Készítsen szélvezérelt MIDI hangszert: 5 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

Ezt a projektet benyújtották a „Creative Electronics” -nak, a BEng Electronics Engineering 4. évfolyam moduljának a Málagai Egyetemen, a Távközlési Iskolában.

Az eredeti ötlet régen született, mert a párom, Alejandro élete több mint felét fuvolázással töltötte. Így vonzónak találta az elektronikus fúvós hangszer ötletét. Tehát ez az együttműködésünk eredménye; ennek a megközelítésnek a középpontjában az volt, hogy esztétikailag józan konstrukciót kapjon, hasonlóan a basszusklarinéthoz.

Demo:)

Kellékek

• Egy Arduino tábla (a SAV MAKER I -t használtuk, Arduino Leonardo alapján).
• Légnyomás -érzékelő, az MP3V5010.
• Nyúlásmérő, az FSR07.
• Ellenállások: 11 db 4K7 -ből, 1 db 3K9 -ből, 1 db 470K -ból, 1 db 2M2 -ből, 1 db 100K -ból.
• Egy potenciométer 200K.
• Egy kerámia kondenzátor 33pF.
• Két 10uF és 22uF elektrolitikus kondenzátor.
• Egy LM2940.
• Egy LP2950.
• Egy LM324.
• Egy MCP23016.
• Egy perforált tábla, 30x20 lyukú.
• 30 tűs fejléc, női és férfi (az egyik nem az Arduino, a másik a köpeny).
• Egy pár HD15 csatlakozó, férfi és nő (forrasztópohárral).
• Kölcsönözzön egy barátja hőre zsugorodó csövét és szigetelőszalagját. Fekete előnyben.
• Két 18650 Li-ion akkumulátor és az elemtartó.
• Egy kapcsoló.
• Arduino USB kábel.
• Legalább 11 gomb, ha minőségi érzést szeretne, ne használja a miénket.
• Valamilyen burkolat vagy tok. Egy körülbelül négyzetméteres fa deszka elegendő lenne.
• Fél méter PVC cső, 32 mm külső.
• 67 fokos PVC kötés az előző csőhöz.
• Egy PVC csökkentés 40 mm -ről 32 mm -re (külső).
• Egy PVC -csökkentés 25 mm -ről 20 mm -re (külső).
• Egy üres üveg Betadine -t.
• Alto szaxofon szócső.
• Alto szaxofonos nád.
• Alto -szaxofon ligatúra.
• Némi hab.
• Sok vezeték (audio vezeték ajánlott, mivel piros-fekete párban megy).
• Néhány csavar.
• Matt fekete spray festék.
• Matt spray lakk.

1. lépés: Test

Először egy PVC csövet választottak a test részének. Más átmérőt is választhat, bár 32 mm -es külső átmérőt és 40 cm hosszúságot javasolunk, mivel jól éreztük magunkat ezekkel a méretekkel.

Miután a csövet a kezébe kapta, helyezzen el egy jelölést a gombok számára. Ez az ujjak hosszától függ. Most, ha a jelölések elkészültek, fúrja ki a megfelelő lyukat minden gombhoz. Javasoljuk, hogy vékony fúróval kezdje, és fúrja be a lyukat, növelve a fúróhoz használt átmérőt. Ezenkívül a fúró előtti burin használata javíthatja a stabilitást.

Négy nem csatlakoztatott vezetéket kell bevezetnie annak érdekében, hogy később össze lehessen kötni a nyomásmérőt és a légnyomás -érzékelőt; ez a darab (a test) és a nyak egy 67 fokos összekötő csővel van összeragasztva. Ezt a csövet homokpapírral festették és feketére festették.

Annak érdekében, hogy ezt a darabot a talppal össze lehessen kötni, 40 mm -től 32 mm -ig (külső átmérő) PVC redukciós kötést használtunk. Négy facsavart adtak hozzá a csomópont megerősítéséhez. A redukciós csukló és a test között fúrót készítettünk, és szélesebb csavart vezetett be a stabilitás elérése érdekében. Javasoljuk, hogy a csöveket a vezetékek előtt fúrja; ellenkező esetben a romlás biztosított.

