Rüzgar Kontrollü MIDI Enstrümanı Yapın: 5 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Bu proje, Málaga Üniversitesi Telekomünikasyon Okulu'nda BEng Elektronik Mühendisliği 4. yıl modülü olan 'Yaratıcı Elektronik'e sunuldu.

Orijinal fikir uzun zaman önce doğdu, çünkü arkadaşım Alejandro, hayatının yarısından fazlasını flüt çalarak geçirdi. Böylece, elektronik bir nefesli çalgı fikrini çekici buldu. Yani bu bizim işbirliğimizin ürünü; Bu yaklaşımın ana odak noktası, bir bas klarnetinkine benzer, estetik açıdan sade bir yapı elde etmekti.

Demo:)

Gereçler

• Bir Arduino kartı (Arduino Leonardo'ya dayanan SAV MAKER I'i kullandık).
• Bir hava basıncı sensörü, MP3V5010.
• Bir gerinim ölçer, FSR07.
• Dirençler: 4K7'nin 11'i, 3K9'un 1'i, 470K'nın 1'i, 2M2'nin 1'i, 100K'nın 1'i.
• 200K'lık bir potansiyometre.
• 33pF'lik bir seramik kapasitör.
• 10uF ve 22uF'lik iki elektrolitik kapasitör.
• Bir LM2940.
• Bir LP2950.
• Bir LM324.
• Bir MCP23016.
• 30x20 delikli bir delikli tahta.
• Hem dişi hem de erkek 30 pin başlığı (Arduino için bir cinsiyet, pelerin için diğeri).
• Hem erkek hem de dişi bir çift HD15 konektörü (lehim kapları ile).
• Bir arkadaşınızın ısıyla daralan makaronunu ve izolasyon bandını ödünç alın. Siyah tercih edilir.
• İki adet 18650 Li-ion pil ve bunların pil tutucusu.
• Bir anahtar.
• Bir Arduino USB kablosu.
• En az 11 düğme, kaliteli bir his istiyorsanız bizimkini kullanmayın.
• Bir tür mahfaza veya kasa. Yaklaşık bir metrekarelik ahşap bir kalas yeterli olacaktır.
• Yarım metre PVC boru, 32 mm dış.
• Önceki tüp için 67 derece PVC bağlantı.
• 40 mm'den 32 mm'ye kadar bir PVC küçültme (harici).
• 25 mm'den 20 mm'ye kadar bir PVC küçültme (dış).
• Boş bir şişe Betadine.
• Bir alto saksafon ağızlığı.
• Bir alto saksafon kamış.
• Bir alto saksafon bağ.
• Biraz köpük.
• Çok sayıda kablo (kırmızı-siyah çiftinde olduğu için ses kablosu önerilir).
• Bazı vidalar.
• Mat siyah sprey boya.
• Mat sprey cila.

Adım 1: Vücut

İlk olarak, gövdenin bir parçası olarak bir PVC boru seçildi. Başka bir çap seçebilirsiniz, ancak bu boyutlardan memnun olduğumuz için 32mm dış çap ve 40cm uzunluk öneriyoruz.

Boruyu elinize aldıktan sonra, düğmeler için bir işaret düzeni yerleştirin. Bu, parmaklarınızın uzunluğuna bağlıdır. Şimdi, işaretlemeler yapıldıktan sonra, her bir düğme için ilgili deliği delin. İnce bir uçla başlamanızı ve matkap için kullanılan çapı artırarak deliği açmanızı öneririz. Ayrıca, matkaptan önce bir burin kullanılması stabiliteyi artırabilir.

Basınç göstergesini ve hava basıncı sensörünü daha sonra bağlamak için bağlı olmayan dört kablo kullanmalısınız; bu parça (gövde) ve boyun 67 derecelik bir bağlantı borusu ile birbirine yapıştırılır. Bu boru zımparalanmış ve siyaha boyanmıştır.

Bu parçayı ayak ile birleştirmek için 40mm'den 32mm'ye (dış çap) kadar PVC redüksiyon derzi kullandık. Bağlantıyı güçlendirmek için dört ahşap vida eklendi. Redüksiyon eklemi ile gövde arasına bir matkap yaptık ve stabilite sağlamak için daha geniş bir vida yerleştirdik. Kablolamadan önce boruları delmenizi öneririz; aksi takdirde yıkım garanti edilir.

