Biodatu sonifikācija: 36 soļi

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

Ģenerējiet MIDI piezīmes, pamatojoties uz galvaniskās vadītspējas izmaiņām divās zondēs.

Lai iegūtu jaunāko koda versiju un atjauninātās apmācības, lūdzu, apmeklējiet vietni electricforprogress.com un pārbaudiet manu github projektu

1. solis: bez lodēšanas maizes dēlis

Galvenais instruments elektronikas eksperimentos ir bezpārdošanas maize. Ļaujot lietotājiem savienot komponentus kopā un viegli pārkonfigurēt, maizes dēlis ļauj jaunpienācējiem pie elektronikas un pieredzējušiem inženieriem izveidot prototipa dizainu un viegli savienot elektroniskās sistēmas.

Maizes dēļiem ir virkne caurumu, kas ir elektriski savienoti. Horizontālās rindas iet caur maizes dēli 5 savienoto punktu punktu termināla joslās un ir apzīmētas ar burtiem abcde un fghij. Liela plaisa starp maizes dēļa vidu atdala horizontālās rindas, tas atvieglo divu mikroshēmu (Dual Inline Package - DIP) izmantošanu. Maizes dēļa sānos ir vertikālas caurumu kolonnas, kuras parasti apzīmē ar sarkanām un zilām līnijām. Šīs vertikālās kolonnas visbiežāk izmanto barošanas savienojumiem (pozitīvs spriegums un zemējums), un tās sauc par “kopni”. Mēs pievienosim visus savus pozitīvos un zemes savienojumus šiem autobusiem katrā maizes dēļa pusē. Vēlākā posmā mēs sasaistīsim pamatus un pozitīvos autobusus katrā maizes dēļa pusē.

Lai “savienotu” divus elektroniskos komponentus, mēs vienkārši ievietojam detaļu vadus (vai “kājas”) blakus esošajos horizontālajos caurumos. Tas ļauj lietotājam savienot vairākus komponentus kopā, izmantojot katru horizontālo 5 punktu rindu.

2. darbība: ievietojiet taimeri 555

Taimeris 555 ir 8 kontaktu DIP mikroshēma, kuru mēs konfigurēsim kā stabilu multivibratoru, kas spēj izmērīt elektrisko vadītspēju. Virziet mikroshēmu tā, lai 1. tapa būtu augšpusē - pie mikroshēmas 1. tapas redzēsit nelielu apli, skatiet arī diagrammu, kas identificē katru no 555 taimera tapām.

Novietojiet taimeri 555 maizes dēļa apakšā. Maizes dēlis ir sakārtots ar atstarpi vidū, mikroshēmai vajadzētu iet pāri šai spraugai. Maizes dēļa rindas ir numurētas, mēs ievietosim taimeri 555 27., 28., 29. un 30. rindā, bet 1. tapu - 27. rindā.

3. solis: piespraudiet 1 pie zemes

Piestiprinot 555 tapu 1 pie zemes, pievienojiet iezemējuma vadu no 27. rindas A kolonnas zemējuma kopnei.

4. solis: laika kondensators C1

Pievienojiet laika kondensatoru C1 (0,0042uF) starp 555 taimera 1. un 2. tapu. Ievietojiet sīko zilo kondensatoru B slejas 27. un 28. rindā.

Šis kondensators nosaka taimera kopējo frekvenču diapazonu, šeit mēs izmantojam ļoti mazu vērtību, lai iegūtu visaugstāko impulsu izšķirtspēju no 555, mērot elektriskās kapacitātes svārstības abās zondēs.

5. darbība. Kondensatora C2 atvienošana

Pievienojiet augstfrekvences atvienošanas kondensatoru C2 (1uF) 555 taimera pozitīvajam un zemētajam, 1. un 8. tapas 27. rindas D un G kolonnā.

