PODTRZYMANIE TEMPO PERKUSZA: 30 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Najważniejszym zadaniem perkusisty jest utrzymywanie czasu. Oznacza to upewnienie się, że rytm pozostaje stały dla każdej piosenki.

Tempo Keeper to urządzenie, które pomaga perkusistom zachować jeszcze lepszy czas. Składa się z małego krążka piezo, który mocuje się do naciągu werbla. Za każdym razem, gdy perkusista uderza w werbel, urządzenie wyświetla liczbę uderzeń na minutę w oparciu o czas między uderzeniami. Jeśli zespół zacznie nieumyślnie przyspieszać lub zwalniać, perkusista natychmiast staje się świadomy i może dokonać niewielkiej korekty, aby utrzymać stałe tempo.

Podczas niedawnego występu z zespołem, w którym gram na perkusji, inny perkusista na widowni pomyślał, że mój zespół gra taktujący utwór – metronom, który wciska każdy rytm w słuchawki noszone przez członków zespołu – ponieważ rytm był tak stabilny w każdej piosence. Co za komplement i hołd dla Tempo Keepera Perkusisty!

Krok 1: CZĘŚCI

Oto pełna lista części potrzebnych do stworzenia urządzenia Drum Temp Keeper, przybliżony koszt i uwagi dotyczące dokładnie tego, czego użyłem do stworzenia mojego. Te części można uzyskać na stronach takich jak Amazon, eBay, Adafruit i SparkFun. Najtańsze części są zwykle sprzedawane w serwisie eBay i pochodzą z Chin, więc ich dostarczenie może zająć kilka tygodni. Musisz użyć innych sterowników, jeśli kupujesz tani mikrokontroler z Chin (tak jak ja), niż jeśli kupujesz markowe Arduino z USA. Zanotowałem, co musisz zrobić, aby pobrać i zainstalować inne sterowniki.

1. Mikrokontroler. Użyłem klonu Arduino Nano z Chin, który był dostarczany z już przylutowanymi nagłówkami. (4,50 USD)

2. Czterocyfrowy wyświetlacz. Upewnij się, że masz czterocyfrowy wyświetlacz, który używa czterech pinów. Nie kupuj 7-segmentowego czterocyfrowego wyświetlacza, ponieważ wymaga on 12 pinów. (3,50 USD)

3. Załącznik Projektu. Użyłem obudowy projektu RadioShack 3" x 2" x 1". Upewnij się, że jest plastikowa, ponieważ musisz wyciąć otwór na czterocyfrowy wyświetlacz. (6,00 USD)

4. Piezo Ponieważ ta część jest osadzona na werblu i podlega dużym ruchom i wibracjom, powinieneś użyć piezo z obudową wokół niego. Są tanie wersje z plastikową obudową, ale ja zdecydowałem się na taką z mocniejszą obudową, używaną do przetworników gitarowych. (10,00 zł)

5. Przedłużacz do piezo. Użyłem zwykłego drutu 22 AWG. (1,00 USD)

6. Rezystor 10K Ohm. 10K jest brązowo-czarno-pomarańczowo-złoty. (0,25 USD)

7. Akumulator. To było dla mnie najłatwiejsze rozwiązanie, ponieważ nie chciałem męczyć się z bateriami alkalicznymi, służy jako podstawa pod pudełkiem projektowym i trwa wiecznie! Do czegoś mniejszego prawdopodobnie przydałoby się kilka baterii pastylkowych. (8,00 USD)

8. Kabel USB. Kabel dostarcza zasilanie do Nano z akumulatora i zapewnia interfejs między komputerem a Nano do przesyłania szkicu. (0,00 USD - dołączony do mikrokontrolera)

9. Deska perforowana. Przylutujesz elementy do płytki, a następnie wytniesz tylko tę część, której używasz. (2,00 USD)

10. Deska do krojenia chleba. Najpierw zmontowałem prototyp tego projektu za pomocą plastikowej płytki stykowej i przewodów połączeniowych. Kiedy już wszystko działało poprawnie, przylutowałem ostateczną wersję do płytki perf. Nie musisz tego robić, ale jest to zalecane. (2,00 USD)

11. Przewody połączeniowe. Do montażu, testowania i lutowania potrzebne są cztery przewody męskie-żeńskie. (1,00 USD)

12. Paski na rzepy. Użyj rzepu, aby przymocować czujnik piezoelektryczny do werbla. Można go również użyć do podłączenia obudowy projektu i pakietu baterii. (0,80 USD)

Całkowity przybliżony koszt: 39,05 $

Krok 2: NARZĘDZIA

Oto narzędzia potrzebne do złożenia projektu

1. Lutownica. Gdy prototyp zacznie działać, przeniesiesz komponenty z płytki prototypowej na płytkę perforowaną.

2. Lut. Tak samo jak #1.

3. Dremel lub podobne narzędzie. Wykorzystasz to do wycięcia płytki perforowanej i wykonania otworów w obudowie projektu na wyświetlacz i port USB.

