Automatizovaný xylofon MIDI: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

V tomto pokynu prozkoumáme, jak oheň solenoidy pomocí signálů Arduino Uno a MIDI. Jednou z nejlepších aplikací je vytvořit automatizovaný xylofon. Toto je pouze průvodce, bude poskytnut kód Arduino a elektrická schémata.

Než se pokusíte vyřešit tento projekt, měli byste mít:

• Základní dovednosti zpracování dřeva
• Pájecí schopnosti
• Porozumění platformě Arduino
• Hodně trpělivosti.

Díly a materiály najdete u dodavatele, kterého si vyberete, ale pokud jste ve světě elektroniky nováčci, doporučuje se použít k nákupu dílů Adafruit.

Seznam dílů. (Poznámka: Různé odchylky v zakoupeném xylofonu mohou mít za následek potřebu dalších a/nebo různých dílů)

• Xylofon se 16 klávesami
• MIDI jack
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Štít
• Rozšíření MCP23017 I2C
• Vysokorychlostní optočlen 6N136
• Mini 12V solenoidy - x16
• 1N4007 Dioda - x17
• Odpor 470 ohmů - x2
• Rezistor 1K ohm - x17
• Rezistor 10K ohmů
• C1815 NPN tranzistor
• C4811 Darlingtonův tranzistor nebo tranzistor TIP120 - x16
• Piny a zásuvky záhlaví
• 12V - napájení. (Solenoidy mohou mít docela dost energie, doporučuji 10A zdroj)
• LED (barevná preference podle vašeho výběru)
• 3/4 palcová skříňová hmoždinka - 6 stop
• 3/4 palcová překližka nebo MDF
• Perfboard
• Kabel rozhraní USB na MIDI (při ovládání z PC)
• Šrouby velikosti 4 mm m2 - x32
• m2 ploché podložky - x32
• Drát
• Různé vruty do dřeva

Seznam nástrojů (Poznámka: Tento projekt vyžaduje výrobu dřeva a doporučují se další nástroje pro zpracování dřeva.)

• Páječka
• Odizolovače drátu
• Šroubováky.
• Kleště
• Pistole na horké lepidlo
• Super lepidlo
• Vrtat.
• Vrtáky. (3/4 palcový rýč a bity pro pilotní otvory)
• Měřicí nástroj (použil jsem rovnou hranu.)
• Tužka.
• Vykružovačka

Volitelné nástroje

• Nástroj pro odpájení (pokud je vaše pájení novinkou)
• Pinzeta

Krok 1: Zapojení ovladače Midi

Prvním krokem je sestavení MIDI ovladače.

K tomu budete potřebovat:

• MIDI jack
• Arduino Dev. Štít
• Rozšíření MCP23017 I2C
• Vysokorychlostní optočlen 6N136
• 1N4007 Dioda - x1
• Odpor 470 ohmů - x2
• Rezistor 1K ohm - x1
• Rezistor 10K ohmů
• C1815 NPN tranzistor
• Piny a zásuvky záhlaví
• VEDENÝ
• Drát

MIDI obvod může začátečníkům připadat zastrašující, ale ve skutečnosti je docela přímočarý. Pokud budete postupovat podle uvedeného schématu, neměli byste mít žádné problémy.

Zásadní bude umístění komponent. Je velmi snadné rychle vyprázdnit místnost, a proto prosím použijte jako vodítko poskytnutý obrázek hotového ovladače. Pro tento krok bude fungovat několik rozvržení, takže pokud si zahrajete s umístěním, můžete najít způsob, který vám bude lépe vyhovovat.

V tomto projektu bude mít vše společný základ; což bude důležité v dalším kroku.

Protože pracujeme s napájecím zdrojem 12 voltů, solenoidy 12 voltů a 12 voltů je v přijatelném rozsahu pro napájení Arduina, můžeme na všechno použít stejný napájecí zdroj.

Pokud s pájením začínáte, důrazně doporučuji, abyste si před pokračováním v tomto projektu prostudovali příručku Adafruit k pájení a procvičili ji na nějakém perfboardu.

Stejně tak, pokud jste nováčci ve čtení schémat, nyní by byl skvělý čas na čtení symbolů a polarity. Vše o obvodech je k tomu úžasný zdroj.

