Zautomatyzowany ksylofon MIDI: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

W tej instrukcji zbadamy, jak odpalać solenoidy za pomocą sygnałów Arduino Uno i MIDI. Jedną z najlepszych aplikacji do tego jest zbudowanie zautomatyzowanego ksylofonu. Chociaż jest to tylko przewodnik, zostanie dostarczony kod Arduino i schematy elektryczne.

Przed przystąpieniem do realizacji tego projektu powinieneś mieć:

• Podstawowe umiejętności obróbki drewna
• Umiejętności lutowania
• Zrozumienie platformy Arduino
• Dużo cierpliwości.

Części i materiały można znaleźć u wybranego sprzedawcy, ale jeśli dopiero zaczynasz przygodę ze światem elektroniki, sugerujemy, abyś kupił swoje części za pomocą Adafruit.

Lista części. (Uwaga: różne różnice w zakupionym ksylofonie mogą spowodować, że będą potrzebne dodatkowe i/lub inne części)

• 16-klawiszowy ksylofon
• Gniazdo MIDI
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Tarcza
• Rozszerzenie MCP23017 I2C
• Transoptor wysokiej prędkości 6N136
• Elektromagnesy mini 12 V - x16
• Dioda 1N4007 - x17
• Rezystor 470 omów - x2
• Rezystor 1K om - x17
• Rezystor 10K omów
• Tranzystor NPN C1815
• Tranzystor C4811 Darlington lub tranzystor TIP120 - x16
• Kołki i gniazda nagłówka
• 12V - Zasilanie. (Elektromagnesy mogą pobierać sporo prądu, polecam zasilacz 10A)
• LED (wybór koloru)
• Kołek szafy 3/4 cala - 6 stóp
• Sklejka 3/4 cala lub MDF
• Płyta perforowana
• Przewód interfejsu USB do MIDI (w przypadku sterowania z komputera)
• Śruby 4mm m2 - x32
• podkładki płaskie m2 - x32
• Drut
• Różne wkręty do drewna

Lista narzędzi (Uwaga: Ten projekt wymaga obróbki drewna i zalecane są dodatkowe narzędzia do obróbki drewna.)

• Lutownica
• Narzędzia do ściągania izolacji
• Wkrętaki.
• Szczypce
• Pistolet na gorący klej
• Super klej
• Wiertarka.
• Wiertła. (3/4 cala bity łopatkowe i bity do otworów prowadzących)
• Narzędzie pomiarowe (użyłem prostej krawędzi.)
• Ołówek.
• Puzzle

Opcjonalne narzędzia

• Narzędzie do rozlutowywania (jeśli jesteś nowy w lutowaniu)
• Pinceta

Krok 1: Okablowanie kontrolera Midi

Pierwszym krokiem jest złożenie kontrolera MIDI.

Do tego będziesz potrzebować:

• Gniazdo MIDI
• Arduino Dev. Tarcza
• Rozszerzenie MCP23017 I2C
• Transoptor wysokiej prędkości 6N136
• Dioda 1N4007 - x1
• Rezystor 470 omów - x2
• Rezystor 1K om - x1
• Rezystor 10K omów
• Tranzystor NPN C1815
• Kołki i gniazda nagłówka
• PROWADZONY
• Drut

Obwód MIDI może wydawać się onieśmielający dla początkujących, ale w rzeczywistości jest dość prosty. Jeśli będziesz postępować zgodnie z podanym schematem, nie powinieneś mieć żadnych problemów.

Rozmieszczenie komponentów będzie miało kluczowe znaczenie. Łatwo jest dość szybko zabraknąć miejsca, dlatego jako wskazówki należy posłużyć się załączonym zdjęciem gotowego kontrolera. Istnieje kilka układów, które będą działać na tym etapie, więc jeśli pobawisz się rozmieszczeniem, możesz znaleźć sposób, który będzie dla Ciebie lepszy.

W tym projekcie wszystko będzie miało wspólną płaszczyznę; co będzie ważne w następnym kroku.

Ponieważ pracujemy z 12-woltowym zasilaczem, 12-woltowe solenoidy, a 12-wolt mieści się w dopuszczalnym zakresie do zasilania Arduino, możemy użyć tego samego zasilacza do wszystkiego.

Jeśli jesteś nowy w lutowaniu, zdecydowanie sugeruję zapoznanie się z przewodnikiem Adafruit na temat lutowania i praktyki na jakiejś płycie perforowanej przed kontynuowaniem tego projektu.

Podobnie, jeśli jesteś nowy w czytaniu schematów, teraz byłby świetny czas, aby poczytać o symbolach i polaryzacji. Wszystko o obwodach jest wspaniałym źródłem informacji na ten temat.

