Interfície MIDI Step: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Versió en castellà aquí.

En aquest instructiu us mostrarem com crear una interfície de so i llum que es pugui utilitzar per reproduir "Simon Says" i com a interfície MIDI. Tots dos modes es jugaran amb els peus.

Antecedents

El projecte va néixer perquè volíem fer una instal·lació interactiva on gairebé qualsevol tipus de públic pogués fer-ne ús independentment de la seva edat. Va ser desenvolupat per a un centre comercial, com un dels seus atractius.

La primera referència que vam obtenir del client va ser aquesta versió de Simon Says que es podia jugar amb els peus de la gent. Bàsicament havíem de replicar aquesta idea.

Hem investigat plataformes i jocs similars i hem trobat moltes pistes de ball, la majoria funcionen amb llum però no amb so. També vam trobar pianos grans per a peus, de manera que vam pensar que podria afegir alguna cosa interessant en afegir la funcionalitat dels instruments musicals. Per amor a la música!

També vam considerar la forma de la plataforma. Gairebé totes les pistes de ball que vam trobar eren rectangulars, amb coixinets quadrats. Hi ha una excepció que té coixinets circulars. Volíem donar una sensació diferent a la nostra plataforma mantenint l’aspecte modular dels quadrats, per això vam decidir utilitzar hexàgons.

En cercar projectes amb formes hexagonals, el vam trobar. La idea de fer formes hexagonals ens va emocionar … no teníem ni idea del que vindria.

Teníem un objectiu més clar:

• Joc Simon Says
• Instrument musical
• Coixinets hexagonals

Pas 1: materials

Per a cada coixinet:

1.5) Metre de tira Neopixel

1) Fin de carrera industrial

1) Acrílic opalin de 1cm de gruix

1) hexàgon de PVC

1) Estructura hexagonal de perfil metàl·lic

General:

1) LattePanda

1) MUX

1) Font d'alimentació 5VDC 50A

1) Tauler de control industrial

1) Perma-Proto

1) Cas LattePanda

1) Presa d’alimentació 5V @ 2.5a

10) Resistència de 10k ohms

5) Terminal de cargol

1) Altaveu

Cinturons de fixació de plàstic

Pas 2: triar una placa de control

Arduino és la placa de desenvolupament que hem utilitzat durant molt de temps. Mai ha fallat, però hem de comprovar tots els requisits per a aquest projecte:

• Llum: brillantor d’alta intensitat i patrons complexos, utilitzem Neopíxels
• Coixinets: els coixinets han de respondre al pas de l'usuari. Vam decidir anar amb interruptors.
• Joc: el processarà un microcontrolador.
• So: Al principi vam pensar en dissenyar els nostres propis sons amb PureData, per tant, necessitàvem un ordinador que pogués executar el programa.

Anirem aprofundint en aquests temes a mesura que avancem, per ara, la part que hem de resoldre és el so.

Vam plantejar-nos fer servir PureData perquè fins i tot quan es pot generar so amb Arduino pot complicar-se i limitar-se en algun moment, mentre que amb PD podem fer síntesi o un patch per activar sons mitjançant MIDI. Necessitàvem un ordinador per executar PD i Arduino per controlar tota la resta.

Hem investigat sobre les opcions que podríem obtenir i ens han agradat molt les possibilitats amb la placa LattePanda: un ordinador amb Windows 10 i un Arduino integrat. Bingo!

LattePanda té un port GPIO on podeu trobar mapats els pins Arduino, a través d’ells podríem controlar els commutadors i els neopíxels del pad.

La programació del joc també es realitzaria a la placa Arduino incorporada, que per cert, és un Arduino Leonardo.

LattePanda té una presa de 3,5 d'on obtindrem so.

Hi ha moltes taules que podríem haver utilitzat, potser us pregunteu per què no hem utilitzat un Raspberry Pi. Aquí teniu el motiu:

• Adafruit suggereix que no controli Neopixels amb RaspberryPie a causa de problemes de rellotge. Aquest és un problema que no té Arduino.
• La programació dels pins GPIO al RaspberryPie s’ha de fer mitjançant Python. No estem familiaritzats amb el llenguatge de programació.
• Fins i tot quan podíem combinar un Arduino i un RaspberryPie, volíem resoldre-ho tot amb una sola placa.
• RaspberryPie executa una versió especial de Windows 10 (IoT Core).

