Сонификация на биологичните данни: 36 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Генерирайте MIDI бележки въз основа на промени в галваничната проводимост в две сонди.

За най -новата версия на кода и актуализираните уроци, моля, посетете electricforprogress.com и проверете моя проект на github

Стъпка 1: Планка без запояване

Ключов инструмент в експериментите с електрониката е Soldless Breadboard. Позволявайки на потребителите да свързват компоненти заедно и да преконфигурират лесно, Breadboard позволява на новодошлите в електрониката и опитни инженери да създават прототипи и лесно да свързват електронни системи.

Платките имат поредица отвори, които са свързани електрически. Хоризонталните редове преминават през макета в терминални ленти от 5 свързани точки и са маркирани с буквите abcde и fghij. Голямо разделение в средата на макета разделя хоризонталните редове, което улеснява използването на микрочипове с Dual Inline Package (DIP). Отстрани на макета има вертикални колони с дупки, обикновено маркирани с червени и сини линии. Тези вертикални колони се използват най -често за захранващи връзки (положително напрежение и земя) и се наричат „шина“. Ние ще прикачим всички наши положителни и наземни връзки към тези автобуси от всяка страна на макета. В по -късна стъпка ще свържем основите и положителните автобуси от всяка страна на макета.

За да „свържем“два електронни компонента, просто поставяме проводниците (или „краката“) на частите в съседни хоризонтални отвори. Това позволява на потребителя да свързва множество компоненти заедно, като използва всеки хоризонтален ред от 5 точки.

Стъпка 2: Поставете таймер 555

Таймерът 555 е 8 -пинов DIP микрочип, който ще конфигурираме като стабилен мултивибратор, способен да измерва електрическата проводимост. Ориентирайте чипа така, че Pin 1 да е най -отгоре - ще видите малък кръг близо до pin 1 на чипа, също така вижте диаграмата, която идентифицира всеки от щифтовете на Таймера 555.

Поставете таймера 555 в долната част на дъската. Планът е подреден с пролука по средата, микрочипът трябва да обхваща тази празнина. Редовете на макета са номерирани, ние ще вмъкнем таймера 555 в редове 27, 28, 29 и 30, с щифт 1 в ред 27.

Стъпка 3: Закрепете 1 към земята

Прикрепяйки 555 щифт 1 към земята, добавете джъмпер проводник от ред 27 колона А към заземяващата шина.

Стъпка 4: Кондензатор на времето C1

Свържете синхронизиращия кондензатор C1 (0.0042uF) между пин 1 и щифт 2 на таймера 555. Поставете малкия син кондензатор в редове 27 и 28 в колона B.

Този кондензатор задава общия честотен диапазон на таймера, тук използваме много малка стойност, за да получим най -високата разделителна способност на импулсите от 555, докато измерваме колебанията в електрическия капацитет в двете сонди.

Стъпка 5: Отделяне на кондензатора C2

Свържете високочестотния кондензатор за отделяне C2 (1uF) към положителното и заземяването на таймера 555, щифтове 1 и 8 в ред 27, колона D и G.

Може да бъде полезно да отрежете краката на кондензатора, за по -добро прилягане към макетната платка, но внимавайте да оставите достатъчно място, за да могат краката да обхващат микрочипа и да се свържат напълно с гнездата на макетната платка.

Стъпка 6: Разделяне на електролитен кондензатор C3

Свържете нискочестотния разединяващ електролитен кондензатор C3 (41uF) към положителното и заземяването на таймера 555, щифтове 1 и 8 в ред 27, колона C и H.

Обърнете внимание, че електролитичните кондензатори са поляризирани, идентифицирайки отрицателния край с бяла ивица от страната на капачката; уверете се, че отрицателната страна на кондензатора отива към пин 1 (заземяване) колона C, а положителната страна на кондензатора отива към пин 8 (положителна) колона H.

Стъпка 7: LED изход

Добавете червения светодиод към изходния щифт 3 на 555 таймерния ред 29 пин А и напречно към заземяващата шина. Поставете по -дългия проводник на светодиода (анода) в колона А от ред 29, с по -късия крак на светодиода в един от отворите на заземената шина.

