MIDI soļu saskarne (versijā En Español): 12 soļi

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

Versión en inglés aquí.

En este instructable te mostraremos cómo hacer una plataforma interactiva de luz y sonido, que puede ser usada para jugar el famoso “Simon Says” al igual que como un controlador MIDI. Ambos modos operados con los pie!

Iepriekšējie

El proyecto nació por la idea de hacer una pieza interactiva con la que el público pudiera divertirse sin importar su edad, tanto para niños como para adultos. Y se hizo para un centro comercial, como parte de las atracciones que ofrece en sus instalaciones.

La primer referencia que recibimos por parte del cliente es una versión del Simon Says para tocar con los píes, básicamente teníamos que replicar algo así.

Nos dimos a la tarea de buscar otros tipos de plataforma, entre las que runsaban las pistas de baile, que en su mērs trabajan con la luz, pero no con el sonido. En esta búsqueda también nos topamos con los pianos de gran formato para píes, y nos pareció buena idea hacer una plataforma que no solo fuera para jugar Simon Says, sino también para usarlo como instrumentento music. Por el gusto a la música!

Otro aspekts que apsvērumi fue la forma de la plataforma. Todas las pistas de baile que vimos son rectangulares, con pads cuadrados, a excepción de una que tenía circulares. Queríamos desde un inicio trabajar con una forma diferente, que fuera llamativa visualmente y modular al mismo tiempo. Los hexágonos fueron la respuesta.

Al buscar formas hexagonales, lo más cercano que encontramos fue este proyecto. La idea de hacer hexágonos nos emocionaba cada vez más… No teníamos idea de lo que vendría después.

Teníamos ya un objetivo cada vez más claro: Una plataforma interactiva de luz y sonido que:

• Se pudiera jugar Simon Says
• Funcionara como instrumento music
• Tuviera spilventiņi sešstūraini

1. darbība: materiāli

Ģenerali:

• 1) LattePanda
• 1) Gabinete para LattePanda
• 1) Eliminador 5 VDC un 2,5A mikro usb
• 1) Perma-proto
• 1) 16 kanālu multipleksors
• 10) Resistore 10k omi
• 1) Ventilācijas spriegums 5 V līdz 50 A
• 5) Regletas de conectores de tornillo
• Cinchos
• Sujeta cinchos
• Velcro
• Cinta doble cara
• 1) Altavoz activo de alta potcia
• 1) Papildu kabelis 3,5 mm
• 1) Gabinet rūpnieciskais

Piemēram:

• 1.5) Metro de tira Neopixel de 96 LED
• 1) Rūpnieciskais pārtraucējs
• 1) Sešstūrainais akrils 1 cm
• 1) Hexágono de trovicel de 6 mm
• 1) PTR Estructura
• Velcro
• Silicón
• Kabelis 5 video
• Kabelis 3 video
• Kabelis 2 video
• Termofil

2. solis: Elegir La Tarjeta Que Kontrole Todo El Sistema

Arduino es, por antonomasia, la tarjeta de desarrollo que hemos ocupado desde hace varios años. Nunca nos ha fallado, embargo, es necesario detenerse un poco a pensar qué aspektos técnicos debemos cubrir para nuestro proyecto:

• Luz: Requerimos iluminar los pads con alto brillo y con patrones completejos, para ello pensamos usar Neopixeles.
• Pads: Los pads deben responder a la pisada del usuario, lo más fácil para esto son interruptores.
• Juego: Esto se refiere a la dinámica del juego, que debe ser programada y processada por algún microcontrolador.
• Sonido: En un inicio, teniamos pensado diseñar nuestros propios sonidos en Pure Data, por lo tanto requeríamos una computadora que corriera dicho program.

Ot adelante se profundiza en estos aspektos, mientras tanto, la parte que nos mantenía en duda, era la del sonido.

Izmantojiet Pure Data, izmantojiet Arduino se pueden ģeneratoru algunos sonidos, es limitado y completejo, mientras que con PD se puede hacer síntesis o bien un patch para activar sonidos vía MIDI. Skatiet nepieciešamību, Pure Data korektoru un Arduino para controlar lo demás.

