MID Elektronisko ērģeļu noskaidrošana: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Šī pamācība palīdz jums paņemt vecās nemīļotās elektroniskās ērģeles, kas jums ir garāžā vai pagrabā, un pārvērst mūsdienīgā mūzikas instrumentā. Mēs pārāk daudz neiedziļināsimies jūsu īpašo ērģeļu detaļās, izņemot to, ka būtībā tipiskā mūzikas tastatūra ir taustiņu kopums, kas savienojas, kad tiek piespiests kopējai kopnei. Vecajā pasaulē līdzās taustiņiem pastāvēja ievērojama shēma, kas izraisīja izejas pārsūtīšanu uz kopni, kas savukārt tika pastiprināta un nodota audio sistēmai. Šodien tastatūra ir sensoru komplekts; mēs nolasām atsevišķu taustiņu stāvokli un nosūtām izmaiņas programmatūras sintezatoram, kuru vada MIDI komandas.

Instrukcija aptver lielu daļu no procesa, sākot no atslēgu digitālā stāvokļa savākšanas, pārvaldot to ar Arduino mikroprocesoru, izveidojot MIDI datu plūsmu un nododot to datoram (ieskaitot Raspberry Pi), kurā darbojas sintezators.

1. darbība. Tastatūras abstrakcija

Tālāk ir attēlotas abstraktas elektroniskās ērģeles, kur katra rinda ir taustiņu vai pieturu vai citu vadības slēdžu kopums. Kolonnas ieraksti attēlo atsevišķus taustiņus, un - kopne, kurai taustiņš ir pievienots, kad tas tiek nospiests. Lielā rokasgrāmata ar 61 taustiņu varētu būt pirmā rinda, uzbriešanas rokasgrāmata otrā rinda, pedāļi trešā un apstāšanās utt. Ceturtā. Rindās faktiski ir 64 elementi, jo tās digitālā nozīme ir lielāka par 2, pārsniedzot 61. Tastatūras rindās taustiņi atbilst parastajai mūzikas konvencijai ar C kreisajā pusē.

Autobuss 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Autobuss 1 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2. autobuss - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Autobuss 3 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ……………….. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Katrs autobuss ir neatkarīgs un elektriski izolēts no vienaudžiem. Pirmie 8 elementi ir izcelti treknrakstā, un 8 šādi bloki ir norādīti iepriekš. Nākamajā solī sīki aprakstīta iespiedshēmas plate, kas darbojas treknrakstā, un pārējie 7 bloki.

Taustiņi ir attēloti kā 0 iepriekš. Mēs varam to nedaudz pavirzīt tālāk un teikt, ka taustiņš ir cipars 1, nospiežot, un 0 - citādi. Un atslēgas var būt tradicionāli muzikāli balti dzīvokļi vai melni asumi, vai ērģeļu pedāļi, vai ērģeļu pieturas, vai rotējošu slēdžu grupa, kas mums varētu dot saksofona toni. Mēs vienkārši uzskatām instrumentu par slēdžu komplektu kopņu kopumā un būtībā 0 un 1 ciparu plūsmu.

2. darbība: vadu pievienošana no tastatūrām

Lai palīdzētu savienot tastatūru, izmantojot Eagle CAD, ir izveidota iespiedshēmas plate. Tās izmērs ir aptuveni 96 mm x 43 mm, un ir nepieciešami 8, kas stiepjas pāri ērģeļu tastatūras komplektu aizmugurē.

Apskatīsim šo iespiedshēmas plati (PCB) detalizēti. Kreisais attēls ir PCB priekšpuse, uz kuras ir uzstādīti komponenti, un labais ir tā aizmugure, kur mēs lodējam komponentus.

Pirmkārt, augšpusē esošie 2X3 komponenti ir paredzēti savienošanai ar iepriekšminētajiem taustiņiem, ar diviem augšējiem savienojuma autobusiem 0 un 1, ar nākamo pāri 2 un 3, un apakšējā pārī arī uz 2. un 3. kopni. Tika konstatēts, ka PCB 2X3 galvene bija pietiekami stingra, lai tajā varētu ievietot vienvirziena savienojuma vadu no atslēgām, kas vienkārši iebīdītas galvenē, līdzīgi kā Arduino vairoga vadi. Savienojuma vads, ko izmantoju, tika atgūts no oriģinālajām ērģelēm; tā diametrs ir 0,75 mm.

