Izveidojiet vēja vadītu MIDI instrumentu: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Šis projekts tika iesniegts “Creative Electronics”, BEng elektronikas inženierzinātņu 4. kursa modulī Malagas Universitātes Telekomunikāciju skolā.

Sākotnējā ideja radās jau sen, jo mans dzīvesbiedrs Alehandro ir pavadījis vairāk nekā pusi savas dzīves, spēlējot flautu. Tādējādi viņam šķita pievilcīga ideja par elektronisku pūšamo instrumentu. Tātad tas ir mūsu sadarbības produkts; šīs pieejas galvenais mērķis bija iegūt estētiski prātīgu konstrukciju, līdzīgu basklarnetei.

Demo:)

Piegādes

• Arduino dēlis (mēs izmantojām SAV MAKER I, pamatojoties uz Arduino Leonardo).
• Gaisa spiediena sensors, MP3V5010.
• Celmu mērītājs, FSR07.
• Rezistori: 11 no 4K7, 1 no 3K9, 1 no 470K, 1 no 2M2, 1 no 100K.
• Viens potenciometrs 200K.
• Viens keramikas kondensators 33pF.
• Divi elektrolītiskie kondensatori 10uF un 22uF.
• Viens LM2940.
• Viens LP2950.
• Viens LM324.
• Viens MCP23016.
• Viens perforēts dēlis ar 30x20 caurumiem.
• 30 pin galvenes, gan sievietes, gan vīrieši (viens dzimums Arduino, otrs - apmetnis).
• Viens pāris HD15 savienotāju, gan vīriešu, gan sieviešu (ar lodēšanas kausiem).
• Aizņemies drauga termiski saraušanās cauruli un izolācijas lenti. Vēlams melns.
• Divas 18650 litija jonu baterijas un to bateriju turētājs.
• Slēdzis.
• Arduino USB kabelis.
• Vismaz 11 pogas, ja vēlaties kvalitatīvu sajūtu, neizmantojiet mūsējās.
• Kaut kāds korpuss vai korpuss. Pietiktu ar koka dēli aptuveni viena kvadrātmetra platībā.
• Pusmetrs PVC caurules, 32 mm ārējs.
• 67 grādu PVC savienojums iepriekšējai caurulei.
• Viens PVC samazinājums no 40 mm līdz 32 mm (ārējais).
• Viens PVC samazinājums no 25 mm līdz 20 mm (ārējs).
• Tukša pudele Betadine.
• Altsaksofona iemutis.
• Altsaksofona niedre.
• Altsaksofona ligatūra.
• Dažas putas.
• Daudz vadu (ieteicams audio vads, jo tas ir pārī sarkanā-melnā krāsā).
• Dažas skrūves.
• Matēta melna aerosola krāsa.
• Matēta aerosola laka.

1. solis: ķermenis

Pirmkārt, PVC caurule tika izvēlēta kā ķermeņa daļa. Jūs varat izvēlēties citu diametru, lai gan mēs iesakām ārējo diametru 32 mm un garumu 40 cm, jo mums bija ērti šie izmēri.

Kad esat saņēmis cauruli rokās, ievietojiet pogu marķējuma izkārtojumu. Tas ir atkarīgs no pirkstu garuma. Tagad, kad atzīmes ir izdarītas, urbiet atbilstošo caurumu katrai pogai. Mēs iesakām sākt ar šauru uzgali un ieurbt caurumu, palielinot urbjam izmantoto diametru. Turklāt, izmantojot urbi pirms urbja, var uzlabot stabilitāti.

Jums vajadzētu ieviest četrus nesavienotus vadus, lai vēlāk savienotu manometru un gaisa spiediena sensoru; šis gabals (ķermenis) un kakls ir salīmēti kopā ar 67 grādu savienojuma cauruli. Šī caurule tika pārklāta ar smilšpapīru un nokrāsota melnā krāsā.

Lai savienotu šo gabalu ar pēdu, mēs izmantojām PVC samazināšanas savienojumu no 40 mm līdz 32 mm (ārējais diametrs). Savienojuma stiprināšanai tika pievienotas četras koka skrūves. Starp samazināšanas savienojumu un korpusu mēs izveidojām urbi un ieviesām plašāku skrūvi, lai iegūtu stabilitāti. Mēs iesakām urbt caurules pirms elektroinstalācijas; pretējā gadījumā pazudināšana ir garantēta.

