Автоматизиран MIDI ксилофон: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

В тази инструкция ще изследваме как се задействат соленоидите, използвайки Arduino Uno и MIDI сигнали. Едно от най -добрите приложения за това е изграждането на автоматизиран ксилофон. Въпреки че това е само ръководство, кодът на Arduino и електрическите схеми ще бъдат предоставени.

Преди да се опитате да се заемете с този проект, трябва да имате:

• Основни умения за дървообработване
• Умения за запояване
• Разбиране на платформата Arduino
• Много търпение.

Части и материали могат да бъдат намерени при продавача по ваш избор, но ако сте нов в света на електрониката, се препоръчва да използвате Adafruit за закупуване на вашите части.

Списък с части. (Забележка: Различните вариации в ксилофона, които купувате, може да доведат до нужда от допълнителни и/или различни части)

• Ксилофон с 16 клавиша
• MIDI жак
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Щит
• MCP23017 I2C разширение
• 6N136 Високоскоростен оптрон
• Мини 12V соленоиди - x16
• 1N4007 диод - x17
• Резистор 470 ома - x2
• 1K ом резистор - x17
• 10K ом резистор
• C1815 NPN транзистор
• C4811 Darlington Transistor или TIP120 транзистор - x16
• Щифтове и гнезда за заглавки
• 12V - Захранване. (Соленоидите могат да отнемат доста енергия, препоръчвам 10А захранване)
• LED (предпочитание за цвят по ваш избор)
• Дюбел за гардероб 3/4 инча - 6 фута
• 3/4 инчов шперплат или MDF
• Perfboard
• USB към MIDI интерфейсен кабел (ако се управлява от компютър)
• Винтове с размер 4 мм2 - х32
• м2 плоски шайби - х32
• Тел
• Различни винтове за дърво

Списък с инструменти (Забележка: Този проект изисква изработка на дърво и се препоръчват допълнителни инструменти за дървообработване.)

• Поялник
• Машини за сваляне на тел
• Отвертки.
• Клещи
• Пистолет за горещо лепило
• Супер лепило
• Пробивна машина.
• Свредла. (3/4 инчов бит и битове за пилотни отвори)
• Измервателен инструмент (използвах прав ръб.)
• Молив.
• Мозайката

Инструменти по избор

• Инструмент за разпаяване (ако сте нови за запояване)
• Пинсети

Стъпка 1: Окабеляване на Midi контролера

Първата стъпка е да сглобите MIDI контролера.

За това ще ви трябва:

• MIDI жак
• Arduino Dev. Щит
• MCP23017 I2C разширение
• 6N136 Високоскоростен оптрон
• 1N4007 диод - x1
• Резистор 470 ома - x2
• 1K ом резистор - x1
• 10K ом резистор
• C1815 NPN транзистор
• Щифтове и гнезда за заглавки
• LED
• Тел

MIDI веригата може да изглежда плашеща за начинаещи, но всъщност е доста ясна. Ако следвате предоставената схема, не би трябвало да имате проблеми.

Разположението на компонентите ще бъде от решаващо значение. Лесно е да избягате от стаята сравнително бързо, затова използвайте предоставената снимка на готовия контролер като ръководство. Има няколко оформления, които ще работят за тази стъпка, така че ако играете с разположението, може да намерите начин, който работи по -добре за вас.

Всичко ще има общ език в този проект; което ще бъде важно в следващата стъпка.

Тъй като работим с 12 -волтово захранване, 12 -волтови соленоиди и 12 волта са в приемливия диапазон за захранване на Arduino, можем да използваме едно и също захранване за всичко.

Ако сте нов в запояването, силно препоръчвам да разгледате ръководството на Adafruit за запояване и да практикувате върху някои перфорирани плоскости, преди да продължите с този проект.

По същия начин, ако сте нови в четенето на схеми, сега би било чудесно време да прочетете някои символи и полярност. Всичко за схемите е чудесен ресурс за това.

Стъпка 2: Окабеляване на електромагнитните вериги

След това ще преминем към електромагнитната верига.

