Biodatan sonifiointi: 36 vaihetta

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

Luo MIDI -muistiinpanoja galvaanisen johtavuuden muutosten perusteella kahden anturin välillä.

Uusimman koodiversion ja päivitetyt opetusohjelmat löydät osoitteesta electricforprogress.com ja tarkista github -projektini

Vaihe 1: Juoton paneeli

Keskeinen työkalu elektroniikan kokeilussa on Soldless Breadboard. Käyttäjät voivat yhdistää komponentteja toisiinsa ja konfiguroida helposti uudelleen. Breadboard mahdollistaa uusien tulokkaiden elektroniikan parissa ja kokeneiden insinöörien prototyyppien suunnittelun ja sähköisten järjestelmien helpon yhdistämisen.

Leipälaudoissa on useita reikiä, jotka on kytketty sähköisesti. Vaakasuorat rivit kulkevat leipälaudan poikki 5 liitäntäpisteen riviliittimissä ja on merkitty kirjaimilla abcde ja fghij. Leipälaudan keskellä oleva suuri jako erottaa vaakasuorat rivit, mikä helpottaa DIP -mikrosirujen käyttöä. Leipälaudan sivuilla on pystysuorat reikäsarakkeet, jotka on yleensä merkitty punaisella ja sinisellä viivalla. Näitä pystysarakkeita käytetään useimmiten virtaliitäntöihin (positiivinen jännite ja maa), ja niitä kutsutaan väyliksi. Kiinnitämme kaikki positiiviset ja maaliitännät näihin linja -autoihin leipälaudan kummallakin puolella. Myöhemmässä vaiheessa yhdistämme pohja ja positiiviset bussit leipälaudan kummallekin puolelle.

Kahden elektronisen komponentin "yhdistämiseksi" yksinkertaisesti asetamme osien johdot (tai "jalat") viereisiin vaakasuoriin reikiin. Tämän avulla käyttäjä voi yhdistää useita komponentteja yhteen käyttämällä jokaista 5 pisteen vaakasuoraa riviä.

Vaihe 2: Aseta 555 -ajastin paikalleen

555 -ajastin on 8 -nastainen DIP -mikrosiru, jonka määritämme epävakaaksi monivibraattoriksi, joka pystyy mittaamaan sähkönjohtavuutta. Suuntaa siru niin, että nasta 1 on ylhäällä - näet pienen ympyrän sirun nastan 1 lähellä, katso myös kaavio, joka tunnistaa kaikki 555 -ajastimen tapit.

Aseta 555 -ajastin leipälevyn alaosaan. Leipälauta on järjestetty raolla keskelle, mikrosirun tulisi ulottua tämän aukon poikki. Leipälaudan rivit on numeroitu, lisäämme 555 -ajastimen riveihin 27, 28, 29 ja 30 ja tapilla 1 rivillä 27.

Vaihe 3: Kiinnitä 1 maahan

Kun kiinnität 555 -nastan 1 maahan, lisää hyppyjohdin rivin 27 sarakkeesta A maadoitusväylään.

Vaihe 4: Ajoituskondensaattori C1

Kytke ajoituskondensaattori C1 (0,0042uF) 555 -ajastimen nastan 1 ja nastan 2 väliin. Aseta pieni sininen kondensaattori sarakkeen B riveille 27 ja 28.

Tämä kondensaattori asettaa ajastimen yleisen taajuusalueen, tässä käytämme hyvin pientä arvoa saadaksemme parhaan pulssien resoluution 555: sta, kun mittaamme sähköisen kapasitanssin vaihtelua kahden anturin välillä.

Vaihe 5: Kondensaattorin C2 irrottaminen

Kytke suurtaajuinen irrotuskondensaattori C2 (1uF) 555 -ajastimen positiiviseen ja maadoitettuun, nastat 1 ja 8 rivillä 27, sarakkeet D ja G.