Var būt noderīgi apgriezt kondensatora kājas, lai tas labāk iederētos maizes dēļā, taču uzmanieties, lai atstātu pietiekami daudz vietas, lai kājas varētu aptvert mikroshēmu un pilnībā savienoties ar rīvdēļa kontaktligzdām.

6. darbība: elektrolītiskā kondensatora C3 atvienošana

Pievienojiet zemfrekvences atvienošanas elektrolītisko kondensatoru C3 (41uF) 555 taimera pozitīvajam un zemētajam, 1. un 8. tapu 27. rindas C un H kolonnā.

Ņemiet vērā, ka elektrolītiskie kondensatori ir polarizēti, identificējot negatīvo galu ar baltu svītru uz leju vāciņa pusē; pārliecinieties, ka kondensatora negatīvā puse iet uz 1. tapa (zemējums) C kolonnu, un kondensatora pozitīvā puse - uz 8. tapa (pozitīvā) H kolonnu.

7. darbība: LED izeja

Pievienojiet sarkano gaismas diodi 555 taimera 29. rindas A kontakta 3. izejas tapai un pāri zemes kopnei. Ievietojiet gaismas diodes garāko vadu (anodu) 29. rindas A kolonnā ar īsāko gaismas diodes kāju vienā no zemes kopnes caurumiem.

**- gaismas diodes ir polarizētas, un tās jāievieto pareizā virzienā. Gaismas diodes katoda kāju (negatīvo) var identificēt ar saplacinātu malu gaismas diodes sānos, un pozitīvo anodu var noteikt pēc garākas kājas. Gaismas diodes polaritāti un krāsu var noteikt, izmantojot vienkāršu pogas akumulatoru, bīdot akumulatoru starp LED vadiem, vai nu redzēsiet gaismas diodes mirdzumu, vai nē, mēģiniet pagriezt akumulatoru citā virzienā. Gaismas diode iedegsies, kad akumulatora + (plats, plakans) gals ir pievienots anodam (garāka kājiņa) un akumulators - (mazāka poga) ir pievienots katoda zemējuma kājiņai. Paņemiet CR2032 3v pogas akumulatoru un izmēģiniet to!

Kad pēdējā solī viss būs kārtībā, pēc vēlēšanās varat atgriezties un apgriezt gaismas diodes kājas.

PIEZĪME: visos normālos apstākļos starp izejas tapu un gaismas diodi tiks pievienots rezistors. Lai vienkāršotu šī komplekta uzbūvi, strāvas ierobežošanas rezistori ir izlaisti. Mēs komplektā esam iekļāvuši rezistorus katrai gaismas diodei. Modificēti norādījumi, ieskaitot strāvas ierobežošanas rezistorus, tiks sniegti kā pielikums.

8. darbība: džemperis 555 aktivizē slieksni

Pievienojiet džempera vadu starp 555. taimera 28. rindas D kolonnas 2. un 6. tapu līdz 29. rindas G kolonnai.

Tas piestiprina 555 taimera slieksni un sprūda tapas, kas veido primārā elektroda ieejas savienojumu.

9. darbība: Jumper 555 Atiestatīt uz V+

Pievienojiet 555 taimera 4. tapu pozitīvajai kopnei, izmantojot džempera stieples 30. rindas D kolonnu ar pozitīvo kopni.

Savienojiet 555 taimera 8. tapu ar pozitīvo kopni, izmantojot džempera vadu 27. rindas I kolonnu ar pozitīvo kopni

(pievienojiet attēlu un soli 555 VCC līdz V+)

10. solis: Rezistors R1 100K 555 Izlāde uz pozitīvo kopni

Savienojiet rezistoru R1 (100k) starp 555 7. tapu un pozitīvo kopni. Novietojiet vienu rezistora pusi 28. rindas J kolonnā un otru rezistora pusi uz pozitīvo kopni.