Tātad katrā 2X3 galvenē ir treknrakstā izcelto taustiņu kolonna vai vispārīgi viena piezīme. Tādējādi valdei ir vajadzīgas 8 no šīm galvenēm. Attēlā ir viena no šīm sieviešu galvenēm augšējā kreisajā stūrī. Plāksnes vidējā daļa ir aprīkota ar 32 diodēm (1N4148 vai līdzīgas), katra no tām atbilst vienai no sarkanajām ievadēm. Diodes polaritāte ir norādīta uz tāfeles, un katoda (melnā josla) plāksnes augšējā galā. Atsevišķa diode ir parādīta 4. pozīcijā. Visbeidzot, viena 2X5 vīriešu galvene aizpilda tāfeles zemāko sadaļu. Tās augšējās 2 tapas nav savienotas. 1. tapa atrodas apakšējā labajā stūrī un savienojas ar kreisākajām 4 diodēm, 2. tapa ar diodēm 5-8 un, visbeidzot, 29-32 savieno ar 8. tapu. Galvene var tikt izgriezta no garākas DIL sadaļas, kā parādīts attēlā dēlis. Elektroinstalācija starp dažādām sastāvdaļām tiek veikta pašā PCB, un vienīgā lodēšana prasa diodes un galvenes.

8 no šīm pilnīgajām plāksnēm ir uzstādītas tieši zem rokasgrāmatām, izmantojot komplektā esošos stiprinājuma caurumus, ērti stiepjoties pāri ērģelēm. Šīs plates funkcija ir paņemt vienu 8 atslēgu bloku četros autobusos un parādīt to vīrieša galvenei, kurai tiks pievienots 10 virzienu lentes kabelis, lai pārietu uz nākamo posmu. Tāfeles dizainu var lejupielādēt no pievienotā zip faila.

3. darbība. Tastatūras izvades apvienošana maiņu reģistros

Nepieciešami vēl divi PCB, kā parādīts iepriekš. Tie ir pazīstami kā DIN R5 un ir populāri MIDI pasaulē, lai gan tie vienkārši nodrošina maiņu reģistra funkciju. Pirmkārt, augšējā horizontālajā sadaļā varat redzēt 4 2X5 vīriešu galvenes, kas, izmantojot lentes kabeli, savienojas ar 2X5 kolēģi 8 tabulās iepriekš. Mums ir nepieciešami divi DIN dēļi, lai ievietotu mūsu 8 šādus kabeļus.

Tālāk ir IC mikroshēmas, kas veido 32 bitu maiņu reģistru, un visbeidzot mūs interesē vēl 2 2X5 galvenes, no kurām viena (J2) grupē tālāk DIN plates (mūsu otrā), bet otra J1 līdz mūsu Arduino vai Arduino līdzīgais mikroprocesors.

Rezumējot, mums ir -

• Līdz 4 autobusiem ar 64 taustiņiem
• 8 plates ar 32 ieejām, 8 izejas uz kopni
• šīs 64 izejas tiek ievadītas 2 32 bitu maiņu reģistros
• Arduino mikroprocesors brauks pa autobusiem

4. solis: aparatūras salikšana kopā

Savienojumi starp Arduino, diviem DIN dēļiem un lentes kabeļiem no ērģeļu atslēgu kompleksa ir parādīti attēlā iepriekš. Ņemiet vērā, ka otrais DIN J2 ir atstāts tukšs.

Savienotāji izmanto IDC tehnoloģiju (izolācijas un pārvietošanas kontakts), un vadi nav jānoņem vai jāatdala. Tie tiek uzklāti uz kabeļa ar kompresijas instrumentu, kas pieejams hobijiem. Gofrētā kabeļa kreisajā pusē var notīrīt skuvekļa asmeni; centrā apakšā savienotājs nodrošina 2X5 sieviešu ligzdu; un labajā pusē - savienotāja skats.

DIN plāksnes un pielāgotās PCB plāksnes tika piestiprinātas pie ērģeļu koka darbiem, izmantojot apaļas galvas misiņa koka skrūves un starplikas. Augšpusē ir attēlots ērģelēs uzstādīto pielāgoto PCB plātņu daļējs skats. Augšējie savienojuma vadu kabeļi savieno pieturvietas vai vadības ierīces dēļos, un masa pa kreisi izplūst no pedāļiem. Visbeidzot, toņu ģeneratoru un citu oriģinālo ērģeļu funkciju noņemšana ir ļāvusi skapja tukšumu atkārtoti izmantot vīna uzglabāšanai.

5. solis: Arduino komplekss

Tagad tiks apspriests Arduino komplekss, kas redzams pa kreisi no divām iepriekšminētajām DIN plāksnēm. Tas sastāv no trim atšķirīgiem slāņiem, kas savstarpēji savienoti kā Arduino vairogi. PCB, kas satur slāņus, ir nejauši zilā, zaļā un sarkanā krāsā.

Zilais slānis (augšpusē) ir vairogs, ko ražo Freetronics, kas nodrošina 16X2 šķidro kristālu rakstzīmju displeju. (2 rindas ar 16 rakstzīmēm). Tas nav absolūti nepieciešams, bet ir ārkārtīgi noderīgs, pārbaudot tastatūru, pedāļu un pieturu darbību. To vada LiquidCrystal bibliotēka, un citus aparatūras variantus var viegli aizstāt.

