Automaattinen MIDI -ksylofoni: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tässä oppaassa tutkimme, kuinka palo -solenoidit käyttävät Arduino Uno- ja MIDI -signaaleja. Yksi parhaista sovelluksista tähän on rakentaa automaattinen ksylofoni. Vaikka tämä on vain opas, Arduino -koodi ja sähkökaaviot toimitetaan.

Ennen kuin yrität käsitellä tätä projektia, sinulla on oltava:

• Peruspuun työtaidot
• Juotostaidot
• Arduino -alustan ymmärtäminen
• Paljon kärsivällisyyttä.

Osat ja materiaalit löytyvät valitsemaltasi myyjältä, mutta jos olet uusi elektroniikan maailmassa, on suositeltavaa käyttää Adafruitia osien ostamiseen.

Osaluettelo. (Huomautus: Ostamasi ksylofonin vaihtelut voivat aiheuttaa lisä- ja/tai eri osien tarvetta.)

• 16 -näppäiminen ksylofoni
• MIDI Jack
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Kilpi
• MCP23017 I2C -laajennus
• 6N136 Nopea optoeritin
• Mini 12V solenoidit - x16
• 1N4007 Diodi - x17
• 470 ohmin vastus - x2
• 1K ohmin vastus - x17
• 10K ohmin vastus
• C1815 NPN -transistori
• C4811 Darlington -transistori tai TIP120 -transistori - x16
• Otsikkotapit ja hylsyt
• 12V - virtalähde. (Solenoidit voivat viedä melko vähän virtaa, suosittelen 10A -virtalähdettä)
• LED (valitsemasi värivalinta)
• 3/4 tuuman kaapin tappi - 6 jalkaa
• 3/4 tuuman vaneri tai MDF
• Perfboard
• USB -MIDI -liitäntäjohto (jos ohjataan tietokoneelta)
• 4 mm m2 ruuvit - x32
• m2 litteät aluslevyt - x32
• Johto
• Erilaiset puuruuvit

Työkaluluettelo (Huomaa: Tämä projekti vaatii puun valmistusta ja muita puuntyöstötyökaluja suositellaan.)

• Juotin
• Langanpoistimet
• Ruuvimeisselit.
• Pihdit
• Kuuma liimapistooli
• Pikaliima
• Porata.
• Poranterät. (3/4 tuuman lapio -kärki ja bittiä ohjausaukkoja varten)
• Mittaustyökalu (käytin suoraa reunaa)
• Lyijykynä.
• Palapeli

Valinnaiset työkalut

• Juotospoistotyökalu (jos olet uusi juotos)
• Pinsetit

Vaihe 1: Midi -ohjaimen kytkentä

Ensimmäinen askel on koota MIDI -ohjain.

Tätä varten tarvitset:

• MIDI Jack
• Arduino Dev. Kilpi
• MCP23017 I2C -laajennus
• 6N136 Nopea optoeritin
• 1N4007 Diodi - x1
• 470 ohmin vastus - x2
• 1K ohmin vastus - x1
• 10K ohmin vastus
• C1815 NPN -transistori
• Otsikkotapit ja hylsyt
• LED
• Johto

MIDI -piiri voi näyttää uhkaavalta aloittelijoille, mutta on itse asiassa melko suoraviivainen. Jos noudatat annettua kaaviota, sinulla ei pitäisi olla ongelmia.

Komponenttien sijoittaminen on kriittistä. Huoneesta on helppo loppua melko nopeasti, joten käytä opasta valmiista säätimestä. Tässä vaiheessa on useita asetteluja, joten jos pelaat sijoittelulla, saatat löytää itsellesi parhaiten sopivan tavan.

Kaikilla hankkeilla on yhteinen perusta; joka on tärkeä seuraavassa vaiheessa.

Koska työskentelemme 12 voltin virtalähteen, 12 voltin solenoidien ja 12 voltin kanssa, se on hyväksyttävällä alueella Arduinon virtalähteenä, joten voimme käyttää samaa virtalähdettä kaikkeen.

Jos olet uusi juotos, suosittelen ehdottomasti, että tutustut Adafruitin juotosoppaaseen ja harjoittelet jollakin parketilla ennen kuin jatkat tätä projektia.

Samoin, jos olet uusi lukemaan kaavioita, nyt olisi hyvä aika lukea symboleja ja napaisuutta. All About Circuits on loistava resurssi tähän.

Vaihe 2: Solenoidipiirien kytkentä

Seuraavaksi siirrymme solenoidipiiriin.

