Xilòfon MIDI automatitzat: 6 passos (amb imatges)

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

En aquest instructiu explorarem com els solenoides de foc utilitzant senyals MIDI i Arduino Uno. Una de les millors aplicacions per a això és construir un xilòfon automàtic. Tot i que només és una guia, es proporcionaran el codi Arduino i els esquemes elèctrics.

Abans d’intentar abordar aquest projecte hauríeu de tenir:

• Habilitats bàsiques per treballar la fusta
• Habilitats de soldadura
• Comprensió de la plataforma Arduino
• Molta paciència.

Podeu trobar peces i materials al proveïdor que trieu, però si sou nou en el món de l’electrònica, us recomanem que utilitzeu Adafruit per comprar les vostres peces.

Llista de peces. (Nota: Les diferents variacions del xilòfon que adquireix poden provocar parts addicionals i / o diferents)

• Xilòfon de 16 tecles
• Jack MIDI
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Escut
• MCP23017 Expansió I2C
• Optoacoblador d'alta velocitat 6N136
• Solenoides Mini 12V - x16
• 1N4007 díode - x17
• Resistència de 470 ohm - x2
• Resistència 1K ohm - x17
• Resistència de 10K ohm
• C1815 Transistor NPN
• C4811 Darlington Transistor o transistor TIP120 - x16
• Clavilles i endolls de capçalera
• 12V - Font d'alimentació. (Els solenoides poden consumir força energia, recomano un subministrament de 10A)
• LED (preferència de color que trieu)
• Tassell d'armari de 3/4 polzades - 6 peus
• Fusta contraxapada o MDF de 3/4 de polzada
• Perfboard
• Cable d'interfície USB a MIDI (si es controla des de l'ordinador)
• Cargols de mida 4 mm m2 - x32
• m2 rentadores planes - x32
• Filferro
• Diversos cargols de fusta

Llista d'eines (Nota: aquest projecte requereix fabricació de fusta i es recomanen eines de fusta addicionals).

• Soldador
• Decapants de filferro
• Tornavisos.
• Alicates
• Pistola de cola calenta
• Super Glue
• Trepant.
• Broques. (Broquet de 3/4 de polzada i broques per a forats pilot)
• Eina de mesura (he utilitzat una vora recta.)
• Llapis.
• Trencaclosques

Eines opcionals

• Eina de soldadura (si és novetat en soldadura)
• Pinces

Pas 1: Cablatge del controlador Midi

El primer pas és muntar el controlador MIDI.

Per a això, necessitareu:

• Jack MIDI
• Arduino Dev. Escut
• MCP23017 Expansió I2C
• Optoacoblador d'alta velocitat 6N136
• 1N4007 díode - x1
• Resistència de 470 ohm - x2
• Resistència 1K ohm - x1
• Resistència de 10K ohm
• C1815 Transistor NPN
• Clavilles i endolls de capçalera
• LED
• Filferro

El circuit MIDI pot semblar intimidant per als principiants, però en realitat és bastant senzill. Si seguiu l'esquema proporcionat, no hauríeu de tenir cap problema.

La ubicació dels components serà fonamental. És fàcil quedar-se sense espai bastant ràpid, de manera que utilitzeu la imatge proporcionada del controlador acabat com a guia. Hi ha diversos dissenys que funcionaran per a aquest pas, de manera que si jugueu amb la ubicació podeu trobar una manera que us funcioni millor.

Tot compartirà un punt comú en aquest projecte; que serà important en el següent pas.

Com que treballem amb una font d’alimentació de 12 volts, solenoides de 12 volts i 12 volts es troba dins del rang acceptable per alimentar un Arduino, podem utilitzar la mateixa font d’alimentació per a tot.

Si no coneixeu la soldadura, us recomano que consulteu la guia d’Adafruit per a la soldadura i que practiqueu en alguns perfboard abans de continuar amb aquest projecte.

De la mateixa manera, si no esteu llegint esquemes, ara seria un bon moment per fer una lectura sobre els símbols i la polaritat. All About Circuits és un recurs meravellós per a això.

Pas 2: Cablatge dels circuits del solenoide

A continuació passarem al circuit del solenoide.