Sarkanais slānis (apakšā) ir Teensy 3.2, kas uzstādīts uz Sparkfun Teensyduino tāfeles. Teensy piedāvā tiešu MIDI atbalstu un citādi darbojas kā Arduino UNO. Tātad, izmantojot Teensy, tiek ietaupīti komponenti lejup pa straumi. Barošanas avota (5V 2A) savienojums atrodas apakšējā kreisajā stūrī, bet USB savienotājs, kas atbalsta sērijas vai MIDI izeju - kreisajā centrā. Galvenes augšējā un apakšējā malā nodrošina standarta Arduino vairoga funkcionalitāti.

Zaļais slānis (starp zilu un sarkanu) ir pielāgota PCB plāksne. Tās mērķis ir plaši atbalstīt gabalus, piemēram, saiti uz DIN plāksnēm, un samazināt ārējo elektroinstalāciju. Daļa no tās funkcionalitātes ir lieka. Tas ietver dažas shēmas MIDI atbalstam, izmantojot standarta Arduino UNO. Tas nodrošina arī 2X5 vīriešu galveni lentes kabeļa savienošanai ar J1 galveni pirmajā DIN plāksnē. Citas funkcijas ietver skaļuma kontroles atbalstu; sākotnējā ērģele izmantoja 10K potenciometru (katlu), ko darbināja pēdas apavi.

Četras horizontālās galvenes nodrošina standarta Arduino vairoga savienojumu ar zemāk esošo Teensy dēli un šķidro kristālu displeju. Apakšējā kreisajā stūrī esošais nospiedums, kas atgādina autoostu, ir pārpalikums, un garā vertikālā galvene kreisajā pusē nodrošina savienojumu ar četriem autobusiem, skaļuma kontroli un zemi.

Pielāgotā tāfele tika izstrādāta, izmantojot Eagle CAD, un Gerber kompleksa zip faili, kas nosūtīti PCB ražotājiem, ir pieejami PCB2 zip failā.

6. darbība: Arduino programmatūra

Programmatūra sākotnēji tika izstrādāta Arduino UNO, un vēlāk tā tika grozīta ar ļoti nelielām izmaiņām, lai izmantotu Teensy. Piespraudes izmantošana nemainās.

Šķidro kristālu displejs izmanto pusduci tapas, un tika nolemts izmantot analogās tapas digitālajā režīmā, lai iegūtu blakus esošo tapu bloku autobusiem. Skaļuma kontrole izmanto citu analogo tapu analogā režīmā.

Liela daļa programmatūras ir saistīta ar atsevišķas tastatūras, pedāļu un apturēšanas taustiņu nolasīšanu, iespējojot katru kopni pēc kārtas, un bitu vērtību izsvītrošanu no maiņu reģistriem, ko nodrošina DIN plates.

Pakārtotajā vidē parasti ir procesors, kurā darbojas sistēma Windows, UNIX vai Linux, un programmatūras sintezators, piemēram, FluidSynth, kuru savukārt var pārvaldīt jOrgan. FluidSynth galu galā vada viens vai vairāki skaņas fonti, kas nosaka, kāda skaņa tiek ģenerēta, kad tiek saņemta konkrēta MIDI komanda. Pastāv zināma līdzība ar tekstapstrādes fontiem. Tastatūrai un pedāļiem, mainot iepriekšējo skenēšanu, tiks ģenerēta secība MIDI Note On vai Note Off. Kreisais taustiņš ir MIDI 36 un pieaugums pa tastatūru. Autobusu indekss viegli nodrošinās iespēju MIDI kanāla numuram. Apturēšanas taustiņiem tiek ģenerētas MIDI programmas vadības secības, vai arī būtu lietderīgi ģenerēt piezīmi Ieslēgts/Izslēgts un atstāt to jOrgan vai līdzīgas MIDI pakārtotas programmatūras ziņā, lai interpretētu, pielāgotu un paplašinātu. Neatkarīgi no tā, kāds ir izvēlētais ceļš, galīgo lēmumu nosaka pakārtotā Soundfont (-u) definīcija. Programmatūra ir izmantota dažādos veidos, lai ģenerētu MIDI, izmantojot USB, uz Windows, kas darbojas ar lietojumprogrammu Wurlitzer un FluidSynth, kā arī uz Raspberry Pi, kurā darbojas FluidSynth un vispārējs MIDI Soundfont. Šis apraksts, protams, ir ieskicēts, taču ikvienam, kas pārzina Arduino vidi vai C, nebūs grūtību to grozīt saviem mērķiem; ir saprātīga iekšējā dokumentācija un saprātīga modulitāte.

Arduino programmatūra ir iekļauta organino.zip.