11. solis: zondes ievades ligzda

Zondes ieeja ir 3,5 mm mono ligzda, kas savienojas ar maizes dēli, izmantojot divas lodētas tapas. Kaut arī saspringtajā vietā, pie domkrata pielodētās galvenes tapas iederēsies H un 28. un 29. rindā.

Domkrati ir pievienoti galvenes tapām, lai lietotājam būtu vieglāk izveidot komplektu. Lūdzu, ņemiet vērā, ka lielais spriegums uz domkratu vai tapām var sabojāt lodēšanas savienojumu. Ja jūsu komplektam nav savienotājelementa tapas pie domkrata, lūdzu, skatiet pielikumā domkrata un galvenes lodēšanas norādījumus.

12. solis: pozitīvs autobusa džemperis

Pievienojiet pozitīvo kopni abās maizes dēļa pusēs, ievietojot džempera vadu starp augšējiem augstākajiem punktiem kreisajā un labajā (sarkanā) strāvas kopnē.

13. solis: zemes autobusa džemperis

Pievienojiet zemējuma kopni abās maizes dēļa pusēs, ievietojot džempera vadu starp augšējiem augstākajiem punktiem kreisajā un labajā (zilā) zemes kopnē.

14. solis: Galvanometra pārbaude

Tagad mēs esam gatavi savienot dažas baterijas un pārbaudīt galvanometru, ko tikko izveidojām no taimera 555.

Ievietojiet 3 AA baterijas melnajā bateriju kastē, pārliecinieties, vai kastes barošanas slēdzis ir pozīcijā “OFF”. Pievienojiet akumulatora kārbas sarkano vadu maizes dēļa pozitīvajai (sarkanajai) kopnei, piestipriniet akumulatora kārbas melno vadu pie maizes dēļa zemes (zilā) kopnes. Tagad bīdiet akumulatora kārbas barošanas slēdzi pozīcijā "ON". Gaismas diodei vajadzētu iedegties, norādot, ka 555 taimeris ir ieslēgts.

Pievienojiet baltos elektrodu vadus (vēl neuztraucieties, izmantojot lipīgos spilventiņus) 3,5 mm ligzdai, kas savieno galvanometru. Pieskaroties pirkstu metāla pogu galiem ar pirkstiem, jūs varēsit redzēt LED zibspuldzi, pamatojoties uz vadītspējas izmaiņām. Ļoti viegli pieskaroties elektrodiem, LED zibspuldze var ieslēgties un izslēgties lēni, patiešām stipri saspiežot elektrodus, gaismas diode mirgo ļoti ātri, šķiet, ka gaismas diode paliek iedegta vai nedaudz blāva.

15. darbība: ievietojiet ATMEGA328 28 kontaktu DIP

Jūsu MIDIsprout komplektam ir iepriekš ieprogrammēts ATMEGA328 mikrokontrolleris, kura iekšējā oscilatora drošinātāji ir iestatīti uz 8Mhz (drošinātāji: zems E2 High-D9 Ext-FF) un iepriekš ielādēts ar MIDIsprout programmaparatūru. Šim 28 kontaktu DIP ir divas paralēlas 14 tapu rindas.

Ievietojiet 328p mikroshēmu maizes dēļa augšdaļā, identificējot 1. tapu pēc mikroshēmā esošā mazā apļa, 1. - 14. rindā, kas aptver DIP pāri spraugai E un F kolonnā.

** Lai viegli pārprogrammētu un eksperimentētu, maizes dēļa 9. un 10. tapās ir iespējams pievienot 16Mhz oscilatoru un programmēt, izmantojot arduino Uno plāksni ar MIDIsprout koda izmaiņām. ATMEGA328 var arī pārprogrammēt, izmantojot ICSP, izmantojot ārēju programmētāju (citu arduino) un Jumper vadu labirintu;)

** Kā papildinājumu MIDIsprout komplektu var izveidot, izmantojot iepriekšējās Galvanometra salikšanas darbības, un maizes dēlis ir piestiprināts tieši pie Arduino Uno! Sekojiet līdzi…

Atsaucei kods, kas iepriekš ielādēts pašreizējā MIDIsprout versijā:

Arduino kods:

16. darbība: barojiet ATMEGA328

Pievienojiet 328 VCC tapu pozitīvajai kopnei, izmantojot džemperi starp 7. rindas A kolonnu un pozitīvo kopni.

