ساخت یک دستگاه MIDI کنترل باد: 5 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

این پروژه به "Creative Electronics" ، واحد مهندسی الکترونیک BEng Electronic Electronic ، در واحد 4 ساله دانشگاه دانشگاه مالاگا ، دانشکده مخابرات ارسال شد.

ایده اصلی خیلی وقت پیش متولد شد ، زیرا همسر من ، آلخاندرو ، بیش از نیمی از عمر خود را با نواختن فلوت گذرانده است. بنابراین ، او ایده یک ساز بادی الکترونیکی را جذاب دانست. بنابراین این محصول همکاری ما است. تمرکز اصلی این رویکرد به دست آوردن ساختاری زیبا از نظر زیبایی ، شبیه به سازه کلارینت باس بود.

نسخه ی نمایشی:)

تدارکات

• یک برد آردوینو (ما از SAV MAKER I ، بر اساس آردوینو لئوناردو استفاده کردیم).
• سنسور فشار هوا ، MP3V5010.
• فشار سنج ، FSR07.
• مقاومت ها: 11 از 4K7 ، 1 از 3K9 ، 1 از 470K ، 1 از 2M2 ، 1 از 100K.
• یک پتانسیومتر 200K
• یک خازن سرامیکی 33pF.
• دو خازن الکتریکی 10uF و 22uF.
• یک LM2940.
• یک LP2950
• یک LM324.
• یک MCP23016
• یک تخته سوراخ دار با سوراخ 30x20.
• 30 سرصفحه پین ، زن و مرد (یک جنس برای آردوینو ، دیگری برای شنل).
• یک جفت کانکتور HD15 ، هر دو زن و مرد (با فنجان لحیم کاری).
• از یک لوله و نوار جداکننده دوست برای قرض گرفتن استفاده کنید. مشکی ترجیح داد
• دو عدد باتری 18650 لیتیوم یون و نگهدارنده باتری آنها.
• یک سوئیچ
• یک کابل USB آردوینو
• حداقل 11 دکمه ، اگر می خواهید احساس کیفیت داشته باشید ، از دکمه ما استفاده نکنید.
• نوعی محفظه یا کیس. یک تخته چوبی حدود یک متر مربع کافی است.
• نیم متر لوله PVC ، 32 میلی متر خارجی.
• اتصال PVC 67 درجه برای لوله قبلی.
• یک PVC کاهش از 40 میلی متر به 32 میلی متر (خارجی).
• یک کاهش PVC از 25 میلی متر به 20 میلی متر (خارجی).
• یک بطری خالی بتادین.
• یک دهان ساکسیفون آلتو.
• نی ساکسیفون آلتو.
• رباط ساکسیفون آلتو.
• مقداری فوم
• تعداد زیادی سیم (سیم صوتی توصیه می شود ، زیرا در جفت قرمز-سیاه قرار می گیرد).
• چند پیچ
• رنگ اسپری مشکی مات.
• لاک اسپری مات.

مرحله 1: بدن

ابتدا یک لوله PVC به عنوان بخشی از بدنه انتخاب شد. شما می توانید قطر دیگری را انتخاب کنید ، اگرچه ما قطر خارجی 32 میلی متر و طول 40 سانتی متر را توصیه می کنیم ، زیرا از این ابعاد راحت بودیم.

هنگامی که لوله را در دست می گیرید ، یک طرح علامت برای دکمه ها قرار دهید. این بستگی به طول انگشتان شما دارد. اکنون ، با انجام علامت گذاری ، سوراخ مربوطه را برای هر دکمه ایجاد کنید. ما توصیه می کنیم که با یک تکه لاغر شروع کنید و سوراخ را افزایش دهید تا قطر مورد استفاده برای مته افزایش یابد. همچنین ، استفاده از بورین قبل از مته ممکن است ثبات را بهبود بخشد.

برای اتصال بعداً فشارسنج و سنسور فشار هوا ، باید چهار سیم متصل نشده وارد کنید. این قطعه (بدن) و گردن با یک لوله اتصال 67 درجه به هم چسبیده اند. این لوله با روکش ماسه ای و مشکی رنگ آمیزی شده است.

