פוליפלוט: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

Le projet Polyflûte consiste à réaliser un instrument de musiquenumérique.

Le but est de créer un instrument de musique respectant des conditions particulières; Cet instrument doit être:

-אוטונום ונייד (סוללה, ערימה …)

-Autodidacte (Enseigner à l'utilisateur à partir d’un site internet, le fonctionnement et la construction de l’appareil)

-מנגינה אוטומטית (הפקה של מוסיקלי בבן חלק בלתי נפרד רלוונטי ב- l'environnement -alentour)

Le but est donc de réussir à convertir une onde vibratoire, oscillante de la vie courante ou issue d'objets du quotidien en onde sonore et musicale.

שלב 1: Création Du Circuit Analogique

מערכת הנוסעים הבסיסית של פריט הנדון: על מקומה של LED ותמונה פוטודיודיים פנים פנים של אחד ההנעות והנשמה והנשמה. Ainsi le passage d'une pâle devant la photodiode créera un signal de type T. O. R (plutôt proche du sinusoïdale en prenant en compte le temps de réception de la lumière).

Le capteur constitue le cœur de la partie analogique. Nous avons donc décidé de distinguer un circuit d'émission et un circuit de réception. Le circuit est alimenté עבור 6 ערימות נטענות בנפח 1.2 V הכולל 7.2V. Le circuit d'émission est constitué d'une LED et d'un moteur branché en parallelèle (une diode de protection a également été placée pour éviter les retours de courants). Le circuit d'émission se constitue d'une photodiode dont le signal est amplifié par un AOP; ainsi que de 2 filtres passe bas d’ordre 1 מסנן 1 סביבתי 80 הרץ (מקסימום מקסימום סיבוב de l'hélice).

שלב 2: Choix Des Composants

Une fois le circuit théorique établit, on choisit les composants les plus adaptés au montage.

Vous retrouverez ci-dessous les références et valeurs des différents composants (en se basant sur le schéma électronique précédent):

LED: SFH 4550

מאוורר: MB40200V1 (5V)

דיודה: 1N4001

פוטודיודה: SFH 203

AOP: LM358N

יכול: MCP3008

התנגדות R1 (LED): 47 אוהם

התנגדות R2 (פילטר 1): 220 אוהם

התנגדות R3 (פילטר 2): 220 אוהם

התנגדות R4 (Filtre en sortie de Vref): 1 קאוהם

קונדנסאטור C1 (פילטר): 10nF

קונדנסאטור C2 (פילטר): 10nF

קונדנסאטור C3 (Filtre en sortie de Vref): 5µF

מנהל: 0J7031 reg09b

מחבר 40 סיכות

פטל PI 2 דגם B

Hélice d'hélicoptère de 3, 8 ס מ

6 ערמות נטענות 1.2 וולט

שלב 3: ריאליזציה מחדש של ה- PCB

La réalisation du PCB (Printed Circuit Board) s'est effectuée en plusieurs étapes:

- Le dessin de la carte (Agencement des composants)

- Le routage des composants sur la carte et Impression de la carte

- Soudage des composants

Le dessin et le routage de la carte ont été faits sur le logiciel ALTIUM Designer (logiciel utilisé en entreprise pour le routage de PCB). Nous avons donc dû nous initier au logiciel. Les composants ont été disposés de manière à réduire la taille de la carte (9 ס"מ באורך, 5 ס"מ בגודל). Le routage fut la partie la plus délicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions décidés de la disposition des connections en couche למעלה או תחתון. Une fois la carte imprimée, nous avons soudés les composants sur des supports afin de pouvoir enlever les composants en cas de défaillances ou de changements de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur reliant le PCB et la Rasberry. Nous avons pour cela dû identifier les ports SPI de la Rasberry et faire la bonne correspondance avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (מעצב Altium fichier).

שלב 4: Ralisation De La Partie Mécanique (תמיכה ב- Et Instrument)

צינור ההרכב הוא אחד הצינורות ב- PVC (plomberie), אשר יכול להיראות כ- 15 ס"מ ואורך 4 ס"מ. על retrouve 4 מכנסיים של 1 סנטימטר diametre espacé chacun de 2 ס"מ. מודעה על אחזור אחוזי הלילה על 2 ס"מ. Le PCB et le tube sont fixés sur une plaque en bois à fixé l'aide d'entretoises et de vis. Sur la partie gauche du tube on a fixé le ventilateur à l'aide d'un scotch de câble électrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de carton.

- צינור ב- PVC

- לוח en bois d'environ 30 ס"מ על 30 ס"מ

- 4 אנטרוזות של 3, 5 ס מ

- 4 גלידות

- ללא הפרעות 2 עמדות קלאסיקות

- תמיכה בערימה

- קרטון

שלב 5: חיבור MCP-Raspberry

La connexion MCP-3008/Rasberry est essentielle pour la Communication, קבלת שידור מחדש.

La connexion Raspberry/MCP est détaillée dans les images.

La connexion s'effectue en bus SPI, le code d'initialisation du bus est joint dans les fichiers.

שלב 6: רכישת Des Données

Une fois la Raspberry connectée à un convertisseur analogique/numérique de type MCP3008 à l'aide d'un bus SPI, il faut maintenant acquérir les données souhaitées. Nous ne relevons qu'un type de valeur, l'amplitude de notre signal fréquentielle, sur la chaîne 1 du MCP3008. Ces valeurs sont stockées dans un tableau de taille 512: on choisit une puissance de 2 pour faciliter les algorithmes de transformé de Fourier à venir, et plus le nombre de points est élevé plus le signal discret sera précis.

L'acquisition des données ne peut cependant pas se faire de manière aléatoire, en effet la fréquence d'acquisition et donc la fréquence d'échantillonnage est primordiale. Nous avons déterminé empiriquement que notre signal n'atteignait jamais des fréquences supérieures à 80Hz. יוצקים את המכבד Shannon notre fréquence d'échantillonnage doit être supérieure à 160Hz, nous avons choisi une Fe à 250Hz.

Afin d'acquérir les données à cette fréquence, nous avons créé un timer qui fait appel à notre fonction d'acquisition toutes les 4ms (Te = 1/Fe = 4ms). Le premier thread de notre program contient donc la fonction du timer qui effectue l'acquisition des données.

שלב 7: FFT

Une fois le tableau de données d'acquisition rempli, on peut effectuer la transformer de Fourier discrète pour retrouver la fréquence du signal.

On utilize pour cela la bibliothèque GSL qui permet à partir d'un tableau de données, d'avoir le tableau d'amplitude des raies fréquentielles composer ce signal. En écartant la première case du tableau contenant l'amplitude des composantes ממשיך, ב- peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplitude à l'aide de la formule suivante: Freq = i*Fe/(2*Nb_Points).

Notre fréquence d'échantillonnage étant 250Hz et le nombre de points acquis étant 512.

שלב 8: Génération Du Son

Maintenant que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de générer un sinus pour avoir un son. פתרונות Deux se sont ouvertes à nous: Émettre un sinus direction à partir des fréquences רוכש en les multipliant pour les rendre נשמע, או bien associer des fréquences précises aux plages des différentes notes de notre prototype.

Nous avons testé les deux méthodes et nous avons finalement retenu la seconde plus concluante. Les notes jouées sont celle de la gamme 4, cependant les contraintes de notre système nous permet seulement d'avoir 8 plages distinctes and ainsi de jouer 8 הערות שונות: Do, Ré, Mi, Fa, Sol, Sol bémol, La et Si.

Enfin vous trouverez les codes complets des deux פתרונות citées au-dessus.