Voi olla hyödyllistä leikata kondensaattorin jalat, jotta ne sopivat paremmin leipälevylle, mutta varo jättämästä tarpeeksi tilaa, jotta jalat voivat ulottua mikrosirulle ja liittää ne täysin leipälautan pistorasioihin.

Vaihe 6: Irrota elektrolyyttikondensaattori C3

Liitä matalataajuinen erotus elektrolyyttikondensaattori C3 (41uF) 555 -ajastimen positiiviseen ja maadoitettuun, nastat 1 ja 8 rivillä 27, sarakkeet C ja H.

Huomaa, että elektrolyyttikondensaattorit ovat polarisoituneita ja tunnistavat negatiivisen pään valkoisella raidalla korkin sivussa; varmista, että kondensaattorin negatiivinen puoli menee nasta 1 (maa) -sarakkeeseen C ja kondensaattorin positiivinen puoli nasta 8 (positiivinen) sarakkeeseen H.

Vaihe 7: LED -lähtö

Lisää punainen LED 555 ajastinrivin 29 nastan A ulostulonappiin 3 ja maadoitusväylän poikki. Aseta LED -valon pidempi johdin (anodi) rivin 29 sarakkeeseen A ja LEDin lyhyempi jalka johonkin maaväylän reiästä.

**- LEDit ovat polarisoituneita ja ne on asetettava oikeaan suuntaan. LEDin katodijalka (negatiivinen) voidaan tunnistaa LED -sivun litteästä reunasta ja positiivinen anodi voidaan tunnistaa pidemmästä jalasta. LEDin napaisuus ja väri voidaan tunnistaa yksinkertaisella nappiparistolla, liu'uttamalla akku LED -johtimien väliin, näet joko LED -valon hehkuvan tai ei, yritä kääntää akkua toiseen suuntaan. LED -valo syttyy, kun akun + (leveä, litteä) pää on kytketty anodiin (pidempi jalka) ja akku - (pienempi painike) on kytketty katodin maadoitusjalkaan. Tartu CR2032 3v -nappiparistoon ja kokeile sitä!

Kun olet saanut kaiken toimimaan viimeisessä vaiheessa, voit palata ja leikata LED -valon jalat haluttaessa.

HUOMAUTUS: kaikissa normaaleissa olosuhteissa ulostulonapin ja LED -valon väliin lisätään vastus. Tämän sarjan rakentamisen yksinkertaistamiseksi nykyiset rajoittavat vastukset on jätetty pois. Olemme sisällyttäneet vastukset jokaiseen LED -sarjaan. Muokatut ohjeet, mukaan lukien virranrajoitusvastukset, toimitetaan liitteenä.

Vaihe 8: Hyppääjä 555 laukaisee kynnyksen

Kytke hyppyjohto 555 ajastinrivin 28 sarakkeen D nastan 2 ja nastan 6 väliin rivin 29 sarakkeeseen G.

Tämä kiinnittää 555 -ajastimen kynnyksen ja liipaisintapit, jotka muodostavat ensisijaisen elektrodin tuloliitännän.

Vaihe 9: Hyppääjä 555 Palauta V+

Liitä 555 -ajastimen nasta 4 positiiviseen väylään käyttämällä hyppyjohdinriviä 30, sarake D positiiviseen väylään

Liitä 555 -ajastimen nasta 8 positiiviseen väylään käyttämällä hyppyjohdinriviä 27 Sarake I positiiviseen väylään

(lisää kuva ja vaihe 555 VCC - V+)

Vaihe 10: Vastus R1 100K 555 Purkautuminen positiiviseen väylään

Liitä vastus R1 (100k) 555 -nastan 7 ja positiivisen väylän väliin. Aseta vastus toinen puoli riville 28, sarakkeeseen J ja vastus toinen puoli positiiviseen väylään.

Vaihe 11: Anturin tuloliitin

Mittapään tulo on 3,5 mm: n monoliitin, joka liitetään leipälautaan kahden juotetun nastan kautta. Vaikka se on tiukka, liittimeen juotetut otsatapit sopivat riville 28 ja 29 sarakkeeseen H.