به منظور اتصال این قطعه با پا ، ما از یک اتصال PVC از 40 میلی متر به 32 میلی متر (قطر خارجی) استفاده کردیم. چهار پیچ چوبی برای تقویت اتصال اضافه شده است. بین مفصل کاهنده و بدنه ، ما مته ای ساختیم و یک پیچ گسترده تر را برای به دست آوردن ثبات معرفی کردیم. توصیه می کنیم لوله ها را قبل از سیم کشی سوراخ کنید. در غیر این صورت ، خرابی تضمین می شود.

مرحله بعدی این است که سیم ها را به پایانه های دکمه ها بچسبانید ، طول را به پایین اندازه گیری کنید و برای جلوگیری از محکم شدن اتصال ، طول بیشتری را رزرو کنید. هنگامی که لوله سمباده زده و به رنگ مشکی درآمده است (ما از رنگ اسپری مشکی مات استفاده کردیم ؛ تا جایی که می خواهید لایه ها را تا زمانی که در زیر نور خورشید زیبا به نظر برسد استفاده کنید) ، دکمه ها را از بالا به پایین معرفی کرده و بر روی هر یک از آنها برچسب بزنید. ما توصیه می کنیم از دو رنگ مختلف برای کابل ها (به عنوان مثال سیاه و قرمز) استفاده کنید. از آنجا که همه آنها در یک پین به زمین متصل شده اند ، ما کابل سیاه را آزاد گذاشتیم و فقط کابل های قرمز را برچسب گذاری کردیم. دکمه ها با استفاده از نوار جدا کننده مشکی پوشانده شده بودند تا با ظاهر مطابقت داشته باشد و بدون افتادن روی زمین قرار گیرد.

اتصال دهنده زن HD15 (فنجان های لحیم کاری بسیار کمک می کند) ، با استفاده از طرح ارائه شده در نمودار مرحله 4 (یا طرح خود) ، و محوطه را به هم وصل کنید. به خاطر داشته باشید که لوله های جمع کننده حرارت قابلیت اطمینان قوی در برابر اتصال کوتاه را فراهم می کند.

مرحله 2: طراحی پا

مدار مورد استفاده برای این طرح ، در اصل ، بسیار ساده است. دو باتری لیتیوم سری تنظیم کننده ولتاژ LDO (کم افت) را تغذیه می کند که 5 ولت را از خروجی خود به بقیه مدار تامین می کند. تقویت کننده های عملیاتی LM324 به منظور تطبیق محدوده دینامیکی سنسور فشار هوا (MP3V5010 ، 0.2 تا 3.3 ولت) و رفتار فشارسنج (مقاومت متغیر شیب منفی) به ورودی های آنالوگ برد برد آردوینو (0 تا 5 ولت) بنابراین ، یک مبدل افزایش قابل تنظیم (1 <G <3) برای اولین مورد ، و یک تقسیم کننده ولتاژ به علاوه یک دنبال کننده برای دومین مورد استفاده می شود. اینها نوسان ولتاژ کافی را ارائه می دهند. برای اطلاعات بیشتر در مورد این دستگاه ها ، اینجا و آنجا را کلیک کنید. همچنین ، LP2950 مرجعی برای ولتاژ 3.3 ولت که نیاز به منبع MP3V5010 دارد ، ارائه می دهد.

هر مدلی از سری FSR (مقاومت سنجش نیرو) کافی است و اگرچه 04 زیبا ترین است ، اما ما به دلیل مشکلات موجود از 07 استفاده کردیم. این سنسورها بسته به نیروی خمشی اعمال شده ، مقاومت الکتریکی خود را تغییر می دهند ، و ما به صورت تجربی آزمایش کردیم که در صورت فشار در کنار تمام سطح آنها اینطور نیست. این در ابتدا به دلیل مکانی که قرار بود قطعه را بگذاریم اشتباه شد ، اما راه حل اتخاذ شده کار خوبی انجام داد و در مرحله چهارم توضیح داده خواهد شد.