**- Светодиодите са поляризирани и трябва да бъдат поставени в правилната ориентация. Катодният крак на светодиода (отрицателен) може да бъде идентифициран чрез сплескан ръб отстрани на светодиода, а положителният анод може да бъде идентифициран по по -дългия крак. Полярността и цветът на LED могат да бъдат идентифицирани с помощта на обикновена батерия с бутон, като плъзнете батерията между светодиодните проводници, или ще видите, че светодиодът свети или не, опитайте да завъртите батерията в другата посока. Светодиодът ще светне, когато крайът на батерията + (широк плосък) е свързан към анода (по -дълъг крак) и батерията - (по -малък бутон) е свързан към заземителя на катода. Вземете батерия с 3v бутон CR2032 и я изпробвайте!

След като накарате всичко да работи в последната стъпка, можете да се върнете и да отрежете краката на светодиода, ако желаете.

ЗАБЕЛЕЖКА: при всички нормални обстоятелства между изходния щифт и светодиода ще бъде добавен резистор. За да се опрости изграждането на този комплект, текущите ограничителни резистори са пропуснати. Включихме резистори за всеки светодиод в комплекта. Модифицирани инструкции, включително ограничители на тока, ще бъдат предоставени като приложение.

Стъпка 8: Скок 555 Задействайте до прага

Свържете джъмпер проводник между щифт 2 и щифт 6 на 555 таймер ред 28 колона D към ред 29 колона G.

Това свързва прага и задействащите щифтове на таймера 555, които образуват входната връзка за първичния електрод.

Стъпка 9: Скачане 555 Нулиране на V+

Свържете щифт 4 на таймера 555 към положителната шина с помощта на прекъсващ проводник ред 30 колона D към положителната шина

Свържете щифт 8 на таймера 555 към положителната шина с помощта на прекъсващ проводник ред 27 колона I към положителната шина

(добавете изображение и стъпка за 555 VCC към V+)

Стъпка 10: Разреждане на резистор R1 100K 555 към положителна шина

Свържете резистор R1 (100k) между пин 7 на 555 и положителната шина. Поставете едната страна на резистора в колона J на ред 28, а другата страна на резистора към положителната шина.

Стъпка 11: Входен жак на сондата

Входът на сондата е 3.5 мм моно жак, който се свързва към макетната платка чрез два запоени щифта. Въпреки че е тясно място, щифтовете на заглавката, запоени към жака, ще се поберат в ред 28 и 29, колона H.

Иглите на заглавката са добавени към жаковете, за да улеснят потребителя при изграждането на комплекта. Моля, обърнете внимание, че прекомерното напрежение на жака или щифтовете може да причини повреда на връзката за запояване. Ако вашият комплект няма щифтове за заглавки, запоени към жака, моля, вижте приложението за инструкции за запояване на жака и хедера.

Стъпка 12: Положителен автобусен джъмпер

Свържете положителната шина от двете страни на макета, като поставите прекъсващ проводник между най -горните точки на лявата и дясната (червена) захранваща шина.

Стъпка 13: Наземен автобусен джъмпер

Свържете заземяващата шина от двете страни на макета, като поставите прекъсващ проводник между най -горните точки на лявата и дясната (синя) заземителна шина.

Стъпка 14: Тестване на галванометъра

Сега сме готови да свържем някои батерии и да тестваме току -що изградения галванометър от таймера 555.

Поставете 3 батерии АА в черната кутия за батерии, уверете се, че превключвателят на захранването на кутията е в положение „ИЗКЛ.“. Прикрепете червения проводник на батерията към положителната (червена) шина на платката, прикрепете черния проводник на кутията на батерията към заземената (синя) шина. Сега плъзнете превключвателя на захранването на кутията за батерии в положение „ON“. Светодиодът трябва да свети, като показва, че таймерът 555 е включен.

