Polyflte: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Le projet Polyflûte to réaliser un instrument de musiquenumérique.

Le but est de creer un instrument de musique respektujący warunki particulières; Cet instrument doit être:

-Autonome et portable (bateria, stos…)

-Autodidacte (Enseigner à l'utilisateur à partir d'un site internet, le fonctionnement et la construction de l'appareil)

-Auto tune (Produire un son musical à partir une fréquence relevé dans l'environnement -alentour)

Le but est donc de réussir à convertir une onde vibratoire, oscillante de la vie courante ou issue d’objets du quotidien en onde sonore et musicale.

Krok 1: Création Du Circuit Analogique

Notre système se base sur le Principe de la détection delumière: On place une LED i fotodioda twarz na twarz séparé par une helice propulsé en roue libre par un ventilateur. Ainsi le passage d'une pâle devant la photodiode créera un signal de type T. O. R (plutôt proche du sinusoïdale en prenant en compte le temps de réception de la lumière).

Le capteur constitue le cœur de la partie analogique. Nous avons donc décidé de distinguer un circuit d'emission et un circuit de réception. Le Circuit est alimenté na 6 stosów akumulatorów o napięciu 1,2 V i łącznie 7,2 V. Le Circuit d'emission est constitué d'une LED et d'un moteur branché en parallèle (une diode de protection a également été placeée pour éviter les retours de courants). Obwód emisji, który stanowi fotodiodę, nie jest wzmacniaczem sygnału dla AOP; ainsi que de 2 filtres passe bas d’ordre 1 filtrant à environ 80 Hz (fréquence maximale de rotation de l'hélice).

Krok 2: Choix Des Composants

Une fois le circuit théorique établit, na choisit les composants les plus adaptés au montage.

Vous retrouverez ci-dessous les références et valeurs des différents composants(en se basant sur le schéma électronique précédent):

LED: SFH 4550

Wentylator: MB40200V1 (5V)

Dioda: 1N4001

Fotodioda: SFH 203

AOP: LM358N

MOŻE: MCP3008

Rezystancja R1 (LED): 47 Ohm

Rezystancja R2 (Filtr 1): 220 Ohm

Rezystancja R3 (Filtr 2):220 Ohm

Opór R4 (Filtre en sortie de Vref): 1 kOhm

Kondensator C1 (filtr): 10nF

Kondensator C2 (filtr): 10nF

Condensateur C3 (Filtre en sortie de Vref): 5µF

Regulator: 0J7031 reg09b

Złącze 40 pinów

Raspberry PI 2 Model B

Hélice d'hélicoptère de 3,8 cm

6 stosów akumulatorów 1,2 V

Krok 3: Realizacja Du PCB

La réalisation du PCB (obwód drukowany) s'est effectuée en plusieurs étapes:

- Le dessin de la carte (Agencement des composants)

- Le route des composants sur la carte et Impression de la carte

- Soudage des composants

Le dessin et le routage de la carte ont été faits sur le logiciel ALTIUM Designer (logiciel utilisé en entreprise pour le route de PCB). Nous avons donc dû nous initier au logiciel. Les composants ont été disposés de manière à réduire la taille de la carte (9 cm długości, 5 cm szerokości). Le Routage fut la partie la plus delicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions decydował o rozmieszczeniu połączeń pl couche Top lub Bottom. Une fois la carte imprimée, nous avons soudés les composants sur des support afin de pouvoir enlever les composants en cas de défaillances ou de changements de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur reliant le PCB et la Rasberry. Nous avons pour cela dû identyfikator portów SPI de la Rasberry et faire la bonne korespondencja avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (fichier Altium Designer).

Krok 4: Réalisation De La Partie Mécanique (wsparcie Et Instrument)

Le tube constituant la fûte est un tube en PVC (plomberie) qui a été coupé a une longueur de 15 cm et 4, 1 cm de diamètre. Na retrouve 4 spodnie o średnicy 1 cm i średnicy espacé chacun 2 cm. A l'intérieur on retrouve une hélice soutenu par une tige en plastique de 2 cm. Le PCB et le tube sont fixés sur une plaque en bois à fixé l'aide d'entretoises et de vis. Sur la partie gauche du tube na fixé le ventilateur à l'aide d'un scotch de câble électrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de karton.

- rura i PVC

- tablica en bois d'environ 30 cm x 30 cm

- 4 antrykot o wielkości 3,5 cm

- 4 ecrousy

- Nieprzerwany 2 pozycje classic

- Wsparcie de pala

- Karton

Krok 5: Connexion MCP-Malina

La connexion MCP-3008/Rasberry est essentielle pour la communication, réception transmission des données.

Połączenie Raspberry/MCP zawiera szczegółowe informacje na temat obrazów.

La connexion s'effectue en bus SPI, le code d'initialisation du bus est joint dans les fichiers.

Krok 6: Przejęcie Des Données

Une fois la Raspberry connectée à un convertisseur analogique / numérique de type MCP3008 à l'aide d'un bus SPI, il faut maintenant acquérir les données souhaitées. Nous ne relevons qu'un type de valeur, l'amplituda de notre signal fréquentielle, sur la chaîne 1 du MCP3008. Ces valeurs sont stockées dans un tableau de taille 512: na wybór 2 siły, aby ułatwić algorytmy transformacji Fouriera w venir, a także nombre de pointes est élevé oraz dyskretne surowice sygnału.

L'acquisition des données ne peut pendant pas se faire de manière aléatoire, en effet la fréquence d'acquisition et donc la fréquence d'échantillonnage est primordiale. Nous determiné empiriquement que notre signal n'atteignait jamais des fréquences supérieures à 80Hz. Pour Shannon notre fréquence d'échantillonnage doit être supérieure do 160Hz, nous avons choisi une Fe do 250Hz.

Afin d'acquérir les données à cette fréquence, nous avons creé un timer qui fait appel à notre fonction d'acquisition toutes les 4ms (Te = 1/Fe = 4ms). Le premier wątku de notre program contient donc la fonction du timer qui effectue l'acquisition des données.

Krok 7: FFT

Une fois le tableau de données d'acquisition rempli, on peut effectuer la transformer de Fourier discrète pour retrouver la fréquence du signal.

Na wykorzystanie pour cela la bibliothèque GSL qui permet à partir d'un tableau de données, d'avoir le tableau d'amplituda des ray frequentielles composant ce sygnału. En écartant la première case du tableau contenant l'amplituda des composantes kontynuuje, na peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplituda à l'aide de la formule suivante: Freq = i*Fe/(2*Nb_Points).

Notre fréquence d'échantillonnage étant 250Hz et le nombre de points acquis étant 512.

Krok 8: Pokolenie Du Son

Maintenant que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de génerer un sinus pour avoir un son. Deux solutions se sont ouvertes à nous: Émettre un sinus directement à partir des fréquences cquises en les multipliant pour les rendre audible, ou bien associer des fréquences precises aux plages des différentes notes de notre prototype.

Nous avons testé les deux méthodes et nous avons finalement retenu la seconde plus concluante. Les notes jouées sont celle de la gamme 4, towarzyszące les contraintes de notre système nous permet seulement d'avoir 8 plages differentes and ainsi de jouer 8 notes differents: Do, Ré, Mi, Fa, Sol, Sol bémol, La et Si.

Enfin vous trouverez les kody uzupełnia des deux rozwiązania citées au-dessus.