یکی از قطعات اساسی برد MCP23016 است. این یک I2C I/O Expander 16 بیتی است که به نظر ما برای کاهش پیچیدگی کد (و شاید سیم کشی) مفید است. ماژول به عنوان یک ثبت کننده 2 بایت فقط برای خواندن استفاده می شود. هنگامی که هر یک از مقادیر ثبتی آن تغییر می کند ، یک وقفه ایجاد می کند (یک منطق "0" را مجبور می کند ، بنابراین یک مقاومت کششی برای تنظیم منطق "1" لازم است) در پین ششم خود. Arduino برنامه ریزی شده است که با شیب این سیگنال فعال شود. پس از این اتفاق ، او داده ها را درخواست می کند و آنها را رمزگشایی می کند تا بداند آیا یادداشت معتبر است یا خیر ، و در صورت وجود ، آن را ذخیره می کند و از آن برای ساخت بسته MIDI بعدی استفاده می کند. هر یک از دکمه ها دارای دو پایانه هستند که به ترتیب به زمین و به یک مقاومت کششی (4.7K) تا 5 ولت متصل شده اند. بنابراین ، وقتی فشار داده می شود ، منطق "0" توسط دستگاه I2C خوانده می شود و منطق "1" به معنای آزاد شده است. جفت RC (3.9K و 33p) ساعت داخلی خود را پیکربندی می کند. پایه های 14 و 15 به ترتیب سیگنال SCL و SDA هستند. آدرس I2C این دستگاه 0x20 است. برای اطلاعات بیشتر برگه اطلاعات را بررسی کنید.

طرح اتصال که ما برای سیم کشی اتصال HD15 استفاده کردیم ، البته منحصر به فرد نیست. ما این کار را به این دلیل انجام دادیم که مسیریابی بر روی PCB ساخته شده آسان تر بود و نکته مهم در نگه داشتن یک لیست واضح از گره ها و دکمه های مربوط به آن است. نیازی به گفتن نیست ، اما من می خواهم ؛ دکمه ها دارای دو پایانه هستند. یکی از آنها (به طور مشخص) به گره مربوطه در کانکتور HD15 متصل است ، در حالی که دیگری به سیم متصل می شود. بنابراین ، همه دکمه ها دارای یک زمین هستند و فقط به یک پین کانکتور HD15 متصل هستند. تصویری که ارائه می دهیم نمای پشتی اتصال دهنده نر است ، یعنی نمای جلوی جفت زنانه. سیم ها را با دقت لحیم کنید ، نمی خواهید آن را به اشتباه متصل کنید ، به ما اعتماد کنید.

فقط برای روشن شدن ، ما مدار را برای اتصال آردوینو به آن طراحی کردیم. باید فضای کافی برای قرار گرفتن مدار در زیر او وجود داشته باشد ، بنابراین جعبه می تواند کوچکتر از ما باشد. طرح ساختمان پیشنهادی در تصویر زیر ارائه شده است. ما از سیلیکون برای چسباندن قطعه نگهدارنده باتری به داخل جعبه استفاده کردیم ، شنل را روی لبه های آن حفر کردیم و از پیچ هایی برای تعمیر آن در این راه استفاده کردیم.

به منظور اتصال این قطعه به بدنه ، ما از یک اتصال PVC از 40 میلی متر به 32 میلی متر (قطر خارجی) استفاده کردیم. چهار پیچ چوبی برای تقویت اتصال اضافه شده است. بین مفصل کاهنده و بدنه ، ما مته ای ساختیم و یک پیچ پهن تر برای ایجاد ثبات معرفی کردیم. مراقب باشید که سیم ها آسیب نبینند.

مرحله 3: مونتاژ دهانه دهان

این احتمالاً مهمترین قسمت مونتاژ است. این کاملاً بر اساس نمودار نشان داده شده در تصویر اول است. قسمت بزرگ به اندازه کافی بزرگ است که در لوله PVC 32 میلیمتری (خارجی) قرار می گیرد.

