MIDI желмен басқарылатын құрал жасаңыз: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Бұл жоба Малага университетінің телекоммуникация мектебінің BEng Electronics Engineering 4 курс модуліне арналған 'Creative Electronics' ұсынылды.

Түпнұсқа идея бұрыннан пайда болды, өйткені менің жұбайым Алехандро өмірінің жартысынан көбін флейтада ойнаумен өткізді. Осылайша, ол үрмелі электронды аспаптың идеясын тартымды деп тапты. Демек, бұл біздің ынтымақтастығымыздың жемісі; Бұл әдістің негізгі бағыты басс -кларнетке ұқсас эстетикалық тұрғыдан байсалды конструкцияны алу болды.

Демо:)

Жабдықтар

• Arduino тақтасы (біз Ардуино Леонардоға негізделген SAV MAKER I қолдандық).
• MP3V5010 ауа қысымы датчигі.
• Штамм өлшегіш, FSR07.
• Резисторлар: 4K7 -ден 11, 3К9 -дан 1, 470К -тен 1, 2М2 -ден 1, 100К -тен 1.
• 200K бір потенциометр.
• 33pF керамикалық конденсатор.
• 10uF және 22uF екі электрлік конденсаторлар.
• Бір LM2940.
• Бір LP2950.
• Бір LM324.
• Бір MCP23016.
• 30x20 саңылаулы бір перфорацияланған тақта.
• Әйелдер мен еркектерге арналған 30 түйреуіштер (бір жыныс Arduino үшін, екіншісі шапан үшін).
• HD15 коннекторларының бір жұбы, ерлер де, әйелдер де (дәнекер тостағанмен).
• Досыңыздың жылу түсіретін түтігі мен оқшаулағыш таспаны алыңыз. Қара таңдаған.
• 18650 Li-иондық екі батарея және олардың батарея ұстағышы.
• Коммутатор.
• Arduino USB кабелі.
• Кем дегенде, 11 түйме, егер сіз сапалы сезінгіңіз келсе, біздікін пайдаланбаңыз.
• Қандай да бір қоршау немесе корпус. Шамамен бір шаршы метрлік ағаш тақта жеткілікті.
• ПВХ құбырларының жарты метрі, сыртқы жағы 32 мм.
• Алдыңғы түтікке арналған 67 градус ПВХ қосылысы.
• ПВХ -ның 40 мм -ден 32 мм -ге дейін қысқаруы (сыртқы).
• ПВХ -ның 25 мм -ден 20 мм -ге дейін қысқаруы (сыртқы).
• Бетадиннің бос бөтелкесі.
• Альто саксофонының ауыз қуысы.
• Альто саксофон құрағы.
• Альто саксофон лигатурасы.
• Біраз көбік.
• Сым көп (аудио сым ұсынылады, себебі ол қызыл-қара жұпта болады).
• Кейбір бұрандалар.
• Қара күңгірт спрей бояуы.
• Күңгірт спрей лак.

1 -қадам: дене

Алдымен корпустың бөлігі ретінде ПВХ құбыры таңдалды. Сіз басқа диаметрді таңдай аласыз, дегенмен біз сыртқы диаметрі 32 мм және ұзындығы 40 см ұсынамыз, себебі бұл өлшемдер бізге ыңғайлы болды.

Құбырды қолыңызға алғаннан кейін, түймелердің белгісін орналастырыңыз. Бұл саусақтардың ұзындығына байланысты. Енді таңбалау аяқталғаннан кейін әр түйме үшін сәйкес тесікті бұрғылаңыз. Біз саңылаудан бастауды және бұрғылау үшін қолданылатын диаметрді ұлғайтуды ұсынамыз. Сондай -ақ, бұрғылауды бұрғылау алдында қолдану тұрақтылықты жақсартуы мүмкін.

Кейінірек манометр мен ауа қысымы датчигін қосу үшін сіз жалғанбаған төрт сымды енгізуіңіз керек; бұл бөлік (корпус) мен мойын 67 градусқа қосылатын құбырмен жабысып қалған. Бұл құбыр тегістеліп, қара түске боялған.

Бұл бөлікті аяқпен біріктіру үшін біз 40 мм -ден 32 мм -ге дейін (сыртқы диаметрі) ПВХ редукторын қолдандық. Қосылысты нығайту үшін төрт ағаш бұрандалар қосылды. Редукциялық түйіспе мен корпус арасында біз тұрақтылыққа жету үшін бұрғы жасап, кеңірек бұранданы енгіздік. Түтіктерді сымдардың алдында бұрғылауды ұсынамыз; әйтпесе қиратуға кепілдік беріледі.

