Struttura LED controllata MIDI: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Da vero amante della musica e studente di elettronica e informatica, ho sempre voluto costruire dispositivi MIDI, che avrei potuto utilizzare per la creazione di musica elettronica.

Dopo aver partecipato a molti spettacoli e festival musicali, ho iniziato a interessarmi molto agli spettacoli di luce durante le esibizioni.

Dopo molte ricerche, ho trovato principalmente solo dispositivi che utilizzano il microfono e non potrebbero consentire di controllare i LED esattamente come desideri.

Acquisendo sempre più familiarità con DAW e segnali MIDI, ho deciso di iniziare con questo progetto!

Consiste in una struttura 3D con LED incorporati, che sono effettivamente controllati da segnali MIDI (NoteOn, NoteOff e CC Messages).

In questo modo, il musicista poteva controllare il colore e l'intensità di ciascun LED, solo utilizzando segnali MIDI, generati da qualsiasi DAW.

Con questa idea, ho voluto esaltare la creatività attraverso giochi di luce e permettere a ciascuno di costruire il proprio, per rendere unica ogni performance visiva.

Passaggio 1: materiali

Fondamentalmente, questo progetto si compone di due parti: un circuito di ricezione MIDI e la struttura dei LED; e un microcontrollore per collegare quelle parti e "tradurre" i segnali MIDI provenienti dalla DAW alle strisce LED. Ecco un elenco dei materiali necessari per ogni parte.

Circuito di ricezione MIDI:

• 1 x 6N138 Optoaccoppiatore
• 1 x diodo 1N914
• 1 x jack DIN a 5 pin (jack MIDI)
• 2 resistenze da 220 Ohm
• 1 x 4,7 K Ohm resistore
• 1 presa USB/MIDI

Struttura LED:

Ho usato strisce LED RGB basate su LED WS2812B che possono essere controllati con una sola porta digitale. Se si prevede di utilizzare un numero elevato di LED, potrebbe essere necessario preoccuparsi della corrente massima necessaria (1 LED può consumare al massimo 60 mA). Se il microcontrollore non è in grado di gestire questo valore massimo, sarà necessario un altro alimentatore da 5 V in grado di fornire una corrente sufficiente. Ho usato un adattatore AC/DC da 5 V - 8 A con l'adattatore di uscita dedicato e un interruttore.

Nota: sembra che tu possa utilizzare un alimentatore per computer, poiché sono noti per essere in grado di fornire una corrente davvero elevata, ma dovrai assicurarti che fornisca una tensione stabile di 5 V CC, magari utilizzando un Resistore di potenza da 36 Ohm da 5 Watt tra la massa (nero) e l'uscita 5V (rosso) per fare in modo che ci sia abbastanza corrente che passa attraverso il resistore e fornire quindi un 5V stabile.

Infine, ho utilizzato un semplice Arduino Uno con uno shield a vite per realizzare il collegamento tra i segnali MIDI e le strisce LED.

Passaggio 2: costruire il circuito di ingresso MIDI

Se sei interessato a cos'è esattamente il protocollo MIDI e come funziona, ti consiglio vivamente di controllare il canale YouTube Notes and Volts dove ci sono molti tutorial interessanti e innovativi e progetti MIDI Arduino.

In questa parte, mi concentrerò solo sul circuito di ingresso MIDI. Potrebbe essere una buona idea costruire un prototipo su una scheda prototipi e verificare se i segnali MIDI provenienti dalla DAW sono ben ricevuti dal microcontrollore prima di iniziare a saldare i componenti.

I due video seguenti descrivono come costruire e testare il circuito:

• Costruire il circuito
• Testare il circuito

Infine, potrebbe anche essere una buona idea controllare questo video per comprendere i messaggi CC e come le clip di automazione possono essere interpretate dal microcontrollore per controllare, ad esempio, la luminosità dei LED.

Passaggio 3: configurazione di FL Studio (opzionale)

Poiché mi sento a mio agio con FL Studio, spiegherò come configurare correttamente la sua interfaccia MIDI, ma sono abbastanza sicuro che questa procedura non dovrebbe essere drasticamente diversa se stai usando un'altra Digital Audio Workstation.

Per prima cosa dovrai solo collegare la presa USB/MIDI al tuo computer. Di solito, tali dispositivi sono dotati di un firmware integrato e sono riconosciuti come dispositivi MIDI anche se non sono compatibili. Quindi aprire la finestra "Impostazioni" (premendo F10). Se tutto funziona correttamente, noterai alcuni dispositivi MIDI di output nella sezione di output. Seleziona il tuo dispositivo e assicurati che sia ACCESO.

Quindi dovrai definire il tuo numero di porta e tenerlo a mente (0 per esempio). Basta chiudere questa finestra (i parametri vengono salvati automaticamente) e quindi aggiungere un nuovo canale: MIDI Out.