17. darbība: zemējiet ATMEGA328

Pievienojiet 328 zemējuma tapu pie zemes kopnes, izmantojot džemperi starp 8. rindas B kolonnu un zemes kopni.

18. darbība. ATMEGA328 (analogs) barošana

Pievienojiet 328 analogo sprieguma tapu pozitīvajai kopnei, izmantojot džemperi starp 9. rindas J kolonnu un pozitīvo kopni.

19. darbība: zemējiet ATMEGA328 (analogo)

Pievienojiet 328 zemējuma tapu pie zemes kopnes, izmantojot džemperi starp 7. rindas J kolonnu un zemes kopni.

20. darbība: 555 taimera izeja uz ATMEGA328 ievadi

Savienojiet 555 taimera izejas tapu ar 328 ieejas tapu ar džempera vadu starp 555 taimera tapu 3. rinda 29. aile D un 4. rinda D kolonna.

Šeit 555 digitālā izeja izraisa 328, INT0 pārtraukšanas tapu, kas mēra un salīdzina impulsa ilgumu.

21. solis: poga

Komplektā esošā poga jāsagatavo, viegli saliekot tās trīs kājas (salieciet visas trīs vienlaikus), lai poga varētu stāvēt vertikāli. Ievietojiet pogu maizes dēļa kreisajā pusē A slejas 19., 20. un 21. rindā."

22. solis: pogas tīrītājs uz ATMEGA328 analogo ievadi

Savienojiet pogas centrālo tapu ar 328 analogo ieeju (A0), izmantojot džemperi. Pievienojiet džemperi starp kloķa 20. rindas E kolonnu un 328 (A0 tapa) 6. rindas G kolonnu.

23. solis: MIDI Jack

Ievietojiet MIDI ligzdu maizes dēļā. Sagatavojiet domkratu, nosakot divas smailās stiprinājuma tapas, kas atrodas MIDI ligzdas priekšpusē, un noliecot tās uz augšu, lai norādītu uz MIDI ligzdas priekšpusi. Novietojiet MIDI ligzdu maizes dēļa labajā pusē, lai domkrats būtu vērsts uz labo pusi. Ievietojiet MIDI ligzdu I un J kolonnā, 18., 19., 21., 23. un 24. rindā. Piecas MIDI ligzdas tapas iederas (cieši pieguļošas) maizes plāksnē, uzmanieties, lai nespiestu pārāk stipri.

24. darbība: MIDI datu piespraude ATMEGA328 Tx

Pievienojiet MIDI datu izvades tapu ATMEGA328 sērijas pārraides (Tx) tapai, piestiprinot džemperi starp F kolonnas 23. rindu (MIDI datu tapa 5) un B slejas 3. rindu (328 Tx).

25. solis: MIDI jaudas rezistors līdz V+

Pievienojiet rezistoru starp MIDI strāvas tapu (4) un V+, izmantojot 220 omu rezistoru, kas savienots ar H kolonnu 19. rindā (MIDI jauda), un pozitīvo kopni plāksnes labajā pusē.

26. darbība: MIDI zemes džemperis

Savienojiet MIDI zemējuma tapu ar zemes kopni, izmantojot savienojuma vadu starp F kolonnas 21. rindu (MIDI zemējums) un zemes kopni.

27. darbība: pogas pozitīvais spriegums

Pievienojiet pogas pozitīvā sprieguma tapu pozitīvajai kopnei, izmantojot džemperi starp D kolonnas 19. rindu un pozitīvo kopni.

