ANDI - Генератор случайных ритмов - Электроника: 24 шага (с изображениями)

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

ANDI - это машина, которая генерирует случайный ритм нажатием кнопки. Каждый бит уникален и может быть изменен с помощью пяти регуляторов. ANDI - это результат университетского проекта, который вдохновлял музыкантов и исследовал новые способы работы с ударными. Более подробную информацию о проекте можно найти на сайте andinstruments.com.

На этапе разработки ANDI много вдохновения черпало сообщество разработчиков, особенно интересные проекты здесь, в Instructables. В качестве благодарности я написал эту Инструкцию о том, как спроектировать электрическую схему для генератора ударов ANDI. Это простая схема с пятью поворотными ручками, которая управляет воспроизведением коротких звуков ударных, хранящихся на карте micro-SD, через Arduino Nano.

Это руководство описывает создание электронной схемы и кода, запрограммированного на Arduino, а также здесь можно найти используемые звуки ударных. Код объясняется с комментариями в файле кода, и я не буду углубляться в код в этом руководстве.

ANDI имеет внешнюю поверхность из листового алюминия и фанеры, и я не включил изготовление внешней стороны в это руководство.

Если есть интерес к подробному объяснению кода или того, как сделать корпус, он будет добавлен в будущем.

В противном случае это дает вам свободу спроектировать собственный корпус для вашего генератора ANDI-beat.

Следите за моим проектом ANDinstruments в инстаграмм, чтобы следить за обновлениями проекта в СМИ: @and_instruments

Шаг 1. Как следовать руководству

Я постарался сделать это Руководство как можно более подробным, чтобы дать к нему доступ людям с любым уровнем подготовки.

Это означает, что иногда он может казаться слишком детализированным и медленным, поэтому, пожалуйста, ускорьте выполнение шагов, которые вам уже удобны.

Для более глубокого понимания некоторых ключевых частей схемы я добавил ссылки на другие инструкции, руководства и страницы википедии, которые помогут вам понять, что происходит.

Не стесняйтесь изменять схему и переписывать код по своему усмотрению, и если вы это сделаете, пожалуйста, дайте ссылку на andinstruments.com и укажите источник.

Прокомментируйте или отправьте мне электронное письмо по адресу [email protected], если у вас есть какие-либо вопросы по поводу Instructable или какие-либо идеи о том, как улучшить схему или учебник!

Шаг 2: Соберите компоненты

При разработке схемы я использовал следующие компоненты:

• 39x30 отверстий 3-х островного стрип-картона
• Совместимость с Arduino nano V3.0 ATMEGA328 16M
• (2x) штекерный разъем 15x1 для Arduino
• Разъем MicroSD с переключателем уровня (SparkFun Shifting μSD Breakout)
• Штекерный разъем 7x1 для MicroSD Breakout
• Карта Micro SDHC (Карта Micro SDHC Intenso 4 ГБ, класс 4)
• (4x) потенциометра 10 кОм (Alps, размер 9 мм, металлический вал с защелкой RK09L114001T)
• (4x) керамические конденсаторы 0,1 мкФ (Vishay K104K15X7RF53L2)
• Резистор 1 кОм (металлопленочный резистор 0,6 Вт 1%)
• Аудиоразъем 3,5 мм для монтажа на панель (Kycon STPX-3501-3C)
• Угловой энкодер с нажимным переключателем (Bourns Encoders PEC11R-4025F-S0012)
• Тумблер (1-полюсный паяльный язычок на МТС-102)
• Ремешок для батареи 9 В (Экранированный ремешок для батареи 9 В I типа Keystone)
• Батарея 9 вольт
• Проволока с одножильным сердечником разных цветов

Я постараюсь объяснить свой выбор компонентов на протяжении всего Руководства. В процессе разработки схемы я в основном стремился сделать этот проект как можно более дешевым и компактным. Поэтому я постарался, чтобы все компоненты были установлены на монтажной плате, чтобы соединяющие их провода могли проходить вдоль платы.

