Automatizēts MIDI ksilofons: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šajā pamācībā mēs izpētīsim, kā uguns elektromagnēti, izmantojot Arduino Uno un MIDI signālus. Viens no labākajiem lietojumiem tam ir automatizēta ksilofona izveide. Lai gan tas ir tikai ceļvedis, tiks sniegts Arduino kods un elektriskās shēmas.

Pirms mēģināt risināt šo projektu, jums vajadzētu būt:

• Kokapstrādes pamatprasmes
• Lodēšanas prasmes
• Izpratne par Arduino platformu
• Daudz pacietības.

Daļas un materiālus var atrast pie jūsu izvēlētā pārdevēja, bet, ja esat jauns elektronikas pasaulē, ieteicams iegādāties Adafruit, lai iegādātos detaļas.

Detaļu saraksts. (Piezīme. Dažādas iegādātā ksilofona atšķirības var radīt nepieciešamību pēc papildu un/vai dažādām detaļām)

• 16 taustiņu ksilofons
• MIDI Džeks
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Vairogs
• MCP23017 I2C paplašināšana
• 6N136 ātrgaitas optiskais savienotājs
• Mini 12V solenoīdi - x16
• 1N4007 Diode - x17
• 470 omu rezistors - x2
• 1K omu rezistors - x17
• 10K omu rezistors
• C1815 NPN tranzistors
• C4811 Darlingtonas tranzistors vai TIP120 tranzistors - x16
• Galvenes tapas un kontaktligzdas
• 12V - barošanas avots. (Solenoīdi var patērēt diezgan daudz enerģijas, es iesaku 10A barošanas avotu)
• LED (krāsu izvēle pēc jūsu izvēles)
• 3/4 collu skapja dībelis - 6 pēdas
• 3/4 collu saplāksnis vai MDF
• Perfboard
• USB uz MIDI interfeisa vadu (ja kontrolē no datora)
• 4mm m2 izmēra skrūves - x32
• m2 plakanās paplāksnes - x32
• Vads
• Dažādas koka skrūves

Instrumentu saraksts (Piezīme: šim projektam ir nepieciešama koka izgatavošana, un ieteicams izmantot papildu kokapstrādes instrumentus.)

• Lodāmurs
• Stiepļu noņēmēji
• Skrūvgrieži.
• Knaibles
• Karstās līmes pistole
• Super līme
• Urbis.
• Urbji. (3/4 collu lāpsta uzgalis un uzgaļi pilota caurumiem)
• Mērīšanas rīks (es izmantoju taisnu malu.)
• Zīmulis.
• Finierzāģis

Izvēles rīki

• Atkausēšanas rīks (ja jūs neesat jauns lodētājs)
• Pincetes

1. darbība. Midi kontrollera vadu pievienošana

Pirmais solis ir salikt MIDI kontrolieri.

Šim nolūkam jums būs nepieciešams:

• MIDI Džeks
• Arduino Dev. Vairogs
• MCP23017 I2C paplašināšana
• 6N136 ātrgaitas optiskais savienotājs
• 1N4007 Diode - x1
• 470 omu rezistors - x2
• 1K omu rezistors - x1
• 10K omu rezistors
• C1815 NPN tranzistors
• Galvenes tapas un kontaktligzdas
• LED
• Vads

MIDI ķēde iesācējiem var šķist biedējoša, taču patiesībā tā ir diezgan vienkārša. Ja sekojat norādītajai shēmai, jums nevajadzētu rasties problēmām.

Komponentu izvietojums būs kritisks. Ir viegli ātri izkļūt no telpas, tāpēc, lūdzu, izmantojiet norādīto gatavā kontrollera attēlu. Šim solim būs piemēroti vairāki izkārtojumi, tādēļ, spēlējoties ar izvietojumu, varat atrast sev piemērotāku veidu.

Šajā projektā visam būs kopīgs pamats; kas būs svarīgi nākamajā solī.

Tā kā mēs strādājam ar 12 voltu barošanas avotu, 12 voltu solenoīdiem un 12 voltiem, kas ir pieņemamā diapazonā, lai darbinātu Arduino, mēs varam izmantot to pašu barošanas avotu visam.

Ja jūs neesat iesācis lodēt, es iesaku pirms šī projekta turpināšanas iepazīties ar Adafruit lodēšanas rokasgrāmatu un praktizēt uz dažām plāksnēm.

Tāpat, ja esat iepazinies ar shēmu lasīšanu, tagad būtu lielisks laiks izlasīt simbolus un polaritāti. Viss par ķēdēm ir lielisks resurss tam.

2. darbība: elektromagnētisko shēmu savienošana

Tālāk mēs pāriesim pie solenoīda ķēdes.