Krok 2: Zapojení solenoidových obvodů

Dále přejdeme k solenoidovému obvodu.

K tomuto kroku budete potřebovat:

• 1 1N4007 dioda - x16
• Rezistor 1K ohm - x16
• Tranzistor Darlington nebo tranzistor TIP120 - x16
• Piny a zásuvky záhlaví
• Drát

Elektromagnetický obvod je mnohem méně zastrašující. Protože tyto obvody budou docela malé, je načase použít nějaké zbytky kousků perfboardu, pokud je necháte ležet. Budete jich muset vyrobit 16. Na ukázkové fotografii byly vyrobeny 4 obvody na desku a fungovalo to perfektně.

Nezapomeňte připojit zemnící vodiče vašich solenoidových obvodů ke stejné zemní rovině, na které je vaše Arduino.

Všechno v tomto příkladu je modulární, takže záhlaví a zásuvky byly použity pro pohodlnější testování. Pokud však chcete ušetřit pár dolarů, můžete dráty pájet přímo do desek.

Solenoidy, které byly použity v tomto příkladu, byly z výroby vybaveny 2kolíkovými konektory JST. I když v mé vlastní sadě nástrojů nebyly užitečné žádné porty JST, některé náhodné pravoúhlé konektory s nimi byly pěkně propojeny. Další dobré využití šrotu.

Krok 3: Sestavení rámu

Třetím a největším krokem v procesu je montáž rámu.

Budete potřebovat:

• 16 klíčů Xylofon Mini 12V
• 3/4 palcová skříňová hmoždinka - 6 stop
• 3/4 palcová překližka nebo MDF
• Různé vruty do dřeva

Rám je první oblastí, kde budete převážně sami. Je pravděpodobné, že nebudete mít stejný xylofon, který jsem použil, a vaše měření se budou lišit od mých. Ale nebojte se, poskytnu co nejvíce informací o procesu návrhu.

Nejprve jsem provedl 3 měření svého xylofonu:

• Výška
• Délka
• Šířka strany nízké oktávy (nejširší bod)

Potom jsem z překližky vystřihl obdélník; délka vašeho obdélníku by měla odpovídat šířce vašeho xylofonu. Výška by vám měla poskytnout dostatek prostoru pro zvednutí xylofonu o několik palců z jakéhokoli povrchu, na který jej položíte. Mělo by také poskytnout vaší středové liště dostatek prostoru pro umístění solenoidů a tranzistorových obvodů.

Po vyříznutí obdélníků jsem z každého odstřihl jeden z rohů, aby získaly pěkný tvar. Tento krok je volitelný, ale pokud chcete udělat stejnou značku, odkud by začátek úhlu byl v jedné rovině s klávesami mého xylofonu a vyřízl by se na střed uprostřed. Obě strany by měly být navzájem identické.

Upnul jsem dvě strany k sobě a pomocí 3/4 palcového rýče vyvrtal otvory, které mi umožnily vložit hmoždinku.

Poté, co to skončilo, nařezal jsem další 2 kusy překližky jako podpěry pro uchycení xylofonu (podobně jako odkládací špendlíky). Vzorec, který jsem použil k dimenzování podpěr, je vysvětlen níže.

Rozměry podpory:

• Podpora xylofonu 1 (výška = 1 palec, délka = šířka nízké oktávové strany xylofonu)
• Podpora xylofonu 2 (výška = 1 palec, délka = šířka vysoké oktávové strany xylofonu)

Přilepil jsem a přišrouboval podpěry k rámu a ujistil se, že drží můj xylofon v úrovni. Rozřízl jsem skříňovou hmoždinku na polovinu a zatlačil 2 kusy do jejich otvorů. Zkontroloval jsem základní lícování všeho a slepil to dohromady. Poté, co lepidlo zaschlo, jsem odřízl další kusy skříňové hmoždinky a obrousil je naplocho po stranách.

Středová lišta je nejsložitější a nejdůležitější část. Musí být dokonale rovná a budete muset nechat téměř dokonalou mezeru mezi středovou lištou a klíči. Příliš velká mezera a vaše solenoidy nebudou v kontaktu, příliš malá mezera a váš xylofon nebude znít správně.

