Automatizovaný xylofón MIDI: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

V tomto návode budeme skúmať, ako oheň solenoidy pomocou signálov Arduino Uno a MIDI. Jednou z najlepších aplikácií na to je postaviť automatizovaný xylofón. Aj keď je to len sprievodca, bude k dispozícii kód Arduino a elektrické schémy.

Predtým, ako sa pokúsite zvládnuť tento projekt, mali by ste mať:

• Základné zručnosti pri práci s drevom
• Spájkovacie schopnosti
• Pochopenie platformy Arduino
• Vela trpezlivosti

Náhradné diely a materiály nájdete u dodávateľa podľa vášho výberu, ale ak ste vo svete elektroniky nováčik, odporúča sa, aby ste na kúpu svojich dielov použili Adafruit.

Zoznam položiek. (Poznámka: Rôzne odchýlky v xylofóne, ktorý si kúpite, môžu mať za následok potrebu dodatočných a/alebo rôznych dielov)

• Xylofón so 16 klávesmi
• MIDI jack
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Štít
• Rozšírenie MCP23017 I2C
• Vysokorýchlostný optočlen 6N136
• Mini 12V solenoidy - x16
• 1N4007 dióda - x17
• Odpor 470 ohmov - x2
• Rezistor 1K ohm - x17
• Rezistor 10K ohmov
• C1815 NPN tranzistor
• C4811 Darlington Transistor alebo TIP120 tranzistor - x16
• Kolíky a zásuvky hlavičky
• 12V - Napájanie. (Solenoidy môžu odoberať pomerne veľa energie, odporúčam napájanie 10A)
• LED (preferencia farby podľa vášho výberu)
• 3/4 palcová skriňová hmoždinka - 6 stôp
• 3/4 palcovej preglejky alebo MDF
• Perfboard
• Kábel rozhrania USB na MIDI (ak ho ovládate z počítača)
• Skrutky veľkosti 4 mm m2 - x32
• m2 ploché podložky - x32
• Drôt
• Rôzne skrutky do dreva

Zoznam nástrojov (Poznámka: Tento projekt vyžaduje výrobu dreva a odporúčajú sa ďalšie nástroje na spracovanie dreva.)

• Spájkovačka
• Odizolovače drôtov
• Skrutkovače.
• Kliešte
• Horúca lepiaca pištoľ
• Super lepidlo
• Vŕtačka.
• Vrtáky. (Rýľovací bit 3/4 palca a bity do pilotných otvorov)
• Merací nástroj (použil som rovnú hranu.)
• Ceruzka
• Skladačka

Voliteľné nástroje

• Nástroj na odpájanie (ak ste v spájkovaní nový)
• Pinzeta

Krok 1: Zapojenie ovládača Midi

Prvým krokom je zostavenie MIDI ovládača.

Na to budete potrebovať:

• MIDI jack
• Arduino Dev. Štít
• Rozšírenie MCP23017 I2C
• Vysokorýchlostný optočlen 6N136
• 1N4007 dióda - x1
• Odpor 470 ohmov - x2
• Rezistor 1K ohm - x1
• Rezistor 10K ohmov
• C1815 NPN tranzistor
• Kolíky a zásuvky hlavičky
• LED
• Drôt

MIDI obvod môže pre začiatočníkov pôsobiť zastrašujúco, ale v skutočnosti je celkom priamy. Ak budete postupovať podľa uvedenej schémy, nemali by ste mať žiadne problémy.

Rozhodujúce bude umiestnenie komponentov. Je veľmi ľahké vybehnúť z miestnosti dosť rýchlo, preto prosím použite ako návod priložený obrázok hotového ovládača. V tomto kroku bude fungovať niekoľko rozložení, takže ak sa budete hrať s umiestnením, môžete nájsť spôsob, ktorý vám bude lepšie vyhovovať.

V tomto projekte bude mať všetko spoločný základ; čo bude dôležité v nasledujúcom kroku.

Pretože pracujeme s 12 voltovým napájacím zdrojom, 12 voltovými solenoidmi a 12 voltami je v prijateľnom rozsahu na napájanie Arduina, môžeme na všetko použiť rovnaký napájací zdroj.

Ak ste v spájkovaní noví, dôrazne vám odporúčame, aby ste si pred pokračovaním v tomto projekte prezreli sprievodcu Adafruit k spájkovaniu a precvičili ho na nejakej perfboarde.

Rovnako tak, ak ste nováčik v schémach čítania, teraz by bol skvelý čas na čítanie symbolov a polarity. Všetko o obvodoch je na to úžasný zdroj.

Krok 2: Zapojenie solenoidových obvodov

Ďalej prejdeme k solenoidovému obvodu.

