MIDI kontrolēta LED struktūra: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Kā īsts mūzikas cienītājs un elektronikas un datorzinātņu students es vienmēr esmu vēlējies izveidot MIDI ierīces, kuras varētu izmantot elektroniskās mūzikas radīšanai.

Pēc daudzu šovu un mūzikas festivālu apmeklēšanas es sāku patiešām interesēties par gaismas izrādēm izrāžu laikā.

Pēc daudziem pētījumiem es lielākoties esmu atradis tikai ierīces, kas izmanto mikrofonu un nevarēja ļaut kontrolēt gaismas diodes tieši tā, kā vēlaties.

Arvien vairāk iepazīstoties ar DAW un MIDI signāliem, es nolēmu sākt šo projektu!

Tas sastāv no 3D struktūras ar iestrādātām gaismas diodēm, kuras faktiski kontrolē ar MIDI signāliem (NoteOn, NoteOff un CC Messages).

Lai mūziķis varētu kontrolēt katras gaismas diodes krāsu un intensitāti, tikai izmantojot jebkura DAW ģenerētus MIDI signālus.

Ar šo ideju es gribēju uzlabot radošumu, izmantojot gaismas šovus, un ļaut ikvienam veidot savu, lai katrs vizuālais priekšnesums būtu unikāls.

1. solis: materiāli

Būtībā šis projekts sastāv no divām daļām: MIDI uztveršanas ķēdes un LED struktūras; un mikrokontrolleri, lai savienotu šīs daļas un "tulkotu" MIDI signālus, kas nāk no DAW, uz LED sloksnēm. Šeit ir katrai daļai nepieciešamo materiālu saraksts.

MIDI uztveršanas ķēde:

• 1 x 6N138 optronis
• 1 x 1N914 diode
• 1 x 5 kontaktu Din Jack (MIDI Jack)
• 2 x 220 omi rezistori
• 1 x 4,7 K omu rezistors
• 1 USB/MIDI ligzda

LED struktūra:

Es izmantoju RGB LED sloksnes, kuru pamatā ir WS2812B LED, kuras var kontrolēt tikai ar 1 digitālo portu. Ja plānojat izmantot lielu skaitu gaismas diodes, jums, iespējams, būs jārūpējas par maksimālo nepieciešamo strāvu (1 gaismas diode var patērēt ne vairāk kā 60 mA). Ja mikrokontrolleris nevar apstrādāt šo maksimālo vērtību, jums būs nepieciešams cits 5 V barošanas avots, kas var piegādāt pietiekami daudz strāvas. Es izmantoju 5V - 8A AC/DC adapteri ar speciālu izejas adapteri un slēdzi.

Piezīme. Šķiet, ka varat izmantot datora barošanas bloku, jo viņi zina, ka spēj nodrošināt patiešām lielu strāvu, taču jums ir jāpārliecinās, ka tas nodrošina stabilu 5 V līdzstrāvas spriegumu, iespējams, izmantojot 36 omi 5 vatu jaudas rezistors starp zemi (melns) un 5 V izeju (sarkans), lai nodrošinātu pietiekamu strāvas plūsmu caur rezistoru un tādējādi nodrošinātu stabilu 5 V spriegumu.

Visbeidzot, es izmantoju vienkāršu Arduino Uno ar skrūvējamu vairogu, lai izveidotu saikni starp MIDI signāliem un LED sloksnēm.

2. darbība: izveidojiet MIDI ievades ķēdi

Ja jūs interesē, kas tieši ir MIDI protokols un kā tas darbojas, es ļoti iesaku jums pārbaudīt YouTube kanālu Piezīmes un volti, kur ir daudz interesantu un novatorisku apmācību un MIDI Arduino projektu.

Šajā daļā es koncentrēšos tikai uz MIDI ievades shēmu. Pirms komponentu lodēšanas var būt laba ideja izveidot prototipu prototipā un pārbaudīt, vai MIDI signāli, kas nāk no DAW, mikrokontrolleris labi uztver.

Šie divi videoklipi apraksta ķēdes izveidi un pārbaudi:

• Ķēdes veidošana
• Ķēdes pārbaude

Visbeidzot, var būt arī laba ideja pārbaudīt šo videoklipu, lai saprastu CC ziņojumus un to, kā jūsu mikrokontrolleris var interpretēt automatizācijas klipus, lai, piemēram, kontrolētu LED spilgtumu.

3. darbība. FL Studio konfigurēšana (pēc izvēles)

Tā kā es jūtos ērti, izmantojot FL Studio, es paskaidrošu, kā pareizi konfigurēt tās MIDI saskarni, taču esmu diezgan pārliecināts, ka šai procedūrai nevajadzētu krasi atšķirties, ja izmantojat citu digitālo audio darbstaciju.

Vispirms jums vienkārši jāpievieno USB/MIDI ligzda datoram. Parasti šādām ierīcēm ir iebūvēta programmaparatūra, un tās tiek atpazītas kā MIDI ierīces, pat ja tās nav pieejamas. Pēc tam atveriet logu "Iestatījumi" (nospiežot F10). Ja viss darbojas pareizi, izvades sadaļā pamanīsit dažas izejas MIDI ierīces. Izvēlieties savu ierīci un pārliecinieties, vai tā ir ieslēgta.

Tad jums būs jānosaka porta numurs un tas jāpatur prātā (piemēram, 0). Vienkārši aizveriet šo logu (parametri tiek automātiski saglabāti) un pēc tam pievienojiet jaunu kanālu: MIDI Out.