Келесі қадам - сымдарды түймелердің ұштарына дәнекерлеу, ұзындығын төменнен өлшеу және байланыстың тығыз болуын болдырмау үшін қосымша ұзындықты сақтау. Құбыр тегістеліп, қара түске боялғаннан кейін (біз күңгірт қара бүріккіш бояуды қолдандық; күн сәулесінің астында жақсы көрінгенше қалағаныңызша көп қабат беріңіз), олардың әрқайсысын таңбалау арқылы түймелерді жоғарыдан төмен қарай енгізіңіз. Кабельдер үшін екі түрлі түсті қолдануды ұсынамыз (мысалы, қара және қызыл); олардың барлығы түйреуішке жерге қосылғандықтан, біз қара кабельді бос қалдырдық және тек қызыл кабельдерді белгіледік. Түймелер қара оқшаулағыш таспамен жабылған, олар сыртқы келбетке сәйкес келеді және құлап кетпестен жақсы орналасады.

Дәнекер HD15 аналық коннекторы (дәнекерлегіш шыныаяқтар көп көмектеседі), 4 -қадамдағы (немесе өзіңіздің) диаграммада ұсынылған схеманы қолданып, жерді біріктіріңіз. Есіңізде болсын, жылу өткізбейтін құбыр қысқа тұйықталудан сенімді сенімділікті қамтамасыз етеді.

2 -қадам: аяқтың дизайны

Бұл дизайн үшін қолданылатын схема, түп -тамырымен, өте қарапайым. Екі литий батареясы сериялы LDO (төмен түсетін) кернеу реттегішін береді, ол шығудан 5 тізбектің қалған бөлігіне дейін жеткізеді. LM324 операциялық күшейткіштері ауа қысымы сенсорының динамикалық диапазонын (MP3V5010, 0,2 -ден 3,3 вольтке дейін), сондай -ақ Arduino тақтасының аналогтық кірістеріне қысым өлшегіштің (теріс көлбеу айнымалы резистор) мінез -құлқын бейімдеу мақсатына қызмет етеді. 5 вольт). Осылайша, біріншісі үшін реттелетін кірістің инверторы емес (1 <G <3), ал екіншісіне кернеуді бөлуші плюс ізбасары қолданылады. Олар кернеудің тиісті ауысуын қамтамасыз етеді. Бұл құрылғылар туралы қосымша ақпарат алу үшін мына жерді басыңыз. Сондай -ақ, LP2950 MP3V5010 -ге жеткізілуі қажет 3,3 вольтке сілтеме береді.

FSR (Force Sensing Resistor) сериясының кез келген моделі жеткілікті болады және 04 ең әдемі болғанымен, біз акцияларды шығаруға байланысты 07 -ді қолдандық. Бұл датчиктер иілу күшіне байланысты олардың электр кедергісін өзгертеді, және біз олардың бүкіл бетімен қатар басылғанда олар өзгермейтінін тәжірибе жүзінде сынап көрдік. Бұл бастапқыда біз кесінді қоятын жерге байланысты қате болды, бірақ қабылданған шешім жақсы жұмыс жасады және төртінші қадамда түсіндіріледі.

Тақтаның негізгі элементтерінің бірі - MCP23016. Бұл кодтың күрделілігін төмендету үшін пайдалы деп ойлаған 16 биттік I2C I/O Expander. Модуль тек оқуға арналған 2 байтты регистр ретінде қолданылады; ол кез келген регистрлік мәндері өзгерген кезде алтыншы түйреуіште үзіліс жасайды («0» логикасын мәжбүрлейді, сондықтан «1» логикасын орнату үшін тартқыш резистор қажет). Arduino осы сигналдың еңісінен іске қосылатын етіп бағдарламаланған; бұл болғаннан кейін, ол деректерді сұрайды және жазбаның жарамдылығын білу үшін оны декодтайды, ал егер ол оны сақтап, оны келесі MIDI пакетін құру үшін қолданса. Түймелердің әрқайсысында сәйкесінше 5 вольтке жерге және тартылатын резисторға (4,7К) қосылған екі терминал бар. Осылайша, оны басқан кезде I2C құрылғысы «0» логикасын оқиды, ал «1» логикасы босатылғанын білдіреді. RC жұбы (3.9K және 33p) өзінің ішкі сағатын конфигурациялайды; түйреуіштер 14 және 15 сәйкесінше SCL және SDA сигналдары болып табылады. Бұл құрылғының I2C мекенжайы - 0x20. Қосымша мәліметтер алу үшін мәліметтер парағын тексеріңіз.