Comenzamos a sondear qué computadora usar, y nos gustó lo que ofrecía LattePanda: Windows 10 datorā bez Arduino iekļautās informācijas. Bingo!

LattePanda tiene un puerto GPIO en el que se encuentran mapeados los pines de un Arduino, a través de los cuales podriamos manejar los interruptores de los pads y los neopixeles.

La programmución del juego sería en el mismo Arduino que trae includedrado, que por cierto, es un Arduino Leonardo.

Para el sonido, LattePanda tiene un jack 3.5 que más adelante conectariamos a un altavoz.

Hay un montón de otras computadoras que pudimos haber usado, seguro te preguntas por qué no usamos Raspberry Pi. Y las razones son las siguientes:

• Adafruit iesaka nekontrolēt Neopixeles con Raspberry, por cuestiones del reloj. Cosa que Arduino sí puede.
• Kontrola los pines GPIO de la Raspy, se tiene que hacer con Python, lenguaje que no dominamos.
• Si bien se puede conectar un Arduino a la Raspy, queríamos una solución de una sola tarjeta.
• Raspberry atbilst Windows 10 IoT Core.

Ciertamente LattePanda es costosa y no hay mucha comunidad que la utilice. Si esto lo ves como una adversidad, te invitamos a utilizar otra plataforma. Estaremos encantados de saber que hiciste este proyecto con Raspy, UDOO, BeagleBone utt.

3. darbība: Diseñar Y Fabricar La Estructura

Ideja par hacer la plataforma hexágonos nadie no la iba a quitar. Como estábamos seguros de ello, comenzamos a diseñar la estructura.

Hay muchas cosas a apsvērējs para esta etapa, y nuestra estructura debía cubrir lo siguiente:

• Soportar el peso de personas
• Eksperiments a la intemperie
• Resguardar la Electronica

Consideramos enseguida utilizar PTR por su dureza, bajo costo y fácil acceso.

Dado que los hexágonos irían acomodados juntos el uno con el otro, se tenía que pensar de qué manera pasarían los kabeļi entre ellos, y por esa razón se diseñó cada modeulo como una especie de sviestmaize, donde por enmedio pasarían los kabeļi de la Electronica.

Teníamos entonces que fabricar una estructura de doble hexágono, con unos postes que los separaran.

Al tratarse de una plataforma para pīrāgi, se nos hizo fácil apsvērējs un diámetro externo para el hexágono de unos 70 cm, para que fuera de buen tamaño. Hicimos el ejercicio de cortar en papel varios hexágonos con ese diámetro antes de hacer la estructura.

Con todo esto definido, comenzamos la fabricación de nuestro primer prototipo.

Lo primero que hicimos fue cortar en MDF con láser un hexágono con las dimensiones que tendría la estructura, usaríamos esta pieza para guiarnos en cuanto a los ángulos y longitud que deberían tener los tramos de PTR.

Cortar de manera precisa los tramos de PTR es una tarea bastante difícil, y vēl cuando no tienes la herramienta adecuada. Nosotros a falta de una sierra ingletadora, usamos una esmeriladora, lo cual komplikó mucho este process. Debes ser cuidadoso usando esta herramienta, ya que es muy fácil cortar de más y no seguir cortes rectos.

Cortamos 12 tramvaji (6 por cada hexágono) un 6 ziņas (los que separan a los hexágonos). Una vez que probamos que examidian con el hexágono de MDF, continamos con la soldadura.

Soldamos primero los hexágonos por separado, y luego los soldamos a los postes de separación. Darīt un reto!

Somos unos principiantes en soldadura y pronto nos dimos cuenta que nos ibamos a limitar a soldar sólo ese prototipo, y el resto encomendarlo a un herrero experimentado. Ja jūs to vēl neesat pārdevis, animējiet a fabriku todos los hexágonos tú mismo!

Ya con la estructura finalizada, la pintamos de blanco con aerosol. Te recomendamos hacer esto en un lugar ventilado y donde se pueda colgar la estructura para que puedas pintarla por todos los ángulos.

4. solis: Colocar Las Superficies En La Estructura

Ya con la estructura metálica, ahora seguía pensar en dos cosas:

• La superficie que resguardaría elektriskā.
• La superficie que el usuario pisaría.