Tad pēdējā lieta, kas jums jādara, ir definēt šī jaunā kanāla portu: noteikti izvēlieties to pašu porta numuru, kuru definējāt sadaļā "Iestatījumi": to darot, MIDI ziņojumi, kas nāk no jūsu kanāla, tagad saistīts ar MIDI izvadi.

Tagad, kad MIDI Out kanāls atskaņo piezīmi, caur MIDI saskarni tiks nosūtīts ziņojums "NoteOn". Tādā pašā veidā "NoteOff" ziņojums tiks nosūtīts, kad piezīme tiks atbrīvota.

Vēl viena interesanta MIDI Out kanāla iezīme ir iespēja kontrolēt dažādus parametrus ar potenciometriem. Ar peles labo pogu noklikšķinot uz viena no tiem un atlasot “Konfigurēt…”, jūs varat likt viņiem sūtīt CCMessages (vērtība no 0 līdz 127), kas tiks izmantota, lai kontrolētu gaismas diodes spilgtumu: izvēlieties CC un pēc tam Pieņemt.

Parasti FL Studio tagad ir gatava nosūtīt datus uz jūsu MIDI saskarni! Nākamais ir uzrakstīt kodu, lai tas mirgo Arduino un pielāgotu to jūsu LED struktūrai.

4. solis: gaismas diožu savienošana

LED sloksņu pievienošana ir diezgan vienkārša, jo tām ir nepieciešami tikai +5V, GND un dati. Tomēr, tā kā es plānoju savienot vairāk nekā 20 no tiem, es nolēmu izmantot vairākas Arduino PWM tapas un deklarēt vairākus Adafruit_NeoPixel gadījumus (kodā), lai izvairītos no jebkādas neparedzētas kavēšanās.

Pievienotā attēla mērķis ir arī izskaidrot elektronikas darbību:

• Gaismas diodes sloksnes tieši baro no barošanas avota.
• Arduino barošanai tiek izmantots barošanas slēdzis
• ieslēdzot slēdzi, MIDI ievades ķēdi darbina Arduino

5. solis: 3D struktūras novirzīšana

Līdz šim šī daļa bija garākā, jo es biju pilnīgi jauns ar 3D drukāšanu (un modelēšanu). Es gribēju noformēt struktūru, kas izskatījās pēc līdz pusei eksplodējuša saīsināta ikosaedra (jā, man vajadzēja kādu laiku, lai atrastu precīzu formas nosaukumu).

Protams, jūs varat brīvi izveidot savu modeli ar vēlamo formu! Es nedetalizēšu modelēšanas procesu, bet jūs atradīsit STL failus, ja vēlaties izveidot šo struktūru.

Dažādu detaļu montāža aizņēma kādu laiku, jo man bija jāievieto viena LED katrā sejā un jāsavieno tās visas, lodējot lielu skaitu vadu kodola iekšpusē, kas pašlaik ir diezgan netīrs!

Piezīme: ja vēlaties izveidot šādu struktūru, jums būs nepieciešami 10 sešstūra gabali (apmēram 3 stundas, izmantojot PP3DP UP mini printeri) un 6 piecstūra gabali (2 stundas).

Kad katrā daļā ir viena gaismas diode, jums būs jāsavieno kopā katrs 5V un GND terminālis un jāpievieno vairāki katras gaismas diodes ieejas un izejas spailes tādā veidā, kā tie jāpievieno.

Visbeidzot, es izmantoju LED izkliedējošo akrilu, lai segtu katru seju un padarītu tās vienmērīgi gaišas.

Pēc tam atliek tikai kods, kas atklāj, ka tas nav tik sarežģīti!

6. darbība: kods

Kā es to minēju iepriekšējā daļā, kods izrādās pavisam vienkāršs!

Patiesībā tas sastāv tikai no viena MIDI instances un vairākiem Adafruit_NeoPixel gadījumiem (tik daudz, cik ir atšķirīgas sloksnes).

Būtībā, kad MIDI klase ir deklarēta, tā darbojas ar “pārtraukumiem”: NoteOn, NoteOff un CCMessage. Kad MIDI ievades cicruit pārraida vienu no šiem īpašajiem signāliem Arduino, tiek izsaukta saistītā apakšprogramma. Pēc tam viss, ko veic kods, ir NoteOn signāla ieslēgšana, ieslēdzot saistītā NoteOff signāla izslēgšanu un CCMessage joslas spilgtuma atjaunināšana.

Es definēju arī vienkāršu funkciju, kas dod iespēju izvēlēties gaismas diodes krāsu, nolasot ātrumu, kas nāk ar signālu NoteOn, un tad katra gaismas diode var būt sarkana, violeta, zila, tirkīza, zaļa, dzeltena, oranža vai balta, atkarībā no ātruma vērtības no 0 līdz 127.

Svarīgi atzīmēt, ka, augšupielādējot skici, jums būs jāatvieno RX tapa (nāk no MIDI ievades ķēdes), jo seriālais ports (tiek izmantots šī procesa laikā) ir savienots ar šo tapu!

7. solis: ko tagad?

Pašlaik strādāju pie pielāgota korpusa, lai iekļautu visu elektroniku, un domāju arī struktūras nosaukumu! Lūdzu, dariet man zināmu, vai jums patika šī projekcija, un es strādāju pie dažādām izrādēm, jo plānoju atjaunināt šo pamācību ar vairākiem videoklipiem!