ქარის კონტროლირებადი MIDI ინსტრუმენტის შექმნა: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ეს პროექტი გადაეცა კრეატიულ ელექტრონიკას, BEng Electronics Engineering მეოთხე კურსის მოდულს მალაგას უნივერსიტეტში, ტელეკომუნიკაციების სკოლაში.

ორიგინალური იდეა დიდი ხნის წინ გაჩნდა, რადგან ჩემმა მეუღლემ, ალეხანდრომ, თავისი ცხოვრების ნახევარზე მეტი გაატარა ფლეიტაზე. ამრიგად, მან მიიჩნია მიმზიდველი იდეა ელექტრონული სასულე ინსტრუმენტის შესახებ. ეს არის ჩვენი თანამშრომლობის პროდუქტი; ამ მიდგომის მთავარი აქცენტი იყო ესთეტიურად ფხიზელი კონსტრუქციის მიღება, ბას კლარნეტის მსგავსი.

დემო:)

მარაგები

• არდუინოს დაფა (ჩვენ გამოვიყენეთ SAV MAKER I, დაფუძნებული არდუინო ლეონარდოზე).
• ჰაერის წნევის სენსორი, MP3V5010.
• დაძაბულობის ლიანდაგი, FSR07.
• რეზისტორები: 11 4K7, 1 3K9, 1 470K, 1 2M2, 1 100K.
• ერთი პოტენციმეტრი 200K.
• ერთი კერამიკული კონდენსატორი 33pF.
• ორი ელექტროლიტური კონდენსატორი 10uF და 22uF.
• ერთი LM2940.
• ერთი LP2950.
• ერთი LM324.
• ერთი MCP23016.
• ერთი პერფორირებული დაფა 30x20 ხვრელით.
• 30 პინიანი სათაურები, ორივე ქალი და მამაკაცი (ერთი სქესი არდუინოსთვის, მეორე კი კონცხისთვის).
• ერთი წყვილი HD15 კონექტორი, როგორც მამაკაცი, ასევე ქალი (გამწოვი თასებით).
• ისესხეთ მეგობრის სითბოს შემცირების მილი და საიზოლაციო ლენტი. სასურველია შავი.
• ორი 18650 Li-ion ბატარეა და მათი ბატარეის დამჭერი.
• გადამრთველი.
• Arduino USB კაბელი.
• მინიმუმ, 11 ღილაკი, თუ გსურთ ხარისხიანი შეგრძნება, არ გამოიყენოთ ჩვენი.
• რაიმე სახის დანართი ან საქმე. დაახლოებით ერთი კვადრატული მეტრის ხის ფიცარი საკმარისი იქნებოდა.
• ნახევარი მეტრი PVC მილები, 32 მმ გარე.
• 67 გრადუსი PVC ერთობლივი წინა მილისთვის.
• ერთი PVC შემცირება 40 მმ -დან 32 მმ -მდე (გარე).
• ერთი PVC შემცირება 25 მმ -დან 20 მმ -მდე (გარე).
• ბეტადინის ცარიელი ბოთლი.
• ალტო საქსოფონის ბაგე.
• ალტო საქსოფონის რიდი.
• ალტო საქსოფონის ლიგატურა.
• რაღაც ქაფი.
• ბევრი მავთული (აუდიო მავთული რეკომენდირებულია, რადგან ის წყვილდება წითელ-შავად).
• ზოგიერთი ხრახნები.
• მქრქალი შავი სპრეის საღებავი.
• მქრქალი სპრეის ლაქი.

ნაბიჯი 1: სხეული

პირველ რიგში, PVC მილი შეირჩა სხეულის ნაწილად. თქვენ შეგიძლიათ აირჩიოთ სხვა დიამეტრი, თუმცა ჩვენ გირჩევთ გარე დიამეტრი 32 მმ, და სიგრძე 40 სმ, რადგან ჩვენ კომფორტულად ვგრძნობდით თავს ამ ზომებს.