La Electronica que iría en cada hexágono sastāv no únicamente en la tira de neopixeles. Necesitábamos algo que fuera resistente al agua, en caso de que lloviera y se acumulara el agua debajo de cada hexágono.

Elegimos trovicel, es barato, fácil de cortar, piekļuve, y resistente al agua.

Por su parte, para la superficie que pisaría el usuario, queríamos que fuera con acrílico, la duda era qué tan grueso había que ponerlo. El único krāsu iespējamais laikmets blanco opalino, para que ocultara la tira de neopixeles y para difuminar la luz. Desafortunadamente no hay mucha varyad en cuanto a grosores, el más grueso disponible era de 1 cm.

En este primer prototipo, diseñamos una especie de tapa para evitar que el agua se filtrara por alguna orilla. Para lograrlo el hexágono tenía la orilla dentada para que se pudiera armar en conjunto con las paredes de la tapa, y posteriormente fijar las partes con pegacril.

Cortamos en láser ambos hexágonos: el de trovicel y el de acrílico.

Piezīme: Con anticipación, sabíamos que es peligroso cortar trovicel con láser, puesto que está hecho de PVC. Con ayuda y piekrišana, lai del operador de la cortadora láser, lo cortamos rápido, con ventición, y con mascarillas. Lo hicimos porque no disponíamos de un router CNC, y cortarlo con sierra era impreciso y tardado. Asumimos este riesgo solo para el prototipo, el resto de hexágonos de trovicel los cortamos con router. Tú no ocupes cortadora láser!

Con las piezas ya cortadas, montamos todo junto y comenzamos a probarlo.

Durante algunos días nos subimos al hexágono para probar su resistencia, pero no pasó una semana para que las paredes de la tapa de acrílico empezaran a despegarse. Además el acrílico se pandeaba mucho con el peso de una persona promedio.

Como ya no había acrílico opalino other grueso, optamos por reducir el perímetro del hexágono a 50 cm, haciendo la superficie other pequeña and seria cita resistente. Si bien pudimos colocar algunos soportes de refuerzo en la parte de abajo del acrílico, se vería la sombra de estos cuando se iluminara el hexágono.

Ya no teníamos tiempo para fabricar nosotros otro hexágono, así que lo mandamos a hacer con un herrero.

Esta última estructura sería la definitiva para nuestro proyecto, en el modelo 3D que acá te compartimos vienen especificadas sus dimensiones.

También descartamos la idea tener una tapa compuesta de varias caras pegadas con pegacril. En su lugar decidimos uasr solo una superficie de acrilico que atornillamos por arriba a la estructura. Tanto el acrílico como el trovicel se tuvieron que ajustar al nuevo tamaño. Cortamos en láser 10 hexágonos de acrílico, un ar maršrutētāju CNC 10 hexágonos de trovicel.

5. solis: Instalar La Tira De Neopixeles

Para la iluminación, probamos de qué manera se podía iluminar mejor el acrílico. En definitiva fue colocando la tira por la orilla. Checa las fotos para que veas la diferencia.

Las tiras que usamos tienen 96 neopixeles por metro y las venden por metros separados, es decir, no venden rollos de 5 metros continos. Esto se volvería pronto un problem, porque un solo metro no alcanza para cubrir toda la orilla de nuestro hexágono, por lo que tuvimos que unir pedazos.

Adafruit tiene una guía bastante completeta sobre estas tiras, te recomendamos leerla antes de usarlas.

Con las tiras hicimos lo siguiente:

• Al inicio de cada tira, pārdots un rezistors 470 omi. Skatiet rezistoru vaya lo más cercano posible a la tira, en lugar del pin de Arduino.
• En el otro extrememo, unimos la tira de un metro, con un tramo de unos 20 cm para completar el perímetro del hexágono.
• Como la plataforma iba a estar expuesta a lluvia and intemperie, compramos tiras a prueba de agua, que traen un recubrimiento. Al unir tiras, tuvimos que abrir este recubrimiento para que los LEDs estuvieran lo mas juntos posible, y luego sellarlo con ayuda de unas tapitas impresas en 3D y silikons. En las fotos puedes ver más a detalle esto.
• Fijamos las tiras a la estructura con velcro.
• Visbeidzot, a la tira le soldamos una extensión (de unos 20 cm) de cable de 3 vías, que baja por una perforación en el trovicel.