Если у вас есть предложения по улучшению схемы, прокомментируйте или отправьте мне электронное письмо.

Шаг 3. Найдите инструменты

Для этого проекта я использую следующие инструменты и оборудование:

• Макет для тестирования компонентов перед их пайкой на стрип-плате
• Маленькая пара плоскогубцев для резки проводов
• Автоматический инструмент для зачистки проводов
• Плоскогубцы для гибки сплошных проводов и ножек компонентов.
• Паяльник с регулируемой температурой
• «Руки помощи» удерживать стрипборд при пайке
• Небольшой динамик с усилителем и аудиокабель 3,5 мм для проверки цепей аудиовыхода.

Шаг 4: следуйте схеме

Эта схема сделана с помощью Fritzing, и я рекомендую дважды проверять ее на протяжении всего процесса, чтобы убедиться, что вы не пропустили ни одного компонента или соединения.

Компоненты на схеме не выглядят точно так же, как те, которые я использовал в своей схеме, но на ней показано, как подключать провода, а контакты находятся в тех же местах, что и на моих компонентах.

Шаг 5: Подключите Arduino к плате подключения MicroSD-карты

Я рекомендую начать проект с тестирования двух наиболее важных компонентов схемы: Arduino Nano и коммутационной платы для карт MicroSD. Я делаю это на макетной плате, и когда все работает нормально, я спаиваю компоненты на стрип-плате, что делает его постоянным.

Если вы хотите узнать больше о том, как работает плата MicroSD-breakout, я рекомендую прочитать этот учебник из Adafruit: Учебное пособие для Micro SD Card Breakout Board.

Припаяйте контактные разъемы к плате Arduino и коммутационной плате MicroSD. Я использую макетную плату, чтобы удерживать штекерные разъемы на месте во время пайки. Сделать хорошее паяное соединение может быть сложно, и на моих примерах изображений вы увидите несколько неисправных. Я рекомендую просмотреть несколько руководств по пайке перед тем, как начать, если вы впервые пользуетесь паяльником.

Подключите коммутационную плату MicroSD к Arduino на макетной плате в следующем порядке:

• Вывод Arduino GND -> MicroSD GND
• Вывод Arduino 5V -> MicroSD VCC
• Вывод Arduino D10 -> MicroSD CS
• Вывод Arduino D11 -> MicroSD DI
• Вывод Arduino D12 -> MicroSD D0
• Вывод Arduino D13 -> MicroSD SCK (я также видел его под названием CLK)

Контакт для компакт-диска на коммутационной плате MicroSD в этом проекте не используется.

Шаг 6: Подготовьте MicroSD-карту

Подключите MicroSD-карту к компьютеру с помощью переходника. Я использую переходник с MicroSD-карты на SD-карту. Отформатируйте MicroSD-карту с помощью программного обеспечения SD Formatter от SD Association:

Я использую настройку «Формат перезаписи», которая стирает все на MicroSD-карте, даже если моя карта совершенно новая и уже пуста. Я делаю это, потому что это рекомендуется во многих руководствах по использованию SD-карт с Arduino. Укажите название карты и нажмите «Форматировать». Обычно это занимает у меня около 5 минут и заканчивается сообщением «Форматирование карты завершено!». Закройте SDFormatter.

Загрузите все сжатые.wav-файлы аудиоклипа в корневой каталог найденной здесь MicroSD-карты. После завершения загрузки извлеките карту MicroSD и вставьте ее обратно в коммутационную плату MicroSD.

Если вы разбираетесь в звуковом программном обеспечении, вы можете добавлять свои собственные звуковые клипы вместо моих, если вы назовете их так же, как в моих файлах-примерах. Файлы должны быть 8-битными.wav-файлами с частотой дискретизации 44 100 Гц.

