Automatisiertes MIDI-Xylophon - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

In diesem anweisbaren werden wir untersuchen, wie Magnetspulen mit einem Arduino Uno und MIDI-Signalen feuern. Eine der besten Anwendungen dafür ist der Bau eines automatisierten Xylophons. Obwohl dies nur eine Anleitung ist, werden der Arduino-Code und die elektrischen Schaltpläne bereitgestellt.

Bevor Sie versuchen, dieses Projekt in Angriff zu nehmen, sollten Sie Folgendes haben:

• Grundkenntnisse in der Holzbearbeitung
• Lötkenntnisse
• Ein Verständnis der Arduino-Plattform
• Viel Geduld.

Teile und Materialien erhalten Sie beim Händler Ihrer Wahl, aber wenn Sie neu in der Welt der Elektronik sind, wird empfohlen, dass Sie Adafruit verwenden, um Ihre Teile zu kaufen.

Liste der Einzelteile. (Hinweis: Unterschiedliche Abweichungen des Xylophons, das Sie kaufen, können dazu führen, dass zusätzliche und/oder andere Teile benötigt werden)

• Xylophon mit 16 Tasten
• MIDI-Buchse
• Arduino Uno R3
• Arduino-Entwickler Schild
• MCP23017 I2C-Erweiterung
• 6N136 Hochgeschwindigkeits-Optokoppler
• Mini 12V Magnetspulen - x16
• 1N4007 Diode - x17
• 470 Ohm Widerstand - x2
• 1K Ohm Widerstand - x17
• 10K Ohm Widerstand
• C1815 NPN-Transistor
• C4811 Darlington-Transistor oder TIP120-Transistor - x16
• Stiftleisten und Buchsen
• 12V - Stromversorgung. (Magnete können ziemlich viel Strom verbrauchen, ich empfehle eine 10A-Versorgung)
• LED (Farbwunsch nach Wahl)
• 3/4 Zoll Schrankdübel - 6ft
• 3/4 Zoll Sperrholz oder MDF
• Perfboard
• USB-zu-MIDI-Schnittstellenkabel (bei Steuerung vom PC)
• 4mm m2 große Schrauben - x32
• m2 flache Unterlegscheiben - x32
• Kabel
• Diverse Holzschrauben

Werkzeugliste (Hinweis: Dieses Projekt erfordert Holzbearbeitung und zusätzliche Holzbearbeitungswerkzeuge werden empfohlen.)

• Lötkolben
• Abisolierzangen
• Schraubendreher.
• Zange
• Heißklebepistole
• Sekundenkleber
• Bohren.
• Bohrer. (3/4 Zoll Spatenbit und Bits für Pilotlöcher)
• Messwerkzeug (ich habe eine gerade Kante verwendet.)
• Bleistift.
• Puzzle

Optionale Werkzeuge

• Entlötwerkzeug (wenn Sie neu beim Löten sind)
• Pinzette

Schritt 1: Verdrahten des Midi-Controllers

Der erste Schritt besteht darin, den MIDI-Controller zusammenzubauen.

Dazu benötigen Sie:

• MIDI-Buchse
• Arduino-Entwickler Schild
• MCP23017 I2C-Erweiterung
• 6N136 Hochgeschwindigkeits-Optokoppler
• 1N4007 Diode - x1
• 470 Ohm Widerstand - x2
• 1K Ohm Widerstand - x1
• 10K Ohm Widerstand
• C1815 NPN-Transistor
• Stiftleisten und Buchsen
• LED
• Kabel

Die MIDI-Schaltung kann Anfängern einschüchternd erscheinen, ist aber eigentlich ziemlich einfach. Wenn Sie dem mitgelieferten Schema folgen, sollten Sie keine Probleme haben.

Die Platzierung der Komponenten wird entscheidend sein. Es ist leicht, ziemlich schnell keinen Platz mehr zu haben, also verwenden Sie bitte das bereitgestellte Bild des fertigen Controllers als Anhaltspunkt. Es gibt mehrere Layouts, die für diesen Schritt funktionieren. Wenn Sie also mit der Platzierung herumspielen, finden Sie möglicherweise einen Weg, der für Sie besser funktioniert.

Alles wird in diesem Projekt eine gemeinsame Basis haben; was im nächsten Schritt wichtig sein wird.

Da wir mit einem 12-Volt-Netzteil, 12-Volt-Magnetspulen arbeiten und 12 Volt im akzeptablen Bereich für die Stromversorgung eines Arduino liegen, können wir für alles dasselbe Netzteil verwenden.

Wenn Sie neu beim Löten sind, empfehle ich dringend, dass Sie sich den Leitfaden zum Löten von Adafruit ansehen und auf einem Perfboard üben, bevor Sie mit diesem Projekt fortfahren.

Ebenso, wenn Sie neu im Lesen von Schaltplänen sind, wäre jetzt ein guter Zeitpunkt, um etwas über Symbole und Polarität zu lesen. All About Circuits ist hierfür eine wunderbare Ressource.