Šim solim jums būs nepieciešams:

• 1 1N4007 Diode - x16
• 1K omu rezistors - x16
• Darlingtona tranzistors vai TIP120 tranzistors - x16
• Galvenes tapas un kontaktligzdas
• Vads

Solenoīda ķēde ir daudz mazāk biedējoša. Tā kā šīs shēmas būs diezgan mazas, ir īstais laiks izmantot dažus plātņu lūžņu gabalus, ja tie atrodas apkārt. Jums būs jāizveido 16 no tiem. Fotoattēla piemērā uz vienas plates tika izgatavotas 4 shēmas, un tas darbojās perfekti.

Atcerieties elektromagnētisko ķēžu zemējuma vadus savienot ar to pašu iezemējuma plakni, kurā ir ieslēgts jūsu Arduino.

Viss šajā piemērā ir modulārs, tāpēc, lai testēšana būtu ērtāka, tika izmantotas galvenes un kontaktligzdas. Tomēr, ja vēlaties ietaupīt dažus dolārus, varat lodēt vadus tieši dēļos.

Piemērā izmantotajiem solenoīdiem rūpnīcā bija 2 kontaktu JST savienotāji. Lai gan manā instrumentu kastē nebija pieejami JST porti, daži nejauši taisna leņķa savienotāji bija lieliski savienoti. Vēl viena laba metāllūžņu materiālu izmantošana.

3. solis: rāmja veidošana

Trešais un lielākais solis šajā procesā ir rāmja salikšana.

Jums būs nepieciešams:

• 16 taustiņu Xylophone Mini 12V
• 3/4 collu skapja dībelis - 6 pēdas
• 3/4 collu saplāksnis vai MDF
• Dažādas koka skrūves

Rāmis ir pirmā joma, kurā pārsvarā būsi viens pats. Iespējams, ka jums nebūs tāda paša ksilofona, kādu izmantoju, un jūsu mērījumi atšķirsies no manējiem. Bet nebaidieties, es sniegšu pēc iespējas vairāk informācijas par projektēšanas procesu.

Vispirms es veicu 3 ksilofona mērījumus:

• Augstums
• Garums
• Zemās oktāvas puses platums (platākais punkts)

Pēc tam no saplākšņa izgriezu taisnstūri; taisnstūra garumam jāatbilst ksilofona platumam. Augstumam vajadzētu dot pietiekami daudz vietas, lai paceltu ksilofonu vairākas collas no jebkuras virsmas, uz kuras to novietojat. Tam vajadzētu arī dot jūsu centra joslai pietiekami daudz vietas, lai ievietotu solenoīdus un tranzistora shēmas.

Pēc taisnstūru sagriešanas es nogriezu vienu no stūriem, lai tie iegūtu jauku formu. Šis solis nav obligāts, bet, ja vēlaties izdarīt to pašu atzīmi, no kurienes leņķa sākums būtu vienā līmenī ar mana ksilofona taustiņiem un sagriezts līdz augšējam centram. Abām pusēm jābūt identiskām viena otrai.

Es saspiedu abas puses kopā un izmantoju 3/4 collu lāpstiņu, lai izurbtu caurumus, kas ļautu ievietot dībeli.

Kad tas bija pabeigts, es izgriezu vēl 2 saplākšņa gabalus kā balstus, lai turētu ksilofonu (līdzīgi kā plauktu tapas). Formula, ko izmantoju balstu izmēru noteikšanai, ir paskaidrota zemāk.

Atbalsta izmēri:

• Ksilofona atbalsts 1 (augstums = 1 colla, garums = ksilofona zemās oktāvas puses platums)
• Ksilofona atbalsts 2 (augstums = 1 colla, garums = ksilofona augstās oktāvas puses platums)

Es līmēju un pieskrūvēju balstus pie rāmja, pārliecinoties, ka tie tur manu ksilofona līmeni. Es pārgriezu skapja dībeli uz pusēm un iebāzu 2 gabalus savos caurumos. Es pārbaudīju visu pamata piemērotību un salīmēju kopā. Pēc līmes žāvēšanas es nogriezu papildu skapja tapas gabalus un noslīpēju tos līdz malām.

Centrālā josla ir sarežģītākā un vissvarīgākā daļa. Tam jābūt pilnīgi taisnam, un starp centrālo joslu un taustiņiem jums būs jāatstāj gandrīz perfekta atstarpe. Pārāk liela atstarpe un jūsu solenoīdi nesaskarsies, pārāk maza atstarpe, un ksilofons neizklausīsies pareizi.

Es nogriezu centrālo stieni, lai tas cieši iekļautos starp ksilofona abām pusēm. Es noslīpēju, izmērīju un atkārtoju šo soli, līdz mana centra josla bija tik taisna, cik es varēju. Pēc tam es uz sava ksilofona taustiņiem ievietoju žurnālu, kura biezums bija 4 mm, un izmantoju to kā ceļvedi, lai noturētu centrālo joslu tieši tur, kur tai bija jābūt. Es izmantoju 2 skrūves katrā pusē, lai noturētu centrālo stieni vietā.