Tätä vaihetta varten tarvitset:

• 1 1N4007 Diodi - x16
• 1K ohmin vastus - x16
• Darlington -transistori tai TIP120 -transistori - x16
• Otsanapit ja hylsyt
• Johto

Solenoidipiiri on paljon vähemmän pelottava. Koska nämä piirit ovat melko pieniä, on hyvä aika käyttää joitain perfboard -palasia, jos sinulla on ne makaamassa. Sinun on tehtävä 16 näistä. Esimerkissä valokuvassa tehtiin 4 piiriä per levy ja se toimi täydellisesti.

Muista kytkeä solenoidipiirien maajohdot samaan maatasoon, johon Arduino on kytketty.

Kaikki esimerkissä on modulaarista, joten otsikoita ja pistorasioita käytettiin testauksen helpottamiseen. Jos kuitenkin haluat säästää muutaman dollarin, voit juottaa johdot suoraan levyihin.

Esimerkissä käytetyt solenoidit toimitettiin tehtaalla 2 -napaisilla JST -liittimillä. Vaikka mikään JST -portti ei ollut kätevä omassa työkalupakissa, jotkut satunnaiset suorakulmaiset liittimet yhdistettiin niihin hienosti. Toinen hyvä romumateriaalien käyttö.

Vaihe 3: Kehyksen rakentaminen

Kolmas ja suurin vaihe prosessissa on kehyksen kokoaminen.

Tarvitset:

• 16 -näppäiminen Xylophone Mini 12V
• 3/4 tuuman kaapin tappi - 6 jalkaa
• 3/4 tuuman vaneri tai MDF
• Erilaiset puuruuvit

Kehys on ensimmäinen alue, jossa olet enimmäkseen yksin. On todennäköistä, että sinulla ei ole samaa ksylofonia, jota käytin, ja mittauksesi ovat erilaiset kuin minun. Mutta älä pelkää, annan mahdollisimman paljon tietoa suunnitteluprosessista.

Ensin otin ksylofonin kolme mittausta:

• Korkeus
• Pituus
• Matalan oktaavipuolen leveys (levein kohta)

Leikkasin sitten suorakulmion vanerista; suorakulmion pituuden tulee vastata ksylofonin leveyttä. Korkeuden pitäisi antaa sinulle tarpeeksi tilaa nostaa ksylofoni useita tuumaa mistä tahansa pinnasta, johon asetat sen. Sen pitäisi myös antaa keskipalkille riittävästi tilaa solenoideille ja transistoripiireille.

Suorakulmioiden leikkaamisen jälkeen leikkasin yhden kulmista pois, jotta niistä muodostuisi mukava muoto. Tämä vaihe on valinnainen, mutta jos haluat tehdä saman merkin siitä, mistä kulman alku olisi samalla tasolla ksylofonin näppäinten kanssa ja leikkaa yläreunaan. Molempien puolien tulisi olla identtisiä toistensa kanssa.

Puristin kaksi sivua yhteen ja porasin 3/4 tuuman lapalla poraamaan reikiä, joiden avulla pystyin asettamaan tapin.

Kun tämä oli valmis, leikkasin vielä 2 vaneripalaa tukiksi ksylofonin pitämiseksi (samanlainen kuin hyllytapit). Kaava, jota käytin tukien mitoitukseen, selitetään alla.

Tuen mitat:

• Ksylofonituki 1 (korkeus = 1 tuuma, pituus = ksylofonin matalan oktaavipuolen leveys)
• Ksylofonituki 2 (korkeus = 1 tuuma, pituus = ksylofonin korkean oktaavipuolen leveys)

Liimasin ja ruuvasin tuet runkoon varmistaen, että ne pitivät ksylofonitasoa. Leikkasin kaapin tapin puoliksi ja työnsin 2 kappaletta reikiinsä. Tarkistin kaiken perussovituksen ja liimasin sen yhteen. Kun liima on kuivunut, leikkasin ylimääräiset kaapin tapin osat irti ja hioin ne tasaisesti sivuja vasten.

Keskipalkki on vaikein ja tärkein osa. Sen on oltava täysin suora ja sinun on jätettävä lähes täydellinen määrä aukkoa keskipalkin ja näppäinten väliin. Liian suuri aukko ja solenoidit eivät ota yhteyttä, liian pieni aukko ja ksylofoni ei kuulosta oikein.

Leikkasin keskipalkin niin, että se mahtuu tiiviisti ksylofonin kahden sivun väliin. Hioin, mittasin ja toistin tätä vaihetta, kunnes keskipalkki oli niin suora kuin pystyin. Sitten laitoin 4 mm paksu lehden suoraan ksylofonin näppäinten päälle ja käytin sitä oppaana pitämään keskipalkkia juuri siellä, missä sen piti olla. Käytin 2 ruuvia kummallakin puolella pitämään keskipalkin paikallaan.