28. solis: pogas zemējums

Pievienojiet pogas zemējuma tapu pie zemes kopnes, izmantojot džemperi starp D kolonnas 21. rindu un zemes kopni.

29. darbība: gaismas diodes (sarkanas)

MIDIsproutā ir 5 krāsainas gaismas diodes, kas nodrošina gaismas šovu un norāda atskaņoto MIDI piezīmju stāvokli.

Pievienojiet LED (sarkano) anodu - garo kāju A kolonnas 5. rindai un LED katodu pie zemes kopnes.

**- Vienkāršības labad šajā konstrukcijā mēs izlaižam strāvas ierobežošanas rezistorus, lūdzu, skatiet pielikumu, lai uzzinātu, kā iekļaut rezistorus ar gaismas diodēm.

30. darbība: gaismas diodes (dzeltenas)

Pievienojiet LED (dzelteno) anodu - garo kāju A slejas 11. rindai. Pievienojiet LED (sarkano) anoda garo kāju A kolonnas 5. rindai un LED katodu pie zemes kopnes. Un LED katodu pie zemes kopnes.

31. darbība: gaismas diodes (zaļas)

Pievienojiet LED (zaļo) anodu - garo kāju A kolonnas 12. rindai un LED katodu pie zemes kopnes.

32. darbība: gaismas diodes (zilas)

Pievienojiet LED (zilo) anodu - garo kāju J kolonnas 14. rindai un LED katodu pie zemes kopnes.

33. darbība: gaismas diodes (baltas)

Pievienojiet LED (balto) anodu - garo kāju J kolonnas 13. rindai un LED katodu pie zemes kopnes.

34. solis: 16MHz kristāla oscilatoru PlaceHolder

16 MHz kristāla oscilators jāpievieno ATMEGA328 9. un 10. rindas C un 9. rindas 9. un 10. tapai. Daļa nav polarizēta, un kristālu var ievietot 9. un 10. tapā jebkurā virzienā.

35. solis: akumulators

Piestipriniet akumulatoru pie maizes dēļa, ievietojot akumulatoru sarkano vadu maizes plātnes pozitīvā sprieguma kopnē un aizmugurējo vadu maizes dēļa zemes kopnē. Ievietojiet 3 AA baterijas un ieslēdziet bateriju kārbu. Ieslēdzot gaismas diodi ar 555 galvanometru, vajadzētu iedegties.

Pievienojiet elektrodu vadus ligzdai maizes dēļa apakšā un pieskarieties vadu abiem pogu galiem. Galvanometra gaismas diodei vajadzētu mirgot, reaģējot uz pirkstu vadītspēju.

36. darbība. Biodatu sonifikācija

Pieskaroties vai piestiprinot elektrodu vadus, izmantojot gēla spilventiņus, programma MIDIspout noteiks nelielas vadītspējas izmaiņas un attēlo šīs izmaiņas kā MIDI piezīmes un krāsainas gaismas!

Pievienojot MIDI kabeli no maizes dēļa MIDI ligzdas, MIDIsprout komplektu var pievienot sintezatoriem, tastatūrām, skaņas ģeneratoriem un datoriem, kas atbalsta MIDI, lai radītu skaņas, reaģējot uz MIDI piezīmēm.

Pagriežot pogu, var noregulēt MIDIsprout slieksni/jutību. Samazinot slieksni, var noteikt mazākas vadītspējas svārstības no galvanometra; palielinot slieksni, lai veiktu piezīmes, ir vajadzīgas lielākas izmaiņas. Ilgstošas instalēšanas laikā es izmantoju zema sliekšņa iestatījumu, kas rada patīkamu MIDI datu plūsmu. Publiskiem interaktīviem pasākumiem ar vairākiem augiem es paaugstinu slieksni uz augšu, kā rezultātā MIDI piezīmes tiek ražotas tikai tad, kad cilvēks nokļūst ļoti tuvu vai fiziski pieskaras augam.