Krok 2: Okablowanie obwodów elektromagnesu

Dalej Przejdziemy do obwodu solenoidu.

Do tego kroku będziesz potrzebować:

• 1 dioda 1N4007 - x16
• Rezystor 1K om - x16
• Tranzystor Darlington lub tranzystor TIP120 - x16
• Kołki i gniazda nagłówka
• Drut

Obwód elektromagnesu jest znacznie mniej onieśmielający. Ponieważ te obwody będą dość małe, to dobry moment, aby użyć kawałków płyty perforowanej, jeśli je masz. Będziesz musiał zrobić 16 z nich. Na przykładowym zdjęciu wykonano 4 obwody na płytkę i wszystko działało idealnie.

Pamiętaj, aby podłączyć przewody uziemiające obwodów elektromagnetycznych do tej samej płaszczyzny uziemienia, na której znajduje się Arduino.

Wszystko w przykładzie jest modułowe, więc użyto nagłówków i gniazd, aby testowanie było wygodniejsze. Jeśli jednak chcesz zaoszczędzić kilka dolarów, możesz przylutować przewody bezpośrednio do płytek.

Elektrozawory użyte w przykładzie zostały fabrycznie wyposażone w 2-pinowe złącza JST. Chociaż żadne porty JST nie były przydatne w moim własnym zestawie narzędzi, kilka losowych złączy pod kątem prostym ładnie się z nimi połączyło. Kolejne dobre wykorzystanie złomu.

Krok 3: Budowanie ramy

Trzecim i największym krokiem w procesie jest montaż ramy.

Będziesz potrzebować:

• 16-klawiszowy ksylofon Mini 12V
• Kołek szafy 3/4 cala - 6 stóp
• Sklejka 3/4 cala lub MDF
• Różne wkręty do drewna

Rama to pierwszy obszar, w którym będziesz głównie sam. Są szanse, że nie będziesz miał tego samego ksylofonu, którego używałem, a twoje wymiary będą inne niż moje. Ale nie obawiaj się, udzielę jak najwięcej informacji na temat procesu projektowania.

Najpierw wykonałem 3 pomiary mojego ksylofonu:

• Wzrost
• Długość
• Szerokość dolnego boku oktawy (najszerszy punkt)

Następnie wyciąłem prostokąt ze sklejki; długość twojego prostokąta powinna odpowiadać szerokości twojego ksylofonu. Wysokość powinna zapewnić wystarczająco dużo miejsca, aby podnieść ksylofon o kilka cali z dowolnej powierzchni, na której go umieścisz. Powinien również dać twojemu środkowi wystarczająco dużo miejsca, aby pomieścić solenoidy i obwody tranzystorowe.

Po wycięciu moich prostokątów wycinam jeden z rogów każdego z nich, aby nadać im ładny kształt. Ten krok jest opcjonalny, ale jeśli chcesz zrobić ten sam znak, z którego początek kąta byłby równy z klawiszami mojego ksylofonu i przycięty do górnej części środka. Obie strony powinny być identyczne.

Zacisnąłem dwie strony razem i użyłem wiertła łopatkowego 3/4 cala, aby wywiercić otwory, które pozwoliłyby mi włożyć kołek.

Po skończeniu wyciąłem jeszcze 2 kawałki sklejki jako wsporniki do trzymania ksylofonu (podobne do szpilek do półek). Wzór, którego użyłem do wymiarowania podpór, jest wyjaśniony poniżej.

Wymiary wsparcia:

• Obsługa ksylofonu 1 (wysokość = 1 cal, długość = szerokość dolnej części oktawy ksylofonu)
• Obsługa ksylofonu 2 (wysokość = 1 cal, długość = szerokość strony wysokiej oktawy ksylofonu)

Przykleiłem i przykręciłem wsporniki do ramy, upewniając się, że trzymają mój ksylofon na poziomie. Przeciąłem kołek szafy na pół i wsunąłem 2 kawałki do ich otworów. Sprawdziłem podstawowe dopasowanie wszystkiego i skleiłem. Po wyschnięciu kleju odciąłem dodatkowe kawałki kołka i szlifowałem je płasko na bokach.

Środkowy pasek jest najtrudniejszą i najważniejszą częścią. Musi być idealnie prosty i będziesz musiał zostawić prawie idealną odległość między środkową belką a klawiszami. Zbyt duża szczelina i solenoidy nie będą się stykać, zbyt mała szczelina i ksylofon nie będzie brzmiał dobrze.

