ANDI - Generador de ritme aleatori - Electrònica: 24 passos (amb imatges)

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

ANDI és una màquina que genera un ritme aleatori amb només prémer un botó. Cada batec és únic i es pot modificar amb cinc botons. ANDI és el resultat d’un projecte universitari que consistia en inspirar músics i examinar noves maneres de treballar amb ritmes de bateria. Podeu trobar més informació sobre el projecte a andinstruments.com

Durant la fase de disseny d'ANDI es va inspirar molta comunitat de fabricants i, sobretot, de projectes emocionants aquí a Instructables. Per tornar el favor, he escrit aquest manual sobre com dissenyar el circuit elèctric per al generador de ritmes ANDI. És un circuit senzill amb cinc comandaments rotatius que controla la reproducció de sons de bateria curta emmagatzemats en una targeta micro-SD mitjançant un Arduino Nano.

Aquest instructable cobreix la creació del circuit electrònic i es troba el codi programat a l'Arduino i els sons de bateria utilitzats. El codi s’explica amb comentaris al fitxer de codi i no aprofundiré en el codi d’aquest tutorial.

ANDI té un exterior de xapa d’alumini i contraxapat i no he inclòs la fabricació de l’exterior en aquest instructiu.

Si hi ha interès en una explicació exhaustiva del codi o com fer el recinte, s'afegirà en el futur.

En cas contrari, això us dóna la llibertat de dissenyar el vostre propi recinte per al vostre generador de ritme ANDI.

Seguiu el meu projecte ANDinstruments a instagram per obtenir actualitzacions multimèdia del projecte: @and_instruments

Pas 1: Com seguir el tutorial

He intentat que aquest instructiu sigui el més detallat possible per donar-hi accés a persones de tots els nivells d’habilitat.

Això vol dir que de vegades pot semblar excessivament detallat i lent, així que, si us plau, passeu pels passos amb els quals ja us sentiu còmodes.

Per a una comprensió més profunda d’algunes parts clau del circuit, he afegit enllaços a altres instruccions, tutorials i pàgines de wikipedia que us ajudaran a entendre què passa.

No dubteu a redissenyar el circuit i tornar a escriure el codi que considereu oportú i, si ho feu, torneu a enllaçar a andinstruments.com i acrediteu la font.

Si us plau, comenteu o envieu-me un correu electrònic a [email protected] si teniu cap pregunta sobre l’Instruible o alguna idea sobre com millorar el circuit o el tutorial.

Pas 2: Reuneix components

He utilitzat els components següents per al disseny del circuit:

• 39x30 forats de 3 taulers de llistons
• Arduino nano compatible V3.0 ATMEGA328 16M
• (2x) capçalera masculina de 15x1 per a Arduino
• Breakout MicroSD amb canvi de nivell (SparkFun Shifting μSD Breakout)
• Capçalera de pins masculins 7x1 per MicroSD Breakout
• Targeta micro SDHC (targeta micro SDHC Intenso de 4 GB classe 4)
• (4x) potenciòmetres de 10k Ohm (Alps 9mm mida eix de metall Snap RK09L114001T)
• (4x) Condensadors ceràmics de 0,1 uF (Vishay K104K15X7RF53L2)
• Resistència d'1 k Ohm (resistència de pel·lícula metàl·lica 0,6 W 1%)
• Connector d'àudio de muntatge de panell de 3,5 mm (Kycon STPX-3501-3C)
• Codificador rotatiu amb interruptor de pressió (codificadors Bourns PEC11R-4025F-S0012)
• Commutador de commutació (pestanyes de soldadura d'un pol on-on MTS-102)
• Corretja de bateria de 9 volts (corretja de bateria tipus I de 9 volts blindada Keystone)
• Bateria de 9 volts
• Filferro de nucli massís amb diferents colors

Intentaré explicar la meva elecció de components al llarg de l'Instruible. Durant el procés de disseny del circuit, vaig intentar principalment que aquest projecte fos el més barat i petit possible. Per tant, he intentat mantenir tots els components muntats al tauler de fusta, de manera que els cables que els connectin puguin recórrer la placa.