هنگام طراحی این قطعه (گردن) ، ما تصمیم گرفتیم از یک PCB برای نصب MP3V5010 استفاده کنیم ، اگرچه می توانید آن را نادیده بگیرید. طبق PDF ، پایانه های مورد استفاده 2 (منبع تغذیه 3.3 ولت) ، 3 (زمین) و 4 (سیگنال الکتریکی فشار هوا) هستند. بنابراین ، به منظور جلوگیری از سفارش PCB در این مورد ، پیشنهاد می کنیم پین های بلا استفاده را قطع کرده و پس از اتمام سیم کشی ، قطعه را به لوله PVC بچسبانید. این ساده ترین راهی است که می توانیم در مورد آن فکر کنیم. همچنین ، این سنسور فشار دارای دو دستگیره سنجش است. شما می خواهید یکی از آنها را پوشش دهید. این پاسخ آن را بهبود می بخشد. ما این کار را با معرفی یک قطعه فلزی کوچک در یک لوله کوچک کننده حرارتی انجام دادیم که این دستگیره را می پوشاند و لوله را گرم می کند.

اولین کاری که می خواهید انجام دهید این است که قطعه ای با شکل مخروطی پیدا کنید که می تواند در لوله سنسور فشار هوا قرار گیرد ، همانطور که در تصویر دوم نشان داده شده است. این قطعه زرد در نمودار قبلی است. با کمک یک مته کوچک یا یک نوک آهنی لحیم باریک ، یک سوراخ باریک در قله مخروط ایجاد کنید. محکم بودن آن را تست کنید ؛ در غیر این صورت ، تا زمانی که سوراخ ایجاد شود ، به رشد قطر آن ادامه دهید. وقتی این کار به پایان رسید ، می خواهید قطعه ای را پیدا کنید که متناسب با قطعه قبلی باشد و آن را بپوشاند تا مانع جریان هوا به بیرون شود. در واقع ، شما می خواهید در هر قدمی که برمی دارید آزمایش کنید که هوا از محوطه خارج نمی شود. اگر چنین است ، سعی کنید سیلیکون را در مفاصل اضافه کنید. این باید به تصویر بعدی منجر شود. فقط برای این که کمک کند ، ما از یک بطری Betadine برای این منظور استفاده کردیم: قطعه زرد دستگاه پخش کننده داخلی است ، در حالی که قطعه ای که آن را می پوشاند کلاهک است که بر روی سر آن برش ایجاد شده و آن را به شکل لوله تبدیل می کند. برش با یک چاقوی داغ انجام شد.

قطعه بعدی کاهش PVC از 25 (خارجی) به 20 (داخلی) بود. این قطعه به خوبی در لوله های از قبل چیده شده قرار می گیرد ، اگرچه برای مانع جریان هوا ذکر شده ، لازم است آن را سنباده بزنیم و دیوارهای آن را بچسبانیم. در حال حاضر ، ما می خواهیم این یک حفره بسته باشد. در نمودار ، این قطعه ای که ما در مورد آن صحبت می کنیم ، خاکستری تیره است که مستقیماً از قسمت زرد پیروی می کند. هنگامی که این قطعه اضافه شد ، گردن ساز تقریباً تمام شده است. گام بعدی این است که یک قطعه را از لوله PVC با قطر 32 میلی متر (خارجی) برش دهید و در مرکز آن سوراخی ایجاد کنید و اجازه دهید سیم های فشار سنج خارج شوند. چهار سیم را که قبلاً در مرحله 1 ذکر کردیم ، همانطور که در نمودار بعدی نشان داده شده است ، لحیم کنید و گردن را به محل زاویه دار (پس از رنگ آمیزی سیاه ، برای اهداف زیبایی) بچسبانید.

آخرین مرحله این است که دهانه را به راحتی ببندید. برای انجام این کار ، از نی آلکس ساکس ، نوار عایق مشکی و بند استفاده کردیم. فشارسنج قبل از چسباندن نوار در زیر نی قرار داشت. اتصالات الکتریکی به گیج با لوله های کوچک کننده حرارتی سیاه تقویت شد. این قطعه برای استخراج طراحی شده است ، به طوری که پس از مدتی بازی می توان حفره را تمیز کرد. همه اینها در دو تصویر آخر قابل مشاهده است.