Odřízl jsem středovou lištu, aby se pohodlně vešla mezi obě strany xylofonu. Brousil jsem, měřil a opakoval tento krok, dokud nebyla moje středová tyč tak rovná, jak jsem to dokázal. Poté jsem umístil časopis o tloušťce 4 mm přímo na klávesy svého xylofonu a použil jej jako vodítko k držení středové lišty přesně tam, kde bylo třeba. Pomocí 2 šroubů na každé straně jsem přidržoval středovou tyč na místě.

Gratulujeme, jste hotovi s rámem!

Krok 4: Umístění solenoidů

Krok 4 je připevnění solenoidů ke středové tyči.

Budete potřebovat:

• Solenoidy mini 12v - x16
• Šrouby velikosti 4 mm m2 - x32
• m2 ploché podložky - x32
• Různé vruty do dřeva
• Řemeslné hole

To, jak umístíte své solenoidy, závisí na vašem xylofonu. Položil jsem řemeslnou hůl přes tolik klíčů, kolik by se na ni vešlo, a vyznačené oblasti, kde by moje solenoidy klepaly doprostřed každého klíče xylofonu. Mezery skončily jako 4 solenoidy na řemeslnou tyč.

Solenoidy použité v tomto příkladu byly předem poklepány na šrouby velikosti M2. 4 mm šroub M2 s plochou podložkou M2 perfektně zajistil solenoid k řemeslné tyči. Předvrtal jsem otvory pro šrouby a pevně zajistil solenoidy na tyčích plavidla.

Potom jsem nařezal několik dalších řemeslných tyčinek a přilepil je k zadní části svého solenoidového uspořádání; to udělalo dvě věci. Nejprve dostatečně vzdálilo uspořádání solenoidů od středové tyče, aby hlavy šroubů M2 připevněné k zadní části solenoidů neseděly proti středovému paprsku. Za druhé to dalo solenoidovému uspořádání pevnější spojení tím, že poskytlo více materiálu k zašroubování.

Abych připevnil aranžmá ke středovému paprsku, ručně jsem rozestup umístil ručně tak, že jsem uspořádal solenoidové uspořádání tam, kde bych měl být; ručně zatlačte dolů na mé solenoidové písty, abyste si byli jisti, že všechny rovnoměrně zasáhnou klávesy xylofonu; a poté jej pomocí malých šroubů do dřeva připevnil ke středové liště.

Krok 5: Kódování Arduina a porozumění MIDI

K programování Arduina budete muset nainstalovat nejnovější Arduino IDE a naučit se provádět některé základní věci, jako je nahrávání do Arduina a instalace knihoven. Na internetu je mnoho průvodců, jak to udělat, a tento proces se nehodí do rozsahu tohoto sestavení.

Jakmile budete s používáním Arduino IDE spokojeni, budete potřebovat následující knihovny.

• MIDU knihovna Arduino
• Knihovna Adafruit MCP23017

Poté, co tyto knihovny nainstalujete, stáhněte si kód z tohoto návodu a zkopírujte a vložte do IDE Arduino.

Bez připojení MIDI desky, kterou jste vytvořili, nahrajte kód do Arduina. Jakmile je kód nahrán, vše připojte, stiskněte tlačítko reset na Arduinu a vyzkoušejte, zda vše funguje, jak má.

POZNÁMKA*

Různé xylofony mají různá uspořádání poznámek, takže přesný kód, který jsem napsal, nemusí správně fungovat pro váš xylofon. Ale toto je snadná oprava. Podívejte se na tento graf MIDI not a změňte číslo noty v kódu Arduino tak, aby odpovídalo notám vašeho xylofonu.

Poznámky, které mám přednastavené, jsou následující:

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

Krok 6: Hudební program

Program, který vidíte na videu, je Guitar Pro 6. Není příliš drahý, ale je snadno použitelný a dokáže produkovat MIDI přesně tak, jak chci. Další pěknou vlastností GP6 je, že můžete přidat staccato do celé stopy, což pomůže xylofonu lépe znít předčasným uvolněním not.

Dalším důležitým detailem je, že můj xylofon je pouze 2 oktávy přírodních tónů; což znamená, že nemůže hrát ostré nebo ploché.

Pokud jste vytvořili tento projekt, neváhejte si stáhnout téma Tetris, které jsem vložil na tuto stránku.