Nākamais solis ir pielodēt vadus pie pogu spailēm, izmērīt garumu līdz apakšai un rezervēt papildu garumu, lai izvairītos no savienojuma saspringuma. Kad caurule ir noklāta ar smilšpapīru un nokrāsota melnā krāsā (mēs izmantojām matētu melnu aerosola krāsu; uzklājiet tik daudz slāņu, cik vēlaties, līdz tas labi izskatās saulē), ievadiet pogas no augšas uz leju, marķējot katru no tām. Mēs iesakām kabeļiem izmantot divas dažādas krāsas (piemēram, melnu un sarkanu); Tā kā tie visi ir savienoti ar zemi vienā kontaktligzdā, mēs atstājām melno kabeli brīvu un apzīmējām tikai sarkanos kabeļus. Pogas tika pārklātas, izmantojot melnu izolācijas lenti, lai tās atbilstu izskatam un labi iederētos, nenokrītot.

Lodēt HD15 sieviešu savienotāju (lodēšanas krūzes ļoti palīdz), izmantojot 4. soļa diagrammā piedāvāto izkārtojumu (vai jūsu pašu), un savienot pamatni kopā. Paturiet prātā, ka termiski saraušanās caurules nodrošinās spēcīgu uzticamību pret īssavienojumiem.

2. solis: pēdu dizains

Šim dizainam izmantotā ķēde savā saknē ir ļoti vienkārša. Divas sērijas litija baterijas baro LDO (zema izlaišanas) sprieguma regulatoru, kas piegādā 5 V no izejas uz pārējo ķēdi. LM324 operatīvie pastiprinātāji kalpo gan gaisa spiediena sensora dinamiskā diapazona (MP3V5010, 0,2 līdz 3,3 volti), gan spiediena mērītāja (negatīva slīpuma mainīga rezistora) pielāgošanai Arduino plates analogām ieejām (0 līdz 5 volti). Tādējādi pirmajam tiek izmantots neinvertors ar regulējamu pastiprinājumu (1 <G <3), bet otrajam-sprieguma dalītājs plus sekotājs. Tie nodrošina atbilstošu sprieguma svārstību. Lai iegūtu sīkāku informāciju par šīm ierīcēm, noklikšķiniet šeit un tur. Tāpat LP2950 nodrošina atsauci uz 3,3 voltiem, kas jāiegādājas MP3V5010.

Pietiks ar jebkuru FSR (Force Sensing Resistor) sērijas modeli, un, lai gan 04 ir skaistākais, krājumu problēmu dēļ mēs izmantojām 07. Šie sensori maina savu elektrisko pretestību atkarībā no pielietotā lieces spēka, un mēs eksperimentāli pārbaudījām, ka tie netiek mainīti, nospiežot kopā ar visu virsmu. Sākotnēji tā bija kļūda vietas dēļ, kurā mēs gatavojāmies nolikt gabalu, taču pieņemtais risinājums paveica labu darbu un tiks izskaidrots ceturtajā solī.

Viens no galvenajiem tāfeles elementiem ir MCP23016. Šis ir 16 bitu I2C I/O paplašinātājs, kas, mūsuprāt, bija noderīgs, lai samazinātu koda (un, iespējams, arī vadu) sarežģītību. Modulis tiek izmantots kā tikai lasāms 2 baitu reģistrs; tas rada pārtraukumu (piespiež loģiku “0”, un tāpēc ir nepieciešams pievilkšanas rezistors, lai iestatītu loģiku “1”) uz sesto tapu, kad mainās kāda no tā reģistra vērtībām. Arduino ir ieprogrammēts, lai to iedarbinātu šī signāla slīpums; pēc tam viņš pieprasa datus un atšifrē tos, lai uzzinātu, vai piezīme ir derīga, un, ja tā ir, viņš tos saglabā un izmanto, lai izveidotu nākamo MIDI paketi. Katrai no pogām ir divi spailes, kas savienotas ar zemi un attiecīgi uzvilkšanas rezistoru (4,7K) līdz 5 voltiem. Tādējādi, nospiežot loģiku “0” nolasa I2C ierīce, un loģika “1” nozīmē atbrīvošanu. RC pāris (3.9K un 33p) konfigurē savu iekšējo pulksteni; tapas 14 un 15 ir attiecīgi SCL un SDA signāli. Šīs ierīces I2C adrese ir 0x20. Lai iegūtu sīkāku informāciju, pārbaudiet datu lapu.

Savienojuma izkārtojums, ko izmantojām HD15 savienotāja vadiem, protams, nav unikāls. Mēs to darījām šādā veidā, jo bija vieglāk maršrutēt ar mūsu izgatavoto PCB, un svarīgākais ir saglabāt skaidru mezglu sarakstu un attiecīgās pogas. Lieki teikt, bet es to darīšu; pogām ir divi termināļi. Viens no tiem (neskaidri) ir pievienots attiecīgajam mezglam HD15 savienotājā, bet otrs ir pieslēgts pie zemes. Tādējādi visām pogām ir vienāds zemējums un tās ir savienotas tikai ar vienu HD15 savienotāja tapu. Mūsu sniegtais attēls ir vīriešu savienotāja aizmugures skats, tas ir, sieviešu pāra priekšējais skats. Lodējiet vadus uzmanīgi, jūs nevēlaties to nepareizi savienot, uzticieties mums.