LattePanda és més car i té una comunitat de desenvolupadors molt més petita que altres taulers. Si no esteu segur d'utilitzar un LattePanda, també podeu utilitzar altres taulers (Raspy, UDOO, BeagleBone, etc.), estarem encantats de conèixer els vostres resultats.

Pas 3: Dissenyar i prototipar l'estructura

Punts que hem considerat per dissenyar l'estructura:

• Suporta el pes d’un adult
• Apte per a exteriors
• Mantingueu electrònica segura

Vam decidir utilitzar perfils metàl·lics a causa de la resistència, el baix cost i la disponibilitat del material.

L’estructura consta de dos hexàgons units per sis pols curts:

Per a cada hexàgon vam tallar 12 trossos de metall amb un molinet igual per als pals i després ho vam soldar tot.

L'espai que queda entre els dos hexàgons ajuda a protegir-se de l'aigua o de qualsevol cosa que pugui causar danys a l'electrònica i també per enrutar els cables.

Pas 4: Pas de superfície

Un cop vam tenir l’estructura metàl·lica vam haver de cobrir dos punts:

• Superfície que manté segura l’electrònica
• Superfície on trepitjarà l’usuari

Per a la superfície que protegeix l'electrònica i es troba dins de l'hexàgon, vam decidir utilitzar material de pvc, no és car, és fàcil de treballar i pot resistir l'aigua fins a cert punt.

Per a la superfície que trepitjaven els usuaris, vam escollir opalin acrílic a causa de la seva interacció amb la llum i amb un gruix d'1 cm perquè pogués suportar el pes d'un adult.

Ho vam tallar tot amb una màquina làser, era ràpid i no costava. Podeu trobar els fitxers adjunts

Pas 5: Instal·lació de tires Neopixel

Vam triar les tires impermeables amb 96 neopíxels per metre. Adafruit té una guia detallada sobre neopíxels.

Nosaltres …

• S'ha soldat una resistència de 470 ohms a l'inici de cada tira
• Instal·lada la tira a la vora interior de l'hexàgon
• Velcro usat per fixar les tires al seu lloc
• S'ha soldat una extensió de la tira que surt de la superfície de pvc.

Pas 6: Instal·lació del commutador

Vam triar un interruptor mecànic industrial per activar els coixinets. A causa de la flexibilitat de l’acrílic i atès que l’interruptor es col·loca al centre de l’hexàgon a través de la làmina de pvc, es pot aconseguir la pressió que cal activar l’interruptor quan l’usuari trepitja la superfície d’acrílic. Vam calibrar l’alçada o la baixada dels interruptors amb les rentadores.

Pas 7: Connector i cables de soldadura

Cada hexàgon té un interruptor i una tira LED amb un total de 5 cables. Aquests cables s’han de connectar a un circuit de control on es concentrarà tot.

Hem utilitzat dos connectors XLR; un per als neopíxels (3 cables) i l'altre per al commutador (2 cables). L’escenari ideal seria només un connector, però no ens ho podríem permetre, en cas que pugueu, facilitarà les coses.

Pas 8: Preparació del tauler de control

Contingut del tauler de control:

• Connectors femella XLR
• Font d'alimentació
• LattePanda

Pas 9: Circuit de control de soldadura i connexions de LattePanda

Els commutadors estan connectats a un multiplexor de 16 entrades

Els neopíxels es connecten directament als pins Arduino.

Per a LattePanda hem utilitzat la funda dissenyada per la marca.

Podeu trobar el disseny del circuit adjunt.

Pas 10: Connexió dels coixinets al tauler de control i a la font d'alimentació

Fixació del connector XLR al tauler

Etiquetatge dels connectors

· Soldar els cables XLR per cargolar els connectors

· Correcció de la font d'alimentació, circuit de control i LattePanda

· Organització de cables

· Connexió dels cables del coixinet al tauler de control

Pas 11: Programació

Per controlar MIDI, hem trobat aquesta informació molt útil

Hem utilitzat aquesta biblioteca per Arduino

Hem fet servir aquest pegat per a PureData

Per a mostres de música, hi ha diverses alternatives gratuïtes al web

Per al control de Neopixels hem utilitzat la biblioteca FastLED

Per al joc "Simon Says", aquest instructiu va ser realment útil

Pas 12: fabricar una estructura que protegeixi la plataforma

L’objectiu principal d’aquesta estructura és:

Mantenir units els hexàgons

Protecció dels hexàgons de la intempèrie

Primer premi del Concurs d’Àudio 2018