Si teniu algun suggeriment sobre com millorar el circuit, si us plau comenteu-me o envieu-me un correu electrònic.

Pas 3: cerqueu algunes eines

Utilitzo les següents eines i equips per a aquest projecte:

• Taula de pa per provar components abans de soldar-los al tauler de fusta
• Un petit parell d’alicates per tallar cables
• Decapant automàtic de filferro
• Un parell d’alicates per doblegar els cables de nucli sòlid i les potes dels components
• Soldador amb temperatura regulable
• "Ajudar a les mans" per aguantar el tauler mentre es solda
• Un petit altaveu amplificat i un cable d’àudio de 3,5 mm per provar la sortida d’àudio dels circuits

Pas 4: seguiu l'esquema

Aquest esquema es fa amb Fritzing i us recomano comprovar-ho durant tot el procés per veure que no heu perdut cap component o connexió.

Els components de l’esquema no s’assemblen exactament als que he utilitzat al meu circuit, però mostra com connectar els cables i els pins als mateixos llocs que als meus components.

Pas 5: connecteu l'Arduino a la placa Breakout de la targeta MicroSD

Recomano iniciar el projecte provant els dos components més importants del circuit: l'Arduino Nano i la placa de separació de la targeta MicroSD. Ho faig en una pissarra i, quan funciona bé, soldo els components d’una pissarra que el fa permanent.

Si voleu obtenir més informació sobre el funcionament de la placa MicroSD-breakout, us recomano llegir aquest tutorial d'Adafruit: Micro SD Card Breakout Board Tutorial.

Capçaleres de pin de soldadura a la placa Arduino i la placa microSD. Utilitzo un tauler per mantenir les capçaleres dels pins masculins al seu lloc mentre es solda. Pot ser difícil fer una bona unió de soldadura i en veureu algunes defectuoses a les imatges del meu exemple. Us recomano veure alguns tutorials de soldadura abans de començar si és la primera vegada que utilitzeu un soldador.

Connecteu la placa microSD a l’Arduino a la taula de proves en l’ordre següent:

• Pin Arduino GND -> MicroSD GND
• Pin Arduino 5V -> MicroSD VCC
• Pin Arduino D10 -> MicroSD CS
• Pin Arduino D11 -> MicroSD DI
• Pin Arduino D12 -> MicroSD D0
• Pin Arduino D13 -> MicroSD SCK (també l'he vist anomenat CLK)

El pin del CD de la placa microSD no s’utilitza en aquest projecte.

Pas 6: prepareu la targeta MicroSD

Connecteu la targeta MicroSD a un ordinador amb un adaptador. Faig servir un adaptador de targeta MicroSD a targeta SD. Formateu la targeta MicroSD amb el programari SD Formatter de l'Associació SD:

Utilitzo la configuració "Sobrescriu el format" que esborra tot el que hi ha a la targeta MicroSD tot i que la meva targeta és nova i ja està buida. Ho faig perquè es recomana en molts tutorials sobre l’ús de targetes SD amb Arduino. Especifiqueu el nom de la targeta i premeu "Format". Normalment trigo uns 5 minuts i acaba amb el missatge "Format de targeta completat". Tanca SDFormatter.

Pengeu tots els fitxers.wav del clip de so comprimit al directori arrel de la targeta MicroSD que es troba aquí. Expulseu la targeta MicroSD un cop finalitzada la pujada i torneu-la a col·locar al tauler microSD.

Si coneixeu el vostre programa d’àudio, podeu afegir els vostres propis clips de so en lloc dels meus si els anomeneu de la mateixa manera que als meus fitxers d’exemple. Els fitxers han de ser fitxers.wav de 8 bits amb una freqüència de mostreig de 44 100Hz.

Pas 7: proveu la targeta MicroSD

Pengeu el codi "CardInfoTest10" a l'Arduino per provar la connexió a la targeta MicroSD. Aquest codi va ser creat per Limor Fried 2011 i modificat per Tom Igoe 2012 i es troba i s’explica al lloc web d’Arduino aquí.