A következő lépés a vezetékek forrasztása a gombok csatlakozóihoz, a hossz mérése az aljáig, és további hosszúság fenntartása a kapcsolat szoros elkerülése érdekében. Miután a csövet homokpapírral festettük és feketére festettük (matt fekete festékszóró festéket használtunk; adjunk annyi réteget, amennyit csak akarunk, amíg szépnek tűnik a napfényben), vezessük be a gombokat felülről lefelé, mindegyiket feliratozva. Javasoljuk, hogy két különböző színt használjon a kábelekhez (pl. Fekete és piros); mivel mindegyikük földhöz van kötve a csapjaikon, a fekete kábelt szabadon hagytuk, és csak a piros kábeleket tüntettük fel. A gombokat fekete szigetelő szalaggal borították, hogy illeszkedjenek a megjelenéshez, és szépen illeszkedjenek anélkül, hogy lezuhannának.

Forrasztja a HD15 hüvelyes csatlakozót (a forrasztópoharak sokat segítenek), a 4. lépés diagramjában javasolt elrendezést használva (vagy a sajátját), és illessze össze a zúzót. Ne feledje, hogy a hőre zsugorodó cső erős megbízhatóságot biztosít a rövidzárlat ellen.

2. lépés: Lábtervezés

Az ehhez a kialakításhoz használt áramkör gyökerében nagyon egyszerű. Két soros lítium elem táplálja az LDO (low-dropout) feszültségszabályozót, amely 5 V-ot táplál a kimenetéről az áramkör többi részére. Az LM324 műveleti erősítői arra szolgálnak, hogy a légnyomás -érzékelő dinamikus tartományát (MP3V5010, 0,2–3,3 volt) és a nyomásmérőt (negatív lejtésű, változtatható ellenállás) az Arduino kártya analóg bemeneteihez igazítsák (0… 5 volt). Így az elsőnél nem szabályozható erősítésű (1 <G <3) invertert, a másodiknál feszültségosztót és követőt használnak. Ezek biztosítják a megfelelő feszültségingadozást. Ezen eszközökről további részletekért kattintson ide és ott. Ezenkívül az LP2950 hivatkozást nyújt az MP3V5010 forrásból származó 3,3 voltra.

Az FSR (Force Sensing Resistor) sorozat bármely modellje elegendő lesz, és bár a 04 a legszebb, a 07 -et használtuk a készletek miatt. Ezek az érzékelők megváltoztatják elektromos ellenállásukat az alkalmazott hajlítóerőtől függően, és kísérletileg teszteltük, hogy a teljes felületük mellett nyomva nem. Ez kezdetben hiba volt a darab lerakása miatt, de az elfogadott megoldás jó munkát végzett, és a negyedik lépésben megmagyarázzák.

A tábla egyik alapvető eleme az MCP23016. Ez egy 16 bites I2C I/O bővítő, amelyet hasznosnak ítéltünk a kód (és talán a huzalozás) összetettségének csökkentésében. A modult csak olvasható 2 bájtos regiszterként használják; megszakítást generál (kényszeríti a „0” logikát, és ezért felhúzó ellenállás szükséges az „1” logika beállításához) a hatodik tüskén, amikor bármelyik regiszter értéke megváltozik. Az Arduino programozva van, hogy a jel lejtése aktiválja; miután ez megtörténik, kéri az adatokat, és dekódolja, hogy megtudja, érvényes -e a jegyzet vagy sem, és ha igen, akkor tárolja és felhasználja a következő MIDI csomag létrehozásához. Mindegyik gombnak két terminálja van, amelyek a földhöz és egy felhúzó ellenálláshoz (4,7K) csatlakoznak 5 volthoz. Így amikor megnyomja, az I2C eszköz a „0” logikát olvassa, az „1” pedig a felszabadítást. Az RC pár (3.9K és 33p) konfigurálja a belső óráját; A 14 és 15 csap SCL és SDA jelek. Ennek az eszköznek az I2C címe a 0x20. További részletekért nézze meg az adatlapot.

A csatlakozás elrendezése, amelyet a HD15 csatlakozó bekötésére használtunk, természetesen nem egyedi. Ezt azért tettük, mert könnyebb volt az általunk készített NYÁK -on keresztül vezetni, és a fontos pont abban rejlik, hogy egyértelmű listát kell vezetni a csomópontokról és a hozzájuk tartozó gombokról. Mondanom sem kell, de fogok; gomboknak két terminálja van. Az egyik (nem feltétlenül) a megfelelő csomóponthoz van csatlakoztatva a HD15 csatlakozón, míg a másik a földhöz van kötve. Így az összes gomb ugyanazt a földet használja, és a HD15 csatlakozó egyetlen tűjéhez van csatlakoztatva. Az általunk nyújtott kép a férfi csatlakozó hátulnézete, vagyis a női pár elölnézete. Óvatosan forrasztja a vezetékeket, nem akarja rosszul csatlakoztatni, bízzon bennünk.

