Xilofono MIDI automatico: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

In questo tutorial esploreremo come attivare i solenoidi usando un Arduino Uno e segnali MIDI. Una delle migliori applicazioni per questo è costruire uno xilofono automatizzato. Sebbene questa sia solo una guida, verranno forniti il codice Arduino e gli schemi elettrici.

Prima di provare ad affrontare questo progetto dovresti avere:

• Competenze di base nella lavorazione del legno
• Abilità di saldatura
• Una comprensione della piattaforma Arduino
• Tanta pazienza.

Parti e materiali possono essere trovati presso il fornitore di tua scelta, ma se sei nuovo nel mondo dell'elettronica ti suggeriamo di utilizzare Adafruit per acquistare le tue parti.

Elenco delle parti. (Nota: variazioni diverse nello xilofono acquistato potrebbero richiedere parti extra e/o diverse)

• Xilofono a 16 tasti
• Presa MIDI
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Scudo
• MCP23017 Espansione I2C
• 6N136 Fotoaccoppiatore ad alta velocità
• Mini Solenoidi 12V - x16
• Diodo 1N4007 - x17
• Resistenza da 470 ohm - x2
• Resistore da 1K ohm - x17
• Resistore da 10K ohm
• Transistor NPN C1815
• Transistor C4811 Darlington o transistor TIP120 - x16
• Pin e prese dell'intestazione
• 12V - Alimentazione. (I solenoidi possono richiedere un po' di energia, consiglio un'alimentazione da 10A)
• LED (Preferenza di colore a scelta)
• Tassello per armadio da 3/4 di pollice - 6 piedi
• Compensato da 3/4 di pollice o MDF
• Perfboard
• Cavo di interfaccia da USB a MIDI (se si controlla da PC)
• Viti da 4 mm m2 - x32
• rondelle piane m2 - x32
• Filo
• Varie viti per legno

Elenco degli strumenti (Nota: questo progetto richiede la fabbricazione del legno e si consigliano strumenti aggiuntivi per la lavorazione del legno.)

• Saldatore
• Spelafili
• Cacciaviti.
• Pinze
• Pistola per colla a caldo
• Super colla
• Trapano.
• Punta del trapano. (punta a vanga da 3/4 di pollice e punte per fori pilota)
• Strumento di misurazione (ho usato un regolo.)
• Matita.
• puzzle

Strumenti opzionali

• Strumento dissaldante (se sei nuovo alla saldatura)
• pinzette

Passaggio 1: cablaggio del controller MIDI

Il primo passo è assemblare il controller MIDI.

Per questo avrai bisogno di:

• Presa MIDI
• Arduino Dev. Scudo
• MCP23017 Espansione I2C
• 6N136 Fotoaccoppiatore ad alta velocità
• Diodo 1N4007 - x1
• Resistenza da 470 ohm - x2
• Resistenza da 1K ohm - x1
• Resistore da 10K ohm
• Transistor NPN C1815
• Pin e prese dell'intestazione
• GUIDATO
• Filo

Il circuito MIDI può sembrare intimidatorio ai principianti, ma in realtà è piuttosto semplice. Se segui lo schema fornito non dovresti avere problemi.

Il posizionamento dei componenti sarà fondamentale. È facile esaurire lo spazio abbastanza rapidamente, quindi si prega di utilizzare l'immagine fornita del controller finito come guida. Esistono diversi layout che funzioneranno per questo passaggio, quindi se giochi con il posizionamento potresti trovare un modo che funzioni meglio per te.

Tutto condividerà un terreno comune in questo progetto; che sarà importante nel passaggio successivo.

Poiché stiamo lavorando con un alimentatore da 12 volt, solenoidi da 12 volt e 12 volt rientrano nell'intervallo accettabile per alimentare un Arduino, possiamo utilizzare lo stesso alimentatore per tutto.

Se non conosci la saldatura, ti consiglio caldamente di dare un'occhiata alla guida di Adafruit alla saldatura e di esercitarti su una perfboard prima di continuare con questo progetto.

Allo stesso modo, se sei nuovo nella lettura degli schemi, ora sarebbe un ottimo momento per leggere i simboli e la polarità. All About Circuits è una risorsa meravigliosa per questo.

Passaggio 2: cablaggio dei circuiti del solenoide

Avanti Passeremo al circuito del solenoide.