4. Taśma elektryczna. Przylutujesz przedłużacze do piezo, a następnie nakleisz taśmę elektryczną wokół miejsca, w którym lutowałeś.

5. Śrubokręt. Potrzebujesz tego, aby otworzyć, a następnie zamknąć obudowę projektu.

6. Komputer. Swój szkic napiszesz na komputerze i wgrasz do mikrokontrolera.

7. Oprogramowanie Arduino IDE. (dostępny również jako narzędzie internetowe).

Krok 3: JAK TO DZIAŁA

Zanim to złożysz, warto zrozumieć, jak to działa.

1. Piezo* to element mierzący poziom wibracji. Podłączamy piezo do werbla, a przewody piezo do mikrokontrolera, aby odczytać, ile wibracji jest na werblu.

2. Szkic mikrokontrolera odczytuje piezo, aby określić, kiedy bęben został uderzony i zapisuje czas. Następnym razem, gdy bęben zostanie uderzony, odnotowuje ten czas i oblicza uderzenia na minutę na podstawie tego i poprzedniego uderzenia.

3. Do mikrokontrolera dołączamy również wyświetlacz cyfrowy. Po obliczeniu uderzeń na minutę wyświetla wynik na cyfrowym wyświetlaczu. Możesz umieścić tę część urządzenia w dowolnym miejscu, które jest dla Ciebie widoczne podczas gry. Położyłem swoją obok wysokich kapeluszy na podłodze.

Uwaga: Jeśli nie grasz ćwierćnut na werblu, odczyt będzie odzwierciedlał to, co grasz. Poczekaj, aż wrócisz do odtwarzania rytmu utworu, aby określić prędkość.

* W tym projekcie używamy piezo jako komponentu WEJŚCIOWEGO, aby zmierzyć ilość wibracji. W innych projektach, gdy używasz go jako komponentu WYJŚCIOWEGO, wytwarza wibracje i staje się głośnikiem!

Krok 4: PROTOTYP PŁYTKI DO METALU

Ponieważ lutowanie nie jest moim największym talentem, najpierw złożyłem prototypowe urządzenie za pomocą plastikowej płytki stykowej i przewodów połączeniowych, aby upewnić się, że działa. Kiedy już zadziałało, przeniosłem go na płytkę perforowaną i przylutowałem. Jeśli jesteś doświadczonym producentem, możesz pominąć tę część i zamiast tego przylutować bezpośrednio do płytki perforowanej.

1. Umieść mikrokontroler na środku płytki stykowej tak, aby powstała kolumna plastiku oddzielająca szpilki po lewej stronie płytki od styków po prawej stronie płytki. Upewnij się, że port USB znajduje się na krawędzi płytki stykowej, a nie na środku, jak pokazano na rysunku.

Krok 5: PODŁĄCZ PIEZO

Piezo jest czujnikiem analogowym, ponieważ zgłasza wartość między 0 a 1024, więc musi być podłączony do pinu analogowego w arduino. Użyłem pierwszego pinu analogowego, A0.

1. Podłącz dodatni (czerwony) przewód piezoelektryczny do pinu A0 na Arduino.

2. Podłącz ujemny (czarny) przewód piezoelektryczny do jednego z pinów uziemienia (GND) w Arduino.

Krok 6: PODŁĄCZ REZYSTOR

Podłącz rezystor do tych samych pinów, do których podłączony jest piezoelektryczny (A0 i GND)

(Nie ma znaczenia, która strona rezystora jest podłączona do którego pinu; są takie same.)

Krok 7: PODŁĄCZ PIN CLK EKRANU

Czterocyfrowy wyświetlacz łączy się z dwoma cyfrowymi pinami Arduino. Użyłem dwóch pierwszych pinów cyfrowych w Nano, czyli D2 i D3.