Obriu el monitor sèrie a 9600 baud i confirmeu que rebeu el següent missatge:

Inicialització de la targeta SD … El cablejat és correcte i hi ha una targeta present.

Tipus de targeta: SDHC

El tipus de volum és FAT32”

A continuació, segueixen moltes línies de text que ara no són importants per a nosaltres.

Si voleu aprendre com funciona el monitor sèrie, consulteu aquesta lliçó d'Adafruit: Serial monitor arduino.

Pas 8: soldeu l'Arduino i la placa MicroSD-Breakout al Stripboard

Desconnecteu l'Arduino de l'ordinador i extreu suaument l'Arduino i la placa microSD de la placa de suport. Utilitzo un petit tornavís “de cap pla” i el moc entre la part de plàstic de les capçaleres dels pins masculins i la taula de pa en diversos llocs fins que els components estiguin prou solts per aixecar-los a mà.

Deixeu el tauler de fusta i gireu-lo de manera que les illes de coure estiguin cap avall. Ara és el moment de soldar l’Arduino i la placa de sortida MicroSD al tauler per fer aquestes parts del projecte permanents. Recordeu que és molt difícil treure els components després de soldar-los al tauler, així que assegureu-vos que es col·loquen correctament a les posicions adequades i que s’enfonsen el més ajustats possible al tauler per donar-los una bona resistència mecànica després de la soldadura.

Faig servir cinta aïllant per subjectar els components mentre es solda, perquè quan es solda s’ha de girar el tauler de cap per avall per veure les illes de coure i les capçaleres de pins masculins on s’ha de soldar.

Faig servir les mans "ajudants" mentre es solda per evitar col·locar el tauler de fusta i els components solts sobre la taula. Si es col·loquen, els components solts es poden moure una mica i es pot perdre l’ajust estret al tauler.

Repetiu el procés per a la placa microSD. Primer, poseu-lo bé al lloc adequat i subjecteu-lo amb cinta aïllant.

Com que la placa microSD només té capçaleres de pins masculins en un costat, es fixarà en una posició basculant. No hi veig cap problema, així que el fixo amb un angle amb cinta aïllant i queda ben ajustat després de soldar.

Aleshores giro el tauler cap per avall i faig servir les meves “mans ajudants” mentre solda.

Pas 9: connecteu el control de volum i el filtre de pas baix al tauler de control

Ara és hora d'afegir components al tauler de control per a la sortida de so i el control del volum. Els components es connectaran entre ells mitjançant un cable de nucli sòlid de colors.

El potenciòmetre actua com a control de volum, quan es gira augmenta la seva resistència i redueix el volum de la sortida de so. Si voleu obtenir més informació sobre els potenciòmetres, podeu consultar aquesta pàgina de wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer.

La resistència d'1 k Ohm i el condensador ceràmic de 0, 1 uF actuen com un filtre de pas baix per eliminar el soroll de pas elevat. Si voleu obtenir més informació sobre els filtres de pas baix, podeu consultar aquesta pàgina de wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter

Vaig soldar aquests components al tauler abans de soldar els cables entre la placa microSD i l’Arduino. Ho faig perquè vull que els cables per a la sortida de so estiguin a prop del tauler.

Comenceu aplanant les potes metàl·liques del potenciòmetre si estan doblegades com la meva a l'exemple. Fent això, podeu introduir les potes pels forats del tauler per augmentar la força que manté el potenciòmetre al seu lloc.

Premeu el potenciòmetre pels forats del tauler d’acord segons l’esquema fritzing.

Utilitzeu alicates per doblegar les potes de suport del potenciòmetre cap al tauler de tires.

Ara és hora de connectar el potenciòmetre a l'Arduino. Talleu el cable de nucli sòlid a la longitud adequada.

Utilitzeu una eina de tira de cables per eliminar uns 5 mm de plàstic a cada extrem del cable per deixar al descobert el metall que hi ha a l’interior.

Utilitzeu les alicates per doblegar el cable perquè encaixi amb el tauler de fusta.

Premeu el cable pels orificis del tauler de connexions que el connecta amb el pin dret del potenciòmetre i el pin Arduino D9. Doblegueu el cable a la part posterior del tauler de tires per mantenir el cable al seu lloc mentre s’afegeixen més components. No soldeu encara.

