צור מכשיר MIDI נשלט על ידי רוח: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

פרויקט זה הוגש ל- 'Creative Electronics', מודול הנדסת אלקטרוניקה ב- BEng בשנה הרביעית באוניברסיטת מאלגה, בית הספר לתקשורת.

הרעיון המקורי נולד מזמן, כי בן זוגי, אלחנדרו, בילה יותר מחצי מחייו בניגון חליל. לפיכך, הוא מצא מושך את הרעיון של מכשיר נשיפה אלקטרוני. אז זהו תוצר שיתוף הפעולה שלנו; המוקד העיקרי של גישה זו היה להשיג בנייה אסתטית מפוכחת, דומה לזו של קלרינט בס.

הדגמה:)

אספקה

• לוח Arduino (השתמשנו ב- SAV MAKER I, המבוסס על Arduino Leonardo).
• חיישן לחץ אוויר, MP3V5010.
• מד מתיחה, FSR07.
• נגדים: 11 מ -4 K7, 1 מ -3 K9, 1 מ -470 K, 1 מ- 2 M2, 1 מ -100 K.
• פוטנציומטר אחד של 200K.
• קבל קרמיקה אחד של 33pF.
• שני קבלים אלקטרוניים של 10uF ו- 22uF.
• LM2940 אחד.
• LP2950 אחד.
• LM324 אחד.
• אחד MCP23016.
• לוח מחורר אחד של 30x20 חורים.
• 30 כותרות סיכה, נקבה וגברית כאחד (מין אחד עבור הארדואינו, השני עבור הכף).
• זוג מחברי HD15, זכר ונקבה (עם כוסות הלחמה).
• ללוות צינור כיווץ חום של סרט וחברת בידוד. שחור עדיף.
• שתי סוללות ליתיום 18650 ומחזיק הסוללות שלהן.
• מתג.
• כבל USB מסוג Arduino.
• לפחות 11 כפתורים, אם אתה רוצה תחושה איכותית, אל תשתמש שלנו.
• סוג של מארז או מארז. קרש עץ של כמטר מרובע אחד יספיק.
• חצי מטר של צינורות PVC, חיצוני 32 מ"מ.
• מפרק PVC של 67 מעלות לצינור הקודם.
• הפחתת PVC אחת מ -40 מ"מ עד 32 מ"מ (חיצונית).
• הפחתת PVC אחת מ -25 מ"מ עד 20 מ"מ (חיצונית).
• בקבוק ריק של בטאדין.
• שופר סקסופון אלטו.
• קנה אקס -סקסופון.
• קשירת אלטסקסופון.
• קצת קצף.
• הרבה חוטים (חוט אודיו מומלץ, כפי שהוא הולך בצמד אדום-שחור).
• כמה ברגים.
• צבע ריסוס שחור מאט.
• לכה ספריי מאט.

שלב 1: גוף

ראשית, צינור PVC נבחר להיות חלק מהגוף. אתה יכול לבחור קוטר אחר, אם כי אנו ממליצים על קוטר חיצוני של 32 מ"מ, ואורך של 40 ס"מ, שכן היה לנו נוח עם המידות הללו.

ברגע שאתה מקבל את הצינור בידיים שלך, הנח פריסת סימון לכפתורים. זה תלוי באורך האצבעות שלך. כעת, כשהסימון נעשה, מקדחים את החור המתאים לכל כפתור. אנו ממליצים להתחיל במעט דק, ולחרוט את החור ולהגדיל את הקוטר המשמש למקדח. כמו כן, שימוש בבורין לפני המקדחה עשוי לשפר את היציבות.

עליך להציג ארבעה חוטים לא מחוברים על מנת לחבר מאוחר יותר את מד הלחץ ואת חיישן לחץ האוויר; החלק הזה (הגוף) והצוואר תקועים יחד עם צינור חיבור של 67 מעלות. צינור זה היה נייר זכוכית וצבוע בשחור.

על מנת לחבר חלק זה עם כף הרגל, השתמשנו במפרק הפחתת PVC מ 40 מ"מ עד 32 מ"מ (קוטר חיצוני). נוספו ארבעה ברגי עץ לחיזוק הצומת. בין מפרק ההפחתה לגוף, הכנו מקדחה והצגנו בורג רחב יותר כדי להשיג יציבות. אנו ממליצים לקדוח את הצינורות לפני החיווט; אחרת, ההריסה מובטחת.