მას შემდეგ, რაც მილს ხელში აიღებთ, განათავსეთ ნიშნის განლაგება ღილაკებისთვის. ეს დამოკიდებულია თქვენი თითების სიგრძეზე. ახლა, მარკირების გაკეთებით, გაბურღეთ შესაბამისი ხვრელი თითოეული ღილაკისთვის. ჩვენ გირჩევთ დავიწყოთ გამხდარი ნაჭრით და ჩავარდნოთ ხვრელი, რომელიც გაზრდის დიამეტრს, რომელიც გამოიყენება საბურღი. ასევე, ბურინის გამოყენებამდე საბურღი შეიძლება გააუმჯობესოს სტაბილურობა.

თქვენ უნდა შემოიტანოთ ოთხი დაუკავშირებელი მავთული, რათა მოგვიანებით დააკავშიროთ წნევის საზომი და ჰაერის წნევის სენსორი; ეს ნაჭერი (სხეული) და კისერი ჩარჩენილია 67 გრადუსიანი მილსადენით. ეს მილი შელესილი იყო და შეღებილი იყო შავად.

იმისათვის, რომ ამ ნაჭერს ფეხი შევუერთოთ, ჩვენ გამოვიყენეთ PVC შემცირების სახსარი 40 მმ -დან 32 მმ -მდე (გარე დიამეტრი). ოთხი ხის ხრახნი დაემატა შეერთების გასაძლიერებლად. შემცირების სახსარსა და სხეულს შორის ჩვენ გავაკეთეთ საბურღი და შემოვიღეთ უფრო ფართო ხრახნი სტაბილურობის მოსაპოვებლად. ჩვენ გირჩევთ მილების გაბურღვას გაყვანილობის დაწყებამდე; წინააღმდეგ შემთხვევაში, ნგრევა გარანტირებულია.

შემდეგი ნაბიჯი არის ღილაკების ტერმინალებზე მავთულის შედუღება, სიგრძის გაზომვა ქვემოდან და დამატებითი სიგრძის დაცვა, რათა თავიდან იქნას აცილებული კავშირი იყოს მჭიდრო. მას შემდეგ, რაც მილის ქვიშაქვა და შავად შეღებვა (ჩვენ გამოვიყენეთ მქრქალი შავი სპრეის საღებავი; მიეცით იმდენი ფენა, რამდენიც გინდათ, სანამ ის ლამაზად არ გამოიყურება მზის ქვეშ), შემოიტანეთ ღილაკები ზემოდან ქვემოდან, თითოეულ მათგანს ეტიკეტით. ჩვენ გირჩევთ გამოიყენოთ ორი განსხვავებული ფერი კაბელებისათვის (მაგ. შავი და წითელი); რადგან ისინი ყველა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მიწასთან, ჩვენ დავტოვეთ შავი კაბელი თავისუფალი და დავნიშნეთ მხოლოდ წითელი კაბელები. ღილაკები დაფარული იყო შავი საიზოლაციო ლენტის გამოყენებით, რათა ისინი ემთხვეოდა გარეგნობას და ლამაზად მოერგო ძირს დაცემის გარეშე.

შეაერთეთ HD15 მდედრობითი კონექტორი (გამაგრილებელი ჭიქები ბევრს ეხმარება), მე –4 ნაბიჯის დიაგრამაზე შემოთავაზებული განლაგების გამოყენებით (ან თქვენი საკუთარი) და შეუერთეთ საფუძვლებს ერთად. გაითვალისწინეთ, რომ გათბობის შემცირების მილები უზრუნველყოფს ძლიერ საიმედოობას მოკლე სქემების წინააღმდეგ.

ნაბიჯი 2: ფეხის დიზაინი

ამ დიზაინისთვის გამოყენებული წრე, თავისთავად, ძალიან მარტივია. სერიის ორი ლითიუმის ბატარეა კვებავს LDO (დაბალი ვარდნის) ძაბვის მარეგულირებელს, რომელიც ამარაგებს 5 ვს მისი გამოსვლიდან დანარჩენ წრედ. LM324– ის საოპერაციო გამაძლიერებლები ემსახურებიან როგორც ჰაერის წნევის სენსორის დინამიური დიაპაზონის (MP3V5010, 0.2 – დან 3.3 ვოლტამდე), ასევე წნევის მრიცხველის (უარყოფითი ფერდობის ცვლადი რეზისტორის) ქცევას არდუინოს დაფის ანალოგურ შეყვანაზე (0 to 5 ვოლტი). ამრიგად, რეგულირებადი მოგების არაინვერტორი (1 <G <3) გამოიყენება პირველისთვის, ხოლო ძაბვის გამყოფი პლუს მიმდევარი მეორეისთვის. ეს უზრუნველყოფს ადექვატური ძაბვის ცვალებადობას. ამ მოწყობილობების შესახებ დამატებითი ინფორმაციისათვის დააწკაპუნეთ აქ და იქ. ასევე, LP2950 იძლევა მითითებას 3.3 ვოლტზე, რომელიც უნდა იყოს წყარო MP3V5010.

