Sonificazione dei dati biologici: 36 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Genera note MIDI in base alle modifiche della conduttanza galvanica su due sonde.

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Passaggio 1: breadboard senza saldatura

Uno strumento chiave nella sperimentazione elettronica è il Soldless Breadboard. Consentendo agli utenti di collegare i componenti e riconfigurarli facilmente, Breadboard consente ai neofiti dell'elettronica e agli ingegneri esperti di prototipare progetti e collegare facilmente i sistemi elettronici.

Le breadboard hanno una serie di fori che sono collegati elettricamente. Righe orizzontali attraversano la Breadboard in Morsettiere di 5 punti collegati e sono contrassegnate con le lettere abcde e fghij. Un'ampia divisione al centro della breadboard separa le file orizzontali, questo facilita l'uso dei microchip Dual Inline Package (DIP). Ai lati della breadboard ci sono colonne verticali di fori, solitamente contrassegnate da linee rosse e blu. Queste colonne verticali sono utilizzate più spesso per i collegamenti di alimentazione (tensione positiva e terra) e sono chiamate "Bus". Attaccheremo tutte le nostre connessioni positive e di terra a questi bus su ciascun lato della breadboard. In un passaggio successivo legheremo insieme i Ground e i Bus positivi su ciascun lato della breadboard.

Per "collegare" due componenti elettronici, mettiamo semplicemente i cavi (o "gambe") delle parti in fori orizzontali adiacenti. Ciò consente a un utente di collegare più componenti insieme utilizzando ciascuna riga orizzontale di 5 punti.

Passaggio 2: inserire il timer 555

Il timer 555 è un microchip DIP a 8 pin, che configureremo come un multivibratore astabile in grado di misurare la conducibilità elettrica. Orienta il chip in modo che il Pin 1 sia in alto - vedrai un piccolo cerchio vicino al pin 1 sul chip, vedi anche il diagramma che identifica ciascuno dei pin sul timer 555.

Posiziona il timer 555 nella parte inferiore del tagliere. La breadboard è disposta con uno spazio nel mezzo, il microchip dovrebbe attraversare questo spazio. Le righe della breadboard sono numerate, inseriremo il timer 555 nelle righe 27, 28, 29 e 30, con il pin 1 nella riga 27.

Passaggio 3: pin 1 a terra

Collegando il pin 1 555 a terra, aggiungere un ponticello dalla colonna A della riga 27 al bus di terra.

Passaggio 4: condensatore di temporizzazione C1

Collegare il condensatore di temporizzazione C1 (0,0042uF) tra il Pin 1 e il Pin 2 del Timer 555. Inserisci il minuscolo condensatore blu nelle righe 27 e 28 nella colonna B.

Questo condensatore imposta l'intervallo di frequenza complessivo del timer, qui usiamo un valore molto piccolo per ottenere la massima risoluzione degli impulsi dal 555 mentre misuriamo le fluttuazioni della capacità elettrica attraverso le due sonde.

Passaggio 5: disaccoppiamento condensatore C2

Collegare il condensatore di disaccoppiamento ad alta frequenza C2 (1uF) attraverso il positivo e la massa del timer 555, pin 1 e 8 nella riga 27, colonna D e G.

Può essere utile tagliare le gambe del condensatore, per una migliore vestibilità sulla breadboard, ma fai attenzione a lasciare spazio sufficiente per consentire alle gambe di coprire il microchip e connettersi completamente con le prese della breadboard.

Passaggio 6: disaccoppiamento del condensatore elettrolitico C3

Collegare il condensatore elettrolitico di disaccoppiamento a bassa frequenza C3 (41uF) attraverso il positivo e la massa del timer 555, pin 1 e 8 nella riga 27, colonna C e H.

Si noti che i condensatori elettrolitici sono polarizzati, identificando l'estremità negativa con una striscia bianca lungo il lato del cappuccio; assicurarsi che il lato negativo del condensatore vada al Pin 1 (Terra) colonna C e il lato positivo del condensatore vada al Pin 8 (Positivo) colonna H.

Passaggio 7: uscita LED

Aggiungere il LED rosso al pin di uscita 3 del pin A della riga 29 del timer 555 e attraverso il bus di terra. Posizionare il cavo più lungo del LED (anodo) nella riga 29 Colonna A, con la gamba più corta del LED in uno dei fori del bus di terra.