Шаг 7: Протестируйте MicroSD-карту

Загрузите код «CardInfoTest10» в Arduino, чтобы проверить соединение с MicroSD-картой. Этот код был создан Лимором Фридом 2011 и изменен Томом Иго 2012. Его можно найти и объяснить на веб-сайте Arduino здесь.

Откройте монитор последовательного порта на скорости 9600 бод и убедитесь, что вы получили следующее сообщение:

«Инициализация SD-карты… Проводка правильная, карта присутствует.

Тип карты: SDHC

Тип тома - FAT32”

Затем следует множество строк текста, которые сейчас для нас не важны.

Если вы хотите узнать, как работает последовательный монитор, ознакомьтесь с этим уроком от Adafruit: Serial monitor arduino.

Шаг 8: припаяйте Arduino и плату MicroSD к монтажной плате

Отсоедините Arduino от компьютера и осторожно извлеките Arduino и плату MicroSD из макета. Я использую небольшую отвертку с плоской головкой и провожу ею между пластиковой частью штекерных разъемов и макетной платой в нескольких местах, пока компоненты не станут достаточно свободными, чтобы их можно было поднять рукой.

Уберите макетную плату и переверните картон так, чтобы медные островки смотрели вниз. Теперь пришло время припаять Arduino и плату MicroSD к монтажной плате, чтобы сделать эти части проекта постоянными. Помните, что очень сложно удалить компоненты после пайки их на картон, поэтому убедитесь, что они правильно размещены в правильных положениях и что они как можно плотнее прижаты к картону, чтобы придать им хорошую механическую прочность после пайки.

Я использую изоляционную ленту, чтобы удерживать компоненты во время пайки, потому что при пайке вам нужно перевернуть плату вверх дном, чтобы вы увидели медные островки и штыревые разъемы, где должна выполняться пайка.

При пайке я использую «руки помощи», чтобы не класть картон и незакрепленные компоненты на стол. Если они сложат незакрепленные компоненты, они могут немного сдвинуться, и плотное прилегание к картону может быть потеряно.

Повторите процесс для коммутационной платы MicroSD. Сначала плотно положите в нужное место и закрепите изолентой.

Поскольку коммутационная плата MicroSD имеет только штыревые разъемы с одной стороны, она будет закреплена в наклонном положении. Я не вижу в этом никаких проблем, поэтому я закрепляю его уголком изолентой, и он плотно прилегает после пайки.

Затем я переворачиваю полосу вверх дном и использую «руки помощи» во время пайки.

Шаг 9: Подключите ручку регулировки громкости и фильтр низких частот к стрипборду

Пришло время добавить на стрипборд компоненты для вывода звука и регулировки громкости. Компоненты будут соединены друг с другом цветным одножильным проводом.

Потенциометр действует как регулятор громкости, при повороте он увеличивает свое сопротивление, что снижает громкость звука на выходе. Если вы хотите узнать больше о потенциометрах, посетите эту страницу в Википедии: en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer.

Резистор на 1 кОм и керамический конденсатор на 0,1 мкФ действуют как фильтр нижних частот для удаления шума высокого тона. Если вы хотите узнать больше о фильтрах нижних частот, посетите эту страницу в Википедии: en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter

Я припаял эти компоненты к монтажной плате перед тем, как припаять провода между платой MicroSD и Arduino. Я делаю это, потому что хочу, чтобы провода для вывода звука лежали близко к доске.

Начните с выравнивания металлических ножек потенциометра, если они изогнуты, как в примере. Сделав это, вы можете продеть ножки через отверстия на картоне, чтобы увеличить силу, удерживающую потенциометр на месте на картоне.

Протолкните потенциометр через отверстия на картонной панели согласно схеме фриттинга.

С помощью плоскогубцев согните опорные ножки потенциометра по направлению к картону.

Пришло время подключить потенциометр к Arduino. Отрежьте одножильный провод до нужной длины.

Используйте инструмент для снятия изоляции с кабеля, чтобы удалить примерно 5 мм пластика с каждого конца провода, чтобы обнажить металл внутри.