השלב הבא הוא הלחמת חוטים למסופי הכפתורים, מדידת אורך עד תחתית ושמירת אורך נוסף למניעת חיבור הדוק. לאחר שהצינור נצבע ונצבע בשחור (השתמשנו בצבע ריסוס שחור מאט; תן כמה שכבות שתרצה, עד שייראה נחמד תחת אור השמש), הציג את הכפתורים מלמעלה למטה, וסמן כל אחד מהם. אנו ממליצים להשתמש בשני צבעים שונים עבור הכבלים (למשל שחור ואדום); מכיוון שכולם מחוברים לקרקע באחד הסיכות שלהם, השארנו את הכבל השחור פנוי וסימנו רק את הכבלים האדומים. הכפתורים כוסו באמצעות סרט בידוד שחור כדי שיתאימו למראה והתאימו יפה מבלי ליפול.

מחבר נקבה הלחמה HD15 (כוסות הלחמה עוזרות רבות), בעזרת הפריסה המוצעת בתרשים של שלב 4 (או שלך), וחברו את השטח יחד. זכור כי צינורות כיווץ חום יספקו אמינות חזקה כנגד מעגלים קצרים.

שלב 2: עיצוב כף הרגל

המעגל המשמש לעיצוב זה הוא בשורשו פשוט מאוד. שתי סוללות ליתיום בסדרה מזינות ווסת מתח LDO (נמוך-נשירה) המספק 5V מהתפוקה שלו לשאר המעגל. המגברים התפעוליים של LM324 משמשים הן להתאים את הטווח הדינמי של חיישן לחץ האוויר (MP3V5010, 0.2 עד 3.3 וולט) והן את התנהגות מד הלחץ (הנגד המשתנה בשיפוע שלילי) לכניסות האנלוגיות של לוח ה- Arduino (0 עד 5 וולט). לפיכך, לא ממיר בעל רווח מתכוונן (1 <G <3) משמש לראשון, ומחלק מתח בתוספת חסיד לשני. אלה מספקים את תנופת המתח המתאימה. לפרטים נוספים אודות מכשירים אלה לחץ כאן ושם. כמו כן, LP2950 מספק אסמכתא ל -3.3 וולט שצריך להפיק ל- MP3V5010.

כל דגם מסדרת FSR (Force Sensing Resistor) יספיק, ולמרות שה 04 הוא היפה ביותר, השתמשנו ב- 07 בגלל בעיות במניה. חיישנים אלה משנים את ההתנגדות החשמלית שלהם בהתאם לכוח הכיפוף המופעל, ובדקנו בניסוי שהם לא לוחצים על כל פני השטח שלהם. זו הייתה טעות בתחילה בגלל המקום בו עמדנו להניח את היצירה, אך הפתרון שאומץ עשה עבודה טובה ונסביר בשלב הרביעי.

אחד החלקים הבסיסיים של הלוח הוא MCP23016. זהו מרחיב קלט/פלט I2C של 16 סיביות שלדעתנו שימושי להורדת מורכבות הקוד (ואולי החיווט). המודול משמש כרשם לקריאה בלבד של 2 בתים; הוא מייצר הפרעה (מאלץ לוגיקה '0', ולכן יש צורך בנגד משיכה כדי להגדיר לוגיקה '1') על הסיכה השישית שלה כאשר כל אחד מערכי הרגיסט משתנה. הארדואינו מתוכנת להיות מופעל על ידי שיפוע האות הזה; לאחר שזה קורה, הוא מבקש את הנתונים ומפענח אותם כדי לדעת אם ההערה תקפה או לא, ואם כן הוא שומר אותם ומשתמש בהם לבניית חבילת ה- MIDI הבאה. לכל אחד מהכפתורים יש שני מסופים המחוברים לקרקע ולנגד משיכה (4.7K) ל -5 וולט בהתאמה. לפיכך, כאשר לוחצים על לוגיקה '0' נקראת על ידי מכשיר I2C, והגיון '1' פירושו שחרור. צמד RC (3.9K ו- 33p) מגדיר את השעון הפנימי שלו; סיכות 14 ו -15 הן אותות SCL ו- SDA, בהתאמה. כתובת I2C למכשיר זה היא 0x20. בדוק את גליון הנתונים לפרטים נוספים.

פריסת החיבור בה השתמשנו לחיווט מחבר HD15 אינה כמובן ייחודית. עשינו את זה ככה מכיוון שקל יותר לנתב את ה- PCB שעשינו, והנקודה החשובה טמונה בשמירה על רשימה ברורה של הצמתים והלחצנים המתאימים לה. מיותר לציין, אבל אני אעשה; לכפתורים יש שני מסופים. אחד מהם (באופן לא ברור) מחובר לצומת המתאים שלו במחבר HD15, ואילו השני מחובר לקרקע. לפיכך, כל הכפתורים חולקים את אותה הקרקע ומחוברים לסיכה אחת בלבד של מחבר HD15. התמונה שאנו מספקים היא מבט אחורי של המחבר הזכר, כלומר מבט קדמי של הזוג הנקבי. הלחם את החוטים בזהירות, אתה לא רוצה לנתק אותו בצורה לא נכונה, סמוך עלינו.