6. solis: Instalar El Interruptor

Hay varias alternativas para sensar las pisadas del usuario: sensor kapacitivo, sensor de distancia, sensor de fuerza, velostat uc Nosotros optamos por usar interruptores mecánicos, y esto fue posible gracias a que el acrílico se pandeaba ligeramente cuando alguien pisaba sobre. Por otra parte, sólo necesitabamos detectar una señal de encendido/apagado y un interruptor hace justamente eso.

Piemērots pārtrauktājs elegir, fuimos a la tienda de elektrónica para ver las opciones. Buscábamos algo robusto-industrial, y nos encontramos con un gran surtido. La elección se basó de acuerdo al tamaño de nuestra estructura y a la forma de montaje. En las fotos podrás apreciar que el switch que usamos tiene una especie de cuello con cuerda que permite poder atornillarlo a una superficie horizontal. Justo lo que necesitábamos!

Usar este tipo de slēdži es muy fácil, en la parte de abajo trae unos tornillos como terminales a los que se le puede enrolllar el cable, no es necesario usar soldadura, además estos slēdži son para intemperie ya que traen una carcasa que los aisla del agua. Les conectamos una extensión de kabelis de dos polos de 20 cm apm.

La forma de calibrar la sensibilidad de los slēdži va en función de qué tan cerca estén del acrílico. Para calibrarlos nosotros nos apoyamos de unas rondanas que imprimios en 3D con el grosor necesario para que el switch quedara ajustado al nivel que requeríamos. No usamos rondanas comerciales porque eran muy gruesas.

7. solis: Soldar La Extensión De Cable De Cada Hexágono

En cada hexágono se tenía el interruptor y la tira de neopixeles, dando un total de 5 cable. Estos cable tenían que llegar a un circuit circuit de control desde donde se mandarían y recibirían las señales. Empleamos entonces un cable de control de 5 vías. Usamos termofil para proteger los puntos de unión con soldadura.

En el otro ekstremo de esta extensión, necesitabamos un conector de 5 pines. Hay unos DIN 5 industriales de propósito general pero son muy caros y elevarían mucho el costo del proyecto, era incluso más barato usar dos conectores XLR de audio que uno industrial. Soldamos entonces dos conectores XLR: uno para los neopixeles (3 kabeļi) y otro para el switch (2 kabeļi).

Izmantot konektorus hexágono es algo aparatoso, si tienes suficiente presupuesto, te recomendamos ampliamente que uses un conector industrial, te ahorrará trabajo y se verá mejor.

También calculamos el largo de cada cable tomando en cuenta las dimensiones de una estructura que iría por alrededor de los hexágonos. Es de gran utilidad, por su parte, planear por dónde pasarán los kabeļi entre hexágonos y diseñar un diagrama de referencia.

8. solis: Sagatavotājs El Gabinete Que Resguarda El Circuito De Control

A partir de que usamos conectores XLR macho, requeríamos usar conectores XLR hembra y estos debían ser montados en un gabinete. El número de conectores junto con el tamaño de la fuente de voltaje y el LattePanda eran las referencias de las dimensiones que teníamos que apsvērējs par el gabinete.

Kompozicionāli un rūpnieciski, kā arī perforarlo utilizamos un taladro de columna y una sierra broca para los agujeros de los conectores XLR, los cable de alimentación AC and audio. Este proceso fue muy tardado debido al amplio grosor de este tipo de cajas, aunado a que el taladro necesita operar a su máxima fuerza y para ello requiere cierto tiempo de reposo por cada tiempo de trabajo (es importante que busques esta informationción con el fabricante de tu taladro, pues si no respetas estos tiempos, tu taladro se sobre-calentará con riesgo a dañarse).