Liittimiin on lisätty otsikkotapit, joiden avulla käyttäjän on helpompi rakentaa sarja. Huomaa, että liiallinen jännitys tunkkiin tai nastoihin voi vahingoittaa juotosliitäntää. Jos setissäsi ei ole juotosliittimiä juotettuina tunkkiin, katso liitteen liittimen ja liittimen juotosohjeet.

Vaihe 12: Positiivinen väylähyppy

Kytke positiivinen väylä leipälaudan molemmille puolille asettamalla hyppyjohdin vasemman ja oikean (punainen) Power Bus -laitteen ylempien pisteiden väliin.

Vaihe 13: Maadoitusväylän hyppyjohdin

Liitä maadoitusväylä leipälaudan molemmille puolille asettamalla hyppyjohdin vasemman ja oikean (sinisen) maadoitusväylän korkeimpien pisteiden väliin.

Vaihe 14: Galvanometrin testaus

Nyt olemme valmiita kytkemään joitakin paristoja ja testaamaan Galvanometrin, jonka juuri rakensimme 555 -ajastimesta.

Aseta 3 AA -paristoa mustaan paristokoteloon ja varmista, että laatikon virtakytkin on OFF -asennossa. Kiinnitä akkukotelon punainen johto leipälevyn positiiviseen (punainen) väylään, kiinnitä akkukotelon musta johto leipälevyn maadoitusväylään (sininen). Liu'uta nyt akkukotelon virtakytkin asentoon ON. LED -merkkivalon pitäisi palaa ja osoittaa, että ajastin 555 on päällä.

Kiinnitä valkoiset elektrodijohdot (älä vaivaudu vielä käyttämään tahmeita tyynyjä) 3,5 mm: n liittimeen, joka liitetään Galvanometriin. Kun kosketat elektrodien metallipainikkeita sormillasi, näet LED -salaman johtavuuden muutosten perusteella. Kun kosketat elektrodeja hyvin kevyesti, LED -salama syttyy ja sammuu hitaasti. Puristamalla elektrodit todella voimakkaasti LED vilkkuu erittäin nopeasti, näyttäen siltä, että LED jää palamaan tai hieman himmenee.

Vaihe 15: Aseta ATMEGA328 28 -nastainen DIP

MIDIsprout-sarjan mukana tulee esiohjelmoitu ATMEGA328-mikro-ohjain, jonka sulakkeet on asetettu toimimaan 8 MHz: n sisäisellä oskillaattorilla (Sulakkeet: Low-E2 High-D9 Ext-FF) ja esiladattu MIDIsprout-laiteohjelmistolla. Tässä 28 -nastaisessa DIP: ssä on kaksi rinnakkaista 14 -nastaista riviä.

Aseta 328p -siru leipälevyn yläosaan tunnistamalla nasta 1 sirun pienen ympyrän perusteella riveille 1-14, jotka ulottuvat DIP: n läpi sarakkeiden E ja F aukon yli.

** Ohjelmoinnin ja kokeilun helpottamiseksi on mahdollista lisätä 16 MHz: n oskillaattori leipälevyn nastoihin 9 ja 10 ja ohjelmoida käyttämällä arduino Uno -levyä MIDIsprout -koodin muutoksilla. ATMEGA328 voidaan myös ohjelmoida uudelleen ICSP: n kautta ulkoisella ohjelmoijalla (muu arduino) ja jumppijohtojen sokkelolla;)

** Lisäksi MIDIsprout Kit voidaan rakentaa käyttämällä Galvanometrin kokoamisen aikaisempia vaiheita, ja leipälauta on kiinnitetty suoraan Arduino Unoon! Pysy kanavalla…

Vertailun vuoksi koodi, joka on esiladattu nykyiseen versioon MIDIsprout:

Arduino -koodi:

Vaihe 16: Käynnistä ATMEGA328

Kiinnitä 328: n VCC -tappi positiiviseen väylään käyttämällä rivin 7 sarakkeen A ja positiivisen väylän välistä hyppääjää.