Bir sonraki adım, kabloları düğmelerin terminallerine lehimlemek, uzunluğu aşağıya doğru ölçmek ve bağlantının sıkı olmasını önlemek için ek bir uzunluk ayırmaktır. Boru zımparalanıp siyaha boyandıktan sonra (mat siyah sprey boya kullandık; güneş ışığı altında güzel görünene kadar istediğiniz kadar katman verin), her birini etiketleyerek düğmeleri yukarıdan aşağıya yerleştirin. Kablolar için iki farklı renk (örneğin siyah ve kırmızı) kullanmanızı öneririz; hepsi bir pin üzerinden toprağa bağlı olduğu için siyah kabloyu boş bıraktık ve sadece kırmızı kabloları etiketledik. Düğmeler, görünüşe uymaları ve düşmeden güzel bir şekilde oturmaları için siyah izolasyon bandı kullanılarak kaplandı.

Lehim HD15 dişi konektör (lehim kapları çok yardımcı olur), 4. adımdaki şemada önerilen düzeni (veya kendinizinkini) kullanarak ve toprakları birbirine bağlayın. Isıyla daralan makaronların kısa devrelere karşı güçlü bir güvenilirlik sağlayacağını unutmayın.

Adım 2: Ayak Tasarımı

Bu tasarım için kullanılan devre özünde çok basittir. Seri bağlı iki lityum pil, çıkışından devrenin geri kalanına 5V sağlayan bir LDO (düşük çıkışlı) voltaj regülatörünü besler. LM324'ün işlemsel yükselteçleri, hem hava basıncı sensörünün dinamik aralığını (MP3V5010, 0,2 ila 3,3 volt) hem de basınç göstergesinin davranışını (negatif eğimli değişken direnç) Arduino kartının (0 ila 0 ila 0 arası) analog girişlerine uyarlama amacına hizmet eder. 5 volt). Bu nedenle, birincisi için dönüştürücü olmayan bir ayarlanabilir kazanç (1 < G < 3) ve ikincisi için bir voltaj bölücü artı bir takipçi kullanılır. Bunlar yeterli voltaj salınımını sağlar. Bu cihazlar hakkında daha fazla ayrıntı için buraya ve oraya tıklayın. Ayrıca LP2950, MP3V5010'dan kaynaklanması gereken 3,3 volt için bir referans sağlar.

FSR (Kuvvet Algılama Direnci) serisinin herhangi bir modeli yeterli olacaktır ve 04 en güzeli olmasına rağmen, stok sorunları nedeniyle 07'yi kullandık. Bu sensörler, uygulanan bükme kuvvetine bağlı olarak elektriksel dirençlerini değiştirir ve tüm yüzeyleri boyunca bastırıldıklarında değişmediklerini deneysel olarak test ettik. Bu, başlangıçta parçayı koyacağımız yer nedeniyle bir hataydı, ancak benimsenen çözüm iyi bir iş çıkardı ve dördüncü adımda açıklanacak.

Kartın temel parçalarından biri MCP23016'dır. Bu, kodun (ve belki de kabloların) karmaşıklığını azaltmak için yararlı olduğunu düşündüğümüz 16 bitlik bir I2C G/Ç Genişleticidir. Modül, salt okunur 2 baytlık bir kayıt olarak kullanılır; Kayıt değerlerinden herhangi biri değiştiğinde altıncı pininde bir kesme üretir (bir '0' mantığını zorlar ve bu nedenle bir '1' mantığını ayarlamak için bir çekme direnci gerekir). Arduino, bu sinyalin eğimi tarafından tetiklenecek şekilde programlanmıştır; bu gerçekleştikten sonra, notun geçerli olup olmadığını bilmek için verileri ister ve kodunu çözer ve eğer öyleyse, saklar ve bir sonraki MIDI paketini oluşturmak için kullanır. Düğmelerin her birinin sırasıyla toprağa ve bir çekme direncine (4.7K) 5 volta bağlı iki terminali vardır. Böylece, basıldığında I2C cihazı tarafından bir '0' mantığı okunur ve bir '1' mantığı serbest bırakıldığı anlamına gelir. RC çifti (3.9K ve 33p) dahili saatini yapılandırır; 14 ve 15 numaralı pinler sırasıyla SCL ve SDA sinyalleridir. Bu cihazın I2C adresi 0x20'dir. Daha fazla ayrıntı için veri sayfasını kontrol edin.