Tikai tāpēc, lai tas būtu skaidrs, mēs izveidojām ķēdi, lai Arduino būtu savienojams ar to. Jābūt pietiekami daudz vietas, lai ķēde varētu ietilpt zem viņa, un tāpēc kaste var būt mazāka par mūsējo. Piedāvātais ēkas plānojums ir parādīts attēlā zemāk. Mēs izmantojām silikonu, lai pielīmētu bateriju turētāja gabalu kastes iekšpusē, urbām apmetni uz tā malām un šādā veidā izmantojām skrūves.

Lai savienotu šo gabalu ar korpusu, mēs izmantojām PVC samazināšanas savienojumu no 40 mm līdz 32 mm (ārējais diametrs). Savienojuma stiprināšanai tika pievienotas četras koka skrūves. Starp samazināšanas savienojumu un korpusu mēs izveidojām urbi un ieviesām plašāku skrūvi, lai iegūtu stabilitāti. Esiet uzmanīgi, lai nesabojātu vadus.

3. solis: iemutņa montāža

Tas, iespējams, ir vissvarīgākā montāžas daļa. Tas ir balstīts tikai uz diagrammu, kas parādīta pirmajā attēlā. Negabarīta daļa ir pietiekami liela, lai ietilptu 32 mm (ārējā) PVC caurulē.

Izstrādājot šo gabalu (kaklu), mēs nolēmām MP3V5010 uzstādīšanai izmantot PCB, lai gan jūs to varat ignorēt. Saskaņā ar PDF, izmantotie termināļi ir 2 (3,3 voltu barošana), 3 (zemējums) un 4 (gaisa spiediena elektriskais signāls). Tādējādi, lai izvairītos no PCB pasūtīšanas šajā jautājumā, mēs iesakām nogriezt neizmantotās tapas un pēc elektroinstalācijas pabeigšanas pielīmēt sastāvdaļu pie PVC caurules. Tas ir vieglākais veids, kā mēs varētu domāt. Arī šim spiediena sensoram ir divas sensoru pogas; vēlaties aptvert vienu no tiem. Tas uzlabo tā reakciju. Mēs to izdarījām, ievadot mazu metāla gabalu termiski saraušanās caurulē, kas aptver pogu, un uzsildot cauruli.

Pirmā lieta, ko vēlaties darīt, ir atrast gabalu ar konisku formu, kas varētu ietilpt gaisa spiediena sensora caurulē, kā parādīts otrajā attēlā. Šis ir dzeltenais gabals iepriekšējā diagrammā. Ar sīku urbi vai plānu lodāmura galu var izgriezt šauru caurumu konusa virsotnē. Pārbaudiet, vai tas cieši pieguļ; ja nē, turpiniet palielināt cauruma diametru, līdz tas palielinās. Kad tas ir pabeigts, jūs vēlaties atrast gabalu, kas der ap iepriekšējo, pārklājot to tā, lai kavētu gaisa plūsmu uz āru. Patiesībā jūs vēlaties katrā solī pārbaudīt, vai gaiss neizplūst no korpusa; ja tas notiek, mēģiniet pievienot silikonu savienojumiem. Tā rezultātā vajadzētu iegūt nākamo attēlu. Lai tas palīdzētu, mēs šim nolūkam izmantojām Betadine pudeli: dzeltenais gabals ir iekšējais dozators, bet gabals, kas to pārklāj, ir vāciņš ar griezumu uz galvas, lai to pārveidotu caurules formā. Griezums tika veikts ar karstu nazi.

Nākamais gabals bija PVC samazināšana no 25 (ārējā) uz 20 (iekšējā). Šis gabals lieliski iederējās jau sakārtotajā caurulē, lai gan mums vajadzēja to noslīpēt ar smilšpapīru un pielīmēt sienas, lai kavētu minēto gaisa plūsmu. Pagaidām mēs vēlamies, lai tā būtu slēgta dobums. Diagrammā šis gabals, par kuru mēs runājam, ir tumši pelēks, kas tieši seko dzeltenajam. Kad šis gabals ir pievienots, instrumenta kakls ir gandrīz pabeigts. Nākamais solis ir izgriezt gabalu no 32 mm (ārējā) diametra PVC caurules un urbt caurumu tā centrā, ļaujot manometra vadiem iziet. Lodējiet četrus vadus, kurus mēs minējām iepriekš 1. solī, kā parādīts nākamajā diagrammā, un pielīmējiet kaklu leņķiskajā krustojumā (pēc krāsošanas melnā krāsā estētiskiem nolūkiem).