Repetiu el procés afegint un cable al pin central del potenciòmetre i un pin buit a la dreta del potenciòmetre segons els esquemes fritzing.

Afegiu la resistència d’1 k Ohm a un forat al costat del cable del pin central del potenciòmetre.

Utilitzeu les alicates per doblegar una pota del condensador dues vegades per tal que encaixi en dos forats del tauler d’acord segons l’esquema de fritzing.

Premeu el condensador pels forats del tauler de fusta perquè una pota comparteixi un forat amb la resistència i una pota passi per un forat d’una illa buida de 3 forats a la dreta de la resistència.

Premeu el condensador prou cap avall perquè no quedi més alt del tauler que el prestatge del potenciòmetre que hi ha a sota dels fils. Això es deu al fet que la part superior metàl·lica de la carcassa es recolzarà contra la prestatgeria del potenciòmetre i, per tant, el condensador no hauria d’estar a la part superior.

Afegiu dos cables més per connectar la terra arduino al pin esquerre del potenciòmetre i continueu des d'allà fins a un forat connectat al condensador.

Pas 10: soldeu el comandament de control de volum i el filtre de pas baix al tauler de control

Després de doblegar tots els cables de la part posterior del tauler de fusta perquè els components i els cables no caiguin, podeu girar el tauler de cap per avall. Utilitzo les meves “mans ajudants” per aguantar el tauler de revés. Assegureu-vos que les potes doblegades dels components i dels cables no interfereixin amb cap altra. De vegades, les potes doblegades es poden utilitzar per salvar la bretxa entre diferents illes de coure. Normalment, això és bo fer-ho amb la terra i els pins de 5V de l’Arduino perquè molts components sovint estan connectats amb aquests dos. En aquest cas faig servir aquesta tècnica al pin de terra Arduino.

Després de soldar, faig servir una pinça afilada per tallar les potes i els cables allà on siguin massa llargs.

Pas 11: Connecteu la placa MicroSD Breakout a l'Arduino

Ara és el moment de connectar la placa microSD a l'Arduino. Comenceu mitjançant la connexió d’un cable entre la terra de l’Arduino i la terra de la placa microSD. Ara faig servir l’extensió del pin de terra Arduino que he creat soldant l’extrem del cable que va entre l’Arduino i el pin esquerre del potenciòmetre a l’illa de coure adjacent al costat del pin de terra de l’Arduino.

Seguiu doblegant l'extrem del cable a la part posterior del tauler per mantenir el cable al seu lloc i espereu amb la soldadura fins que tots els cables entre l'Arduino i la placa de separació MicroSD estiguin al seu lloc.

Afegiu un cable entre el pin CS de la placa microSD i el pin D10 de l'Arduino.

Continueu amb un cable entre el pin DI de la placa microSD i el pin D11 de l'Arduino.

Connecteu el DO de la placa microSD amb el pin D12 de l'Arduino.

Connecteu el pin SCK de la placa microSD (a una altra placa microSD que he utilitzat abans que aquest pin s’hagi anomenat CLK en lloc de SCK) amb el pin D13 de l’Arduino.

L'últim cable connectat es troba entre el pin VCC de la placa microSD i el pin 5V de l'Arduino.

Els cables poden estar una mica estrets, però assegureu-vos que les parts metàl·liques dels cables no es toquin.

Gireu el tauler i assegureu-vos que els cables segueixen al seu lloc.

Pas 12: soldeu el tauler MicroSD Breakout al Stripboard

Apliqueu la soldadura i talleu els extrems de filferro que sobren.

Pas 13: connecteu i soldeu la presa d’àudio al Stripboard

Ara és hora de connectar la presa d’àudio al tauler. Comenceu fixant els cables a la presa d’àudio i doblegueu els cables al voltant dels passadors de la presa d’àudio per mantenir-los al seu lloc.

Pot ser difícil mantenir el cable en lloc mentre es solda. Faig servir les meves “mans amigues” una vegada més per a això.