HD15 konektörünü kablolamak için kullandığımız bağlantı düzeni elbette benzersiz değil. Bunu, yaptığımız PCB üzerinde yönlendirmek daha kolay olduğu için böyle yaptık ve önemli olan nokta, düğümlerin ve ilgili düğmelerin net bir listesini tutmaktır. Söylemeye gerek yok ama ben yapacağım; düğmelerin iki terminali vardır. Bunlardan biri (belirsiz bir şekilde) HD15 konektöründeki ilgili düğümüne bağlanırken, diğeri toprağa bağlanır. Böylece tüm düğmeler aynı toprağı paylaşır ve HD15 konektörünün yalnızca bir pimine bağlanır. Sağladığımız görüntü erkek konnektörün arkadan görünüşüdür, yani dişi çiftin önden görünüşüdür. Kabloları dikkatlice lehimleyin, yanlış bağlamak istemezsiniz, bize güvenin.

Anlaşılması için devreyi Arduino'nun üzerine bağlanacak şekilde tasarladık. Devrenin altına sığması için yeterli boşluk olmalı ve böylece kutu bizimkinden daha küçük olabilir. Önerilen bina düzeni aşağıdaki resimde sunulmaktadır. Pillerin tutucu parçasını kutunun içine yapıştırmak için silikon kullandık, kenarlarına pelerini deldik ve bu şekilde sabitlemek için vidalar kullandık.

Bu parçayı gövde ile birleştirmek için 40mm'den 32mm'ye kadar (dış çap) PVC redüksiyon derzi kullandık. Bağlantıyı güçlendirmek için dört ahşap vida eklendi. Redüksiyon eklemi ile gövde arasına bir matkap yaptık ve stabilite sağlamak için daha geniş bir vida yerleştirdik. Tellere zarar vermemeye dikkat edin.

Adım 3: Ağızlık Düzeneği

Bu muhtemelen meclisin en önemli kısmıdır. Tamamen ilk resimde gösterilen şemaya dayanmaktadır. Büyük boyutlu kısım, 32 mm (dış) PVC boruya sığacak kadar büyüktür.

Bu parçayı (boynu) tasarlarken, MP3V5010'u monte etmek için bir PCB kullanmaya karar verdik, ancak bunu görmezden gelebilirsiniz. PDF'ye göre kullanılan terminaller 2 (3,3 volt besleme), 3 (toprak) ve 4'tür (hava basıncı elektrik sinyali). Bu nedenle, bu konuda bir PCB sipariş etmekten kaçınmak için, kullanılmayan pimleri kesmenizi ve kablolama bittiğinde bileşeni PVC boruya yapıştırmanızı öneririz. Bu, düşünebileceğimiz en kolay yol. Ayrıca bu basınç sensörünün iki algılama düğmesi vardır; onlardan birini örtmek istiyorsun. Bu, tepkisini iyileştirir. Bunu, ısıyla büzüşen bir borunun içine küçük bir metal parça sokarak, bu topuzu kaplayarak ve boruyu ısıtarak yaptık.

İlk yapmak isteyeceğiniz şey, ikinci resimde görüldüğü gibi hava basınç sensörü tüpüne sığabilecek konik şekilli bir parça bulmaktır. Bu, önceki diyagramdaki sarı parçadır. Küçük bir matkap veya ince bir havya ucu yardımıyla koninin tepesinde dar bir delik açın. Sıkıca uyup uymadığını test edin; değilse, olana kadar deliğin çapını büyütmeye devam edin. Bu bittiğinde, bir öncekinin etrafına uyan ve dışarı doğru hava akışını engelleyecek şekilde kaplayan bir parça bulmak istersiniz. Aslında, attığınız her adımda havanın kasadan kaçmadığını test etmek istersiniz; varsa, derzlere silikon eklemeyi deneyin. Bu, bir sonraki görüntüyle sonuçlanmalıdır. Faydası olsun diye, bu amaçla bir Betadine şişesi kullandık: sarı parça iç dispenser, onu örten parça ise tüp şekline dönüştürmek için kafasında bir kesik bulunan kapak. Kesim sıcak bir bıçakla yapıldı.

Sonraki parça PVC'nin 25'ten (dış) 20'ye (iç) indirgenmesiydi. Bahsedilen hava akışını engellemek için zımparalamamız ve duvarlarını yapıştırmamız gerekmesine rağmen, bu parça önceden düzenlenmiş boruya güzel bir şekilde oturdu. Şimdilik bunun kapalı bir boşluk olmasını istiyoruz. Diyagramda bahsettiğimiz bu parça, sarı olanı doğrudan takip eden koyu gri olanıdır. Bu parça eklendikten sonra, enstrümanın boynu neredeyse bitmiş olur. Bir sonraki adım, 32 mm (dış) çaplı PVC borudan bir parça kesmek ve ortasına bir delik açarak manometrenin tellerinin dışarı çıkmasına izin vermektir. Adım 1'de daha önce bahsettiğimiz dört kabloyu bir sonraki şemada gösterildiği gibi lehimleyin ve boynu açılı bağlantı noktasına yapıştırın (estetik amaçlar için siyaha boyadıktan sonra).