Schritt 2: Verdrahtung der Magnetkreise

Als nächstes werden wir zum Magnetkreis übergehen.

Für diesen Schritt benötigen Sie:

• 1 1N4007 Diode - x16
• 1K Ohm Widerstand - x16
• Darlington-Transistor oder TIP120-Transistor - x16
• Stiftleisten und Buchsen
• Kabel

Der Magnetkreis ist viel weniger einschüchternd. Da diese Schaltungen ziemlich klein sind, ist es eine gute Zeit, einige Schrottstücke von Perfboard zu verwenden, wenn Sie sie herumliegen haben. Sie müssen 16 davon machen. Im Beispielfoto wurden 4 Schaltungen pro Platine hergestellt und es hat perfekt geklappt.

Denken Sie daran, die Erdungsdrähte Ihrer Magnetspulenkreise mit derselben Erdungsebene zu verbinden, auf der sich Ihr Arduino befindet.

Alles in dem Beispiel ist modular, daher wurden Header und Sockets verwendet, um das Testen bequemer zu machen. Wenn Sie jedoch ein paar Dollar sparen möchten, können Sie die Drähte direkt in die Platinen einlöten.

Die im Beispiel verwendeten Magnetspulen wurden ab Werk mit 2-poligen JST-Steckern geliefert. Während in meiner eigenen Toolbox keine JST-Ports praktisch waren, koppelten einige zufällige rechtwinklige Anschlüsse gut damit. Eine weitere gute Verwendung von Schrott.

Schritt 3: Aufbau des Rahmens

Der dritte und größte Schritt in diesem Prozess ist die Montage des Rahmens.

Du wirst brauchen:

• 16 Tasten Xylophon Mini 12V
• 3/4 Zoll Schrankdübel - 6ft
• 3/4 Zoll Sperrholz oder MDF
• Diverse Holzschrauben

Der Rahmen ist der erste Bereich, in dem Sie größtenteils allein sind. Es besteht die Möglichkeit, dass Sie nicht das gleiche Xylophon haben, das ich verwendet habe, und Ihre Maße werden sich von meinen unterscheiden. Aber keine Angst, ich werde so viele Informationen wie möglich über den Designprozess bereitstellen.

Zuerst habe ich die 3 Messungen meines Xylophons gemacht:

• Höhe
• Länge
• Breite der unteren Oktavseite (der breiteste Punkt)

Ich schneide dann ein Rechteck aus Sperrholz; Die Länge Ihres Rechtecks sollte der Breite Ihres Xylophons entsprechen. Die Höhe sollte Ihnen genügend Raum geben, um Ihr Xylophon einige Zentimeter von der Oberfläche zu heben, auf der Sie es platzieren. Es sollte auch Ihrer Mittelleiste genug Platz geben, um die Magnetspulen und die Transistorschaltung aufzunehmen.

Nachdem ich meine Rechtecke geschnitten habe, schneide ich jeweils eine der Ecken ab, um ihnen eine schöne Form zu geben. Dieser Schritt ist optional, aber wenn Sie die gleiche Markierung machen möchten, von der aus der Anfang des Winkels bündig mit den Tasten meines Xylophons ist und in die obere Mitte geschnitten wird. Beide Seiten sollten identisch sein.

Ich klemmte zwei Seiten zusammen und benutzte einen 3/4-Zoll-Spatenbohrer, um Löcher zu bohren, die es mir ermöglichen würden, meinen Dübel einzusetzen.

Nachdem das fertig war, schneide ich 2 weitere Sperrholzstücke als Stützen, um das Xylophon zu halten (ähnlich wie Regalstifte). Die Formel, die ich verwendet habe, um die Stützen zu dimensionieren, wird unten erklärt.

Stützabmessungen:

• Xylophon-Unterstützung 1 (Höhe = 1 Zoll, Länge = Breite der unteren Oktavseite des Xylophons)
• Xylophon-Unterstützung 2 (Höhe = 1 Zoll, Länge = Breite der hohen Oktavseite des Xylophons)

Ich klebte und schraubte die Stützen an den Rahmen, um sicherzustellen, dass sie mein Xylophonniveau hielten. Ich schneide meinen Schrankdübel in zwei Hälften und schiebe die 2 Stücke in ihre Löcher. Ich habe die Grundpassform von allem überprüft und zusammengeklebt. Nachdem der Leim getrocknet war, schneide ich die zusätzlichen Stücke des Schrankdübels ab und schleife sie flach an den Seiten.

Die Mittelleiste ist der kniffligste und wichtigste Teil. Es muss perfekt gerade sein und Sie müssen eine fast perfekte Lücke zwischen der Mittelleiste und den Tasten lassen. Zu viel Abstand und Ihre Magnetspulen haben keinen Kontakt, zu wenig Abstand und Ihr Xylophon klingt nicht richtig.