За тази стъпка ще ви трябва:

• 1 1N4007 диод - x16
• 1K ом резистор - x16
• Дарлингтънски транзистор или транзистор TIP120 - x16
• Щифтове и гнезда за заглавки
• Тел

Електромагнитната верига е много по -малко плашеща. Тъй като тези вериги ще бъдат доста малки, е подходящ момент да използвате няколко парчета скрап от перфорирана плоскост, ако ги държите наоколо. Ще трябва да направите 16 от тях. На примерната снимка са направени 4 схеми на дъска и тя работи перфектно.

Не забравяйте да свържете заземяващите проводници на електромагнитните си вериги към същата заземяваща равнина, на която е включен вашият Arduino.

Всичко в примера е модулно, така че заглавките и гнездата бяха използвани, за да направят тестването по -удобно. Ако обаче искате да спестите няколко долара, можете да запоите проводниците директно в дъските.

Соленоидите, които бяха използвани в примера, се предлагаха с 2 пинови JST конектори от фабриката. Докато в моята собствена кутия с инструменти нямаше удобни JST портове, някои съединители с произволен прав ъгъл бяха съчетани с тях добре. Друго добро използване на скрап материали.

Стъпка 3: Изграждане на рамката

Третата и най -голяма стъпка в процеса е сглобяването на рамката.

Ще имаш нужда:

• 16 ключ Xylophone Mini 12V
• Дюбел за гардероб 3/4 инча - 6 фута
• 3/4 инчов шперплат или MDF
• Различни винтове за дърво

Рамката е първата област, където ще бъдете предимно сами. Шансовете са, че няма да имате същия ксилофон, който използвах и вашите измервания ще бъдат различни от моите. Но не се страхувайте, ще предоставя възможно най -много информация за процеса на проектиране.

Първо направих 3 измервания на моя ксилофон:

• Височина
• Дължина
• Ширина на страната с ниска октава (най -широката точка)

След това изрязах правоъгълник от шперплат; дължината на правоъгълника ви трябва да съответства на ширината на вашия ксилофон. Височината трябва да ви даде достатъчно място, за да повдигнете ксилофона си на няколко инча от каквато и повърхност да го поставите. Той също така трябва да даде на вашата централна лента достатъчно място за поставяне на соленоидите и транзисторната верига.

След като изрязах правоъгълниците си, отрязах всеки от ъглите, за да им придам хубава форма. Тази стъпка не е задължителна, но ако искате да направите същата маркировка, откъдето началото на ъгъла ще бъде изравнено с клавишите на моя ксилофон и изрязано до горния център. И двете страни трябва да са идентични една с друга.

Затегнах двете страни заедно и използвах 3/4 инчов бич за пробиване на отвори, които ще ми позволят да вмъкна дюбела.

След като приключи, изрязах още 2 парчета шперплат като опори, за да държат ксилофона (подобно на щифтовете за рафтове). Формулата, която използвах за оразмеряване на опорите, е обяснена по -долу.

Размери на поддръжката:

• Поддръжка на ксилофон 1 (Височина = 1 инч, Дължина = Ширина на страната с ниска октава на ксилофона)
• Поддръжка на ксилофон 2 (Височина = 1 инч, Дължина = Ширина на страни с висока октава на ксилофона)

Залепих и завинтвам опорите към рамката, като се уверя, че държат нивото на ксилофона ми. Разрязах наполовина дюбела на гардероба си и бутнах 2 -те парчета в дупките им. Проверих основното прилягане на всичко и го залепих. След като лепилото изсъхна, отрязах допълнителните парчета от дюбела и ги шлайфах плътно към страните.

Централната лента е най -сложната и най -важната част. Тя трябва да бъде идеално права и ще трябва да оставите почти перфектно количество празнина между централната лента и клавишите. Твърде много празнина и соленоидите ви няма да осъществят контакт, твърде малко празнина и вашият ксилофон няма да звучи правилно.

Нарязах централната лента, за да прилепне плътно между двете страни на ксилофона. Шлифовах, измервах и повтарях тази стъпка, докато централната ми лента беше толкова права, колкото успях. След това поставих списание с дебелина 4 мм директно върху клавишите на моя ксилофон и го използвах като водач, за да държа централната лента точно там, където трябва да бъде. Използвах 2 винта от всяка страна, за да задържа централната лента на място.