مرحله 4: نرم افزار

لطفاً صفحه کلید پیانو مجازی MIDI را بارگیری و نصب کنید ، این پیوند است.

روش منطقی برای انجام این مرحله به شرح زیر است: ابتدا طرح آردوینو ارائه شده در این دستورالعمل را بارگیری کرده و آن را بر روی برد آردوینو خود بارگذاری کنید. اکنون ، VMPK را راه اندازی کنید و با مهربانی تنظیمات خود را بررسی کنید. همانطور که در تصویر اول نشان داده شده است ، "اتصال MIDI ورودی" باید برد Arduino شما باشد (در مورد ما Arduino Leonardo). اگر از لینوکس استفاده می کنید ، نیازی به نصب هیچ چیزی نیست ، فقط مطمئن شوید که فایل VPMK شما دارای ویژگی هایی است که در شکل دوم نشان داده شده است.

مرحله 5: عیب یابی

مورد 1. به نظر نمی رسد که سیستم کار کند. اگر LED آردوینو روشن نشده یا کمی تیره تر از حد معمول است ، لطفاً مطمئن شوید که سیستم به درستی تغذیه شده است (به مورد 6 مراجعه کنید).

مورد 2. به نظر می رسد دود وجود دارد زیرا چیزی بوی سوختگی می دهد. احتمالاً در جایی اتصال کوتاه وجود دارد (قدرت و مهارهای سیم را بررسی کنید). شاید شما باید با احتیاط هر قسمت را لمس کنید تا دمای آن را بررسی کنید. اگر گرمتر از حد معمول است ، نگران نباشید ، فقط آن را تعویض کنید.

مورد 3. Arduino شناخته نمی شود (در Arduino IDE). درصورتی که مشکل همچنان ادامه داشت ، طرح های ارائه شده را دوباره بارگذاری کنید ، مطمئن شوید که Arduino به درستی به کامپیوتر متصل شده است و تنظیمات Arduino IDE به طور پیش فرض تنظیم شده است. اگر هیچ چیزی کار نکرد ، جایگزینی آردوینو را در نظر بگیرید. در برخی موارد ، فشار دادن دکمه تنظیم مجدد هنگام "کامپایل" و سپس رها کردن آن هنگام "بارگذاری" ، می تواند به بارگذاری طرح کمک کند.

مورد 4. به نظر می رسد برخی از کلیدها دچار مشکل شده اند. لطفاً مشخص کنید کدام کلید کار نمی کند. آزمایش پیوستگی ممکن است مفید باشد ، یا می توانید از طرح ارائه شده برای آزمایش دکمه ها استفاده کنید. مقاومت کششی ممکن است به درستی لحیم نشده باشد یا دکمه معیوب باشد. اگر کلیدها خوب هستند ، لطفاً مشکلات خود را با ما تماس بگیرید.

مورد 5. من نمی توانم هیچ یادداشتی در VMPK دریافت کنم. لطفاً بررسی کنید که آردوینو به درستی به کامپیوتر متصل شده است. سپس ، در VMPK ، مراحل نشان داده شده در مرحله 3 را دنبال کنید. اگر مشکل همچنان ادامه داشت ، یک دکمه را بازنشانی کنید یا با ما تماس بگیرید.

مورد 6. آزمایش برق رسانی. اندازه گیری های بعدی را انجام دهید: پس از خارج کردن آردوینو از کیپ ، کلید را روشن کنید. کاوشگر سیاه را روی پایه زمین قرار دهید (هر کسی کافی است) و از پروب قرمز برای بررسی گره های قدرت استفاده کنید. در صفحه مثبت باتری باید حداقل 7.4 ولت افت ولتاژ وجود داشته باشد ، در غیر این صورت ، باتری ها را شارژ کنید. باید همان افت ولتاژ در ورودی LM2940 وجود داشته باشد ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. در خروجی آن ، باید 5 ولت افت شود. مقدار مشابهی از LM324 (پین 4) ، MCP23016 (پین 20) و LP2950 (پین 3) انتظار می رود. خروجی آخرین مورد باید مقدار 3.3 ولت را نشان دهد.