Antes de perforar la caja, planifica la ubicación de los circuit, el flujo de señal dentro y fuera del gabinete, la orientation de ésta, y si va va estar dentro de un mueble o a la intemperie. No olvides apsver iespēju atvieglot conexión para el usuario.

9. solis: Soldar Circuito De Control Y Conexiones Para La LattePanda

Kontroles ķēde ir vienkārša. Como nuestra plataforma se compone de 10 pads, cuenta con 10 interruptores (entradas) y 10 tiras de neopixeles (salidas). Estos 20 dispositivos on a interactuar con el Arduino que trae integrado la LattePanda, través de sus pines digitales. Pese a que esta tarjeta cuenta con 20 pines digitalles, dos de ellos están dedicados la comunicación serial (Rx y Tx) y lo recomendable es no usarlos. Entonces tuvimos que recidivir al uso de un multiplexor (MUX).

Los interruptores los conectamos a un multiplexor de 16 entradas para que en lugar de usar 10 pines del Arduino para la lectura, sólo usemos 5.

Por su parte, los neopixeles decidimos sí conectarlos directo a los pines de Arduino, dado que en diferentes pruebas que hicimos, pueden llegar a tener problem cuando se manejan a través de un MUX y hacen other complete el. Sin embargo, si tienes un buen nivel de programción, no tendences problems para usar un MUX dedicado a las tiras.

Para proteger y darle ventilación a la LattePanda usamos un gabinete dedicado que incluye ventilador. Con el gabinete puesto, sería difícil montar sobre los pines un shield a donde irían soldadas las conexiones de los cable y el MUX, motivo por el cual diseñamos un circuitito aparte muy sencillo al cual le soldamos conectores, algunos resistores y el MUX.

Como el circuit un tan básico, lo soldamos directamente sobre una Perma-proto, igual lo puedes soldar sobre una placa perforada, o bien, fabricar tú mismo el PCB. Aquí te compartimos el diseño lv Fritzing.

10. solis: Conectar Los Pads Al Circuito De Control Y a La Alimentación

Teniendo el circuit, de control ya soldado a los pines de la LattePanda y con el gabinete perforado, hicimos lo siguiente:

• Atornillar los conectores XLR hembra al gabinete
• Etiquetar los conectores con sus repectivos nombres
• Soldar el cableado de los conectores XLR un unos conectores de tornillo
• Probar nepārtraukts un todo el cableado
• Fijar la fuente, el circuitito de control, y la LattePanda al gabinete
• Organizar los kabeļi con cinchos y sujeta cinchos
• Conectar los kabeļi de los pads al gabinete

En las fotos se puede ver muy aparatoso el interior del gabinete, dejando poco claro lo que hicimos, pero acá te compartimos también un diagrama detallado de las conexiones.

11. solis: Programación

En este tipo de proyectos, es daudz vairāk cómodo dedicarte a la programción, una vez que tienes el hardware bien ensamblado: sin falsos; buenas conexiones; listo para uso rudo utt.

Para la programmución comenzamos con la parte music, quisimos diseñar nuestros propios sonidos pero ya no nos dio tiempo de profundizar con eso, así que optamos por hacer un controlador MIDI, donde cada pad hexagonal dispararía and sample.

• Para el controlador MIDI, nos ayudó mucho esta informationción.
• Utilizamos esta librería para Arduino.
• Para el patch en Pure Data usamos este.
• Y para los paraugus hay varias opciones gratuitas que puedes encontrar en internet.

Respecto al manejo de los neopixeles, usamos la librería FastLED.

Visbeidzot, "Simon Says" fue de bastante ayuda este instructable.

12. solis: Fabricación De Estructura De Protección Para La Plataforma

No había algo que fijara a los hexágonos y no se movieran cuando uno estaba sacando sus mejores pasos de baile, por lo que fue necesario harkits una segunda estructura que cumpliera con dos funciones:

• Mantener unidos a los hexágonos y que no se movieran
• Proteīns la orilla de la plataforma pret intemperiju

Fabricar una estructura con estas características no sería tarea fácil, así que decidimos encomendarlo and herreros expertos. En las fotos puedes ver la obra de arte que hicieron estos artesanos.

El gabinete de control y el altavoz se montaron dentro de un mueble de madera.