Podłącz pin CLK na wyświetlaczu do pinu D3 na Arduino za pomocą kabla żeńsko-męskiego

Krok 8: PODŁĄCZ PIN DIO WYŚWIETLACZA

Podłącz pin DIO na wyświetlaczu do pinu D2 na Arduino za pomocą kabla żeńsko-męskiego

Krok 9: PODŁĄCZ WYŚWIETLACZ PIN VCC

Podłącz pin VCC na wyświetlaczu do pinu zasilania 5 V na Arduino za pomocą kabla żeńsko-męskiego

Krok 10: PODŁĄCZ PIN GND EKRANU

1. Połącz pin GND na wyświetlaczu z pinem GND na Arduino za pomocą kabla żeńsko-męskiego.

To wszystko na prototypową elektronikę

Krok 11: POBIERZ STEROWNIKI CH340 (opcjonalnie)

Jeśli używasz tańszego Arduino z Chin, prawdopodobnie używa on układu CH340 do komunikacji z komputerem. Musisz pobrać i zainstalować sterowniki do tego układu. Oficjalne sterowniki można pobrać z tej strony (strona jest w języku angielskim i chińskim, jeśli przyjrzysz się uważnie). Zainstaluj sterowniki na swoim komputerze, uruchamiając plik wykonywalny.

Krok 12: POBIERZ BIBLIOTEKĘ WYŚWIETLACZY CYFROWYCH (TM1637)

Czterocyfrowy wyświetlacz wykorzystuje chip TM1637. Musisz pobrać bibliotekę, która ułatwia wyświetlanie liczb na wyświetlaczu cyfrowym. Przejdź do https://github.com/avishorp/TM1637. Wybierz Klonuj lub Pobierz i wybierz Pobierz Zip. Zapisz plik na swoim komputerze.

Krok 13: INSTALACJA BIBLIOTEKI WYŚWIETLACZY CYFROWYCH

1. Uruchom oprogramowanie Arduino IDE na swoim komputerze. Przedstawi zarys pustego szkicu.

2. Wybierz Szkic | Dołącz bibliotekę | Dodaj bibliotekę. ZIP… i wybierz plik pobrany z Github, aby zainstalować bibliotekę.

Krok 14: WYBIERZ DESKĘ ARDUINO I PORT

1. Podłącz Arduino do komputera za pomocą kabla USB. Następnie przełącz się na Arduino IDE i nowy szkic, który jest otwarty.

2. Wybierz odpowiednią płytkę, na przykład Arduino Nano.

3. Wybierz port, do którego podłączone jest Arduino na komputerze.

Krok 15: SZKIC: TŁO

1. Aby ustalić, czy bęben został uderzony, odczytujemy pin A0 czujnika piezo. Piezo mierzy ilość wibracji na werblu i daje nam wartość od 0 (brak wibracji) do 1024 (maksymalne wibracje).

2. Ponieważ mogą pojawić się lekkie wibracje muzyki i innych instrumentów, nie możemy powiedzieć, że jakikolwiek odczyt powyżej zera oznacza uderzenie w bęben. Podczas sprawdzania odczytu z piezo musimy pozwolić na trochę hałasu. Nazywam tę wartość THRESHHOLD i wybrałem 100. Oznacza to, że każdy odczyt powyżej 100 oznacza uderzenie w bęben. Wszystko, co 100 lub mniej, to tylko hałas. Wskazówka: jeśli urządzenie pokazuje odczyty, gdy nie uderzyłeś w bęben, zwiększ tę wartość.

3. Ponieważ liczymy uderzenia na minutę, musimy śledzić czas każdego uderzenia w bęben. Mikrokontroler śledzi liczbę milisekund, które minęły od momentu jego uruchomienia. Ta wartość jest dla nas dostępna za pomocą funkcji millis(), która jest długą liczbą całkowitą (typ long).

Krok 16: SZKIC: KONFIGURACJA WSTĘPNA

Wpisz następujące informacje na górze szkicu, nad funkcją konfiguracji. (Jeśli wolisz, możesz pobrać ostateczny szkic na końcu wyjaśnienia).

1. Najpierw dołącz dwie potrzebne nam biblioteki: pobraną bibliotekę TM1637Display i math.h.

2. Następnie zdefiniuj używane przez nas piny. Jeśli pamiętasz z montażu urządzenia, pin CLK to pin cyfrowy 2, pin DIO to pin cyfrowy 3, a pin Piezo to A0 (analog 0).

