MIDU nožní ovladač Arduino: 12 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Nedávno jsem navrhl tento MIDI ovladač pro ovládání frázového looperu, který je zabudován do zpožďovacího pedálu Boss DD500. Celé své kytarové zařízení ovládám pomocí MIDI desky Behringer FCB, což mi umožňuje měnit patche na delay pedálu v efektové smyčce a současně přepínat kanály zesilovače.

DD500 má integrovanou velmi základní funkci smyčky, ale jednou z jejích nevýhod je, že když je smyčka aktivní, je ovládána nožními spínači na pedálu. To znamená, že nemůžete měnit nášivky na pedálu, když je smyčka aktivní, protože v podstatě zachycuje funkce nožních spínačů. Protože používám MIDI, toto omezení neexistuje, protože je to prostě fyzický problém. To však znamenalo vyhradit 5 nožních spínačů na mém hlavním MIDI ovladači pro looper, a tak jsem se rozhodl pro ně vytvořit samostatný ovladač.

Mým původním plánem bylo vzít malý hammondský kryt a vložit 5 nožních spínačů a naučit se základní kódování Arduino. Když jsem se začal více učit a můj kód fungoval, skončilo to tak, že mě to motivovalo vyzkoušet více věcí, a pak to v podstatě sněžilo do něčeho většího.

Krok 1: Koncepty

Jedním z prvních nápadů bylo mít 5 tlačítek v řadě se stavovými LED diodami. To bylo docela jednoduché modelovat na prkénku s Arduino. Přidání nových funkcí a hardwaru skončilo jako proces, ve kterém jsem neustále navrhoval a přepracovával fyzické rozložení na papíře a stavěl na projektu prkénka. I když jsme hodně plánovali, hodně práce na tom bylo na začátku odvedeno za běhu.

Dva obrázky nahoře ukazují úplně první kresbu, kterou jsem zpracoval na papír, což na prvním místě tuto myšlenku odstartovalo, a poté následoval měsíc poznámek, které formovaly fyzické a PCB rozvržení.

Krok 2: Breadboard Protoyping

Celý projekt byl postaven na prkénku a plně testován, aby se ujistil, že plně funguje s DD500, než začnou jakékoli práce na jeho trvalém ustájení. Do kódu byly přidány některé další funkce, které řadiči poskytly některé další funkce, které DD500 postrádal. Ty budou podrobněji popsány v sekci kódu.

Pedál má 5 nožních spínačů, 4 stavové LED, 5 I2C LCD obrazovek a je ovládán Arduino Nano Every. Napájí se z 9V kytarového pedálu PSU prostřednictvím samostatného breakout boxu, který přenáší tuto energii přes MIDI kabel pomocí 2 pinů, které se běžně nepoužívají na MIDI konektoru.

Krok 3: Výroba

Podíval jsem se na spoustu možných případů pro umístění projektu a dokonce jsem se zabýval myšlenkou pokusit se ohnout vlastní pouzdro z hliníkových plechů. Nakonec jsem se usadil na Hammondově ohradě, která byla dostatečně široká, aby se do ní vešlo 5 LCD obrazovek 16X2, které jsem si vybral.

Nožní spínače byly generické momentální soft-touch spínače.

V této fázi jsem se rozhodl nechat vyrobit vlastní montážní rámečky obrazovky, aby přední část vypadala čistě, protože otvory v obrazovce budu ručně řezat Dremelem a věděl jsem, že pravděpodobně bude několik oblastí, které byly méně než dokonalé. Nechal jsem je vyříznout místním designérským studiem, které provádí řezání laserem, nejprve jako lepenkové šablony, abych se ujistil, že všechny moje velikosti jsou správné, a pak 3mm bílým akrylem pro finální kus.

Krok 4: CAD maketa a rozložení

Ze svých papírových skic jsem pomocí Inkscape rozložil všechny fyzické součásti a finalizoval velikosti a pozice. V tomto bodě jsem také přišel s metodou upevnění obrazovky. Aby se minimalizovalo množství viditelných šroubů na přední straně, rozhodl jsem se namontovat všechny zástěny na některé hliníkové desky zezadu pomocí distančních sloupků, a pak bych potřeboval pouze 4 šrouby na desku, abych je připevnil ke skříni, což také by držel rámečky obrazovky na svém místě.

Krok 5: Návrh DPS

K vytvoření DPS jsem použil web s názvem EasyEDA. Obsahuje prostředí editoru, ve kterém můžete nakreslit schéma vašich komponent, převést je do rozvržení desky plošných spojů a poté je exportovat přímo do JLCPCB, aby byly vytvořeny na desky. Nikdy předtím jsem nic takového nedělal, ale na webu mají vynikající průvodce, který vysvětluje, jak editor funguje, a do hodiny jsem nechal desku navrhnout a objednat.

Některé oblasti na desce byly v té době špatně navrženy kvůli nezkušenosti, jako například použití jediné 5V kolejnice pro napájení obrazovky, spíše než dávat každému samostatný zdroj. Naštěstí všechny poklesy napětí, které nastaly, nestačily způsobit problémy s obrazovkami.

Desky dorazily asi o 2 týdny později a naštěstí fungovaly bez jakýchkoli problémů.

Krok 6: Držáky obrazovky

První vyrobené části byly držáky obrazovky. K tomu jsem použil 3 mm hliník a vyvrtal otvory pro stojky. Rozměry byly stanoveny položením všeho na stůl, jak jsem chtěl, aby byl konečný pedál, a měřením z montážních otvorů na deskách plošných spojů obrazovky. Také jsem k nim umístil nožní spínače, abych pro ně zjistil vzdálenosti.