Csak hogy egyértelmű legyen, úgy terveztük meg az áramkört, hogy az Arduino -t rá lehessen csatlakoztatni. Elég hely legyen ahhoz, hogy az áramkör elférjen alatta, és így a doboz kisebb is lehet, mint a miénk. A javasolt épület elrendezés az alábbi képen látható. Szilikonnal ragasztottuk az elemtartó elemet a doboz belsejéhez, fúrtuk a köpenyt a szélein, és csavarokkal rögzítettük.

Annak érdekében, hogy ezt a darabot a testhez csatlakoztassuk, 40 mm -től 32 mm -ig (külső átmérő) PVC redukciós kötést használtunk. Négy facsavart adtak hozzá a csomópont megerősítéséhez. A redukciós csukló és a test között fúrót készítettünk, és szélesebb csavart vezetett be a stabilitás elérése érdekében. Ügyeljen arra, hogy ne sértse meg a vezetékeket.

3. lépés: Fúvóka összeszerelése

Valószínűleg ez az összeszerelés legfontosabb része. Ez pusztán az első képen látható diagramon alapul. A túlméretezett rész elég nagy ahhoz, hogy beleférjen a 32 mm -es (külső) PVC csőbe.

E darab (a nyak) tervezésekor úgy döntöttünk, hogy NYÁK -ot használunk az MP3V5010 rögzítéséhez, bár figyelmen kívül hagyhatja. A PDF szerint a 2 (3,3 voltos tápellátás), a 3 (földelés) és a 4 (a légnyomásos elektromos jel) kapcsokat használják. Ezért, annak érdekében, hogy ne rendeljen PCB -t erre a célra, javasoljuk, hogy vágja le a fel nem használt csapokat, és a kábelezés befejezése után ragassza fel az alkatrészt a PVC csőre. Ez a legegyszerűbb módszer, amire gondolhatunk. Ez a nyomásérzékelő két érzékelőgombbal is rendelkezik; le akarja fedni az egyiket. Ez javítja a reakcióját. Ezt úgy végeztük, hogy egy apró fémdarabot vezetünk be egy hőre zsugorodó csőbe, amely lefedi a gombot, és felmelegítjük a csövet.

Először is keressen egy kúpos alakú darabot, amely elfér a légnyomás -érzékelő csövében, amint az a második képen is látható. Ez az előző diagram sárga darabja. Egy apró fúró vagy egy karcsú forrasztópáka segítségével vájjon keskeny lyukat a kúp csúcsán. Ellenőrizze, hogy szorosan illeszkedik -e; ha nem, addig tovább növelje a lyuk átmérőjét. Ha ez befejeződött, olyan darabot szeretne találni, amely illeszkedik az előzőhöz, és lefedi, hogy akadályozza a levegő áramlását kifelé. Valójában minden lépésnél tesztelni szeretné, hogy a levegő nem szökik -e ki a házból; ha igen, próbáljon szilikont hozzáadni az ízületekhez. Ennek a következő képnek kell megjelennie. Annak érdekében, hogy segítsen, Betadine palackot használtunk erre a célra: a sárga darab a belső adagoló, míg az azt borító darab a kupak, amelynek a fején vágás van, hogy csőformává alakítsa. A vágást forró késsel végezték.

A következő darab a PVC csökkentése volt 25 -ről (külső) 20 -ra (belső). Ez a darab szépen illeszkedett a már elrendezett csőbe, bár csiszolópapírral és a falakkal ragasztani kellett, hogy akadályozzuk az említett légáramlást. Egyelőre azt szeretnénk, hogy ez egy zárt üreg legyen. Az ábrán ez a darab, amiről beszélünk, az a sötétszürke, amely közvetlenül követi a sárgát. Miután ezt a darabot hozzáadtuk, a hangszer nyaka majdnem kész. A következő lépés az, hogy kivágunk egy darabot a 32 mm (külső) átmérőjű PVC csőből, és lyukat fúrunk a közepébe, hagyva, hogy a nyomásmérő vezetékei kialszanak. Forrasztja fel a négy vezetéket, amelyeket korábban említettünk az 1. lépésben, a következő ábra szerint, és ragassza a nyakat a szögletes csomóponthoz (feketére festés után, esztétikai okokból).

