Автоматический MIDI-ксилофон: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

В этой инструкции мы рассмотрим, как запускать соленоиды с помощью сигналов Arduino Uno и MIDI. Одно из лучших приложений для этого - создание автоматического ксилофона. Хотя это только руководство, мы предоставим код Arduino и электрическую схему.

Перед тем, как взяться за этот проект, вы должны иметь:

• Базовые навыки деревообработки
• Навыки пайки
• Понимание платформы Arduino
• Много терпения.

Детали и материалы можно найти у поставщика по вашему выбору, но если вы новичок в мире электроники, рекомендуется использовать Adafruit для покупки деталей.

Список деталей. (Примечание: разные варианты ксилофона, который вы покупаете, могут потребовать дополнительных и / или других деталей)

• 16 клавишный ксилофон
• MIDI-разъем
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Щит
• Расширение MCP23017 I2C
• 6N136 Высокоскоростной оптрон
• Соленоиды Mini 12 В - x16
• 1N4007 Диод - x17
• Резистор 470 Ом - x2
• Резистор 1 кОм - x17
• Резистор 10 кОм
• C1815 NPN транзистор
• Транзистор Дарлингтона C4811 или транзистор TIP120 - x16
• Штыри и гнезда заголовка
• 12В - Блок питания. (Соленоиды могут потреблять довольно мало энергии, я рекомендую источник питания на 10 А)
• Светодиод (цвет по вашему выбору)
• Дюбель 3/4 дюйма - 6 футов
• Фанера 3/4 дюйма или МДФ
• Перфорированная плита
• Кабель интерфейса USB-MIDI (при управлении с ПК)
• Саморезы размером 4мм м2 - 32 шт.
• плоские шайбы м2 - x32
• Проволока
• Различные шурупы по дереву

Список инструментов (Примечание: для этого проекта требуется изготовление деревянных конструкций, и рекомендуется использовать дополнительные инструменты для обработки дерева.)

• Паяльник
• Инструмент для зачистки проводов
• Отвертки.
• Плоскогубцы
• Пистолет для горячего клея
• Супер клей
• Дрель.
• Сверла. (Долота 3/4 дюйма и насадки для пилотных отверстий)
• Измерительный инструмент (я использовал линейку).
• Карандаш.
• Головоломка

Дополнительные инструменты

• Инструмент для распайки (если вы новичок в пайке)
• Пинцет

Шаг 1. Подключение MIDI-контроллера

Первым делом нужно собрать MIDI-контроллер.

Для этого вам понадобятся:

• MIDI-разъем
• Arduino Dev. Щит
• Расширение MCP23017 I2C
• 6N136 Высокоскоростной оптрон
• 1N4007 Диод - x1
• Резистор 470 Ом - x2
• Резистор 1 кОм - x1
• Резистор 10 кОм
• C1815 NPN транзистор
• Штыри и гнезда заголовка
• ВЕЛ
• Проволока

Схема MIDI может показаться пугающей для новичков, но на самом деле она довольно проста. Если вы будете следовать предоставленной схеме, у вас не должно возникнуть никаких проблем.

Размещение компонентов будет иметь решающее значение. Легко быстро выбежать из комнаты, поэтому, пожалуйста, используйте предоставленное изображение готового контроллера в качестве руководства. Есть несколько макетов, которые подойдут для этого шага, поэтому, если вы поиграете с размещением, вы можете найти способ, который лучше подходит для вас.

В этом проекте все будет иметь общую основу; что будет важно на следующем шаге.

Поскольку мы работаем с источником питания 12 вольт, соленоидами 12 вольт и 12 вольт в пределах допустимого диапазона для питания Arduino, мы можем использовать один и тот же источник питания для всего.

Если вы новичок в пайке, я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с руководством Adafruit по пайке и попрактиковаться в пайке, прежде чем продолжить этот проект.

Точно так же, если вы новичок в чтении схем, сейчас самое время почитать о символах и полярности. All About Circuits - прекрасный ресурс для этого.