Connecteu els cables de la presa d’àudio al tauler d’esquena segons l’esquema de fritzing i doblegueu els cables de la part posterior del tauló per mantenir-los al seu lloc.

Gireu el tauler de revés i apliqueu la soldadura als cables de la presa d’àudio. A continuació, talleu els cables sobrants amb unes alicates.

Pas 14: proveu la presa d'àudio

Ara és hora de provar la sortida d'àudio. Connecteu l'Arduino a l'ordinador i pengeu el codi "andi_testsound" que es troba aquí.

Connecteu la presa d’àudio amb un cable d’àudio de 3,5 mm (el mateix tipus de connector que fan servir els auriculars normals) a un altaveu amplificat. En aquest vídeo connecto la presa d’àudio a un petit altaveu bluetooth que també té una entrada “Audio In” de 3,5 mm a la part posterior. Aquest circuit no funcionarà amb auriculars connectats perquè no té amplificació de la sortida de so. L’Arduino encara ha d’estar connectat a l’ordinador per obtenir energia. El codi "andi_testsound" reprodueix diferents clips de so de la targeta MicroSD i, si tot funciona, ara escoltarà un ritme aleatori a través de l'altaveu. També podeu girar el potenciòmetre per augmentar o disminuir el volum de la sortida.

Pas 15: connecteu i soldeu els potenciòmetres al tauler de ratlles

Ara és el moment d'afegir la resta de potenciòmetres que s'utilitzen com a comandaments per controlar el batec generat. Llegiu més informació sobre l’ús de potenciòmetres com a entrades analògiques amb un Arduino al lloc web d’Arduino: llegir un potenciòmetre (entrada analògica).

Utilitzeu una pinça per redreçar les potes dels potenciòmetres que no tenen funció elèctrica tal com es va fer amb el primer potenciòmetre.

Col·loqueu els potenciòmetres a la ubicació correcta segons l'esquema de Fritzing amb les cinc potes dels components a través dels forats.

Doblegueu les dues potes laterals a la part posterior del tauler per donar-li certa resistència mecànica durant la soldadura.

Soldeu totes les cinc potes encara que les potes laterals no tinguin cap funció elèctrica. Això proporciona als potenciòmetres una mica de resistència mecànica addicional.

Pas 16: connecteu i soldeu els condensadors al tauler de control

S’afegeixen condensadors entre el pin de sortida del senyal i el pin de terra dels potenciòmetres per fer el senyal més estable. Llegiu més informació sobre el suavitzat d’entrada en aquest manual instructiu: Entrada de potenciómetre suau.

Afegiu els condensadors al tauler d’acord segons l’esquema de Fritzing. Premeu-los cap avall tan a prop del tauler de tires perquè la part superior no quedi per sobre del prestatge dels potenciòmetres.

Doblegueu les potes dels condensadors a la part posterior del tauler per mantenir-los al seu lloc mentre soldeu.

Soldeu les potes i talleu-ne la resta.

Pas 17: Connecteu i soldeu el codificador rotatiu al tauler de regles

Estireu les dues potes laterals del codificador rotatiu de manera que quedin planes contra el tauler de tires. Ho faig perquè els codificadors rotatius tenen potes laterals massa grans per empènyer-les a través d’un forat de taulers.

Premeu el codificador rotatiu a través del tauler de regletes al lloc adequat segons l’esquema de Fritzing.

Aleshores faig servir una cinta aïllant per mantenir el codificador rotatiu al seu lloc mentre es solda, perquè els passadors del codificador no el mantenen prou bo.

Soldeu el codificador rotatiu i traieu la cinta.

Pas 18: Connectar i soldar cables Connectar els potenciòmetres a l'Arduino (1/2)

Afegiu els cables de senyal dels pins centrals de cada potenciòmetre al pin Arduino dret segons l’esquema de Fritzing.

Feu el mateix amb els cables de 5 V que connecten els pins dret de potenciòmetres en sèrie amb el pin VCC de la placa microSD.

Doblegueu els cables a la part posterior del tauler.

Soldeu els cables i talleu la part metàl·lica sobrant dels cables.