**- I LED sono polarizzati e devono essere inseriti con il corretto orientamento. La gamba del catodo del LED (negativo) può essere identificata da un bordo appiattito sul lato del LED e l'anodo positivo può essere identificato dalla gamba più lunga. La polarità e il colore del LED possono essere identificati utilizzando una semplice batteria a bottone, facendo scorrere la batteria tra i cavi del LED, vedrai il LED brillare o meno, prova a girare la batteria nell'altra direzione. Il LED si accenderà quando l'estremità della batteria + (piatta larga) è collegata all'anodo (gamba più lunga) e la batteria - (pulsante più piccolo) è collegata alla gamba del catodo di terra. Prendi una batteria a bottone CR2032 3v e provala!

Dopo aver fatto funzionare tutto nell'ultimo passaggio, puoi tornare indietro e tagliare le gambe del LED, se lo desideri.

AVVISO: in tutte le circostanze normali, un resistore verrebbe aggiunto tra il pin di uscita e il LED. Per semplificare la costruzione di questo kit, sono stati omessi i resistori di limitazione della corrente. Abbiamo incluso resistori per ogni LED nel kit. Le istruzioni modificate, comprese le resistenze di limitazione della corrente, verranno fornite come appendice.

Passaggio 8: jumper 555 trigger a soglia

Collegare un ponticello tra il pin 2 e il pin 6 della colonna D della riga 28 del timer 555 alla colonna G della riga 29.

Questo collega la soglia e i pin di attivazione del timer 555, che formano la connessione di ingresso per l'elettrodo primario.

Passaggio 9: reimpostazione del ponticello 555 su V+

Collegare il pin 4 del timer 555 al bus positivo utilizzando un ponticello riga 30 colonna D al bus positivo

Collegare il Pin 8 del Timer 555 al Bus Positivo utilizzando un ponticello Riga 27 Colonna I al Bus Positivo

(aggiungi immagine e passaggio per 555 VCC a V+)

Passaggio 10: resistenza R1 100K 555 scarica su bus positivo

Collegare il resistore R1 (100k) tra il pin 7 del 555 e il bus positivo. Posizionare un lato del resistore nella riga 28 della colonna J e l'altro lato del resistore sul bus positivo.

Passaggio 11: jack di ingresso della sonda

L'ingresso della sonda è un jack mono da 3,5 mm, che si collega alla breadboard tramite due pin saldati. Sebbene sia un punto stretto, i perni dell'intestazione saldati al jack si adatteranno alla riga 28 e alla colonna 29 della colonna H.

I perni dell'intestazione sono stati aggiunti ai jack per facilitare all'utente la costruzione del kit. Si prega di notare che lo stress eccessivo sul jack o sui pin può causare danni alla connessione di saldatura. Se il tuo kit non ha i pin dell'intestazione saldati al jack, consulta l'appendice per le istruzioni di saldatura per il jack e l'intestazione.

Passaggio 12: jumper bus positivo

Collegare il Bus Positivo su entrambi i lati della breadboard inserendo un cavo Jumper tra i punti più alti in alto sul Power Bus sinistro e destro (rosso).

Passaggio 13: ponticello del bus di terra

Collegare il Ground Bus su entrambi i lati della breadboard inserendo un cavo Jumper tra i punti più alti in alto sul Ground Bus sinistro e destro (blu).

Passaggio 14: test del galvanometro

Ora siamo pronti per collegare alcune batterie e testare il galvanometro che abbiamo appena costruito dal Timer 555.

Inserire 3 batterie AA nella scatola nera della batteria, assicurarsi che l'interruttore di alimentazione sulla scatola sia in posizione "OFF". Collegare il cavo rosso della scatola della batteria al bus positivo (rosso) della breadboard, collegare il cavo nero della scatola della batteria al bus di massa (blu) della breadboard. Ora fai scorrere l'interruttore di alimentazione sulla scatola della batteria su "ON". Il LED dovrebbe essere illuminato, mostrando che il timer 555 è acceso.