Шаг 2: Подключение цепей соленоида

Далее мы перейдем к цепи соленоида.

Для этого шага вам понадобятся:

• 1 1N4007 Диод - x16
• Резистор 1 кОм - x16
• Транзистор Дарлингтона или транзистор TIP120 - x16
• Штыри и гнезда заголовка
• Проволока

Цепь соленоида гораздо менее устрашающая. Поскольку эти схемы будут довольно маленькими, самое время использовать некоторые ненужные куски перфокартона, если они у вас есть. Вам нужно будет сделать 16 штук. На фото примера сделано 4 схемы на плату, и все получилось отлично.

Не забудьте подключить заземляющие провода ваших соленоидных цепей к той же заземляющей плоскости, на которой находится ваш Arduino.

Все в примере является модульным, поэтому для удобства тестирования использовались заголовки и сокеты. Однако, если вы хотите сэкономить несколько долларов, вы можете припаять провода прямо к платам.

Соленоиды, которые использовались в примере, поставлялись с завода с 2-контактными разъемами JST. Хотя в моем собственном наборе инструментов не было JST-портов, некоторые случайные прямоугольные разъемы прекрасно сочетались с ними. Еще одно удачное использование подручных материалов.

Шаг 3: Создание каркаса

Третий и самый важный шаг в процессе - это сборка каркаса.

Тебе понадобится:

• 16 клавиш Xylophone Mini 12V
• Дюбель 3/4 дюйма - 6 футов
• Фанера 3/4 дюйма или МДФ
• Различные шурупы по дереву

Фрейм - это первое место, где вы будете в основном одни. Скорее всего, у вас не будет того же ксилофона, который я использовал, и ваши измерения будут отличаться от моих. Но не бойтесь, я предоставлю как можно больше информации о процессе проектирования.

Сначала я сделал 3 измерения своего ксилофона:

• Рост
• Длина
• Ширина низкооктавной стороны (самая широкая точка)

Затем я вырезал прямоугольник из фанеры; длина вашего прямоугольника должна соответствовать ширине вашего ксилофона. Высота должна давать вам достаточно места, чтобы поднять ксилофон на несколько дюймов от любой поверхности, на которую вы его ставите. Это также должно дать вашей центральной планке достаточно места для размещения соленоидов и транзисторных схем.

Вырезав прямоугольники, я отрезала по углам от каждого, чтобы придать им красивую форму. Этот шаг не является обязательным, но если вы хотите сделать ту же отметку, от которой начало угла будет на одном уровне с клавишами моего ксилофона и обрезано до верхнего центра. Обе стороны должны быть идентичны друг другу.

Я зажал две стороны вместе и использовал лопату 3/4 дюйма, чтобы просверлить отверстия, которые позволили бы мне вставить дюбель.

После того, как это было закончено, я вырезал еще 2 куска фанеры в качестве опор для ксилофона (аналогично штырям для полок). Формула, которую я использовал для определения размера опор, объясняется ниже.

Размеры поддержки:

• Поддержка ксилофона 1 (высота = 1 дюйм, длина = ширина низкооктавной стороны ксилофона)
• Поддержка ксилофона 2 (высота = 1 дюйм, длина = ширина высокооктавной стороны ксилофона)

Я приклеил и прикрутил опоры к раме, убедившись, что они удерживают уровень моего ксилофона. Я разрезал свой дюбель пополам и вставил две части в их отверстия. Я проверил базовую подгонку всего и склеил. После высыхания клея я отрезал лишние куски дюбеля и отшлифовал их по бокам.

Центральная полоса - самая сложная и важная часть. Он должен быть идеально прямым, и вам нужно будет оставить почти идеальный зазор между центральной планкой и клавишами. Слишком большой зазор, и ваши соленоиды не будут контактировать, слишком маленький зазор, и ваш ксилофон не будет звучать правильно.