רק כדי שיהיה ברור, עיצבנו את המעגל כך שהארדואינו יהיה מחובר אליו. צריך שיהיה מספיק מקום למעגל שיתאים מתחתיו, וכך התיבה יכולה להיות קטנה משלנו. פריסת הבניין המוצעת מוצעת בתמונה למטה. השתמשנו בסיליקון כדי להדביק את חלק המחזיק של הסוללות לחלק הפנימי של הקופסה, קידחנו את השכמייה על שוליה והשתמשנו בברגים כדי לתקן אותה כך.

על מנת לחבר חלק זה עם הגוף, השתמשנו במפרק הפחתת PVC מ 40 מ"מ עד 32 מ"מ (קוטר חיצוני). נוספו ארבעה ברגי עץ לחיזוק הצומת. בין מפרק ההפחתה לגוף, עשינו מקדחה והצגנו בורג רחב יותר כדי להשיג יציבות. היזהר לא לפגוע בחוטים.

שלב 3: הרכבת שופר

זה כנראה החלק החשוב ביותר במכלול. הוא מבוסס אך ורק על התרשים המוצג בתמונה הראשונה. החלק הגדול מדי מספיק כדי להתאים לצינור ה- 32 מ מ (חיצוני) PVC.

כשעיצבנו את היצירה הזו (הצוואר), החלטנו להשתמש במכשיר PCB להרכבת ה- MP3V5010, אם כי ניתן להתעלם ממנה. על פי קובץ ה- PDF, המסופים המשמשים הם 2 (אספקת 3.3 וולט), 3 (קרקע) ו -4 (האות החשמלי ללחץ אוויר). לכן, על מנת להימנע מהזמנת PCB לעניין זה, אנו מציעים לך לחתוך את הסיכות שאינן בשימוש, ולהדביק את הרכיב לצינור ה- PVC לאחר סיום החיווט. זו הדרך הקלה ביותר שיכולנו לחשוב עליה. כמו כן, לחיישן לחץ זה יש שני ידיות חישה; אתה רוצה לכסות אחד מהם. זה משפר את תגובתו. עשינו זאת על ידי החדרת פיסת מתכת זעירה לצינור מתכווץ חום, המכסה את הכפתור, וחימם את הצינור.

הדבר הראשון שאתה רוצה לעשות הוא למצוא חתיכה בעלת צורה חרוטית שיכולה להתאים לצינור חיישן לחץ האוויר, כפי שמוצג בתמונה השנייה. זוהי החלק הצהוב בתרשים הקודם. בעזרת מקדחה זעירה, או קצה ברזל הלחמה דק, חורצים חור צר בשיא החרוט. בדוק אם הוא מתאים היטב; אם לא, המשך להגדיל את קוטר החור עד שיעשה זאת. בסיום זה, אתה רוצה למצוא פיסה שמתאימה לסביבה הקודמת, ומכסה אותה כדי לעכב את זרימת האוויר כלפי חוץ. למעשה, אתה רוצה לבדוק בכל שלב שאתה עושה שהאוויר אינו בורח מהמתחם; אם כן, נסה להוסיף סיליקון במפרקים. זה אמור לגרום לתמונה הבאה. רק שזה עזר, השתמשנו בבקבוק Betadine למטרה זו: החלק הצהוב הוא המתקן הפנימי, בעוד שהחתיכה המכסה אותו היא המכסה עם חתך על ראשו כדי להפוך אותו לצורת צינור. החיתוך נעשה בעזרת סכין חמה.

החלק הבא היה הפחתת PVC מ -25 (חיצוני) ל -20 (פנימי). פיסה זו השתלבה היטב בצינור שכבר מסודר, למרות שהיינו צריכים לנייר אותו ולדביק את קירותיו כדי לפגוע בזרימת האוויר שהוזכרה. לעת עתה, אנו רוצים שזה יהיה חלל סגור. בתרשים, יצירה זו שאנו מדברים עליה היא האפורה הכהה שעוקבת ישירות אחר הצהוב. לאחר הוספת יצירה זו, צוואר הכלי כמעט וסיים. השלב הבא הוא לחתוך חתיכה מצינור ה- PVC בקוטר 32 מ מ (חיצוני) ולקדוח חור במרכזו, ולתת לחוטי מד הלחץ לצאת החוצה. הלחמו את ארבעת החוטים שהזכרנו קודם לכן בשלב 1 כפי שמוצג בתרשים הבא, והדביקו את הצוואר לצומת הזווית (לאחר צביעתו בשחור, למטרות אסתטיות).