Прикрепете белите електродни проводници (не се притеснявайте да използвате лепкавите подложки) към жака 3,5 мм, свързан към галванометъра. Докосвайки с пръсти краищата на металните бутони на електродите, ще можете да видите LED светкавицата въз основа на промените в проводимостта. Докосването на електродите много леко може да покаже, че LED светкавицата се включва и изключва бавно, като притискате електродите наистина силно, светодиодът мига много бързо, като изглежда, че светодиодът остава запален или леко затъмнява.

Стъпка 15: Поставете ATMEGA328 28pin DIP

Вашият комплект MIDIsprout се доставя с предварително програмиран микроконтролер ATMEGA328, с предпазители, настроени да работят на 8 Mhz на вътрешния осцилатор (предпазители: Low-E2 High-D9 Ext-FF), и предварително зареден с фърмуера на MIDIsprout. Този 28 -пинов DIP има два паралелни реда от 14 пина.

Поставете 328p чипа в горната част на макета, идентифицирайки Pin 1 по малкия кръг на чипа, в редове 1 - 14, обхващащи DIP през пролуката в колони E и F.

** За лесно препрограмиране и експериментиране е възможно да се добави 16Mhz осцилатор към щифтове 9 и 10 на макета и да се програмира с помощта на платка arduino Uno с модификации на кода на MIDIsprout. ATMEGA328 може също да бъде препрограмиран чрез ICSP с външен програмист (друг arduino) и лабиринт от джъмперни проводници;)

** Също като допълнение, MIDIsprout Kit може да бъде изграден, като се използват предишните стъпки за сглобяване на галванометъра, като платката е прикрепена директно към Arduino Uno! Останете на линия…

За справка, кодът, предварително инсталиран в текущата версия MIDIsprout:

Код на Arduino:

Стъпка 16: Захранвайте ATMEGA328

Прикрепете щифта VCC към 328 към положителната шина, като използвате джъмпер между колона А от ред 7 и положителната шина.

Стъпка 17: Заземете ATMEGA328

Прикрепете заземяващия щифт на 328 към наземната шина, като използвате джъмпер между ред 8, колона B и наземната шина.

Стъпка 18: Захранване на ATMEGA328 (аналогов)

Прикрепете аналоговия щифт за напрежение на 328 към положителната шина, като използвате джъмпер между колона 9 ред J и положителната шина.

Стъпка 19: Заземете ATMEGA328 (аналогов)

Прикрепете заземяващия щифт на 328 към наземната шина, като използвате джъмпер между ред 7 колона J и наземната шина.

Стъпка 20: 555 Таймерен изход към ATMEGA328 вход

Свържете изходния щифт от таймера 555 към входния щифт 4 на 328 с прекъсващ проводник между 555 щифт на таймера 3 ред 29 колона D и ред 4 колона D.

Тук цифровият изход на 555 задейства прекъсващ щифт на 328, INT0, който измерва и сравнява продължителността на импулса.

Стъпка 21: Копче

Включеното копче трябва да бъде подготвено чрез леко огъване на трите му крака (огънете и трите едновременно), така че копчето да може да стои вертикално. Поставете копчето от лявата страна на макета в колона А, редове 19, 20 и 21. “

Стъпка 22: Премахнете чистачката към ATMEGA328 аналогов вход

Свържете централния щифт на копчето към аналоговия вход (A0) на 328 с помощта на джъмпер. Прикрепете джъмпер между колона E на колона E на копчето E и 328 (A0 щифт) ред 6 колона G.

Стъпка 23: MIDI жак

Поставете MIDI жака в дъската. Подгответе жака, като идентифицирате двата заострени монтажни щифта, разположени в предната част на MIDI жака, и ги огънете нагоре, за да посочите предната част на MIDI жака. Поставете жака MIDI от дясната страна на макета, с жака към дясната страна. Поставете жака MIDI в колони I и J, редове 18, 19, 21, 23 и 24. Петте щифта на MIDI жака ще се поберат (плътно) в макета, внимавайте да не натискате прекалено силно.