Pēdējais solis ir iemutņa ērta noslēgšana. Lai veiktu šo uzdevumu, mēs izmantojām alta saksa niedri, melnu izolācijas lenti un ligatūru. Spiediena mērītājs pirms lentes uzlikšanas atradās zem niedres; elektriskie savienojumi ar mērierīci tika pastiprināti ar melnām termo sarūkošām caurulēm. Šis gabals ir paredzēts ekstrahēšanai, lai dobumu pēc kāda laika atskaņošanas varētu notīrīt. To visu var redzēt pēdējās divās bildēs.

4. solis: programmatūra

Lūdzu, lejupielādējiet un instalējiet virtuālo MIDI klavieru tastatūru, šeit ir saite.

Loģiskais veids, kā veikt šo darbību, ir šāds: vispirms lejupielādējiet šajā instrukcijā sniegto Arduino skici un ielādējiet to savā Arduino panelī. Tagad palaidiet VMPK un laipni pārbaudiet iestatījumus. Kā parādīts pirmajā attēlā, ievades MIDI savienojumam jābūt jūsu Arduino plates (mūsu gadījumā Arduino Leonardo). Ja izmantojat Linux, nekas nav jāinstalē, vienkārši pārliecinieties, vai jūsu VPMK failam ir īpašības, kas parādītas otrajā attēlā.

5. darbība: problēmu novēršana

1. gadījums. Šķiet, ka sistēma nedarbojas. Ja Arduino gaismas diode nedeg vai ir nedaudz tumšāka nekā parasti, lūdzu, pārbaudiet, vai sistēma ir pareizi barota (skat. 6. gadījumu).

Lieta 2. Šķiet, ka ir dūmi, jo kaut kas smaržo pēc sadedzināta. Iespējams, kaut kur ir īssavienojums (pārbaudiet strāvu un vadus). Varbūt jums vajadzētu pieskarties (piesardzīgi) katram komponentam, lai pārbaudītu tā temperatūru; ja tas ir karstāks nekā parasti, nekrītiet panikā, vienkārši nomainiet to.

3. gadījums. Arduino netiek atpazīts (Arduino IDE). Augšupielādējiet piedāvātās skices, ja problēma joprojām pastāv, pārliecinieties, vai Arduino ir pareizi pievienots datoram un vai Arduino IDE iestatījumi ir noklusēti. Ja nekas nedarbojas, apsveriet Arduino nomaiņu. Dažos gadījumos skices augšupielāde var palīdzēt nospiežot atiestatīšanas pogu "apkopošanas" laikā un pēc tam atlaižot to augšupielādes laikā.

4. gadījums Šķiet, ka daži taustiņi darbojas nepareizi. Lūdzu, izolējiet, kura atslēga nedarbojas. Nepārtrauktības pārbaude var būt noderīga, vai arī pogu pārbaudei varat izmantot pievienoto skici; uzvilkšanas rezistors var nebūt pareizi pielodēts vai poga ir bojāta. Ja atslēgas ir kārtībā, lūdzu, sazinieties ar mums, atklājot savas problēmas.

5. gadījums. Es nevaru saņemt piezīmi par VMPK. Lūdzu, pārbaudiet, vai Arduino ir pareizi pievienots datoram. Pēc tam, izmantojot VMPK, izpildiet 3. solī parādītās darbības. Ja problēma turpinās, veiciet pogu atiestatīšanu vai sazinieties ar mums.

6. gadījums. Elektriskās ieslēgšanās pārbaude. Veiciet nākamos mērījumus: pēc Arduino noņemšanas no apmetņa ieslēdziet slēdzi. Novietojiet melno zondi uz zemes tapas (pietiks ar jebkuru) un izmantojiet sarkano zondi, lai pārbaudītu barošanas mezglus. Pie akumulatora pozitīvās plāksnes jābūt vismaz 7,4 voltu sprieguma kritumam, pretējā gadījumā uzlādējiet baterijas. LM2940 ieejā vajadzētu būt tādam pašam sprieguma kritumam, kā redzams shematiski. Tās izejā jābūt 5 voltu kritumam; tāda pati vērtība tiek sagaidīta no LM324 (4. tapa), MCP23016 (20. tapa) un LP2950 (3. tapa). Pēdējā izejai vajadzētu parādīt vērtību 3,3 volti.