FSR (Force Sensing Resistor) სერიის ნებისმიერი მოდელი საკმარისი იქნება და მიუხედავად იმისა, რომ 04 არის ყველაზე ლამაზი, ჩვენ 07 გამოვიყენეთ საფონდო საკითხების გამო. ეს სენსორები ცვლის მათ ელექტრულ წინააღმდეგობას გამოყენებული მოსახვევის ძალის მიხედვით და ჩვენ ექსპერიმენტულად გამოვცადეთ, რომ ისინი არ ახდენენ მათ მთელ ზედაპირზე დაჭერისას. ეს იყო შეცდომა თავდაპირველად იმ ადგილის გამო, სადაც ჩვენ ვაპირებდით ნაწილის დადებას, მაგრამ მიღებულმა გადაწყვეტილებამ კარგი სამუშაო გააკეთა და მეოთხე საფეხურზე იქნება ახსნილი.

დაფის ერთ -ერთი ფუნდამენტური ნაწილია MCP23016. ეს არის 16-ბიტიანი I2C I/O Expander, რომელიც ჩვენ ჩავთვალეთ სასარგებლო კოდის (და, ალბათ, გაყვანილობის) სირთულის შესამცირებლად. მოდული გამოიყენება მხოლოდ წაკითხვადი 2 ბაიტიანი რეგისტრის სახით; ის წარმოქმნის შეწყვეტას (აიძულებს ლოგიკას "0" და, შესაბამისად, გამწევ რეზისტორს სჭირდება ლოგიკა "1" -ის დასადგენად) მეექვსე პინზე, როდესაც მისი ნებისმიერი რეგისტრის მნიშვნელობა იცვლება. Arduino არის დაპროგრამებული, რომ გააქტიურდეს ამ სიგნალის ფერდობზე; მას შემდეგ რაც მოხდება, ის ითხოვს მონაცემებს და გაშიფრავს, რომ იცოდეს შენიშვნა მართებულია თუ არა, და თუ არის ის ინახავს მას და იყენებს მას შემდგომი MIDI პაკეტის შესაქმნელად. თითოეულ ღილაკს აქვს ორი ტერმინალი, რომელიც დაკავშირებულია მიწასთან და გამწევ რეზისტორთან (4.7K) შესაბამისად 5 ვოლტამდე. ამრიგად, დაჭერისას ლოგიკა "0" იკითხება I2C მოწყობილობით, ხოლო ლოგიკა "1" ნიშნავს გათავისუფლებას. RC წყვილი (3.9K და 33p) ახდენს მის შიდა საათის კონფიგურაციას; ქინძისთავები 14 და 15 არის SCL და SDA სიგნალები, შესაბამისად. ამ მოწყობილობის I2C მისამართი არის 0x20. შეამოწმეთ მონაცემთა ფურცელი დამატებითი დეტალებისთვის.

კავშირის განლაგება, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ HD15 კონექტორის გაყვანილობისთვის, რა თქმა უნდა, არ არის უნიკალური. ჩვენ ასე მოვიქეცით, რადგან უფრო ადვილი იყო მარშრუტიზაცია ჩვენს მიერ გაკეთებულ PCB– ზე და მნიშვნელოვანი პუნქტი არის კვანძების და მისი შესაბამისი ღილაკების მკაფიო ჩამონათვალის შენარჩუნება. სათქმელი ზედმეტია, მაგრამ მე ვიქნები; ღილაკებს აქვთ ორი ტერმინალი. ერთი მათგანი (განურჩევლად) დაკავშირებულია მის შესაბამის კვანძთან HD15 კონექტორზე, ხოლო მეორე მიერთებულია მიწასთან. ამრიგად, ყველა ღილაკი იზიარებს ერთსა და იმავე ადგილს და დაკავშირებულია HD15 კონექტორის მხოლოდ ერთ პინთან. ჩვენ მიერ მოწოდებული სურათი არის მამრობითი კონექტორის უკანა ხედი, ანუ ქალი წყვილის წინა ხედი. მავთულები ფრთხილად შეაერთეთ, არ გსურთ მისი არასწორი კავშირი, გვენდეთ.