Collegare i cavi dell'elettrodo bianco (non preoccuparti ancora di usare i cuscinetti adesivi) al jack da 3,5 mm che si collega al galvanometro. Toccando con le dita le estremità dei pulsanti metallici degli elettrodi, sarà possibile vedere il flash del LED in base alle variazioni di conduttività. Toccando gli elettrodi molto leggermente può mostrare il LED che si accende e si spegne lentamente, premendo molto forte gli elettrodi il LED lampeggia molto velocemente, apparendo come se il LED rimanesse acceso o si affievolisse leggermente.

Passaggio 15: inserire il DIP a 28 pin ATMEGA328

Il tuo kit MIDIsprout viene fornito con un micro controller ATMEGA328 preprogrammato, con fusibili impostati per funzionare a 8 Mhz sull'oscillatore interno (fusibili: Low-E2 High-D9 Ext-FF) e precaricati con il firmware MIDIsprout. Questo DIP a 28 pin ha due file parallele di 14 pin.

Inserisci il chip 328p nella parte superiore della breadboard, identificando il Pin 1 dal piccolo cerchio sul chip, nelle righe 1 - 14 che attraversano il DIP attraverso lo spazio nelle colonne E e F.

**Per riprogrammare e sperimentare facilmente, è possibile aggiungere un oscillatore a 16Mhz sui pin 9 e 10 della breadboard e programmare utilizzando una scheda arduino Uno con modifiche del codice MIDIsprout. L'ATMEGA328 può anche essere riprogrammato tramite ICSP con un programmatore esterno (altro arduino) e un labirinto di ponticelli;)

**Anche come addendum, MIDIsprout Kit può essere costruito utilizzando i passaggi precedenti per assemblare il Galvanometro, con la breadboard collegata direttamente a un Arduino Uno! Rimani sintonizzato…

Per riferimento, il codice precaricato nella versione corrente MIDIsprout:

Codice Arduino:

Passaggio 16: alimentare l'ATMEGA328

Collegare il pin VCC sul 328 al bus positivo utilizzando un ponticello tra la colonna A della riga 7 e il bus positivo.

Passaggio 17: mettere a terra l'ATMEGA328

Attacca il perno di terra sul 328 al bus di terra usando un ponticello tra la colonna B della riga 8 e il bus di terra.

Passaggio 18: alimentare l'ATMEGA328 (analogico)

Collegare il pin analogico della tensione sul 328 al bus positivo utilizzando un ponticello tra la colonna J della riga 9 e il bus positivo.

Passaggio 19: mettere a terra l'ATMEGA328 (analogico)

Attacca il perno di terra sul 328 al bus di terra usando un ponticello tra la colonna J della riga 7 e il bus di terra.

Passaggio 20: uscita timer 555 su ingresso ATMEGA328

Collegare il pin di uscita dal timer 555 al pin di ingresso 4 sul 328 con un ponticello tra il pin 3 del timer 555 riga 29 colonna D e riga 4 colonna D.

Qui l'uscita digitale del 555 attiva un pin di interrupt sul 328, INT0, che misura e confronta le durate degli impulsi.

Passo 21: Manopola

La manopola inclusa deve essere preparata piegando delicatamente le sue tre gambe (piegare tutte e tre contemporaneamente) in modo che la manopola possa stare in posizione verticale. Inserisci la manopola sul lato sinistro della breadboard nella colonna A righe 19, 20 e 21.`

Passo 22: Manopola tergicristallo all'ingresso analogico ATMEGA328

Collegare il pin centrale della manopola all'ingresso analogico (A0) del 328 utilizzando un ponticello. Collegare un ponticello tra la manopola Riga 20 Colonna E e 328 (pin A0) Riga 6 Colonna G.

Passaggio 23: jack MIDI

Inserisci il MIDI Jack nella breadboard. Preparare il jack identificando i due perni di montaggio appuntiti situati nella parte anteriore del jack MIDI e piegandoli verso l'alto per indicare la parte anteriore del jack MIDI. Posiziona il jack MIDI sul lato destro della breadboard, con il jack rivolto verso il lato destro. Inserisci il jack MIDI nelle colonne I e J, righe 18, 19, 21, 23 e 24. I cinque pin del jack MIDI si adatteranno (confortevolmente) alla breadboard, fai attenzione a non spingere troppo forte.

Passaggio 24: Pin dati MIDI su ATMEGA328 Tx

Collegare il pin di uscita dei dati MIDI al pin di trasmissione seriale (Tx) dell'ATMEGA328, collegando un ponticello tra la colonna F riga 23 (pin 5 dati MIDI) e la colonna B riga 3 (328 Tx).

