Polyflûte: 8 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Le projet Polyflûte consiste à réaliser un instrument de musiquenumérique.

Le but est de créer un instrument de musique respectant des conditions Partulières; Cet instrument doit être:

-Autonóm és hordozható (akkumulátor, halom …)

-Autodidacte (Enseigner à l’utilisateur à partir d’un site internet, le fonctionnement et la construction de l’appareil)

-Automatikus hangolás (Producer un son musical à partir une fréquence relevanté dans l’environnement -alentour)

Le de est donc de réussir à convertir une onde vibrateire, oscillante de la vie courante ou issue d’objets du quotidien en onde sonore et musicale.

1. lépés: Création Du Circuit Analogique

Notre système se base sur le principe de la détection delumière: On place une LED et photodiode face à face séparé par une hélice propulsé en roue libre par un ventilateur. Ainsi le passage d'une pâle devant la photodiode créera un signal de type T. O. R (plutôt proche du sinusoïdale en prenant en compte le temps de réception de la lumière).

Le capteur konstate le cœur de la partie analogique. Nous avons donc décidé de differeer un circuit d'émission et un circuit de réception. Az áramkör legfeljebb 6 halom újratölthető elemet tartalmaz, de 1,2 V -ot, így összesen 7,2 V -ot. Le circuit d'émission est a LED és d'un moteur branché en parallèle komponense (une diode de protection a également été placée pour éviter les retours de courants). Le circuit d'émission se do dune fotodióda, amely nem jelzi az erősítőt az AOP -hoz; ainsi que de 2 szűrő passe bas d’ordre 1 szűrő 80 Hz -es környezetben (fréquence maximale de rotation de l'hélice).

2. lépés: Choix Des Composants

Une fois le circuit théorique établit, on choisit les composants les plus adaptés au montage.

Vous retrouverez ci-dessous les références et valeurs des différents composants (en se basant sur le schéma électronique précédent):

LED: SFH 4550

Ventilátor: MB40200V1 (5V)

Dióda: 1N4001

Fotodióda: SFH 203

AOP: LM358N

CAN: MCP3008

R1 ellenállás (LED): 47 Ohm

R2 ellenállás (1. szűrő): 220 ohm

R3 ellenállás (2. szűrő): 220 ohm

R4 ellenállás (Filtre en sortie de Vref): 1 kOhms

Kondenzátor C1 (szűrő): 10nF

Kondenzátor C2 (szűrő): 10nF

Kondenzátor C3 (szűrő és sort Vref): 5µF

Regisztrátor: 0J7031 reg09b

Connecteur 40 csap

Málna PI 2 B modell

Hélice d'hélicoptère de 3,8 cm

6 halom újratölthető 1,2 V

3. lépés: Réalisation Du PCB

La réalisation du PCB (Printed Circuit Board) s'est effectuée en plusieurs étapes:

- Le dessin de la carte (Agencement des composants)

- Le routage des composants sur la carte et Impression de la carte

- Soudage des composants

Le dessin et le routage de la carte ont été faits sur le logiciel ALTIUM Designer (logika utilisé en entreprise pour le routage de PCB). Nous avons donc dû nous initier au logiciel. Les composants ont été disposés de manière à réduire la taille de la carte (9 cm hosszú, 5 cm nagy). Le routage fut la partie la plus délicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions décidés de la disposition des links en couche Top ou Bottom. Une fois la carte imprimée, nous avons soudés les composants sur des support afin de pouvoir enlever les composants en cas de défaillances ou de changements de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur based PCB et la Rasberry. Nous avons pour cela dû identifier les ports SPI de la Rasberry et faire la bonne levelezés avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (fichier Altium Designer).

4. lépés: Réalisation De La Partie Mécanique (támogatás Et Instrument)

A cső alkotórésze a cső és a cső és a PVC (plomberie), amely a 15 cm -es és 4 cm -es, 1 cm -es átmérőjű csöveket tartalmazza. Retroveve 4 nadrág de 1 cm de diamètre espacé chacun de 2 cm. A l'intérieur on retrouve une hélice soutenu par une tige en plastique de 2 cm. A PCB és a csövek nem rögzítik a plakkot és a boka à fixé l'aide d'entretoises et de vis. Sur la partie gauche du tube on fixé le ventilateur à l'aide d'un scotch de câble elelectrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de carton.

- cső és PVC

- plakett en bois d'environ 30 cm x 30 cm

- 4 entretoises de 3,5 cm

- 4 ékes

- Megszakító 2 pozíció klasszikus

- Támasz halom

- Karton

5. lépés: Connexion MCP-Raspberry

Csatlakozás MCP-3008/Rasberry est essentielle pour la communication, réception transfer des données.

A Connection Raspberry/MCP képeket tartalmaz.

A Connection s'effectue en bus SPI, le code d'initialisation du bus est joint dans les fichiers.

6. lépés: A Des Données megszerzése

Une fois la Raspberry connectée à un convertisseur analogique/numérique de type MCP3008 à l'aide d'un bus SPI, il faut maintenant hankkérir les données souhaitées. Nous ne relevantons qu'un type de valeur, l'amplitude de notre signal fréquentielle, sur la chaîne 1 du MCP3008. Ces valeurs sont stockées dans un tableau de taille 512: on choisit une puissance de 2 pour facilititer les algoritmes de transformé de Fourier à venir, et plus le nombre de points est élevé plus le signal discret sera précis.

L'acquisition des données ne peut cependant pas se faire de manière aléatoire, en effet la fréquence d'acquisition et donc la fréquence d'échantillonnage est primordiale. Nous avons déterminé empiriquement que notre signal n'atteignait jamais des fréquence supérieures à 80Hz. Öntsön tiszteletben Shannon notre fréquence d'échantillonnage doit être supérieure à 160Hz, nous avons choisi une Fe à 250Hz.

Afin d'acquérir les données à cette fréquence, nous avons créé un timer qui fait appel à notre fonction d'acquisition toutes les 4ms (Te = 1/Fe = 4ms). Az elsődleges szál a programban, amely tartalmazza az időzítés hatékonyságát, az adományok megszerzésének hatását.

7. lépés: FFT

Une fois le tableau de données d'acquisition rempli, on peut effectuer la transformer de Fourier discrète pour retrouver la fréquence du signal.

On utilize pour cela la bibliothèque GSL qui permet à partir d'un tableau de données, d'avoir le tableau d'amplitude des raies fréquentielles composant ce signal. En écartant la première case du tableau contenant l'amplitude des composantes folytatódik, a peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplitude à l'aide de la formule suivante: Freq = i*Fe/(2*Nb_Points).

Notre fréquence d'échantillonnage étant 250Hz et le nombre de points acquis étant 512.

8. lépés: Génération Du Son

Maintenant que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de générer un sinus pour avoir un son. Deux solutions se sont ouvertes à nous: Émettre un sinus directement à partir des fréquence omandi en les multipliant pour les rendre auditible, ou bien associer des fréquence précises aux plages des différentes notes de notre prototype.

Nous avons testé les deux méthodes et nous avons finalement retenu la seconde plus concluante. Ez a jegyzetek a jouées sont celle de la gamme 4, a cependant les contraintes de notre système nous permet seulement d'avoir 8 plages different and ainsi de jouer 8 különböző jegyzetek: Do, Ré, Mi, Fa, Sol, Sol bémol, La et Si.

Enfin vous trouverez les kódok kiegészítik a deux megoldásokat citées au-dessus.