HD15 коннекторын сымдау үшін біз қолданған байланыс схемасы, әрине, бірегей емес. Біз мұны осылай жасадық, себебі біз жасаған ПХД бойынша маршруттау оңай болды, ал маңызды түйіндер мен олардың сәйкес түймелерінің нақты тізімін сақтау. Айтудың қажеті жоқ, бірақ мен айтамын; түймелерде екі терминал бар. Олардың бірі (анық емес) HD15 коннекторындағы тиісті түйінге қосылған, ал екіншісі жерге қосылған. Осылайша, барлық түймелер бір жерге қосылады және HD15 коннекторының бір түйреуішіне қосылады. Біз ұсынатын сурет - ер коннектордың артқы көрінісі, яғни әйел жұптың алдыңғы көрінісі. Сымдарды мұқият дәнекерлеңіз, оны дұрыс қосқыңыз келмейді, бізге сеніңіз.

Түсінікті болу үшін біз Arduino -ға қосылатын схеманы жасадық. Төменде схемаға сәйкес келетін кеңістік болуы керек, сондықтан қорап біздікінен кішірек болуы мүмкін. Ұсынылған ғимарат схемасы төмендегі суретте ұсынылған. Біз силиконды қолданып, батареяны ұстағышты қораптың ішкі жағына жапсырдық, оның шетінен тесікті бұрғылап, бұрандаларды қолданып, осылайша бекітіп қойдық.

Бұл бөлікті корпуспен біріктіру үшін біз 40 мм -ден 32 мм -ге дейінгі ПВХ редукторын қолдандық (сыртқы диаметрі). Қосылысты нығайту үшін төрт ағаш бұрандалар қосылды. Редукциялық түйіспе мен корпус арасында біз тұрақтылыққа жету үшін бұрғы жасап, кеңірек бұранданы енгіздік. Сымдарды зақымдамау үшін абай болыңыз.

3 -қадам: ауыз қуысын жинау

Бұл, мүмкін, жиналыстың ең маңызды бөлігі. Ол тек бірінші суретте көрсетілген схемаға негізделген. Үлкен бөлігі 32 мм (сыртқы) ПВХ түтігіне сыятындай үлкен.

Бұл бөлікті (мойын) жобалау кезінде біз MP3V5010 монтаждау үшін ПХД қолдануды шештік, бірақ сіз оны елемеуге болады. PDF -ге сәйкес, қолданылатын терминалдар 2 (3,3 вольтты қоректену), 3 (жер) және 4 (ауа қысымының электр сигналы). Осылайша, ПХД -ге тапсырыс бермеу үшін, пайдаланылмаған түйреуіштерді кесіп тастауды және сым аяқталғаннан кейін компонентті ПВХ құбырына жабыстыруды ұсынамыз. Бұл біз ойлайтын ең оңай әдіс. Сондай -ақ, бұл қысым сенсорының екі сенсорлық тұтқасы бар; сіз олардың біреуін жабғыңыз келеді. Бұл оның реакциясын жақсартады. Біз мұны жылуды кішірейтетін түтікке, тұтқаны жабатын кішкене металл бөлікті енгізу және түтікті қыздыру арқылы жасадық.

Сіз бірінші орындағыңыз келетін нәрсе - екінші суретте көрсетілгендей ауа қысымы датчигінің түтігіне сыятын конустық пішінді бөлікті табу. Бұл алдыңғы диаграммадағы сары бөлік. Кішкене бұрғымен немесе жіңішке дәнекерленген темір ұшымен конустың шыңында тар тесік ойып алыңыз. Оның тығыз орналасқанын тексеріңіз; олай болмаған жағдайда, тесік диаметрі өскенше өсе беріңіз. Бұл аяқталғаннан кейін сіз сыртқа ауа ағынына кедергі келтіретін алдыңғы бөлікке сәйкес келетін бөлікті табғыңыз келеді. Шындығында, сіз әр қадамда ауаның қоршауынан шықпайтынын тексергіңіз келеді; олай болса, буындарға силикон қосып көріңіз. Бұл келесі суретке әкелуі керек. Дәл осылай көмектеседі, біз осы мақсатта бетадин бөтелкесін қолдандық: сары бөлік - бұл ішкі диспенсер, ал оны жабатын бөлік - оны түтік пішініне айналдыру үшін басы кесілген қақпақ. Кесу ыстық пышақпен жасалған.

Келесі бөлік ПВХ -ны 25 -тен (сыртқы) 20 -ға (ішкі) дейін төмендету болды. Бұл бөлік бұрыннан бар құбырларға жақсы бекітілген, дегенмен, біз ауа ағынын болдырмау үшін оны тегістеп, қабырғаларын желімдеуіміз керек еді. Әзірге біз бұл жабық қуыс болғанын қалаймыз. Диаграммада біз әңгімелейтін бұл бөлік - сарыға тікелей сәйкес келетін қара сұр. Бұл бөлік қосылғаннан кейін аспаптың мойны аяқталуға жақын. Келесі қадам - диаметрі 32 мм (сыртқы) поливинилхлоридті түтіктің бір бөлігін кесу және оның ортасында манометрдің сымдарының сөнуіне мүмкіндік беретін тесік. Келесі диаграммада көрсетілгендей, бірінші қадамда біз айтқан төрт сымды дәнекерлеп, мойынды бұрыштық түйіспеге жабыстырыңыз (оны қара боялғаннан кейін, эстетикалық мақсатта).