Vaihe 17: Maadoita ATMEGA328

Kiinnitä 328: n maadoitustappi maaväylään käyttämällä hyppääjää rivin 8 sarakkeen B ja maaväylän välissä.

Vaihe 18: Käynnistä ATMEGA328 (analoginen)

Kiinnitä 328: n analoginen jännitetappi positiiviseen väylään käyttämällä hyppääjää rivin 9 sarakkeen J ja positiivisen väylän välissä.

Vaihe 19: Maadoita ATMEGA328 (analoginen)

Kiinnitä 328: n maadoitustappi maaväylään käyttämällä hyppääjää rivin 7 sarakkeen J ja maaväylän välissä.

Vaihe 20: 555 ajastinlähtö ATMEGA328 -tuloon

Kytke 555 -ajastimen ulostulonappi 328: n tulonastaan 4 hyppyjohdolla 555 -ajastimen nastan 3 rivin 29 sarake D ja rivi 4 sarake D välillä.

Tässä 555: n digitaalinen lähtö laukaisee 328, INT0: n keskeytystapin, joka mittaa ja vertaa pulssin kestoa.

Vaihe 21: Nuppi

Mukana toimitettu nuppi on valmisteltava taivuttamalla varovasti sen kolme jalkaa (taivuta kaikki kolme samanaikaisesti), jotta nuppi voi seistä pystysuorassa. Aseta nuppi leipälaudan vasemmalle puolelle sarakkeen A riveissä 19, 20 ja 21."

Vaihe 22: Nupin pyyhin ATMEGA328 -analogitulolle

Kytke nupin keskitappi 328: n analogituloon (A0) hyppyjohdolla. Kiinnitä hyppyjohdin nupin rivin 20 sarakkeen E ja 328 (A0 -nastainen) rivin 6 sarakkeen G väliin.

Vaihe 23: MIDI -liitin

Aseta MIDI -liitin leipälevyyn. Valmistele liitin tunnistamalla kaksi terävää kiinnitystappia, jotka sijaitsevat MIDI -liittimen etuosassa, ja taivuttamalla niitä ylöspäin osoittaaksesi MIDI -liittimen etuosan. Aseta MIDI -liitäntä leipälaudan oikealle puolelle, liitin oikealle puolelle. Aseta MIDI -liitin sarakkeisiin I ja J, rivit 18, 19, 21, 23 ja 24. Viisi MIDI -liittimen nastaa mahtuvat (tiukasti) leipälautaan, varo työntämästä liian kovaa.

Vaihe 24: MIDI -datanappi ATMEGA328 Tx -laitteeseen

Liitä MIDI -datan ulostulonappi ATMEGA328 -sarjan lähetysnastaan (Tx) kiinnittämällä hyppyjohdin sarakkeen F rivin 23 (MIDI -datanasta 5) ja sarakkeen B rivin 3 (328 Tx) väliin.

Vaihe 25: MIDI -tehovastus V+: een

Kytke vastus MIDI -virtatapin (4) ja V+: n välille 220 ohmin vastuksella, joka on kytketty sarakkeen H riville 19 (MIDI -teho), ja positiiviseen väylään levyn oikealla puolella.

Vaihe 26: MIDI Ground Jumper

Kytke MIDI -maadoitusnasta maadoitusväylään käyttämällä hyppyjohtoa sarakkeen F rivin 21 (MIDI -maadoitus) ja maadoitusväylän välillä.

Vaihe 27: Nupin positiivinen jännite

Kytke nupin positiivisen jännitteen nasta positiiviseen väylään käyttämällä saraketta D rivin 19 ja positiivisen väylän välistä hyppyjohdinta.