Az utolsó lépés a szájrész kényelmes lezárása. Ennek a feladatnak az elvégzéséhez altszax nádat, fekete szigetelőszalagot és egy ligatúrát használtunk. A nyomásmérőt a szalag felhelyezése előtt a nád alatt helyezték el; a mérőműszer elektromos csatlakozásait fekete hőre zsugorodó csövekkel erősítették meg. Ezt a darabot kivonásra tervezték, így az üreget egy ideig játszás után ki lehet tisztítani. Mindez az utolsó két képen látható.

4. lépés: Szoftver

Kérjük, töltse le és telepítse a Virtual MIDI Piano billentyűzetet, itt a link.

Ennek a lépésnek a logikus módja a következő: először töltse le az utasításokban található Arduino vázlatot, és töltse be az Arduino táblájára. Most indítsa el a VMPK -t, és ellenőrizze a beállításokat. Amint az az első képen látható, az „Input MIDI connection” legyen az Arduino kártya (esetünkben Arduino Leonardo). Ha Linuxot használ, nem kell semmit telepítenie, csak győződjön meg arról, hogy a VPMK fájl rendelkezik a második ábrán látható tulajdonságokkal.

5. lépés: Hibaelhárítás

1. eset. Úgy tűnik, hogy a rendszer nem működik. Ha az Arduino LED -je nem világít, vagy a szokásosnál kissé sötétebb, ellenőrizze, hogy a rendszer megfelelően van -e táplálva (lásd a 6. esetet).

2. eset. Úgy tűnik, füstöl, mert valami égett szagú. Valószínűleg rövidzárlat van valahol (ellenőrizze az áramellátást és a kábelköteget). Talán meg kell érintenie (óvatosan) minden alkatrészt, hogy ellenőrizze a hőmérsékletét; ha melegebb a szokásosnál, ne essen pánikba, csak cserélje ki.

3. eset. Az Arduino nem ismerhető fel (az Arduino IDE -ben). Töltse fel újra a mellékelt vázlatokat, ha a probléma továbbra is fennáll, győződjön meg arról, hogy az Arduino megfelelően csatlakozik a számítógéphez, és az Arduino IDE beállításai alapértelmezettre vannak állítva. Ha semmi sem működik, fontolja meg az Arduino cseréjét. Bizonyos esetekben a visszaállítás gomb lenyomása "fordítás" közben, majd elengedése "feltöltés" közben segíthet a vázlat feltöltésében.

4. eset. Néhány gomb hibásan működik. Kérjük, válassza ki, melyik kulcs nem működik. Hasznos lehet a folyamatossági teszt, vagy a mellékelt vázlat segítségével tesztelheti a gombokat; lehet, hogy a felhúzó ellenállás nincs megfelelően forrasztva, vagy a gomb hibás. Ha a kulcsok rendben vannak, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk, és tegye közzé problémáját.

5. eset. Nem tudok semmilyen megjegyzést kapni a VMPK -ról. Kérjük, ellenőrizze, hogy az Arduino megfelelően csatlakozik -e a számítógéphez. Ezután a VMPK -n kövesse a 3. lépésben látható lépéseket. Ha a probléma továbbra is fennáll, hajtsa végre a gombok visszaállítását, vagy lépjen kapcsolatba velünk.

6. eset. Elektromos bekapcsolási teszt. Végezze el a következő méréseket: miután eltávolította az Arduino -t a köpenyből, kapcsolja be a kapcsolót. Helyezze a fekete szondát a földelő csapra (bárki elegendő lesz), és a piros szondával ellenőrizze a tápcsomópontokat. Az akkumulátor pozitív lemezén legalább 7,4 voltos feszültségcsökkenésnek kell lennie, ellenkező esetben töltse fel az elemeket. Ugyanazon feszültségcsökkenésnek kell léteznie az LM2940 bemenetén, amint az a sematikus ábrán is látható. A kimenetén 5 voltos csökkenésnek kell lennie; ugyanez az érték várható az LM324 -től (4. tű), az MCP23016 -tól (20. tű) és az LP2950 -től (3. tű). Az utolsó kimenetének 3,3 volt értéket kell mutatnia.