Соңғы қадам - ауыз қуысын ыңғайлы түрде тығыздау. Бұл тапсырманы орындау үшін біз альт -сакс қамысты, қара оқшаулағыш таспаны және лигатураны қолдандық. Қысымды өлшеуіш таспаны қолданар алдында қамыстың астына қойылды; өлшегіштің электрлік қосылыстары жылуды төмендететін қара түтіктермен нығайтылды. Бұл бөлік ойнаудан кейін қуысты тазартуға болатындай етіп шығаруға арналған. Мұның бәрін соңғы екі суреттен көруге болады.

4 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз ету

Виртуалды MIDI фортепиано пернетақтасын жүктеңіз және орнатыңыз, мұнда сілтеме бар.

Бұл қадамды орындаудың логикалық әдісі келесідей: алдымен осы нұсқаулықта берілген Arduino эскизін жүктеп алып, Arduino тақтасына жүктеңіз. Енді VMPK іске қосыңыз және параметрлерді мұқият тексеріңіз. Бірінші суретте көрсетілгендей, 'Input MIDI қосылымы' сіздің Arduino тақтасы болуы керек (біздің жағдайда Arduino Leonardo). Егер сіз Linux қолдансаңыз, ештеңені орнатудың қажеті жоқ, тек сіздің VPMK файлыңыздың екінші суретте көрсетілген қасиеттері бар екеніне көз жеткізіңіз.

5 -қадам: ақауларды жою

1 -жағдай. Жүйе жұмыс істемейтін сияқты. Егер Arduino светодиоды жанбаса немесе ол әдеттегіден сәл күңгірт болса, жүйенің дұрыс қосылғанын тексеріңіз (6 -жағдайды қараңыз).

2 -жағдай. Түтін бар сияқты, себебі бірдеңе күйген сияқты иіс шығады. Мүмкін, бір жерде қысқа тұйықталу бар шығар (қуат пен сымның қосылуын тексеріңіз). Мүмкін, сіз температураны тексеру үшін әр компонентке (абайлап) тиіссіз; егер ол әдеттегіден ыстық болса, дүрбелең емес, оны ауыстырыңыз.

3 -жағдай. Arduino танылмайды (Arduino IDE -де). Берілген нобайларды қайтадан жүктеңіз, егер мәселе шешілмесе, Arduino компьютерге дұрыс қосылғанын және Arduino IDE параметрлері әдепкі күйге орнатылғанын тексеріңіз. Егер ештеңе көмектеспесе, Arduino ауыстыруды қарастырыңыз. Кейбір жағдайларда «құрастыру» кезінде қалпына келтіру түймесін басу, содан кейін «жүктеу» кезінде оны шығару эскизді жүктеуге көмектеседі.

Іс 4. Кейбір пернелер дұрыс жұмыс істемейтін сияқты. Қай кілт жұмыс істемейтінін оқшаулаңыз. Үздіксіздік тесті пайдалы болуы мүмкін немесе түймелерді тексеру үшін берілген эскизді пайдалануға болады; тартылатын резистор дұрыс дәнекерленбеуі мүмкін немесе түйме ақаулы. Егер кілттер дұрыс болса, проблеманы шешу үшін бізге хабарласыңыз.

5 -жағдай. Мен VMPK туралы ешқандай хабарлама ала алмаймын. Arduino компьютерге дұрыс қосылғанын тексеріңіз. Содан кейін, VMPK -де 3 -қадамда көрсетілген қадамдарды орындаңыз. Егер мәселе шешілмесе, түймені қалпына келтіріңіз немесе бізге хабарласыңыз.

6-жағдай. Электр қуатын қосу сынағы. Келесі өлшемдерді орындаңыз: Arduino шляпасынан шығарғаннан кейін қосқышты қосыңыз. Қара зондты жерге түйреуішке қойыңыз (кез келген адам жеткілікті) және қызыл түйінді қуат түйіндерін тексеру үшін қолданыңыз. Батареяның оң пластинасында кем дегенде 7,4 вольт кернеудің төмендеуі болуы керек, әйтпесе батареяларды зарядтаңыз. LM2940 кірісінде схемада көрсетілгендей кернеудің төмендеуі болуы керек. Шығу кезінде 5 вольт төмендеу болуы керек; LM324 (түйреуіш 4), MCP23016 (түйреуіш 20) және LP2950 (түйреуіш 3) бойынша дәл осындай мән күтіледі. Соңғысының шығысы 3,3 вольтты көрсетуі керек.