Na tento krok budete potrebovať:

• 1 dióda 1N4007 - x16
• Rezistor 1K ohm - x16
• Tranzistor Darlington alebo tranzistor TIP120 - x16
• Kolíky a zásuvky hlavičky
• Drôt

Solenoidový obvod je oveľa menej zastrašujúci. Pretože tieto obvody budú dosť malé, je načase použiť nejaké zvyšky perfboardu, ak ich máte povaľované. Budete musieť urobiť 16 z nich. Na fotografii príkladu boli vyrobené 4 obvody na dosku a fungovalo to perfektne.

Nezabudnite pripojiť uzemňovacie vodiče svojich solenoidových obvodov k tej istej uzemňovacej rovine, na ktorej je zapojené vaše Arduino.

Všetko v tomto príklade je modulárne, takže záhlavia a zásuvky boli použité na uľahčenie testovania. Ak však chcete ušetriť niekoľko dolárov, môžete drôty spájkovať priamo do dosiek.

Solenoidy, ktoré boli použité v tomto prípade, boli z výroby vybavené 2 -kolíkovými konektormi JST. Aj keď v mojom vlastnom súbore nástrojov neboli poruke žiadne porty JST, niektoré náhodné pravouhlé konektory s nimi boli pekne prepojené. Ďalšie dobré využitie šrotu.

Krok 3: Zostavenie rámu

Tretím a najväčším krokom v procese je montáž rámu.

Budete potrebovať:

• 16 -klávesový xylofón Mini 12V
• 3/4 palcová skriňová hmoždinka - 6 stôp
• 3/4 palcovej preglejky alebo MDF
• Rôzne skrutky do dreva

Rám je prvou oblasťou, kde budete väčšinou sami. Je pravdepodobné, že nebudete mať rovnaký xylofón, ktorý som použil, a vaše merania sa budú líšiť od mojich. Ale nebojte sa, poskytnem čo najviac informácií o procese navrhovania.

Najprv som vykonal 3 merania svojho xylofónu:

• Výška
• Dĺžka
• Šírka strany nízkej oktávy (najširší bod)

Potom som z preglejky vystrihol obdĺžnik; dĺžka vášho obdĺžnika by mala zodpovedať šírke vášho xylofónu. Výška by vám mala poskytnúť dostatok priestoru na zdvihnutie xylofónu o niekoľko palcov z akéhokoľvek povrchu, na ktorý ho položíte. Váš stredový panel by mal tiež poskytnúť dostatok priestoru na umiestnenie solenoidov a tranzistorových obvodov.

Po narezaní obdĺžnikov som z každého odstrihol jeden z rohov, aby mali pekný tvar. Tento krok je voliteľný, ale ak chcete urobiť rovnakú značku, odkiaľ by začiatok uhla bol v jednej rovine s klávesmi môjho xylofónu a vyrezaný do stredu hore. Obe strany by mali byť navzájom identické.

Zovrel som dve strany k sebe a pomocou 3/4 palcového rýľovača vyvŕtal otvory, ktoré mi umožnili vložiť hmoždinku.

Potom, čo to bolo hotové, som odrezal ďalšie 2 kusy preglejky ako podpery na uchytenie xylofónu (podobne ako špendlíky). Vzorec, ktorý som použil na veľkosť podpier, je vysvetlený nižšie.

Rozmery podpory:

• Podpora xylofónu 1 (výška = 1 palec, dĺžka = šírka nízkej oktávovej strany xylofónu)
• Podpora xylofónu 2 (výška = 1 palec, dĺžka = šírka vyššej oktávovej strany xylofónu)

Prilepil som a priskrutkoval podpery k rámu a uistil som sa, že držia môj xylofón v úrovni. Roztrhol som skriňovú hmoždinku na polovicu a zatlačil 2 kusy do ich otvorov. Skontroloval som základné zapadnutie všetkého a zlepil som ho. Po zaschnutí lepidla som odrezal ďalšie kusy skriňovej hmoždinky a obrúsil ich naplocho k bokom.

Stredová lišta je najzložitejšia a najdôležitejšia časť. Musí byť úplne rovný a medzi stredovou lištou a kľúčmi budete musieť nechať takmer dokonalú medzeru. Príliš veľká medzera a vaše solenoidy nenadviažu kontakt, príliš malá medzera a váš xylofón nebude znieť správne.

Odrezal som stredovú tyč, aby sa tesne zmestila medzi dve strany xylofónu. Brúsil som, meral a opakoval tento krok, kým nebola moja stredová tyč rovná, ako som to dokázal. Potom som priamo na kľúče svojho xylofónu umiestnil časopis s hrúbkou 4 mm a použil som ho ako vodidlo, aby držal stredovú lištu presne tam, kde mala byť. Na upevnenie stredovej lišty na svojom mieste som použil 2 skrutky na každej strane.