ასე რომ ნათლად ჩანს, ჩვენ შევქმენით წრე Arduino– სთვის, რომელიც უნდა იყოს დაკავშირებული მასზე. უნდა იყოს საკმარისი ადგილი, რომ წრე მოერგოს მის ქვემოთ და, შესაბამისად, ყუთი შეიძლება იყოს უფრო მცირე ვიდრე ჩვენი. შენობის შემოთავაზებული განლაგება მოცემულია ქვემოთ მოცემულ სურათზე. ჩვენ გამოვიყენეთ სილიკონი ბატარეის საყრდენის ნაწილის ჩასადებად ყუთის შიდა ნაწილში, გავაფურთხეთ კონცხი მის კიდეებზე და ხრახნები გამოვიყენეთ ამ გზით მოსაგვარებლად.

იმისათვის, რომ ეს ნაწილი შევაერთოთ სხეულს, ჩვენ გამოვიყენეთ PVC შემცირების სახსარი 40 მმ -დან 32 მმ -მდე (გარე დიამეტრი). ოთხი ხის ხრახნი დაემატა შეერთების გასაძლიერებლად. შემცირების სახსარსა და სხეულს შორის ჩვენ გავაკეთეთ საბურღი და შემოვიღეთ უფრო ფართო ხრახნი სტაბილურობის მოსაპოვებლად. ფრთხილად იყავით, რომ არ დაზიანდეს მავთულები.

ნაბიჯი 3: პირის ღრუს შეკრება

ეს არის ალბათ შეკრების ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილი. ის წმინდად არის დაფუძნებული დიაგრამაზე, რომელიც ნაჩვენებია პირველ სურათზე. უზარმაზარი ნაწილი საკმარისად დიდია 32 მმ (გარე) PVC მილში ჩასასმელად.

ამ ნაწილის (კისრის) შემუშავებისას ჩვენ გადავწყვიტეთ გამოვიყენოთ PCB MP3V5010– ის დასაყენებლად, თუმცა შეგიძლიათ მისი იგნორირება. PDF– ის თანახმად, გამოყენებული ტერმინალებია 2 (3.3 ვოლტიანი მიწოდება), 3 (მიწა) და 4 (ჰაერის წნევის ელექტრული სიგნალი). ამრიგად, იმისათვის, რომ თავიდან იქნას აცილებული PCB– ის შეკვეთა ამ საკითხში, ჩვენ გირჩევთ გათიშოთ გამოუყენებელი ქინძისთავები და შეაერთეთ კომპონენტი PVC მილაკზე გაყვანილობის დასრულების შემდეგ. ეს არის უმარტივესი გზა, რომელზეც ჩვენ შეგვიძლია ვიფიქროთ. ასევე, ამ წნევის სენსორს აქვს ორი მგრძნობიარე ღილაკი; გსურთ დაფაროთ ერთი მათგანი. ეს აუმჯობესებს მის რეაგირებას. ჩვენ ეს გავაკეთეთ სითბოს შემამცირებელ მილში პატარა ლითონის ნაჭრის შემოღებით, რომელიც მოიცავს ღილაკს და მილის გათბობით.