Son adım, ağızlığı uygun bir şekilde kapatmaktır. Bu görevin yerine getirilmesi için bir alto saksafon kamış, siyah yalıtım bandı ve bir bağ kullandık. Basınç göstergesi, bandı uygulamadan önce kamışın altına yerleştirildi; göstergeye olan elektrik bağlantıları, siyah ısıyla daralan tüplerle güçlendirildi. Bu parça, bir süre oynadıktan sonra boşluğun temizlenebilmesi için çıkarılmak üzere tasarlanmıştır. Bütün bunlar son iki resimde görülebilir.

4. Adım: Yazılım

Lütfen Sanal MIDI Piyano Klavyesini indirip kurun, işte bağlantı.

Bu adımı gerçekleştirmenin mantıklı yolu şudur: ilk olarak, bu Talimatlarda sağlanan Arduino taslağını indirin ve Arduino kartınıza yükleyin. Şimdi VMPK'yi başlatın ve ayarlarınızı kontrol edin. İlk resimde gösterildiği gibi, 'Giriş MIDI bağlantısı' Arduino kartınız olmalıdır (bizim durumumuzda Arduino Leonardo). Linux kullanıyorsanız herhangi bir şey yüklemenize gerek yoktur, VPMK dosyanızın ikinci şekilde gösterilen özelliklere sahip olduğundan emin olun.

Adım 5: Sorun Giderme

Durum 1. Sistem çalışmıyor gibi görünüyor. Arduino'nun LED'i yanmıyorsa veya normalden biraz daha koyuysa, lütfen sisteme doğru şekilde güç verildiğini kontrol edin (6 numaralı duruma bakın).

Durum 2. Duman var gibi görünüyor çünkü bir şey yanık gibi kokuyor. Muhtemelen bir yerde kısa devre vardır (gücü ve kablo demetlerini kontrol edin). Belki sıcaklığını kontrol etmek için her bir bileşene (dikkatle) dokunmalısınız; normalden daha sıcaksa, panik yapmayın, değiştirin.

Durum 3. Arduino tanınmıyor (Arduino IDE'de). Sağlanan çizimleri tekrar yükleyin, sorun devam ederse, Arduino'nun bilgisayara doğru şekilde takıldığından ve Arduino IDE ayarlarının varsayılana ayarlandığından emin olun. Hiçbir şey işe yaramazsa, Arduino'yu değiştirmeyi düşünün. Bazı durumlarda, "derleme" sırasında sıfırlama düğmesine basmak ve ardından "yüklerken" bırakmak, çizimin yüklenmesine yardımcı olabilir.

Durum 4. Bazı tuşlar arızalı görünüyor. Lütfen hangi anahtarın çalışmadığını belirleyin. Bir süreklilik testi faydalı olabilir veya düğmeleri test etmek için sağlanan taslağı kullanabilirsiniz; pull-up direnci doğru lehimlenmemiş veya buton arızalı olabilir. Anahtarlar tamamsa, lütfen sorununuzu ortaya çıkarmak için bizimle iletişime geçin.

Durum 5. VMPK ile ilgili herhangi bir not alamıyorum. Lütfen Arduino'nun bilgisayara doğru şekilde takılıp takılmadığını kontrol edin. Ardından, VMPK'da 3. adımda gösterilen adımları izleyin. Sorun devam ederse, bir düğme sıfırlaması yapın veya bizimle iletişime geçin.

Durum 6. Elektrik açma testi. Sonraki ölçümleri yapın: Arduino'yu pelerinden çıkardıktan sonra anahtarı açın. Siyah probu topraklama pimine yerleştirin (herkes yeterli olacaktır) ve güç düğümlerini kontrol etmek için kırmızı probu kullanın. Akünün artı plakasında en az 7,4 volt voltaj düşüşü olmalıdır, aksi takdirde aküleri şarj edin. Şematikte görüldüğü gibi LM2940'ın girişinde de aynı voltaj düşüşü olmalıdır. Çıkışında 5 voltluk bir düşüş olmalıdır; aynı değer LM324 (pim 4), MCP23016 (pim 20) ve LP2950'den (pim 3) beklenir. Sonuncunun çıkışı 3,3 volt değerini göstermelidir.