Per questo passaggio avrai bisogno di:

• 1 Diodo 1N4007 - x16
• Resistore da 1K ohm - x16
• Transistor Darlington o transistor TIP120 - x16
• Pin e prese dell'intestazione
• Filo

Il circuito del solenoide è molto meno intimidatorio. Poiché questi circuiti saranno piuttosto piccoli, è un buon momento per utilizzare alcuni pezzi di scarto di perfboard se li hai in giro. Dovrai realizzarne 16. Nella foto di esempio sono stati realizzati 4 circuiti per scheda e ha funzionato perfettamente.

Ricorda di collegare i fili di terra dei circuiti del solenoide allo stesso piano di massa su cui si trova il tuo Arduino.

Tutto nell'esempio è modulare, quindi sono stati utilizzati intestazioni e socket per rendere più conveniente il test. Tuttavia, se vuoi risparmiare qualche dollaro, puoi saldare i fili direttamente nelle schede.

I solenoidi utilizzati nell'esempio sono forniti con connettori JST a 2 pin dalla fabbrica. Sebbene nessuna porta JST fosse utile nella mia cassetta degli attrezzi, alcuni connettori casuali ad angolo retto si accoppiavano bene con loro. Un altro buon uso dei materiali di scarto.

Passaggio 3: costruire la cornice

Il terzo e più grande passo del processo è l'assemblaggio del telaio.

Avrai bisogno:

• Xilofono a 16 tasti Mini 12V
• Tassello per armadio da 3/4 di pollice - 6 piedi
• Compensato da 3/4 di pollice o MDF
• Varie viti per legno

La cornice è la prima area in cui sarai per lo più da solo. È probabile che non avrai lo stesso xilofono che ho usato e le tue misure saranno diverse dalle mie. Ma non temere, fornirò quante più informazioni possibili sul processo di progettazione.

Per prima cosa ho preso le 3 misure del mio xilofono:

• Altezza
• Lunghezza
• Larghezza del lato di ottava bassa (il punto più largo)

Poi ho ritagliato un rettangolo di compensato; la lunghezza del tuo rettangolo dovrebbe corrispondere alla larghezza del tuo xilofono. L'altezza dovrebbe darti abbastanza spazio per sollevare lo xilofono di diversi pollici da qualsiasi superficie su cui lo posizioni. Dovrebbe anche dare alla tua barra centrale spazio sufficiente per ospitare i solenoidi e i circuiti dei transistor.

Dopo aver tagliato i miei rettangoli, ho tagliato uno degli angoli di ciascuno per dare loro una bella forma. Questo passaggio è facoltativo ma se vuoi fare lo stesso segno da dove l'inizio dell'angolo sarebbe a filo con i tasti del mio xilofono e tagliato in alto al centro. Entrambi i lati dovrebbero essere identici tra loro.

Ho bloccato due lati insieme e ho usato una punta a vanga da 3/4 di pollice per praticare dei fori che mi avrebbero permesso di inserire il mio tassello.

Dopo che è stato finito, ho tagliato altri 2 pezzi di compensato come supporti per sostenere lo xilofono (simili ai perni degli scaffali). La formula che ho usato per dimensionare i supporti è spiegata di seguito.

Dimensioni di supporto:

• Supporto xilofono 1 (altezza = 1 pollice, lunghezza = larghezza del lato di ottava bassa dello xilofono)
• Supporto xilofono 2 (altezza = 1 pollice, lunghezza = larghezza del lato dell'ottava alta dello xilofono)

Ho incollato e avvitato i supporti al telaio assicurandomi che mantenessero il livello del mio xilofono. Ho tagliato a metà il tassello dell'armadio e ho inserito i 2 pezzi nei loro fori. Ho controllato la vestibilità di base di tutto e l'ho incollato insieme. Dopo che la colla si è asciugata, ho tagliato i pezzi extra di tassello dell'armadio e li ho levigati contro i lati.

La barra centrale è la parte più difficile e importante. Deve essere perfettamente dritto e dovrai lasciare una quantità quasi perfetta di spazio tra la barra centrale e i tasti. Troppo spazio e i tuoi solenoidi non entreranno in contatto, troppo poco spazio e il tuo xilofono non suonerà bene.