3. Na razie zdefiniuj PRÓG na 100.

4. Następnie utwórz dwie zmienne potrzebne do szkicu zwane odczytem (bieżący odczyt czujnika piezoelektrycznego) i lastbeat (czas poprzedniego uderzenia).

5. Na koniec zainicjuj bibliotekę TM1637, przekazując jej numery pinów, których używamy w CLK i DIO.

// Biblioteki

#include #include // Piny #define CLK 2 #define DIO 3 #define PIEZO A0 #define THRESHHOLD 100 // Zmienne int reading; długi ostatniBeat; // Ustaw bibliotekę wyświetlania TM1637Display display(CLK, DIO);

Krok 17: SZKIC: FUNKCJA USTAWIEŃ

Jeśli tworzysz szkic krok po kroku, wpisz następujące polecenie dla funkcji setup().

1. Użyj funkcji pinMode, aby zadeklarować pin piezo jako pin INPUT, ponieważ będziemy z niego czytać.

2. Użyj funkcji setBrightness, aby ustawić wyświetlacz cyfrowy na najjaśniejszy poziom. Używa skali od 0 (najmniej jasne) do 7 (najjaśniejsze).

3. Ponieważ nie mamy wcześniejszego uderzenia bębna, ustaw tę zmienną na bieżący czas.

pusta konfiguracja () {

// Ustaw piny pinMode(PIEZO, INPUT); // Ustaw jasność wyświetlacza display.setBrightness(7); // Zapisz pierwsze trafienie jako teraz lastBeat = millis(); }

Krok 18: SZKIC CIAŁA: LOGIKA

Wpisz następujące polecenie dla funkcji main loop(), jeśli tworzysz szkic krok po kroku.

1. Odczytaj wartość czujnika piezo, aż czujnik odczyta wartość powyżej progu, wskazując uderzenie na werbel. Zapisz aktualny czas uderzenia jako ten rytm.

2. Następnie wywołaj funkcję kalkulatora BPM, aby obliczyć liczbę uderzeń na minutę. Przekaż funkcji czas tego skoku i czas ostatniego skoku do obliczeń. (Następny krok zawiera treść funkcji). Zapisz wynik w bpm.

3. Następnie wyświetl liczbę uderzeń na minutę na wyświetlaczu LED, przekazując wynik do funkcji z biblioteki TM1347 o nazwie showNumberDec().

4. Na koniec ustaw czas poprzedniego uderzenia (lastbeat) na czas tego uderzenia (thisbeat) i poczekaj na następne uderzenie w bęben.

pusta pętla () {

// Czy dostaliśmy uderzenie w bęben? int piezo = analogRead(PIEZO); if (piezo > THRESHHOLD) { // Zapisz czas, oblicz bpm i wyświetl wynik long thisBeat = millis(); int bpm = oblicz BPM(thisBeat, lastBeat); display.showNumberDec(bpm); // thisBeat jest teraz lastBeat dla następnego uderzenia perkusji lastBeat = thisBeat; } }

Krok 19: SZKIC: OBLICZ UDERZENIA NA MINUTĘ

Podpowiedź: Umieść tę funkcję nad funkcją setup w programie, aby nie trzeba było jej deklarować dwukrotnie.

Przykładowe obliczenia znajdują się na powyższym schemacie.

1. Utwórz funkcję do wykonywania obliczeń uderzeń na minutę (bpm). Zaakceptuj jako parametry czas tego uderzenia bębna (thisTime) i czas poprzedniego uderzenia bębna (lastTime).

2. Odejmij czas pomiędzy dwoma uderzeniami w bęben i zapisz, który upłynął. Różnica czasu określa liczbę uderzeń (1) na milisekundę (ms).

3. Konwertuj uderzenia na milisekundę na uderzenia na minutę. Ponieważ na sekundę jest 1000 milisekund, podziel 1000 przez czas między dwoma uderzeniami, aby uzyskać uderzenia (1) na sekundę. Ponieważ na minutę jest 60 sekund, pomnóż to przez 60, aby uzyskać uderzenia (1) na minutę. Zaokrąglij wynik końcowy, aby zwrócić wartość całkowitą (liczbę całkowitą).