Per a aquest pas necessitareu:

• 1 díode 1N4007 - x16
• Resistència 1K ohm - x16
• Transistor Darlington o transistor TIP120 - x16
• Clavilles i endolls de capçalera
• Filferro

El circuit del solenoide és molt menys intimidant. Com que aquests circuits seran força petits, és un bon moment per fer servir alguns trossos de perfboard si els teniu estirats. N’haureu de fer 16. A la foto d'exemple es van fer 4 circuits per placa i va funcionar perfectament.

Recordeu que heu de connectar els cables de terra dels circuits del solenoide al mateix pla de terra on es troba el vostre Arduino.

Tot a l'exemple és modular, de manera que s'utilitzaven capçaleres i sòcols per fer més còmodes les proves. Tot i això, si voleu estalviar uns quants dòlars, podeu soldar els cables directament a les taules.

Els solenoides que s’utilitzaven a l’exemple venien amb connectors JST de 2 pins de fàbrica. Tot i que no hi havia ports JST a la meva pròpia caixa d’eines, alguns connectors d’angle recte aleatoris s’acoblaven molt bé a ells. Un altre bon ús de materials de rebuig.

Pas 3: Construir el marc

El tercer i més gran pas del procés és el muntatge del marc.

Necessitarà:

• Xilòfon Mini de 12 tecles de 16 tecles
• Tanca d'armari de 3/4 polzades - 6 peus
• Fusta contraxapada o MDF de 3/4 de polzada
• Diversos cargols de fusta

El marc és la primera àrea on estareu majoritàriament sols. El més probable és que no tingueu el mateix xilòfon que he fet servir i les vostres mesures seran diferents de les meves. Però no us temeu, proporcionaré tota la informació possible sobre el procés de disseny.

Primer vaig prendre les 3 mesures del meu xilòfon:

• Alçada
• Llargada
• Amplada del costat de l'octava baixa (el punt més ample)

Després vaig tallar un rectangle de fusta contraxapada; la longitud del rectangle ha de coincidir amb l’amplada del xilòfon. L'alçada us hauria de donar prou espai per aixecar el xilòfon a diverses polzades de la superfície on el col·loqueu. També hauria de donar a la barra central suficient espai per allotjar els circuits de solenoides i transistors.

Després de tallar els rectangles, vaig tallar una de les cantonades per donar-los una forma agradable. Aquest pas és opcional, però si voleu fer la mateixa marca des d'on l'inici de l'angle estaria a ras amb les tecles del meu xilòfon i es tallaria al centre superior. Les dues parts han de ser idèntiques entre si.

Vaig fixar els dos costats i vaig utilitzar una punta de pala de 3/4 polzades per perforar forats que em permetessin inserir el tac.

Després d’acabar-ho, vaig tallar 2 trossos més de fusta contraxapada com a suports per subjectar el xilòfon (similar als passadors). A continuació s’explica la fórmula que he utilitzat per dimensionar els suports.

Dimensions del suport:

• Suport de xilòfon 1 (alçada = 1 polzada, longitud = amplada del costat d'octava baixa del xilòfon)
• Suport de xilòfon 2 (alçada = 1 polzada, longitud = amplada del costat de l'octava alta del xilòfon)

Vaig enganxar i cargolar els suports al marc assegurant-me que mantenien el nivell del meu xilòfon. Vaig tallar el meixell de l’armari per la meitat i vaig empènyer les 2 peces als seus forats. Vaig comprovar l’ajust bàsic de tot i el vaig enganxar. Després d'assecar-se la cola, vaig tallar els trossos addicionals de clavilla d'armari i els vaig lliscar contra els laterals.

La barra central és la part més complicada i important. Ha de ser perfectament recte i haurà de deixar una distància gairebé perfecta entre la barra central i les tecles. Hi ha massa bretxa i els solenoides no entraran en contacte, hi ha massa escletxes i el xilòfon no sonarà bé.

Vaig tallar la barra central perquè encaixés perfectament entre els dos costats del xilòfon. Vaig esmolar, mesurar i repetir aquest pas fins que la barra central va ser tan recta com vaig poder fer-la. Llavors vaig col·locar una revista que tenia un gruix de 4 mm directament a les tecles del meu xilòfon i la vaig utilitzar com a guia per mantenir la barra central exactament allà on calia. He utilitzat 2 cargols a cada costat per mantenir la barra central al seu lloc.