השלב האחרון הוא לאטום את השופר בנוחות. כדי לבצע משימה זו, השתמשנו בקנה סקס -אלטקס, סרט בידוד שחור וליגטור. מד הלחץ היה ממוקם מתחת לקנה, לפני החלת הקלטת; החיבורים החשמליים למד היו מחוזקים בצינורות מתכווצים בחום שחור. יצירה זו מיועדת לחילוץ, כך שניתן לנקות את החלל לאחר משחק למשך זמן מה. את כל זה ניתן לראות בשתי התמונות האחרונות.

שלב 4: תוכנה

אנא הורד והתקן את מקלדת הפסנתר הווירטואלית MIDI, הנה הקישור.

הדרך ההגיונית לבצע את השלב הזה היא כדלקמן: ראשית, הורד את סקיצת ה- Arduino המופיעה במדריך זה וטען אותה על לוח ה- Arduino שלך. כעת, הפעל את VMPK ובדוק בחביבות את ההגדרות שלך. כפי שמוצג בתמונה הראשונה, 'חיבור קלט MIDI' צריך להיות לוח ה- Arduino שלך (במקרה שלנו Arduino Leonardo). אם אתה משתמש ב- Linux, אין צורך להתקין דבר, רק וודא שקובץ ה- VPMK שלך כולל את המאפיינים המוצגים באיור השני.

שלב 5: פתרון בעיות

מקרה 1. נראה שהמערכת לא עובדת. אם הנורית של Arduino אינה דולקת או שהיא כהה מעט מהרגיל, בדוק שהמערכת מופעלת כראוי (עיין במקרה 6).

מקרה 2. נראה שיש עשן כי משהו מריח כמו שרוף. כנראה שיש איפשהו קצר (בדוק חשמל ורתמות תיל). אולי כדאי לגעת (בזהירות) בכל רכיב כדי לבדוק את הטמפרטורה שלו; אם הוא חם מהרגיל, אל תיבהל, פשוט החלף אותו.

מקרה 3. Arduino אינו מוכר (ב- Arduino IDE). העלה שוב את הסקיצות שסופקו, אם הבעיה ממשיכה, ודא שה- Arduino מחובר כראוי למחשב והגדרות ה- Arduino IDE מוגדרות כברירת מחדל. אם שום דבר לא עובד, שקול להחליף את הארדואינו. במקרים מסוימים, לחיצה על כפתור האיפוס תוך כדי "קומפילציה" ולאחר מכן שחרורו תוך "העלאה" יכולה לעזור בהעלאת המערכון.

מקרה 4. נראה שמקשים מסוימים מתפקדים. אנא בודד איזה מפתח אינו פועל. בדיקת המשכיות עשויה להיות שימושית, או שאתה יכול להשתמש בסקיצה המסופקת לבדיקת הכפתורים; יתכן כי הנגד הנמשך אינו מולחם כהלכה או שהכפתור פגום. אם המפתחות תקינים, אנא צור איתנו קשר וחושף את הבעיה שלך.

מקרה 5. אני לא יכול לקבל שום הערה על VMPK. בדוק שה- Arduino מחובר כראוי למחשב. לאחר מכן, ב- VMPK, בצע את השלבים המוצגים בשלב 3. אם הבעיה נמשכת, בצע איפוס כפתור או צור איתנו קשר.

מקרה 6. בדיקת הפעלה חשמלית. בצע את המדידות הבאות: לאחר הסרת הארדואינו מהכובע, הפעל את המתג. הניחו את החללית השחורה על סיכה הקרקע (כל אחד יספיק) והשתמשו בחיישן האדום כדי לבדוק את צמתי החשמל. בצלחת החיובית של הסוללה צריכה להיות ירידת מתח לפחות של 7.4 וולט, אחרת טען את הסוללות. צריכה להיות אותה ירידת מתח בכניסה של LM2940, כפי שניתן לראות בתרשים. בתפוקתו, חייבת להיות ירידה של 5 וולט; אותו ערך צפוי מה- LM324 (סיכה 4), ה- MCP23016 (סיכה 20) וה- LP2950 (סיכה 3). הפלט של האחרון צריך להציג ערך של 3.3 וולט.