Quindi, l'ultima cosa che dovrai fare è definire la porta di questo nuovo canale: assicurati di scegliere lo stesso numero di porta che hai definito nella sezione "Impostazioni": così facendo, i messaggi MIDI provenienti dal tuo canale sono ora collegato all'uscita MIDI.

Ora, quando una nota viene suonata dal canale MIDI Out, verrà inviato un messaggio "NoteOn" tramite l'interfaccia MIDI. Allo stesso modo, verrà inviato un messaggio "NoteOff" al rilascio della nota.

Un'altra caratteristica interessante, fornita con il canale MIDI Out, è la possibilità di controllare diversi parametri con potenziometri. Cliccando con il tasto destro su uno di essi e selezionando "Configura…", è possibile fargli inviare CCMessages (un valore che va da 0 a 127) che servirà a controllare la luminosità dei LED: scegliere CC e poi Accetta.

Normalmente FL Studio è ora pronto per inviare dati alla tua interfaccia MIDI! Il prossimo è scrivere il codice per lampeggiare in Arduino e adattarlo alla tua struttura LED.

Passaggio 4: collegamento dei LED

Il collegamento delle strisce LED è abbastanza semplice, poiché richiedono solo +5V, GND e Data. Tuttavia, poiché avevo pianificato di collegarne più di 20, ho deciso di utilizzare diversi pin PWM di Arduino e dichiarare diverse istanze di Adafruit_NeoPixel (nel coe) per evitare qualsiasi tipo di ritardo non intenzionale.

L'immagine allegata intende anche spiegare come funziona l'elettronica:

• Le strisce LED sono alimentate direttamente dall'alimentatore.
• Un interruttore di alimentazione viene utilizzato per alimentare Arduino
• il circuito di ingresso MIDI è alimentato da Arduino quando si accende l'interruttore

Passaggio 5: progettazione della struttura 3D

Finora, questa parte è stata la più lunga poiché ero totalmente nuovo con la stampa 3D (e la modellazione). Volevo progettare una struttura che assomigliasse a un icosaedro troncato mezzo esploso (sì, mi ci è voluto del tempo per trovare il nome esatto della forma).

Ovviamente sei libero di disegnare il tuo modello con la forma che desideri! Non descriverò in dettaglio il processo di modellazione ma troverai i file STL se vuoi progettare questa struttura.

L'assemblaggio delle diverse parti ha richiesto del tempo, in quanto ho dovuto inserire un LED in ciascuna faccia e collegarli tutti saldando un gran numero di fili all'interno del nucleo che attualmente è piuttosto disordinato!

Nota: se si desidera progettare una struttura del genere, sono necessari 10 pezzi esagonali (circa 3 ore ciascuno utilizzando una mini stampante PP3DP UP) e 6 pezzi pentagonali (2 ore).

Una volta che c'è un LED in ogni parte, dovrai collegare ogni terminale 5V e GND insieme e cablare i diversi terminali di ingresso e uscita di ciascun LED nel modo in cui devono essere collegati.

Infine, ho usato l'acrilico diffusivo a LED per coprire ogni faccia e renderle luminose in modo coerente.

Tutto ciò che rimane dopo è il codice, che si rivela non così complicato!

Passaggio 6: il codice

Come ho accennato nella parte precedente, il codice si rivela abbastanza semplice!

In realtà, consiste solo in un'istanza MIDI e più istanze Adafruit_NeoPixel (tanto quanto ci sono diverse strisce).

Fondamentalmente, una volta dichiarata, la classe MIDI lavora con tipi di "interrupt": NoteOn, NoteOff e CCMessage. Quando il circuito di ingresso MIDI trasmette uno di quei segnali specifici ad Arduino, viene chiamata la subroutine associata. Quindi, tutto ciò che sta facendo il codice è accendere un LED specifico sul segnale NoteOn, abbassarlo sul segnale NoteOff associato e aggiornare la luminosità di una striscia su CCMessage.

Inoltre, ho definito una semplice funzione che dà la possibilità di scegliere il colore dei LED leggendo la velocità in arrivo con il segnale NoteOn e ogni LED può quindi essere rosso, viola, blu, turchese, verde, giallo, arancione o bianco, a seconda del valore di velocità che va da 0 a 127.

Una cosa importante da notare è che dovrai scollegare il pin RX (proveniente dal circuito di ingresso MIDI) quando carichi il tuo sketch poiché la porta seriale (utilizzata durante questo processo) è collegata a quel pin!

Passaggio 7: e ora?

Attualmente sto lavorando su un contenitore personalizzato per incorporare tutta l'elettronica e sto anche pensando a un nome per la struttura! Per favore fatemi sapere se vi è piaciuto questo progetto e sto lavorando a diversi spettacoli poiché ho intenzione di aggiornare questo tutorial con altri video!