Jeśli wolisz, możesz pobrać ostateczny szkic z tego kroku

int oblicz BPM (długi ten czas, długi ostatni czas) {

długi czas = thisTime - lastTime; podwójny bpm = okrągły (1000. / upłynęło * 60.); powrót (int)bpm; }

Krok 20: ZAPISZ I PRZEŚLIJ

1. W środowisku Arduino IDE wybierz Plik i wybierz Zapisz. Wpisz nazwę szkicu i kliknij Zapisz, aby zapisać szkic (musisz go nazwać tylko przy pierwszym zapisaniu).

2. Wybierz Szkic i wybierz Prześlij, aby przesłać szkic do Arduino i przygotować się do testów.

Krok 21: PODŁĄCZ AKUMULATOR I PRZETESTUJ PROTOTYP

Przetestuj urządzenie przed złożeniem ostatecznej wersji.

1. Podłącz akumulator do mikrokontrolera t

2. Umieść piezo na werblu i przytrzymaj go palcem.

3. Uderz kilka razy w werbel i sprawdź, czy odczyt zawiera uderzenia na minutę w oparciu o uderzenia werbla.

3. Gdy wszystko działa poprawnie, możesz przylutować ostateczną wersję.

Krok 22: PRZYŁĄCZ PRZEDŁUŻACZE DO PIEZO

1. Ponieważ piezoelektryk będzie na werblu, a reszta urządzenia będzie gdzie indziej, musisz przedłużyć ilość drutu na piezoelektryku. Przylutuj końce piezo do około trzech stóp drutu, aby zapewnić dodatkowy luz.

Wskazówka: Jeśli przedłużacz nie jest kolorowy, zaznacz, który przewód jest czerwony, a który czarny z piezo.

Krok 23: PRZENIEŚ KOMPONENTY NA PŁYTĘ PERF

Następnie przenieś obwody z plastikowej płytki stykowej na płytkę perforowaną i przylutuj elementy. Wersja lutowana powinna być identyczna jak wersja z płytką stykową.

1. Przenieś mikrokontroler z plastikowej płytki stykowej na płytkę perforowaną, upewniając się, że lewy i prawy zestaw pinów nie są podłączone, a złącze USB jest skierowane we właściwym kierunku. Przylutuj każdy pin do płyty perforowanej.

2. Przylutuj dołączone długie przewody piezo (czarny przewód do GND i czerwony przewód do A0).

3. Przylutuj rezystor do tych samych pinów co piezo.

4. Przylutuj wyświetlacz tak, jak był podłączony do płytki stykowej (CLK do D3; DIO do D2; VCC do +5V i GND do GND).

Krok 24: PRZYCINANIE PŁYTY PERF

1. Ostrożnie wytnij nieużywane sekcje płytki perforowanej tak, aby mikrokontroler zmieścił się w obudowie projektu.

Krok 25: OBUDOWA PROJEKTU: MODYFIKACJA WYŚWIETLACZA CYFROWEGO

1. Użyj narzędzia dremel lub podobnego narzędzia, aby wyciąć otwór w górnej części obudowy projektu, aby dopasować wyświetlacz cyfrowy.

Krok 26: OBUDOWA PROJEKTU: MODYFIKACJA USB

1. Wytnij otwór z boku obudowy projektu na port USB.

Krok 27: OBUDOWA PROJEKTU: WYCIĘCIE NA PRZEWODY PIEZO

Na przeciwległym końcu od miejsca, w którym znajduje się złącze USB mikrokontrolera, wytnij małe nacięcie na przewody piezoelektryczne.

Krok 28: MONTAŻ JEDNOSTKI KOŃCOWEJ

1. Zamontuj wyświetlacz w górnej części obudowy projektu, tak aby pasował do utworzonego otworu.

2. Zamontuj płytkę perforowaną z mikrokontrolerem w dolnej części obudowy projektu tak, aby port USB był dostępny przez utworzony otwór.

Podpowiedź: Umieściłem mały kawałek deski korkowej między dwiema deskami, aby się nie stykały.

Krok 29: RAZEM ŚRUB OBUDOWĘ PROJEKTU

Dopasuj przewody piezo przez utworzone wycięcie i skręć ze sobą obudowę projektu.

Krok 30: ZAMONTUJ PIEZO I TEST

1. Zamontuj piezo na główce werbla za pomocą rzepów.

2. Zadbaj o resztę urządzenia na podłodze lub w innym miejscu, które jest łatwo widoczne podczas gry na perkusji.

3. Zaimponuj swoim kolegom z zespołu swoimi ulepszonymi umiejętnościami mierzenia czasu!