Ich schneide die Mittelstange so, dass sie genau zwischen die beiden Seiten des Xylophons passt. Ich schleifte, maß und wiederholte diesen Schritt, bis meine Mittelstange so gerade war, wie ich es machen konnte. Dann legte ich ein 4 mm dickes Magazin direkt auf die Tasten meines Xylophons und benutzte es als Führung, um die Mittelstange genau dort zu halten, wo sie sein musste. Ich benutzte 2 Schrauben auf jeder Seite, um die Mittelstange an Ort und Stelle zu halten.

Herzlichen Glückwunsch, Sie sind mit dem Rahmen fertig!

Schritt 4: Platzieren der Magnetspulen

Schritt 4 ist das Anbringen der Magnetspulen an der Mittelstange.

Du wirst brauchen:

• Mini 12v Magnetspulen - x16
• 4mm m2 große Schrauben - x32
• m2 flache Unterlegscheiben - x32
• Diverse Holzschrauben
• Bastelsticks

Wie Sie Ihre Magnetspulen platzieren, hängt von Ihrem Xylophon ab. Ich legte einen Bastelstock über so viele Tasten, dass er darüber passte, und markierte Bereiche, in denen meine Magnetspulen auf die Mitte jeder Xylophontaste tippen würden. Der Abstand betrug am Ende 4 Magnetspulen pro Bastelstock.

Die im Beispiel verwendeten Magnetspulen wurden für M2-Schrauben vorgebohrt. Eine 4 mm M2-Schraube mit einer M2-Unterlegscheibe sicherte das Solenoid perfekt am Bastelstab. Ich habe die Löcher für die Schrauben vorgebohrt und die Magnetspulen fest an den Bastelstöcken befestigt.

Ich schneide dann noch ein paar Bastelstöcke auf und klebte sie auf die Rückseite meiner Magnetspulenanordnung; das hat zweierlei bewirkt. Zuerst wurde die Magnetspulenanordnung ausreichend von der Mittelstange entfernt, damit die M2-Schraubenköpfe, die an der Rückseite der Magnetspulen angebracht waren, nicht gegen den Mittelbalken sitzen würden. Zweitens gab es der Solenoidanordnung eine festere Verbindung, indem mehr Material zum Einschrauben bereitgestellt wurde.

Um die Anordnung an den Mittelbalken zu befestigen, habe ich den Abstand freihändig gemacht, indem ich die Magnetspulenanordnung an der Stelle ausrichtete, wo ich es sollte; manuell auf meine Magnetkolben gedrückt, um sicherzustellen, dass sie alle gleichmäßig auf die Xylophontasten treffen; und dann mit kleinen Holzschrauben an der Mittelstange befestigt.

Schritt 5: Arduino codieren und MIDI verstehen

Um das Arduino zu programmieren, müssen Sie die neueste Arduino IDE installieren und lernen, wie Sie einige grundlegende Dinge wie das Hochladen auf Ihren Arduino und die Installation von Bibliotheken durchführen. Es gibt viele Anleitungen im Internet, wie dies zu tun ist, und der Prozess passt nicht in den Umfang dieses Builds.

Sobald Sie mit der Arduino IDE vertraut sind, benötigen Sie die folgenden Bibliotheken.

• Arduino MIDI-Bibliothek
• Adafruit MCP23017-Bibliothek

Nachdem Sie diese Bibliotheken installiert haben, laden Sie den Code von diesem instructable herunter und kopieren Sie ihn und fügen Sie ihn in die Arduino IDE ein.

Laden Sie den Code auf das Arduino hoch, ohne das von Ihnen erstellte MIDI-Board anzuschließen. Sobald der Code hochgeladen wurde, schließen Sie alles an, drücken Sie die Reset-Taste am Arduino und testen Sie, ob alles wie gewünscht funktioniert.

HINWEIS*

Verschiedene Xylophone haben unterschiedliche Notenanordnungen, so dass der genaue Code, den ich geschrieben habe, für Ihr Xylophon möglicherweise nicht richtig funktioniert. Aber das ist eine einfache Lösung. Beziehen Sie sich auf diese MIDI-Notentabelle und ändern Sie die Notennummer im Arduino-Code, um den Noten Ihres Xylophons zu entsprechen.

Als Referenz sind die Noten, die ich voreingestellt habe, wie folgt:

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

Schritt 6: Das Musikprogramm

Das Programm, das Sie im Video sehen, ist Guitar Pro 6. Es ist nicht sehr teuer, aber es ist einfach zu bedienen und kann MIDI genau so ausgeben, wie ich es möchte. Ein weiteres nettes Feature von GP6 ist, dass Sie einem ganzen Track Staccato hinzufügen können, was dem Xylophon hilft, besser zu klingen, indem Sie die Noten vorzeitig freigeben.

Das nächste wichtige Detail ist, dass mein Xylophon nur 2 Oktaven mit natürlichen Tönen hat; Das bedeutet, dass es keine Sharps oder Flats spielen kann.

Wenn Sie dieses Projekt erstellt haben, können Sie das Tetris-Theme herunterladen, das ich auf dieser Seite eingefügt habe.