Поздравления, приключихте с рамката!

Стъпка 4: Поставяне на соленоидите

Стъпка 4 е закрепване на соленоидите към централната лента.

Ще имаш нужда:

• Мини 12v соленоиди - x16
• Винтове с размер 4 мм2 - х32
• м2 плоски шайби - х32
• Различни винтове за дърво
• Занаятчийски пръчки

Начинът, по който разполагате соленоидите си, зависи от вашия ксилофон. Поставих занаятчийска пръчка върху толкова ключове, които можеха да се поберат, и маркирах областите, където соленоидите ми щракаха по средата на всеки ксилофонен ключ. Разстоянието в крайна сметка беше 4 соленоида на занаятчийска пръчка.

Соленоидите, използвани в примера, са предварително нарязани за винтове с размер М2. 4 мм винт М2 с плоска шайба М2 закрепи перфектно соленоида към занаятчийската пръчка. Предварително пробих отворите за винтовете и здраво закрепих соленоидите към пръчките на занаята.

След това отрязах още няколко занаятчийски пръчки и ги залепих на гърба на моето соленоидно устройство; това направи две неща. Първо, той разположи соленоидното устройство далеч от централната шина, така че винтовите глави М2, които бяха монтирани към задната част на соленоидите, да не седят срещу централната греда. Второ, това даде на соленоида по -стабилна връзка, като осигури повече материал за завинтване.

За да прикрепя подреждането към централната греда, аз свободно разпределих разстоянието, като подредих подреждането на соленоида до мястото, където трябва да бъде; ръчно натиснах соленоидните ми бутала, за да съм сигурен, че всички те ще удрят равномерно клавишите на ксилофона; и след това използвайте малки винтове за дърво, за да го прикрепите към централната шина.

Стъпка 5: Кодиране на Arduino и разбиране на MIDI

За да програмирате Arduino, ще трябва да инсталирате най -новата Arduino IDE и да научите как да правите някои основни неща като качване във вашия Arduino и инсталиране на библиотеки. В интернет има много ръководства как да направите това и процесът не се вписва в обхвата на тази компилация.

След като се чувствате удобно да използвате Arduino IDE, ще ви трябват следните библиотеки.

• MIDI библиотека на Arduino
• Библиотека Adafruit MCP23017

След като сте инсталирали тези библиотеки, изтеглете кода от тази инструкция и копирайте и поставете в Arduino IDE.

Без да прикачвате създадената от вас MIDI платка, качете кода в Arduino. След като кодът е качен, свържете всичко, натиснете бутона за нулиране на Arduino и проверете дали всичко работи както трябва.

ЗАБЕЛЕЖКА*

Различните ксилофони имат различно подреждане на бележки, така че точният код, който написах, може да не работи правилно за вашия ксилофон. Но това е лесно решение. Вижте тази MIDI бележка и променете номера на нотата в кода на Arduino, за да съответства на нотите на вашия ксилофон.

За справка, бележките, които предварително зададох, са следните:

• 79 - Ж
• 77 - Ж
• 76 - Д
• 74 - Г
• 72 - В
• 71 - Б
• 69 - А
• 67 - Ж
• 65 - Ж
• 64 - Д
• 62 - Г
• 60 - С - Средна С
• 59 - Б
• 57 - А
• 55 - Ж
• 53 - Ж

Стъпка 6: Музикалната програма

Програмата, която виждате във видеото, е Guitar Pro 6. Не е много скъпа, но е лесна за използване и може да извежда MIDI точно както искам. Друга приятна особеност на GP6 е, че можете да добавите staccato към цяла песен, което помага на ксилофона да звучи по -добре, като пуска нотите преждевременно.

Следващата важна подробност е, че моят ксилофон е само 2 октави естествени нотки; което означава, че не може да свири на остри предмети или плоскости.

Ако сте създали този проект, моля не се колебайте да изтеглите темата Tetris, която включих на тази страница.