Przyciąłem środkową listwę tak, aby ściśle przylegała do dwóch boków ksylofonu. Szlifowałem, mierzyłem i powtarzałem ten krok, aż mój środkowy pasek był tak prosty, jak tylko mogłem. Następnie umieściłem magazynek o grubości 4 mm bezpośrednio na klawiszach mojego ksylofonu i użyłem go jako prowadnicy, aby utrzymać środkowy pasek dokładnie tam, gdzie powinien. Użyłem 2 śrub z każdej strony, aby utrzymać środkowy drążek na miejscu.

Gratulacje, skończyłeś z ramą!

Krok 4: Umieszczenie elektrozaworów

Krok 4 to przymocowanie elektrozaworów do środkowej belki.

Będziesz potrzebować:

• Elektromagnesy Mini 12V - x16
• Śruby 4mm m2 - x32
• podkładki płaskie m2 - x32
• Różne wkręty do drewna
• rzemieślnicze kije

To, jak rozmieścisz solenoidy, zależy od Twojego ksylofonu. Położyłem patyk na tyle klawiszy, aby zmieścił się nad i zaznaczyłem obszary, w których moje solenoidy stukają w środek każdego klawisza ksylofonu. Rozstaw skończył się na 4 elektrozaworach na drążek rzemieślniczy.

Elektrozawory użyte w przykładzie zostały wstępnie nagwintowane pod śruby o rozmiarze M2. Śruba 4 mm M2 z płaską podkładką M2 idealnie przymocowała solenoid do drążka. Wstępnie wywierciłem otwory na śruby i mocno przymocowałem elektrozawory do drążków rzemieślniczych.

Następnie pociąłem jeszcze kilka patyczków rzemieślniczych i przykleiłem je z tyłu mojego układu solenoidowego; to zrobiło dwie rzeczy. Najpierw oddalił układ solenoidów od środkowej belki na tyle, aby łby śrub M2, które były zamontowane z tyłu solenoidów, nie opierały się o środkową belkę. Po drugie nadało to układowi elektromagnetycznemu solidniejsze połączenie, zapewniając więcej materiału do wkręcenia.

Aby przymocować układ do belki środkowej, uwolniłem odstępy, ustawiając układ solenoidu w miejscu, w którym powinien być; ręcznie wciskałem moje popychacze elektromagnetyczne, aby mieć pewność, że wszystkie będą równomiernie uderzać w klawisze ksylofonu; a następnie użył małych wkrętów do drewna, aby przymocować go do środkowego drążka.

Krok 5: Kodowanie Arduino i zrozumienie MIDI

Aby zaprogramować Arduino, musisz zainstalować najnowsze środowisko Arduino IDE i nauczyć się podstawowych rzeczy, takich jak przesyłanie do Arduino i instalowanie bibliotek. Istnieje wiele poradników w Internecie, jak to zrobić i proces ten nie pasuje do zakresu tej kompilacji.

Gdy będziesz już swobodnie korzystać z Arduino IDE, będziesz potrzebować następujących bibliotek.

• Biblioteka Arduino MIDI
• Biblioteka Adafruit MCP23017

Po zainstalowaniu tych bibliotek pobierz kod z tej instrukcji i skopiuj i wklej do Arduino IDE.

Bez dołączania utworzonej płytki MIDI prześlij kod do Arduino. Po przesłaniu kodu podłącz wszystko, naciśnij przycisk resetowania na Arduino i przetestuj, czy wszystko działa tak, jak powinno.

NOTATKA*

Różne ksylofony mają różne układy nut, więc dokładny kod, który napisałem, może nie działać poprawnie dla twojego ksylofonu. Ale to łatwa naprawa. Zapoznaj się z tabelą nut MIDI i zmień numer nuty w kodzie Arduino, aby odpowiadał nutom ksylofonu.

Dla porównania, notatki, które ustawiłem, są następujące:

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

Krok 6: Program muzyczny

Program, który widzisz na filmie, to Guitar Pro 6. Nie jest bardzo drogi, ale jest łatwy w użyciu i może wyprowadzać MIDI dokładnie tak, jak tego chcę. Kolejną fajną cechą GP6 jest to, że możesz dodać staccato do całego utworu, co pomaga ksylofonowi brzmieć lepiej, przedwcześnie zwalniając nuty.

Kolejnym ważnym szczegółem jest to, że mój ksylofon to tylko 2 oktawy naturalnych nut; co oznacza, że nie może grać krzyżyków ani bemoli.

Jeśli zbudowałeś ten projekt, możesz pobrać motyw Tetris, który umieściłem na tej stronie.