Vaihe 28: Nupin maadoitus

Kytke nupin maadoitusnasta maaväylään käyttämällä saraketta D rivin 21 ja maaväylän välistä hyppyjohdinta.

Vaihe 29: LEDit (punaiset)

MIDIsproutissa on 5 värillistä LEDiä, jotka näyttävät valon ja osoittavat toistettavien MIDI -muistiinpanojen tilan.

Liitä LED (punainen) anodi - pitkä jalka sarakkeen A riville 5 ja LED -katodi maaväylään.

**- Yksinkertaisuuden vuoksi jätämme tässä rakenteessa pois virranrajoitusvastukset, katso lisäyksestä ohjeet vastuksien sisällyttämiseksi LED-valoihin.

Vaihe 30: LEDit (keltainen)

Liitä LED (keltainen) anodi - pitkä jalka sarakkeen A riviin 11 Yhdistä LED (punainen) anodi - pitkä jalka sarakkeen A riviin 5 ja LED -katodi maaväylään. Ja LED -katodi maaväylään.

Vaihe 31: LEDit (vihreä)

Liitä LED (vihreä) anodi - pitkä jalka sarakkeen A riville 12 ja LED -katodi maaväylään.

Vaihe 32: LEDit (sininen)

Liitä LED -sininen (sininen) anodi - pitkä jalka sarakkeen J riviin 14 ja LED -katodi maaväylään.

Vaihe 33: LEDit (valkoiset)

Liitä LED (valkoinen) anodi - pitkä jalka sarakkeeseen J rivi 13 ja LED -katodi maaväylään.

Vaihe 34: 16MHz Crystal Oscillator PlaceHolder

16 MHz: n kideoskillaattori on lisättävä ATMEGA328 -rivin 9 ja 10 sarakkeen C nastoihin 9 ja 10. Osa ei ole polarisoitunut ja kide voidaan asettaa nastoihin 9 ja 10 kummassakin suunnassa.

Vaihe 35: Akku

Kiinnitä akku leipälevyyn asettamalla akku Punainen johto leipälevyn positiivisen jännitteen väylään ja takajohto leipälevyn maadoitusväylään. Aseta 3 AA -paristoa ja kytke paristokotelo päälle. Kun 555 Galvanometrin LED -valo syttyy, sen pitäisi syttyä.

Kytke elektrodijohdot leipälevyn alaosassa olevaan liittimeen ja kosketa johtimien kahta painiketta. Galvanometrin LED -valon pitäisi vilkkua sormien johtavuuden perusteella.

Vaihe 36: Biodatan sonifikaatio

Kun elektrodijohtoja kosketetaan tai kiinnitetään geelityynyillä, MIDIspout -ohjelma tunnistaa pienet muutokset johtavuudessa ja esittää nämä muutokset MIDI -muistiinpanoina ja värikkäinä valoina!

Yhdistämällä MIDI -kaapeli leipälevyn MIDI -liittimestä, MIDIsprout Kit voidaan liittää syntetisaattoreihin, näppäimistöihin, äänigeneraattoreihin ja tietokoneisiin, jotka tukevat MIDI -laitetta äänien tuottamiseksi vastauksena MIDI -muistiinpanoihin.

Kääntämällä nuppia MIDI -projektin kynnys/herkkyys voidaan säätää. Pienentämällä kynnystä voidaan havaita pienemmät johtavuuden vaihtelut galvanometristä; lisäämällä kynnystä tarvitaan suurempia muutoksia nuottien tuottamiseksi. Pitkäaikaisissa asennuksissa käytän matalan kynnyksen asetusta, joka tuottaa miellyttävän MIDI -datavirran. Julkisissa vuorovaikutteisissa tapahtumissa, joissa on useita kasveja, nostan kynnystä melko korkealle, minkä seurauksena MIDI -muistiinpanot tuotetaan vain, kun henkilö pääsee hyvin lähelle tai koskettaa laitosta fyysisesti.