С помощью плоскогубцев согните провод так, чтобы он подходил к доске.

Протолкните провод через отверстия в монтажной плате, соединив его с правым контактом потенциометра и контактом D9 Arduino. Согните провод на обратной стороне картона, чтобы удерживать его на месте, пока добавляются другие компоненты. Пока не паять.

Повторите процесс, добавив провод к среднему штифту потенциометра и пустой штифт справа от потенциометра в соответствии со схемой фритзинга.

Добавьте резистор 1 кОм в отверстие рядом с проводом от среднего контакта потенциометра.

Используйте плоскогубцы, чтобы дважды согнуть одну ножку конденсатора, чтобы он вошел в два отверстия на картонной панели, как показано на схеме фритзинга.

Протолкните конденсатор через отверстия в картонной панели так, чтобы одна ножка делила отверстие с резистором, а одна ножка прошла через отверстие на пустом острове с тремя отверстиями справа от резистора.

Надавите на конденсатор так, чтобы он не находился выше от монтажной платы, чем полка потенциометра под резьбой. Это связано с тем, что металлическая верхняя часть корпуса будет упираться в полку на потенциометре, и поэтому конденсатор не должен мешать верху.

Добавьте еще два провода, чтобы подключить землю Arduino к левому контакту потенциометра, и продолжайте оттуда к отверстию, подключенному к конденсатору.

Шаг 10: Припаяйте ручку регулировки громкости и фильтр низких частот к стрипборду

Согнув все провода на обратной стороне картона, чтобы компоненты и провода не упали, вы можете перевернуть картон вверх дном. Я своими «руками помощи» держу доску вверх дном. Убедитесь, что изогнутые ножки компонентов и проводов не соприкасаются друг с другом. Иногда согнутые ножки можно использовать для перекрытия зазора между разными островками меди. Обычно это хорошо связано с землей и выводами 5V Arduino, потому что многие компоненты часто связаны с этими двумя. В этом случае я использую эту технику на контакте заземления Arduino.

После пайки острыми плоскогубцами срезаю ножки и провода там, где они слишком длинные.

Шаг 11: подключите коммутационную плату MicroSD к Arduino

Пришло время подключить коммутационную плату MicroSD к Arduino. Начните с подключения провода между землей Arduino и землей коммутационной платы MicroSD. Теперь я использую удлинитель заземляющего контакта Arduino, который я создал, припаяв конец провода, проходящего между Arduino и левым контактом потенциометра, к соседнему медному островку рядом с заземляющим контактом Arduino.

Продолжайте сгибать конец провода на задней стороне платы, чтобы удерживать провод на месте, и подождите с пайкой, пока все провода между Arduino и коммутационной платой MicroSD не встанут на свои места.

Добавьте провод между контактом CS платы расширения MicroSD и контактом D10 Arduino.

Продолжите с проводом между контактом DI коммутационной платы MicroSD и контактом D11 Arduino.

Подключите DO коммутационной платы MicroSD к контакту D12 Arduino.

Соедините контакт SCK платы подключения MicroSD (на другой плате MicroSD, которую я использовал до того, как этот контакт назывался CLK вместо SCK) с контактом D13 Arduino.

Последний подключенный провод находится между выводом VCC коммутационной платы MicroSD и выводом 5V Arduino.

Провода могут быть немного зажаты, но убедитесь, что металлические части проводов не касаются друг друга.

Переверните картон и убедитесь, что провода на месте.

Шаг 12: Припаяйте коммутационную плату MicroSD к монтажной плате

Нанесите припой и обрежьте оставшиеся концы проводов.

Шаг 13: Подключите и припаяйте аудиоразъем к монтажной плате

Пришло время подключить аудиоразъем к стрипборду. Начните с прикрепления проводов к аудиоразъему и согните провода вокруг контактов аудиоразъема, чтобы они оставались на месте.