Apsveicam, jūs esat pabeidzis rāmi!

4. solis: solenoīdu ievietošana

4. solis ir solenoīdu piestiprināšana pie centra stieņa.

Jums būs nepieciešams:

• Mini 12V solenoīdi - x16
• 4mm m2 izmēra skrūves - x32
• m2 plakanās paplāksnes - x32
• Dažādas koka skrūves
• Amatniecības nūjas

Solenoīdu izvietojums ir atkarīgs no ksilofona. Es noliku rokdarbu nūju pāri tik daudzām taustiņām, cik tas būtu piemērots, un atzīmēju vietas, kur mani solenoīdi pieskārās katras ksilofona atslēgas vidum. Atstarpe galu galā bija 4 solenoīdi uz vienas amatniecības nūjas.

Piemērā izmantotie solenoīdi bija iepriekš pieskrūvēti M2 izmēra skrūvēm. 4 mm M2 skrūve ar M2 plakanu paplāksni lieliski nostiprināja solenoīdu pie amatniecības nūjas. Es iepriekš izurbju caurumus skrūvēm un cieši nostiprināju solenoīdus pie amatniecības nūjām.

Pēc tam es sagriezu vēl dažas amatniecības nūjas un pielīmēju tās pie sava solenoīda izkārtojuma; tas izdarīja divas lietas. Vispirms tas pietiekami attālināja solenoīda izvietojumu no centra stieņa, lai M2 skrūvju galvas, kas bija piestiprinātas solenoīdu aizmugurē, nesēdētos pret centrālo staru. Otrkārt, tas piešķīra solenoīda izvietojumam stabilāku savienojumu, nodrošinot vairāk materiāla, ko ieskrūvēt.

Lai piestiprinātu izkārtojumu pie centra staru kūļa, es brīvi pārvietoju atstarpi, izlīdzinot solenoīda izkārtojumu vietā, kur tam vajadzētu būt; manuāli piespiedu solenoīda virzuli uz leju, lai pārliecinātos, ka tie visi vienmērīgi nospiedīs ksilofona taustiņus; un pēc tam izmantoja mazas koka skrūves, lai to piestiprinātu pie centra stieņa.

5. solis: Arduino kodēšana un MIDI izpratne

Lai ieprogrammētu Arduino, jums būs jāinstalē jaunākā Arduino IDE un jāiemācās veikt dažas pamata darbības, piemēram, augšupielādēt savā Arduino un instalēt bibliotēkas. Internetā ir daudz rokasgrāmatu par to, kā to izdarīt, un šis process neietilpst šīs būves darbības jomā.

Kad esat ērti lietojis Arduino IDE, jums būs nepieciešamas šādas bibliotēkas.

• Arduino MIDI bibliotēka
• Adafruit MCP23017 bibliotēka

Pēc šo bibliotēku instalēšanas lejupielādējiet kodu no šīs pamācības un nokopējiet un ielīmējiet Arduino IDE.

Nepievienojot izveidoto MIDI plati, augšupielādējiet kodu Arduino. Kad kods ir augšupielādēts, pievienojiet visu, nospiediet Arduino atiestatīšanas pogu un pārbaudiet, vai viss darbojas tā, kā vajadzētu.

PIEZĪME*

Dažādiem ksilofoniem ir atšķirīgs piezīmju izkārtojums, tāpēc precīzais kods, ko es uzrakstīju, jūsu ksilofonam var nedarboties pareizi. Bet tas ir vienkāršs labojums. Skatiet šo MIDI piezīmju diagrammu un mainiet piezīmes numuru Arduino kodā, lai tas atbilstu jūsu ksilofona piezīmēm.

Uzziņai, manis iepriekš iestatītās piezīmes ir šādas:

• 79. - Ģ
• 77. - F.
• 76 - Ē
• 74 - D.
• 72 - C
• 71. - B.
• 69 - A.
• 67. - Ģ
• 65. - F.
• 64 - Ē
• 62 - D.
• 60 - C - Vidus C.
• 59. - B.
• 57 - A.
• 55 - Ģ
• 53. - F.

6. solis: Mūzikas programma

Videoklipā redzamā programma ir Guitar Pro 6. Tā nav ļoti dārga, taču to ir viegli lietot un tā var izvadīt MIDI tieši tā, kā es to vēlos. Vēl viena jauka GP6 iezīme ir tā, ka varat pievienot staccato visam celiņam, kas palīdz ksilofonam skanēt labāk, priekšlaicīgi atbrīvojot piezīmes.

Nākamā svarīga detaļa ir tā, ka mans ksilofons ir tikai 2 oktāvas dabisko notu; tas nozīmē, ka tā nevar atskaņot asus priekšmetus vai dzīvokļus.

Ja esat izveidojis šo projektu, lūdzu, lejupielādējiet šajā lapā iekļauto Tetris tēmu.