Ho tagliato la barra centrale per adattarla perfettamente tra i due lati dello xilofono. Ho levigato, misurato e ripetuto questo passaggio fino a quando la mia barra centrale era il più dritta possibile. Ho quindi posizionato una rivista di 4 mm di spessore direttamente sui tasti del mio xilofono e l'ho usata come guida per tenere la barra centrale esattamente dove doveva essere. Ho usato 2 viti su ciascun lato per tenere in posizione la barra centrale.

Congratulazioni, hai finito con la cornice!

Passaggio 4: posizionamento dei solenoidi

Il passaggio 4 consiste nel collegare i solenoidi alla barra centrale.

Avrai bisogno:

• Mini Solenoidi 12v - x16
• Viti da 4 mm m2 - x32
• rondelle piane m2 - x32
• Varie viti per legno
• Bastoncini artigianali

Il modo in cui distanzia i tuoi solenoidi dipende tutto dal tuo xilofono. Ho posizionato un bastoncino artigianale su tutte le chiavi su cui si sarebbe adattato e ho contrassegnato le aree in cui i miei solenoidi avrebbero toccato il centro di ciascun tasto dello xilofono. La distanza è stata di 4 solenoidi per stick.

I solenoidi utilizzati nell'esempio sono stati prefilettati per viti di dimensione M2. Una vite M2 da 4 mm con una rondella piatta M2 ha fissato perfettamente il solenoide all'asta del mestiere. Ho preforato i fori per le viti e fissato saldamente i solenoidi ai bastoncini.

Quindi ho tagliato alcuni altri bastoncini artigianali e li ho incollati sul retro della mia disposizione del solenoide; questo ha fatto due cose. Innanzitutto ha distanziato la disposizione del solenoide dalla barra centrale abbastanza in modo che le teste delle viti M2 montate sul retro dei solenoidi non si trovassero contro la trave centrale. In secondo luogo ha dato alla disposizione del solenoide una connessione più solida fornendo più materiale da avvitare.

Per attaccare la disposizione alla trave centrale ho lasciato a mano libera la spaziatura allineando la disposizione del solenoide dove pensavo dovesse essere; premuto manualmente sui pistoni del mio solenoide per essere sicuro che colpissero tutti i tasti dello xilofono in modo uniforme; e poi ho usato piccole viti per legno per fissarlo alla barra centrale.

Passaggio 5: codifica di Arduino e comprensione del MIDI

Per programmare Arduino dovrai installare l'IDE Arduino più recente e imparare a fare alcune cose di base come caricare sul tuo Arduino e installare le librerie. Ci sono molte guide su Internet su come farlo e il processo non rientra nell'ambito di questa build.

Una volta che ti senti a tuo agio con l'IDE di Arduino, avrai bisogno delle seguenti librerie.

• Libreria MIDI Arduino
• Libreria Adafruit MCP23017

Dopo aver installato queste librerie, scarica il codice da questa istruzione e copia e incolla nell'IDE di Arduino.

Senza collegare la scheda MIDI che hai creato, carica il codice su Arduino. Una volta che il codice è stato caricato, collega tutto, premi il pulsante di ripristino su Arduino e verifica che tutto funzioni come dovrebbe.

NOTA*

Diversi xilofoni hanno diverse disposizioni delle note, quindi il codice esatto che ho scritto potrebbe non funzionare correttamente per il tuo xilofono. Ma questa è una soluzione facile. Fare riferimento a questa tabella delle note MIDI e modificare il numero della nota nel codice Arduino in modo che corrisponda alle note del proprio xilofono.

Per riferimento, le note che ho preimpostato sono le seguenti:

• 79 – Sol
• 77 – Fa
• 76 – Mi
• 74 – Re
• 72 – Do
• 71 – Si
• 69 – LA
• 67 – Sol
• 65 – Fa
• 64 – Mi
• 62 – Re
• 60 – Do -- Do medio
• 59 – Si
• 57 - LA
• 55 – Sol
• 53 – Fa

Passaggio 6: il programma musicale

Il programma che vedete nel video è Guitar Pro 6. Non è molto costoso, ma è facile da usare e può produrre MIDI esattamente come voglio io. Un'altra bella caratteristica di GP6 è che puoi aggiungere lo staccato a un'intera traccia che aiuta lo xilofono a suonare meglio rilasciando le note prematuramente.

Il prossimo dettaglio importante è che il mio xilofono è solo 2 ottave di note naturali; il che significa che non può suonare diesis o bemolle.

Se hai creato questo progetto, sentiti libero di scaricare il tema Tetris che ho incluso in questa pagina.