Во время пайки может быть трудно удерживать провод на месте. Я снова использую для этого свои «руки помощи».

Подключите провода аудиоразъема к стрипборду в соответствии со схемой фритзинга и согните провода на задней стороне стрипборда, чтобы удерживать их на месте.

Переверните плату вверх дном и нанесите припой на провода аудиоразъема. Затем отрежьте оставшиеся провода плоскогубцами.

Шаг 14: проверьте аудиоразъем

Пришло время проверить аудиовыход. Подключите Arduino к компьютеру и загрузите найденный здесь код andi_testsound.

Подключите аудиоразъем с помощью аудиокабеля 3,5 мм (тот же разъем, что и в обычных наушниках) к динамику с усилителем. В этом видео я подключаю аудиоразъем к небольшому bluetooth-динамику, который также имеет 3,5-мм аудиовход на задней панели. Эта схема не будет работать с подключенными наушниками, поскольку в ней отсутствует усиление звука. Arduino по-прежнему необходимо подключить к компьютеру, чтобы получить питание. Код «andi_testsound» воспроизводит различные звуковые клипы с карты MicroSD, и если все работает, вы теперь услышите случайный ритм через динамик. Вы также можете повернуть потенциометр, чтобы увеличить или уменьшить громкость выхода.

Шаг 15: Подключите и припаяйте потенциометры к монтажной плате

Теперь пора добавить остальные потенциометры, которые используются в качестве ручек для управления генерируемым ритмом. Узнайте больше об использовании потенциометров в качестве аналоговых входов с Arduino на веб-сайте Arduino: Чтение потенциометра (аналоговый вход).

Используйте плоскогубцы, чтобы выпрямить ножки потенциометров, которые не имеют электрической функции, точно так же, как это было сделано с первым потенциометром.

Поместите потенциометры в нужное место в соответствии со схемой Фритцинга, продев все пять ножек компонентов через отверстия.

Согните две боковые ножки на обратной стороне картона, чтобы придать ему механическую прочность во время пайки.

Припаяйте все пять ножек, даже если боковые ножки не выполняют никаких электрических функций. Это придает потенциометрам дополнительную механическую прочность.

Шаг 16: Подключите и припаяйте конденсаторы к монтажной плате

Конденсаторы добавлены между выводом сигнального выхода и выводом заземления потенциометров, чтобы сделать сигнал более стабильным. Дополнительные сведения о сглаживании входного сигнала см. В этой инструкции: «Гладкий вход потенциометра».

Добавьте конденсаторы на плату согласно схеме Фритцинга. Прижмите их как можно ближе к картону, чтобы верх их не находился над полкой потенциометров.

Согните ножки конденсаторов на обратной стороне платы, чтобы удерживать их на месте во время пайки.

Спаяйте ножки и отрежьте остатки длины.

Шаг 17: подключите и припаяйте поворотный энкодер к монтажной плате

Выпрямите две боковые ножки поворотного энкодера так, чтобы они плотно прилегали к картону. Я делаю это, потому что у моих поворотных энкодеров есть боковые ножки, которые слишком велики, чтобы протолкнуть их через отверстие в картоне.

Протолкните энкодер через картон в нужном месте в соответствии со схемой Fritzing.

Затем я использую изоляционную ленту, чтобы удерживать поворотный энкодер на месте во время пайки, потому что контакты энкодера не удерживают его на месте достаточно хорошо.

Припаиваем поворотный энкодер и снимаем ленту.

Шаг 18: Подключите и припаяйте провода, соединяющие потенциометры с Arduino (1/2)

Добавьте сигнальные кабели от средних контактов каждого потенциометра к правому контакту Arduino в соответствии со схемой Фритцинга.

Сделайте то же самое с проводами 5V, соединяющими правые контакты потенциометров последовательно с контактом VCC на коммутационной плате MicroSD.

Согните провода на обратной стороне стрипборда.

Припаяйте провода и отрежьте оставшуюся металлическую часть проводов.