Стъпка 24: Закрепете MIDI данни към ATMEGA328 Tx

Свържете изходния щифт за MIDI данни към щифта на ATMEGA328 сериен предавател (Tx), като прикрепите джъмпер между колона F ред 23 (пин MIDI данни 5) и колона B ред 3 (328 Tx).

Стъпка 25: MIDI Power Resistor към V+

Свържете резистор между MIDI захранващия щифт (4) и V+, като използвате 220 омов резистор, свързан към колона H ред 19 (MIDI мощност) и положителната шина от дясната страна на платката.

Стъпка 26: MIDI земна джъмпер

Свържете заземяващия щифт MIDI към заземяващата шина, като използвате прекъсващ проводник между колона F ред 21 (MIDI заземяване) и заземяващата шина.

Стъпка 27: Положително напрежение на копчето

Свържете щифта за положително напрежение на копчето към положителната шина, като използвате джъмпер между колона D ред 19 и положителната шина.

Стъпка 28: Заземете копчето

Свържете заземяващия щифт на копчето към заземяващата шина, като използвате джъмпер между колона D ред 21 и заземителната шина.

Стъпка 29: Светодиоди (червени)

В MIDIsprout има 5 цветни светодиода, които осигуряват светлинно шоу и индикация за състоянието на MIDI нотите, които се свирят.

Свържете LED (червения) анод - дълъг крак към колона A ред 5 и LED катода към заземяващата шина.

**- За опростяване в тази конструкция пропускаме ограничители на тока, моля, вижте приложението за стъпки за включване на резистори със светодиодите.

Стъпка 30: Светодиоди (жълти)

Свържете LED (жълт) анод - дълъг крак към колона A ред 11 Свържете LED (червен) анод - дълъг крак към колона A ред 5 и LED катод към заземяващата шина. И LED катод към земната шина.

Стъпка 31: Светодиоди (зелени)

Свържете LED (зеления) анод - дълъг крак към колона A ред 12 и LED катода към заземяващата шина.

Стъпка 32: Светодиоди (сини)

Свържете LED (синия) анод - дълъг крак към колона J ред 14 и LED катода към заземяващата шина.

Стъпка 33: Светодиоди (бели)

Свържете LED (бял) анод - дълъг крак към колона J ред 13 и LED катод към заземяващата шина.

Стъпка 34: 16MHz кристален осцилатор PlaceHolder

Кристалният осцилатор с честота 16 MHz трябва да се добави към щифтове 9 и 10 на ATMEGA328 ред 9 и 10 колона C. Частта не е поляризирана и кристалът може да бъде поставен в щифтове 9 и 10 в която и да е ориентация.

Стъпка 35: Батерия

Прикрепете батерията към макетната платка, като поставите червения проводник на батерията в шината с положително напрежение и задния проводник в заземяващата шина. Поставете 3 батерии AA и включете кутията за батерии. С включването на светодиода от галванометър 555 трябва да свети.

Свържете проводниците на електрода към жака в долната част на макета и докоснете двата края на проводниците. Светодиодът на галванометъра трябва да мига в отговор на проводимостта на пръстите ви.

Стъпка 36: Сонификация на биоданните

Когато проводниците на електрода бъдат докоснати или прикрепени с помощта на гел подложки, програмата MIDIspout ще открие малки промени в проводимостта и ще представи тези промени като MIDI бележки и цветни светлини!

Свързвайки MIDI кабел от жака MIDI на дъската, комплектът MIDIsprout може да бъде прикрепен към синтезатори, клавиатури, звукови генератори и компютри, поддържащи MIDI, за да произвеждат звуци в отговор на MIDI нотите.

Чрез завъртане на копчето, прагът/чувствителността на MIDIsprout може да се регулира. Чрез намаляване на прага могат да се открият по -малки колебания в проводимостта от галванометъра; чрез увеличаване на прага са необходими по -големи промени, за да се създадат бележки. По време на дългосрочни инсталации използвам настройка с нисък праг, която създава приятен бърз поток от MIDI данни. За публични интерактивни събития с множество растения увеличавам прага нагоре, което води до това, че MIDI бележките се произвеждат само когато човек се приближи много или физически докосне растението.