Enhorabona, heu acabat amb el marc.

Pas 4: col·locació dels solenoides

El pas 4 està connectant els solenoides a la barra central.

Necessitarà:

• Solenoides Mini 12v - x16
• Cargols de mida 4 mm m2 - x32
• m2 rentadores planes - x32
• Diversos cargols de fusta
• Palets artesans

La manera com espaieu els solenoides depèn del vostre xilòfon. Vaig col·locar un pal artesanal sobre tantes tecles que hi cabessin i vaig marcar zones on els meus solenoides tocarien la meitat de cada tecla de xilòfon. L’espai va acabar sent de 4 solenoides per pal de nau.

Els solenoides que s’utilitzen a l’exemple s’han aprofitat prèviament per a cargols de mida M2. Un cargol M2 de 4 mm amb una rentadora plana M2 va assegurar perfectament el solenoide al pal de nau. He foradat prèviament els forats dels cargols i he fixat fermament els solenoides als bastons de l’ofici.

Després vaig tallar uns quants bastons d'artesania més i els vaig enganxar a la part posterior del meu arranjament del solenoide; això va fer dues coses. Primer, va separar prou la disposició del solenoide de la barra central perquè els caps del cargol M2 que estaven muntats a la part posterior dels solenoides no s’assentessin contra el feix central. En segon lloc, va proporcionar a la disposició del solenoide una connexió més sòlida en proporcionar més material per cargolar-hi.

Per fixar la disposició al feix central, vaig alliberar l'espaiat alineant la disposició del solenoide fins on hauria d'estar; vaig empènyer manualment els meus pistons solenoides per assegurar-me que tots colpegarien les tecles del xilòfon de manera uniforme; i després va utilitzar petits cargols de fusta per fixar-lo a la barra central.

Pas 5: Codificació de l'Arduino i comprensió del MIDI

Per programar l'Arduino, haureu d'instal·lar l'IDE Arduino més recent i aprendre a fer algunes coses bàsiques com carregar al vostre Arduino i instal·lar biblioteques. Hi ha moltes guies a Internet sobre com fer-ho i el procés no s’adapta a l’abast d’aquesta compilació.

Un cop us sentiu còmode amb l'IDE Arduino, necessitareu les biblioteques següents.

• Biblioteca Arduino MIDI
• Biblioteca Adafruit MCP23017

Després d'haver instal·lat aquestes biblioteques, descarregueu el codi d'aquest document instructiu i copieu-lo i enganxeu-lo a l'IDE Arduino.

Sense connectar la placa MIDI que heu creat, pengeu el codi a l'Arduino. Un cop s'ha carregat el codi, enganxeu-ho tot, premeu el botó de restabliment de l'Arduino i comproveu que tot funciona com hauria de ser.

NOTA*

Els diferents xilòfons tenen diferents disposicions de notes, de manera que és possible que el codi exacte que he escrit no funcioni correctament per al vostre xilòfon. Però això és una solució fàcil. Consulteu aquest gràfic de notes MIDI i canvieu el número de nota al codi Arduino perquè correspongui amb les notes del vostre xilòfon.

Com a referència, les notes que he predefinit són les següents:

• 79 - G
• 77 - F
• 76 - E
• 74 - D
• 72 - C.
• 71 - B
• 69 - A
• 67 - G
• 65 - F
• 64 - E
• 62 - D
• 60 - C - C mitjà
• 59 - B
• 57 - A
• 55 - G
• 53 - F

Pas 6: el programa de música

El programa que veieu al vídeo és Guitar Pro 6. No és molt car, però és fàcil d’utilitzar i pot emetre MIDI exactament com jo vull. Una altra característica interessant de GP6 és que podeu afegir staccato a tota una pista que ajudi el so del xilòfon alliberant les notes prematurament.

El següent detall important és que el meu xilòfon només té 2 octaves de notes naturals; el que significa que no pot jugar a objectes nítids ni plans.

Si heu creat aquest projecte, no dubteu a descarregar el Tetris Theme que he inclòs en aquesta pàgina.