Полифлут: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Le projet Polyflûte consiste à réaliser un instrument de musiquenumérique.

Le but est de créer un instrument de musique respectant des conditions particulières; Инструмент Cet doit être:

-Автоном и преносим (батерия, купчина …)

-Автодидакт (Enseigner à l’utilisateur à partir d’un интернет на сайта, le fonctionnement et la construction de l’appareil)

-Автоматична мелодия (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.

Стъпка 1: Création Du Circuit Analogique

Notre système se base sur le principe de la détection delumière: На място une LED и фотодиодно лице à face séparé par une hélice propulsé en roue libre par un вентилатор. Ainsi le pass 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 disterner un circuit d'émission et un circuit de réception. Електрическата верига е 6 алтернативни акумулаторни батерии с 1,2 V захранване или общо 7,2 V. Le circuit d'émission est constitué d'une LED et d'un moteur branché en parallèle (une diode de protection a également été placée pour éviter les retours de courants). Le схема за излъчване се състои d'une фотодиод dont le сигнал est усилвател от AOP; ainsi que de 2 filtres passe bas d’ordre 1 филтрант в околна среда 80 Hz (fréquence maximale de rota de l'hélice).

Стъпка 2: Choix Des Composants

Une fois le circuit théorique établit, on choisit les composants les plus adaptess au montage.

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

LED: SFH 4550

Вентилатор: MB40200V1 (5V)

Диод: 1N4001

Фотодиод: SFH 203

AOP: LM358N

МОЖЕ: MCP3008

Съпротивление R1 (LED): 47 ома

Съпротивление R2 (филтър 1): 220 ома

Съпротивление R3 (филтър 2): 220 ома

Съпротивление R4 (Filtre en sortie de Vref): 1 kOhms

Кондензатор C1 (филтър): 10nF

Кондензатор C2 (филтър): 10nF

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

Регулатор: 0J7031 reg09b

Connecteur 40 пина

Малина PI 2 Модел B

Hélice d'hélicoptère de 3, 8 cm

6 купчини акумулаторни батерии 1.2 V

Стъпка 3: Реализация Du PCB

La réalisation du PCB (Printed Circuit Board) е най -ефективната и допълнителна лента:

- Le dessin de la carte (Agencement des composants)

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

- Soudage des composants

Le dessin et le routage de la carte on été faits sur le logiciel ALTIUM Designer (logiciel utilisé en entreprise pour le routage 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 см дължина, 5 см дебелина). Le routage fut la partie la plus délicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions decidés de la disposition des connections en couche Top ou 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 changesments de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur rent le PCB et la Rasberry. Nous avons pour cela dû identifier les ports SPI de la Rasberry et faire la bonne съответствието avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (fichier Altium Designer).

Стъпка 4: Реализация De La Partie Mécanique (поддръжка Et Instrument)

Съставът на тръбата е с тръба от PVC (plomberie) qui a été coupé a une longueur de 15 cm et 4, 1 cm de diamètre. При извличане на 4 троуса от 1 см де диаметър еспаче чакън от 2 см. 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 on a fixé le ventilateur à l'aide d'un scotch de câble électrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de carton.

- тръба от PVC

- плака en bois d'environ 30 см х 30 см

- 4 предястия от 3,5 см

- 4 écrous

- Un interrupteur 2 позиции класически

- Поддръжка на купчина

- Кашон

Стъпка 5: Connexion MCP-Raspberry

La connexion MCP-3008/Rasberry est essentielle pour la communication, приемане на предаване от données.

La connexion Raspberry/MCP est détaillée dans les images.

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

Стъпка 6: Придобиване Des Données

Une fois la Raspberry connecté 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'amplitude de notre signal fréquentielle, sur la chaîne 1 du MCP3008. Ces valeurs sont stockées dans un tableau de taille 512: on choisit une puissance de 2 pour faciliter les algorithms de transformé de Fourier à venir, et plus le nombre de points est élevé plus le signal diskret sera précis.

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

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

Стъпка 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.

При използване на cela la bibliothèque GSL qui permet à partir d'un tableau de données, d'avoir le tableau d'amplitude des raies fréquentielles композитен ce сигнал. En écartant la première case du tableau състезател l'amplitude des composantes продължава, on peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplitude 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.

Стъпка 8: Génération Du Son

Maintenant que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de générer un sinus pour avoir un son. Deux решенията са прекъснати: n met met met met met met met met met parti met met parti parti met parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti parti met met met met met,,,,,,,,,,,,,,,,, proto

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

Enfin vous trouverez les codes завършва des deux solutions citées au-dessus.