Pas 19: Connectar i soldar cables Connectar els potenciòmetres a l'Arduino (2/2)

Comença a aglomerar-se a la part frontal del tauler, de manera que volem afegir els darrers cables a la part posterior per connectar els darrers pins dels components. Ara que els potenciòmetres i el codificador rotatiu estan al seu lloc, el tauler de tires pot quedar-se cap per avall, cosa que ajuda a soldar els cables directament a la part posterior.

Comenceu mesurant tres cables de la mateixa longitud que connectaran els pins de terra dels potenciòmetres. Aquests cables no passaran pels forats, sinó que es soldaran mentre es trobin al costat del passador dret segons l’esquema de Fritzing.

Això és més difícil que soldar un cable que hagi passat per un forat i que estigui doblegat, així que comenceu amb un cable a la vegada i tingueu cura de no superposar la soldadura de diferents pins.

Pas 20: Connectar i soldar cables Connectant el codificador rotatiu a l'Arduino

Ara continueu afegint dos cables més curts per connectar els cables de terra dels potenciòmetres al codificador rotatiu.

Soldeu els cables mentre deixeu que el tauler de tires quedi sol pels potenciòmetres.

Afegiu tres cables que connecten el codificador rotatiu a l’arduino segons l’esquema de Fritzing i, finalment, afegiu un cable curt que connecti el pin de terra de l’interruptor MicroSD al pin de terra del potenciòmetre més proper. Soldeu els cables d’un en un.

Pas 21: proveu el codi ANDI complet

Ara és hora de provar la versió completa del codi que es troba aquí. Connecteu l'Arduino a l'ordinador i pengeu el codi ANDI.

A continuació, connecteu el cable de l'altaveu a la sortida d'àudio i proveu la prova dels potenciòmetres i el codificador rotatiu. Si no escolteu molts sorolls aguts, no us preocupeu, això ha estat per a mi a l’alimentació de l’Arduino amb el cable USB. Al següent pas, soldareu un connector de bateria i un interruptor d’alimentació al tauler de control i, per tant, l’Arduino ja no ha d’estar alimentat per l’ordinador.

Pas 22: connecteu i soldeu el connector de la bateria al tauler de control

El connector de la bateria connecta una bateria de 9V com a font d’alimentació al tauler. L'interruptor d'activació activarà o desactivarà el projecte mitjançant el pont o el trencament del cable vermell del connector de la bateria.

Talleu el cable vermell a uns 10 cm del suport del connector de la bateria i doblegueu l'extrem del cable al voltant del pas central del commutador. A continuació, connecteu un altre cable d’uns 20 cm a un dels passadors externs del commutador.

Soldeu els dos cables vermells al commutador mitjançant les "mans d'ajuda" per mantenir els cables al seu lloc.

Connecteu l'extrem del cable vermell al pin Vin de l'Arduino i el fil negre al pin de terra a les ubicacions segons l'esquema de Fritzing.

Doblegueu els cables a la part posterior del tauler i gireu el tauler per soldar-lo al seu lloc.

Utilitzeu l’interruptor per activar l’Arduino i comproveu si els LED del microcontrolador s’encenen.

Pas 23: proveu el circuit

Gireu el potenciòmetre situat a l’esquerra tot el sentit antihorari per baixar el volum i, a continuació, connecteu el cable de l’altaveu al connector d’àudio. L'altaveu també hauria de tenir un volum mínim mentre es connecta el tauler de cadenes per evitar sorolls elevats que de vegades es puguin produir en prémer el cable de l'altaveu al connector d'àudio.

Pas 24: Incloeu-lo a la vostra manera

Molt bon treball, heu acabat. Ara depèn de vosaltres tancar el circuit com vulgueu. Vaig optar per col·locar el meu circuit dins d’un recinte de xapa d’alumini i contraxapat de bedoll pintat de color fosc, però no dubteu a fer-ho com vulgueu.

Si us plau, deixeu un comentari o envieu-me un correu electrònic a [email protected] amb els vostres circuits o si teniu alguna pregunta o millora a compartir.

Accèssit al primer concurs d’autors 2018

Subcampió del repte Epilog 9

Finalista del Concurs Arduino 2017