Jakmile byly vyvrtány všechny otvory, byly namontovány zástěny a zkontrolována pravoúhlost držením pravítka proti plochým spodním okrajům. Všechno se zatím seřadilo.

Krok 7: Příloha

Další na řadě byla úprava případu. Nožní spínače a LED diody byly jednoduché, protože každý jednoduše vyžadoval otvor 12 mm a 5 mm.

Hlavní část fyzické práce přišla při vyřezávání otvorů v obrazovce. Poté jsem použil Dremel s několika těžkými řezacími kotouči a různými pilníky, abych vyčistil otvory. Celá tato část trvala asi 2 hodiny.

Pouzdro, které jsem použil, bylo navrženo pro průmyslové účely a bylo vyrobeno ohnutím jednoho kusu kovu a bodovým svařováním rohů. To znamenalo, že bude zapotřebí určitá práce k vyčištění těchto rohů pomocí výplně karoserie pro vyrovnání nízkých míst a vyplnění mezer na okraji.

V tomto bodě byl případ plně připraven a já jsem vše zesměšnil, abych viděl, jak to bude vypadat.

Krok 8: Uh-Oh

A pak přišlo zjištění, že přes veškeré mé plánování a měření jsem udělal jednu OBROVSKOU chybu. Desku a rozložení skříně jsem navrhl nezávisle na sobě. V mé hlavě by deska seděla téměř zarovnána s horní stěnou a za ní byla krátká stojka. Ale absolutně neexistoval způsob, jak by se to mohlo hodit. A nebylo ani místo, kde by se dalo odložit. Obrovský dohled, ale naštěstí ten, který jsem dokázal napravit, protože mezi držáky obrazovky na zadním krytu pouzdra bylo stále dost místa. Několik dalších otvorů vyvrtaných v držácích obrazovky a několik distančních sloupků a jsme zpět v práci, s dostatečným prostorem na kryt.

Krok 9: Malování

Všechno bylo znovu rozebráno a pouzdro bylo nalakováno Metallic Candy Red, po kterém následovalo několik vrstev laku. Případ byl ponechán týden k vytvrzení, i když jsem zjistil, že lak byl v tomto okamžiku ještě trochu měkký, když jsem vše stavěl. Kvůli tomu došlo k poškození několika malých oblastí barvy. Něco, čemu se chci v příštím projektu vyhnout.

Během této doby jsem si koupil 3D tiskárnu a rozhodl jsem se ji použít k výrobě několika podložek pro nožní spínače, protože ty nylonové, které jsem koupil, měly příšerný nažloutlý odstín a měly špatnou velikost.

Krok 10: Zapojení

Poslední částí fyzické montáže bylo vše propojit. Opět se znovu objevily problémy s designem pouzdra/návrhu DPS a některé pozice záhlaví na DPS znamenaly překřížení spousty drátů přes sebe, takže věci byly trochu chaotičtější, než jsem doufal.

Dráty pro obrazovky byly seskupeny do sad po 4 kusech a pomocí teplom smrštitelného a opleteného obalu vyrobeny z jednoho kusu.

Krok 11: Arduino kód

Jako úplný začátečník v kódování Arduino jsem se učil, jak jsem šel. Kód je pravděpodobně programovým ekvivalentem „dlouhé cesty“, ale potěšilo mě, že fungoval tak, jak měl.

Loop na DD500 má 5 základních funkcí:

• Zapínání/vypínání smyčky
• Nahrát/Overdub/Přehrát
• Přehrát nahranou smyčku
• Zastavte přehrávání
• Vymazat zaznamenanou smyčku

Každá z těchto funkcí má odpovídající nožní spínač a, s výjimkou tlačítka stop, stavovou LED. LCD obrazovky se také aktualizují o relevantní informace, které ukazují, zda je pedál v režimu nahrávání, overdubbingu nebo přehrávání, a také funkci, kterou bude každý nožní spínač vykonávat v závislosti na tom, co se v danou chvíli děje.

Další funkcí, kterou jsem přidal, bylo sledovat, kolikrát byla aktivována funkce nahrávání/overdub. To je v kódu sledováno zvýšením celého čísla, které se zobrazí na obrazovce „vyrovnávací paměti“a uvádí počet zaznamenaných skladeb. Přestože DD500 nemůže vymazat jednotlivé stopy, přidal jsem to pouze jako cvičení kódování, abych zjistil, jestli to dokážu zprovoznit.

Zdá se, že je problém s nahráváním souborů do Instructables, a proto jsem místo toho vložil kopii kódu na Pastebin na:

V kódu byly použity 2 knihovny:

LiquidCrystal_I2C

FortySevenEffects MIDI knihovna

Krok 12: Závěr

Jedna z největších věcí, které si z tohoto projektu odnáším, je to, že plánování tak dlouho, jak můžete dopředu, se může vyhnout potenciálním problémům. Problémy s montáží desek plošných spojů zdůrazňují jejich důležitost. Uchování dobrých poznámek je také něco, co velmi doporučuji. Bez nich jsem možná narazil na více problémů, než jsem měl. V současné době stavím svůj druhý MIDI ovladač a tentokrát jsem vynaložil větší úsilí na zefektivnění svého kódu a návrh svého hardwaru, jak by měla být připojena PCB.