პირველი რაც გსურთ გააკეთოთ არის კონუსური ფორმის ნაჭრის პოვნა, რომელიც შეიძლება მოთავსდეს ჰაერის წნევის სენსორულ მილში, როგორც ეს ნაჩვენებია მეორე სურათზე. ეს არის ყვითელი ნაჭერი წინა დიაგრამაზე. პაწაწინა საბურღის, ან გამხდარი რკინის წვერის დახმარებით, მოაწყვეთ ვიწრო ხვრელი კონუსის მწვერვალზე. შეამოწმეთ თუ იგი მჭიდროდ ჯდება; თუ არა, გააგრძელეთ ხვრელის დიამეტრის გაზრდა მანამ, სანამ არ გაიზრდება. როდესაც ეს დასრულდება, თქვენ გსურთ იპოვოთ ნაჭერი, რომელიც შეესაბამება წინა ნაწილს, რომელიც დაფარავს მას ისე, რომ შეაფერხოს ჰაერის გადინება გარეთ. ფაქტობრივად, თქვენ გინდათ შეამოწმოთ ყოველ გადადგმულ ნაბიჯზე, რომ ჰაერი არ გადის შიგნიდან; თუ ასეა, სცადეთ სილიკონის დამატება სახსრებზე. ამან უნდა გამოიწვიოს შემდეგი სურათი. ასე რომ გვეხმარება, ჩვენ გამოვიყენეთ ბეტადინის ბოთლი ამ მიზნით: ყვითელი ნაჭერი არის შიდა დისპენსერი, ხოლო ნაჭერი, რომელიც მას ფარავს, არის თავსახური, რომელსაც თავზე აქვს მოჭრილი და მილის ფორმად გარდაქმნის. დაჭრილი გაკეთდა ცხელი დანით.

შემდეგი ნაჭერი იყო PVC შემცირება 25 -დან (გარედან) 20 -მდე (შიდა). ეს ნაჭერი მშვენივრად მოერგო უკვე მოწყობილ მილს, თუმცა ჩვენ გვჭირდებოდა მისი დაფქვა და მისი კედლების წებოვანა აღნიშნული ჰაერის ნაკადის შეფერხების მიზნით. ჯერჯერობით, ჩვენ გვინდა, რომ ეს იყოს დახურული ღრუ. დიაგრამაზე, ეს ნაჭერი, რომელზეც ჩვენ ვსაუბრობთ, არის მუქი ნაცრისფერი, რომელიც პირდაპირ მიჰყვება ყვითელს. მას შემდეგ, რაც ეს ნაწილი დაემატა, ინსტრუმენტის კისერი თითქმის დასრულებულია. შემდეგი ნაბიჯი არის 32 მმ (გარე) დიამეტრის PVC მილის ნაჭრის ამოჭრა და მის ცენტრში ხვრელის გაკეთება, რის შედეგადაც წნევის მრიცხველის მავთულები გადის. შეაერთეთ ოთხი მავთული, რომელიც ადრე აღვნიშნეთ 1 ნაბიჯში, როგორც ეს ნაჩვენებია მომდევნო დიაგრამაში და წებოთი კისერზე დახრილი კუთხით (შავად შეღებვის შემდეგ, ესთეტიკური მიზნებისათვის).

ბოლო ნაბიჯი არის პირის ღრუს მოხერხებულად დალუქვა. ამ ამოცანის შესასრულებლად, ჩვენ გამოვიყენეთ ალტოსაქსის ლერწამი, შავი საიზოლაციო ლენტი და ლიგატურა. წნევის საზომი იყო ლერწმის ქვეშ, ლენტის გამოყენებამდე; ლიანდაგის ელექტრული კავშირები გაძლიერდა შავი სითბოს შემამცირებელი მილებით. ეს ნაჭერი შექმნილია იმისთვის, რომ ამოიღონ ისე, რომ გარკვეული პერიოდის თამაშის შემდეგ ღრუს გაწმენდა მოხდეს. ეს ყველაფერი ჩანს ბოლო ორ სურათზე.

ნაბიჯი 4: პროგრამული უზრუნველყოფა

გთხოვთ გადმოწეროთ და დააინსტალიროთ ვირტუალური MIDI საფორტეპიანო კლავიატურა, აქ არის ბმული.

ამ ნაბიჯის შესრულების ლოგიკური გზა შემდეგია: პირველი, გადმოწერეთ ამ ინსტრუქციაში მოცემული Arduino ესკიზი და ჩადეთ იგი თქვენს Arduino დაფაზე. ახლა, გაუშვით VMPK და გთხოვთ შეამოწმოთ თქვენი პარამეტრები. როგორც ნაჩვენებია პირველ სურათზე, "შეყვანის MIDI კავშირი" უნდა იყოს თქვენი Arduino დაფა (ჩვენს შემთხვევაში Arduino Leonardo). თუ თქვენ იყენებთ Linux- ს, არ გჭირდებათ რაიმე ინსტალაცია, უბრალოდ დარწმუნდით, რომ თქვენს VPMK ფაილს აქვს მეორე ფიგურაში ნაჩვენები თვისებები.