Onnittelut, olet saanut kehyksen valmiiksi!

Vaihe 4: Solenoidien sijoittaminen

Vaihe 4 on solenoidien kiinnittäminen keskipalkkiin.

Tarvitset:

• Mini 12v solenoidit - x16
• 4 mm m2 ruuvit - x32
• m2 litteät aluslevyt - x32
• Erilaiset puuruuvit
• Askartelutikkuja

Solenoidien sijoittaminen riippuu ksylofonistasi. Laitoin käsityön tikun niin monta avainta, että se mahtuisi päälle, ja merkitsin alueet, joilla solenoidini napauttivat jokaisen ksylofoninäppäimen keskikohtaa. Väli päätyi lopulta 4 solenoidiin käsityön tikkua kohti.

Esimerkissä käytetyt solenoidit on esiporattu M2-kokoisille ruuveille. 4 mm: n M2 -ruuvi, jossa on M2 -litteä aluslevy, kiinnitti solenoidin täydellisesti veneeseen. Porasin ruuvien reiät etukäteen ja kiinnitin solenoidit tiukasti käsityösauvoihin.

Leikkasin sitten vielä muutamia käsityön tikkuja ja liimasin ne solenoidijärjestelmäni taakse; tämä teki kaksi asiaa. Ensin se sijoitti solenoidijärjestelmän riittävän kauas keskipalkista, jotta solenoidien taakse asennetut M2 -ruuvit eivät istuisi keskipalkkia vasten. Toiseksi se antoi solenoidijärjestelylle kiinteämmän liitännän tarjoamalla enemmän materiaalia ruuvattavaksi.

Kiinnittääkseni järjestelyn keskipalkkiin vapaalla kädellä välimatka asettamalla solenoidijärjestely paikkaan, missä sen pitäisi olla; painin manuaalisesti solenoidimäniäni varmistaakseni, että ne kaikki osuvat ksylofoninäppäimiin tasaisesti; ja kiinnitti sen sitten keskipalkkiin pienillä puuruuvilla.

Vaihe 5: Arduinon koodaus ja MIDI: n ymmärtäminen

Arduinon ohjelmoimiseksi sinun on asennettava uusin Arduino IDE ja opittava tekemään joitain perusasioita, kuten lataamaan Arduinoosi ja asentamaan kirjastot. Internetissä on monia oppaita siitä, miten tämä tehdään, ja prosessi ei sovi tämän rakenteen soveltamisalaan.

Kun olet mukava käyttää Arduino IDE: tä, tarvitset seuraavat kirjastot.

• Arduinon MIDI -kirjasto
• Adafruit MCP23017 -kirjasto

Kun olet asentanut nämä kirjastot, lataa koodi tästä ohjeesta ja kopioi ja liitä Arduino IDE: hen.

Liittämättä luomaasi MIDI -korttia, lähetä koodi Arduinolle. Kun koodi on ladattu, kytke kaikki yhteen, paina Arduinon nollauspainiketta ja testaa, että kaikki toimii niin kuin pitää.

HUOMAUTUS*

Eri ksylofoneilla on erilaiset muistiinpanojärjestelyt, joten kirjoittamani tarkka koodi ei ehkä toimi oikein ksylofonillesi. Mutta tämä on helppo korjata. Katso tätä MIDI -muistiinpanotaulukkoa ja muuta Arduino -koodin nuotin numero vastaamaan ksylofonin muistiinpanoja.

Esimerkinomaiset muistiinpanot ovat seuraavat:

• 79 - G
• 77 - F.
• 76 - E
• 74 - D
• 72 - C
• 71 - B.
• 69 - A
• 67 - G
• 65 - F.
• 64 - E.
• 62 - D
• 60 - C - Keskilämpötila
• 59 - B.
• 57 - A
• 55 - G
• 53 - F.

Vaihe 6: Musiikkiohjelma

Videossa näkyvä ohjelma on Guitar Pro 6. Se ei ole kovin kallis, mutta sitä on helppo käyttää ja se voi tulostaa MIDI: n juuri niin kuin haluan. Toinen mukava ominaisuus GP6: ssa on, että voit lisätä staccatoa koko kappaleeseen, mikä auttaa ksylofonia kuulostamaan paremmin vapauttamalla nuotit ennenaikaisesti.

Seuraava tärkeä yksityiskohta on, että ksylofoni on vain 2 oktaavia luonnollista muistiinpanoa; eli se ei voi pelata teräviä tai litteitä.

Jos olet rakentanut tämän projektin, voit ladata tälle sivulle sisällyttämäni Tetris -teeman.