Passaggio 25: resistore di potenza MIDI su V+

Collegare un resistore tra il pin di alimentazione MIDI (4) e V+ utilizzando un resistore da 220 Ohm collegato alla colonna H riga 19 (alimentazione MIDI) e il bus positivo sul lato destro della scheda.

Passaggio 26: ponticello di messa a terra MIDI

Collegare il pin MIDI Ground al bus di terra utilizzando un ponticello tra la colonna F riga 21 (MIDI Ground) e il bus di terra.

Passaggio 27: manopola della tensione positiva

Collegare il pin di tensione positiva della manopola al bus positivo utilizzando un ponticello tra la colonna D riga 19 e il bus positivo.

Passaggio 28: messa a terra della manopola

Collegare il pin Knob Ground al Ground Bus utilizzando un ponticello tra la Colonna D Riga 21 e il Ground Bus.

Passaggio 29: LED (rosso)

Ci sono 5 LED colorati nel MIDIsprout che forniscono uno spettacolo di luci e un'indicazione dello stato delle note MIDI suonate.

Collegare l'anodo LED (rosso) - gamba lunga alla colonna A riga 5 e il catodo LED al bus di terra.

**- Per semplicità, stiamo omettendo i resistori di limitazione della corrente in questa build, vedere l'appendice per i passaggi per includere i resistori con i LED.

Passaggio 30: LED (gialli)

Collegare l'anodo LED (giallo) - gamba lunga alla colonna A Riga 11Collegare l'anodo LED (rosso) - gamba lunga alla colonna A riga 5 e il catodo LED al bus di terra e il catodo LED al bus di terra.

Passaggio 31: LED (verdi)

Collegare il LED (verde) Anodo - gamba lunga alla Colonna A Riga 12 e il LED Catodo al Ground Bus.

Passaggio 32: LED (blu)

Collegare l'anodo LED (blu) - gamba lunga alla colonna J riga 14 e il catodo LED al bus di terra.

Passaggio 33: LED (bianchi)

Collegare l'anodo LED (bianco) - gamba lunga alla colonna J riga 13 e il catodo LED al bus di terra.

Passaggio 34: Segnaposto per oscillatore a cristallo da 16 MHz

L'oscillatore a cristallo da 16 MHz deve essere aggiunto sui pin 9 e 10 della riga 9 e 10 della colonna C di ATMEGA328. La parte non è polarizzata e il cristallo può essere inserito nei pin 9 e 10 in entrambi gli orientamenti.

Passaggio 35: pacco batteria

Collegare il pacco batteria alla breadboard posizionando il filo rosso del pacco batteria nel bus di tensione positiva della breadboard e il filo posteriore nel bus di terra della breadboard. Inserire 3 batterie AA e accendere il vano batterie. Con l'alimentazione accesa, il LED del galvanometro 555 dovrebbe accendersi.

Collegare i cavi degli elettrodi al jack nella parte inferiore della breadboard e toccare le due estremità dei pulsanti dei cavi. Il LED del galvanometro dovrebbe lampeggiare in risposta alla conduttività tra le dita.

Passaggio 36: Sonificazione dei dati anagrafici

Quando i cavi degli elettrodi vengono toccati o fissati mediante cuscinetti in gel, il programma MIDIspout rileverà piccoli cambiamenti nella conduttività e rappresenterà questi cambiamenti come note MIDI e luci colorate!

Collegando un cavo MIDI dalla presa MIDI sulla breadboard, il MIDIsprout Kit può essere collegato a sintetizzatori, tastiere, generatori di suoni e computer che supportano MIDI per produrre suoni in reazione alle note MIDI.

Ruotando la manopola, è possibile regolare la soglia/sensibilità del MIDIsprout. Diminuendo la soglia, si possono rilevare fluttuazioni più piccole di conduttanza dal galvanometro; aumentando la soglia, sono necessarie modifiche maggiori per produrre note. Durante le installazioni a lungo termine, utilizzo un'impostazione di soglia bassa che produce un piacevole flusso balbettante di dati MIDI. Per eventi pubblici interattivi con più piante, alzo la soglia piuttosto alta, il che si traduce in note MIDI che vengono prodotte solo quando una persona si avvicina molto o tocca fisicamente la pianta.