Шаг 19: Подключите и припаяйте провода, соединяющие потенциометры с Arduino (2/2)

Он начинает скучиваться на передней части панели, поэтому мы хотим добавить последние провода к задней стороне, чтобы соединить последние контакты компонентов. Теперь, когда потенциометры и поворотный энкодер на месте, картон может стоять в перевернутом положении, что помогает при пайке проводов прямо на тыльной стороне.

Начните с измерения трех проводов одинаковой длины, которые будут соединять заземляющие контакты потенциометров. Эти провода не будут проходить через отверстия, а вместо этого будут припаяны рядом с правым контактом в соответствии со схемой Фритцинга.

Это сложнее, чем паять провод, который прошел через отверстие и изогнулся, поэтому начинайте с одного провода за раз и будьте осторожны, чтобы не перекрывать припой разных контактов.

Шаг 20: подключите и припаяйте провода, соединяющие поворотный энкодер с Arduino

Теперь продолжите, добавив два более коротких провода для подключения заземляющих проводов потенциометров к поворотному энкодеру.

Припаяйте провода, позволяя плате самостоятельно стоять на потенциометрах.

Добавьте три провода, соединяющие поворотный энкодер с Arduino в соответствии со схемой Fritzing, и, наконец, добавьте короткий провод, соединяющий контакт заземления разъема MicroSD с контактом заземления ближайшего потенциометра. Припаивайте провода по одному.

Шаг 21: Протестируйте полный ANDI-код

Пришло время протестировать полную версию кода, который можно найти здесь. Подключите Arduino к компьютеру и загрузите ANDI-код.

Затем подключите кабель динамика к аудиовыходу и проверьте потенциометры и поворотный энкодер. Если вы слышите много высоких шумов, не волнуйтесь, для меня это произошло из-за подключения Arduino через USB-кабель. На следующем шаге вы собираетесь припаять разъем аккумулятора и выключатель питания к монтажной плате, и тогда Arduino больше не будет получать питание от компьютера.

Шаг 22: Подключите и припаяйте разъем батареи к монтажной плате

Разъем батареи подключает 9-вольтовую батарею в качестве источника питания к плате. Тумблер включает или выключает проект, замыкая или разрывая красный провод разъема аккумулятора.

Отрежьте красный провод примерно в 10 см от держателя разъема аккумулятора и согните конец провода вокруг среднего контакта тумблера. Затем подключите другой провод длиной около 20 см к одному из внешних штырей тумблера.

Припаяйте оба красных провода к переключателю, используя «руки помощи», чтобы удерживать провода на месте.

Подключите конец красного провода к контакту Vin Arduino, а черный провод - к контакту заземления в местах согласно схеме Фритцинга.

Согните провода на обратной стороне платы и переверните плату, чтобы припаять ее на место.

Используйте тумблер, чтобы включить Arduino и посмотреть, загорятся ли светодиоды на микроконтроллере.

Шаг 23: проверьте цепь

Поверните крайний левый потенциометр против часовой стрелки до упора, чтобы уменьшить громкость, а затем подключите кабель динамика к аудиоразъему. Динамик также должен быть на минимальной громкости при подключении стрипборда, чтобы избежать сильных шумов, которые иногда могут возникать при вставке кабеля динамика в аудиоразъем.

Шаг 24: сделайте это по-своему

Отличная работа, готово! Теперь вам нужно замкнуть цепь так, как вам нравится. Я решил поместить свою схему в корпус из листового алюминия и березовой фанеры, выкрашенной в темный цвет, но не стесняйтесь делать это как хотите.

Пожалуйста, оставьте комментарий или отправьте мне электронное письмо по адресу [email protected] со своими схемами или если у вас есть какие-либо вопросы или улучшения, которыми вы можете поделиться!

Вторая премия в Первом авторском конкурсе 2018

Финалист в Epilog Challenge 9

Финалист конкурса Arduino Contest 2017