Я вырезал центральную планку, чтобы она плотно прилегала к двум сторонам ксилофона. Я отшлифовал, измерил и повторил этот шаг, пока моя центральная планка не стала настолько прямой, насколько я мог это сделать. Затем я поместил магазин толщиной 4 мм прямо на клавиши моего ксилофона и использовал его как направляющую, чтобы удерживать центральную планку именно там, где она должна быть. Я использовал 2 винта с каждой стороны, чтобы удерживать центральную планку на месте.

Поздравляю, с рамкой все готово!

Шаг 4: Размещение соленоидов

Шаг 4 - прикрепление соленоидов к центральной штанге.

Тебе понадобится:

• Мини-соленоиды 12 В - x16
• Саморезы 4мм м2 - 32 шт.
• плоские шайбы м2 - x32
• Различные шурупы по дереву
• Ремесленные палочки

Как вы размещаете свои соленоиды, все зависит от вашего ксилофона. Я положил палку для рукоделия на столько клавиш, на которые она могла поместиться, и отметил области, где мои соленоиды будут касаться середины каждой клавиши ксилофона. В итоге расстояние составило 4 соленоида на ручку.

Соленоиды, использованные в примере, были предварительно нарезаны резьбой под винты размера M2. Винт M2 4 мм с плоской шайбой M2 идеально закрепил соленоид на палочке. Я предварительно просверлил отверстия для шурупов и плотно прикрепил соленоиды к палкам для поделок.

Затем я разрезал еще несколько палочек и приклеил их к задней части моего соленоида; это сделало две вещи. Сначала он расположил соленоид на достаточном расстоянии от центральной балки, чтобы головки винтов M2, которые были прикреплены к задней части соленоидов, не прилегали к центральной балке. Во-вторых, это дало соленоиду более прочное соединение, предоставив больше материала для ввинчивания.

Чтобы прикрепить устройство к центральной балке, я произвольно увеличил расстояние, выровняв устройство соленоида там, где, как я думал, оно должно быть; вручную надавил на мои плунжеры соленоида, чтобы быть уверенным, что все они равномерно ударяют по клавишам ксилофона; а затем с помощью небольших шурупов прикрепил его к центральной балке.

Шаг 5: Кодирование Arduino и понимание MIDI

Чтобы запрограммировать Arduino, вам необходимо установить последнюю версию Arduino IDE и узнать, как выполнять некоторые базовые операции, такие как загрузка в Arduino и установка библиотек. В Интернете есть много руководств о том, как это сделать, и этот процесс не укладывается в рамки этой сборки.

Как только вы освоитесь с Arduino IDE, вам понадобятся следующие библиотеки.

• Библиотека MIDI Arduino
• Библиотека Adafruit MCP23017

После установки этих библиотек загрузите код из этого руководства, скопируйте и вставьте его в среду разработки Arduino.

Не подключая созданную вами MIDI-плату, загрузите код в Arduino. После того, как код был загружен, подключите все, нажмите кнопку сброса на Arduino и проверьте, что все работает должным образом.

ПРИМЕЧАНИЕ*

Разные ксилофоны имеют разную аранжировку нот, поэтому точный код, который я написал, может работать неправильно для вашего ксилофона. Но это легко исправить. Обратитесь к этой таблице MIDI-нот и измените номер ноты в коде Arduino, чтобы он соответствовал нотам вашего ксилофона.

Для справки, примечания, которые я предварительно установил, следующие:

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

Шаг 6: Музыкальная программа

Программа, которую вы видите в видео, называется Guitar Pro 6. Она не очень дорогая, но проста в использовании и может выводить MIDI именно так, как я хочу. Еще одна приятная особенность GP6 - то, что вы можете добавить стаккато ко всей дорожке, что помогает ксилофону звучать лучше, преждевременно отпуская ноты.

Следующая важная деталь - мой ксилофон состоит всего из 2 октав естественных нот; Это означает, что он не может играть диез или бемоль.

Если вы создали этот проект, пожалуйста, загрузите тему тетриса, которую я включил на эту страницу.