Blahoželáme, s rámom ste skončili!

Krok 4: Umiestnenie solenoidov

Krok 4 je pripevnenie solenoidov k stredovej tyči.

Budete potrebovať:

• Solenoidy mini 12v - x16
• Skrutky veľkosti 4 mm m2 - x32
• m2 ploché podložky - x32
• Rôzne skrutky do dreva
• Remeselné palice

To, ako umiestnite svoje solenoidy, závisí od vášho xylofónu. Položil som remeselnícku palicu cez toľko klávesov, koľko sa do nej zmestilo, a vyznačené oblasti, kde by moje solenoidy klepali na stred každého xylofónneho kľúča. Rozstup skončil ako 4 solenoidy na remeselnú palicu.

Solenoidy použité v tomto prípade boli vopred závitované pre skrutky veľkosti M2. 4 mm skrutka M2 s plochou podložkou M2 perfektne zaistila solenoid k remeselnej palici. Predvŕtal som otvory pre skrutky a solenoidy pevne pripevnil k paličkám remesiel.

Potom som odrezal niekoľko ďalších remeselných paličiek a prilepil ich k zadnej časti svojho solenoidového usporiadania; toto spravilo dve veci. Najprv dostatočne rozložilo usporiadanie solenoidov mimo stredovú tyč, aby hlavy skrutiek M2, ktoré boli namontované na zadnej strane solenoidov, nesedeli proti stredovému lúču. Za druhé, poskytlo to usporiadaniu solenoidov pevnejšie spojenie poskytnutím väčšieho množstva materiálu, do ktorého sa dá zaskrutkovať.

Aby som usporiadanie pripevnil k stredovému lúču, rozstup som rukou upravil tak, že som usporiadanie solenoidu usporiadal tam, kde by mal byť; ručne zatlačte na moje solenoidové piesty, aby ste si boli istí, že všetky rovnomerne zasiahnu klávesy xylofónu; a potom ho pomocou malých skrutiek do dreva pripevnite k stredovej lište.

Krok 5: Kódovanie Arduina a porozumenie MIDI

Na naprogramovanie Arduina budete musieť nainštalovať najnovšie Arduino IDE a naučiť sa vykonávať niektoré základné činnosti, ako je nahrávanie do Arduina a inštalácia knižníc. Na internete je veľa návodov, ako to urobiť, a tento proces nezapadá do rámca tejto zostavy.

Akonáhle sa vám bude používanie Arduino IDE páčiť, budete potrebovať nasledujúce knižnice.

• MIDI knižnica Arduino
• Knižnica Adafruit MCP23017

Po inštalácii týchto knižníc stiahnite kód z tohto návodu a skopírujte a prilepte do IDE Arduino.

Bez priloženia MIDI dosky, ktorú ste vytvorili, nahrajte kód do Arduina. Po nahraní kódu všetko spojte, stlačte tlačidlo reset na Arduine a vyskúšajte, či všetko funguje, ako má.

POZNÁMKA*

Rôzne xylofóny majú rôzne usporiadanie poznámok, takže presný kód, ktorý som napísal, nemusí správne fungovať pre váš xylofón. Ale toto je jednoduchá oprava. Pozrite sa na tento graf MIDI poznámok a zmeňte číslo poznámky v kóde Arduino tak, aby zodpovedalo poznámkam vášho xylofónu.

Ako referenciu mám preddefinované nasledujúce poznámky:

• 79 - G.
• 77 - F.
• 76 - E
• 74 - D
• 72 - C.
• 71 - B
• 69 - A.
• 67 - G.
• 65 - F.
• 64 - E
• 62 - D
• 60 - C - stredný C.
• 59 - B
• 57 - A.
• 55 - G.
• 53 - F.

Krok 6: Hudobný program

Program, ktorý vidíte na videu, je Guitar Pro 6. Nie je to veľmi drahé, ale používanie je veľmi jednoduché a dokáže produkovať MIDI presne tak, ako chcem. Ďalšou peknou vlastnosťou GP6 je, že môžete pridať staccato k celej skladbe, čo pomôže xylofónu lepšie znieť tým, že predčasne uvoľníte poznámky.

Ďalším dôležitým detailom je, že môj xylofón je iba 2 oktávy prírodných tónov; čo znamená, že nemôže hrať na ostré ani ploché.

Ak ste postavili tento projekt, neváhajte si stiahnuť tému Tetris, ktorú som zaradil na túto stránku.