitäntä on vasemmassa alakulmassa ja USB -liitin, joka tukee sarja- tai MIDI -lähtöä vasemmalla keskellä. Ylä- ja alareunan otsikot tarjoavat Arduinon vakiotoiminnon.

Vihreä kerros (sinisen ja punaisen välissä) on mukautettu piirilevy. Sen tarkoituksena on laajasti tukea kappaleita, kuten linkkejä DIN -levyihin, ja katkaista ulkoiset johdot. Osa sen toiminnoista on tarpeeton. Se sisältää joitain piirejä MIDI: n tukemiseksi tavallisen Arduino UNO: n kautta. Siinä on myös 2X5 urosliitin nauhakaapelin liittämiseen ensimmäisen DIN -kortin J1 -otsakkeeseen. Muita toimintoja ovat äänenvoimakkuuden säätö; alkuperäisessä urussa käytettiin 10K potentiometriä (potti), jota käytti jalkine.

Neljä vaakasuoraa otsikkoa tarjoavat vakiomallisen Arduino -suojaliitännän alla olevaan Teensy -korttiin ja nestekidenäyttöön. Linja -autoasemaa muistuttava jälki vasemmassa alakulmassa on jäänyt, ja pitkä pystysuora otsikko vasemmalla tarjoaa yhteyden neljään linja -autoon, äänenvoimakkuuden säätöön ja maahan.

Mukautettu levy on kehitetty Eagle CAD: llä, ja Gerber -kompleksin zip -tiedostot, jotka on lähetetty PCB -valmistajille, ovat saatavilla PCB2 -zip -tiedostossa.

Vaihe 6: Arduino -ohjelmisto

Ohjelmisto kehitettiin alun perin Arduino UNO: ta varten, ja sitä muutettiin myöhemmin hyvin pienillä muutoksilla Teensyn käyttämiseksi. Nastan käyttö on ennallaan.

Nestekidenäyttö käyttää puoli tusinaa nastaa, ja päätettiin käyttää analogisia nastoja digitaalitilassa saadakseen lohkon vierekkäisiä nastoja väylille. Äänenvoimakkuuden säätö käyttää toista analogista nastaa analogisessa tilassa.

Suuri osa ohjelmistosta koskee yksittäisen näppäimistön, poljin- ja pysäytyspainikkeiden lukemista sallimalla kukin väylä vuorotellen ja bittiarvojen poistamista DIN -korttien tarjoamista siirtorekistereistä.

Myöhempään ympäristöön kuuluu tyypillisesti prosessori, jossa on Windows, UNIX tai Linux, ja ohjelmistosyntetisaattori, kuten FluidSynth, jota jOrgan voi hallita. FluidSynth -laitetta ohjaa viime kädessä yksi tai useampi Soundfont, joka määrittää, mikä ääni syntyy, kun tietty MIDI -komento vastaanotetaan. Tekstinkäsittelyfontteihin liittyy jonkin verran analogiaa. Näppäimistön ja pedaalien osalta edellisen tarkistuksen muutos johtaa MIDI Note On- tai Note Off -järjestykseen. Vasemmanpuoleisin näppäin on MIDI 36 ja lisäys näppäimistöllä. Väylähakemisto tarjoaa helposti tilaa MIDI -kanavanumerolle. Pysäytyspainikkeille luodaan MIDI -ohjelman ohjaussekvenssejä tai saattaa olla järkevää luoda Note On/Off ja jättää se jOrganin tai vastaavan MIDI -loppupään ohjelmiston tulkittavaksi, säädettäväksi ja laajennettavaksi. Riippumatta suunnasta, lopullinen päätös määräytyy loppupään Soundfontin määritelmän mukaan. Ohjelmistoa on käytetty eri muodoissa MIDI: n luomiseksi USB: n kautta Windowsille, joka käyttää Wurlitzer -sovellusta ja FluidSynth -ohjelmaa, ja Raspberry Pi -laitteeseen, jossa on FluidSynth ja General MIDI Soundfont. Tämä kuvaus on tosin luonnollinen, mutta kenelläkään, joka tuntee Arduinon ympäristön tai C: n, ei ole vaikeuksia muuttaa sitä omiin tarkoituksiinsa; on kohtuullinen sisäinen dokumentaatio ja kohtuullinen modulaarisuus.

Arduino -ohjelmisto sisältyy organino.zip -tiedostoon.