ნაბიჯი 5: პრობლემების მოგვარება

შემთხვევა 1. სისტემა არ მუშაობს. თუ არდუინოს LED არ არის განათებული ან ჩვეულებრივზე ოდნავ მუქია, გთხოვთ შეამოწმოთ, რომ სისტემა სწორად იკვებება (იხილეთ შემთხვევა 6).

შემთხვევა 2. როგორც ჩანს, კვამლია, რადგან რაღაც დამწვრობის სუნი ასდის. ალბათ, სადმე არის მოკლე ჩართვა (შეამოწმეთ სიმძლავრე და მავთულის აღკაზმულობა). ალბათ თქვენ უნდა შეეხოთ (სიფრთხილით) თითოეულ კომპონენტს მისი ტემპერატურის შესამოწმებლად; თუ ის ჩვეულებრივზე უფრო ცხელია, არ დაპანიკდეთ, უბრალოდ შეცვალეთ.

საქმე 3. Arduino არ არის აღიარებული (Arduino IDE– ში). კვლავ ატვირთეთ მოწოდებული ესკიზები, თუ პრობლემა შენარჩუნებულია, დარწმუნდით, რომ Arduino სწორად არის მიმაგრებული კომპიუტერზე და Arduino IDE პარამეტრები დაყენებულია ნაგულისხმევად. თუ არაფერი მუშაობს, განიხილეთ არდუინოს შეცვლა. ზოგიერთ შემთხვევაში, გადატვირთვის ღილაკზე დაჭერით „შედგენისას“, შემდეგ კი მისი „ატვირთვისას“გათავისუფლებით, შეიძლება დაგეხმაროთ ესკიზის ატვირთვაში.

შემთხვევა 4. როგორც ჩანს, ზოგიერთი გასაღები გაუმართავია. გთხოვთ გამოყოთ რომელი გასაღები არ მუშაობს. უწყვეტობის ტესტი შეიძლება იყოს სასარგებლო, ან შეგიძლიათ გამოიყენოთ ესკიზი ღილაკების შესამოწმებლად; გაყვანის რეზისტორი შეიძლება არ იყოს შედუღებული სწორად ან ღილაკი გაუმართავია. თუ გასაღებები წესრიგშია, გთხოვთ დაგვიკავშირდეთ თქვენი პრობლემის გამოსავლენად.

საქმე 5. მე ვერ მივიღებ რაიმე შენიშვნას VMPK- ზე. გთხოვთ შეამოწმოთ, რომ Arduino სწორად არის მიერთებული კომპიუტერთან. შემდეგ, VMPK– ზე, მიჰყევით ნაბიჯებს, რომლებიც ნაჩვენებია მე –3 ნაბიჯში. თუ პრობლემა კვლავ შენარჩუნდება, შეასრულეთ ღილაკის გადატვირთვა ან დაგვიკავშირდით.

საქმე 6. ელექტროენერგიის შემოწმების ტესტი. შეასრულეთ შემდეგი გაზომვები: კონცხიდან არდუინოს ამოღების შემდეგ ჩართეთ გადამრთველი. მოათავსეთ შავი ზონდი გრუნტზე (ვინმეს საკმარისი იქნება) და გამოიყენეთ წითელი ზონდი დენის კვანძების შესამოწმებლად. ბატარეის დადებით ფირფიტაზე უნდა იყოს მინიმუმ 7.4 ვოლტის ძაბვის ვარდნა, წინააღმდეგ შემთხვევაში, დატენეთ ბატარეები. უნდა არსებობდეს იგივე ძაბვის ვარდნა LM2940 შესასვლელში, როგორც ეს ჩანს სქემატურში. მის გამომავალზე უნდა იყოს 5 ვოლტიანი ვარდნა; იგივე მნიშვნელობა მოსალოდნელია LM324 (პინ 4), MCP23016 (პინ 20) და LP2950 (პინ 3). ბოლო გამომავალი უნდა აჩვენოს ღირებულება 3.3 ვოლტი.