ANDI - Generatore di ritmo casuale - Elettronica: 24 passaggi (con immagini)

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

ANDI è una macchina che genera un ritmo casuale premendo un pulsante. Ogni battito è unico e può essere modificato con cinque manopole. ANDI è il risultato di un progetto universitario che mirava ad ispirare i musicisti e ad esaminare nuovi modi di lavorare con i ritmi di batteria. Maggiori informazioni sul progetto sono disponibili su andinstruments.com

Durante la fase di progettazione di ANDI molta ispirazione è stata presa dalla comunità dei maker e soprattutto da progetti entusiasmanti qui a Instructables. Per ricambiare il favore ho scritto questo Instructable su come progettare il circuito elettrico per il generatore di beat ANDI. È un semplice circuito con cinque manopole rotanti che controlla la riproduzione di brevi suoni di batteria memorizzati su una scheda micro-SD tramite un Arduino Nano.

Questo Instructable copre la realizzazione del circuito elettronico e il codice programmato su Arduino e i suoni di batteria utilizzati si trovano qui. Il codice è spiegato con commenti nel file di codice e non approfondirò il codice in questo tutorial.

ANDI ha un esterno in lamiera di alluminio e compensato e non ho incluso la realizzazione dell'esterno in questo Instructable.

Se c'è interesse in una spiegazione approfondita del codice o su come realizzare l'allegato, questo verrà aggiunto in futuro.

Altrimenti questo ti dà la libertà di progettare il tuo involucro per il tuo generatore ANDI-beat.

Segui il mio progetto ANDinstruments su instagram per gli aggiornamenti mediatici del progetto: @and_instruments

Passaggio 1: come seguire il tutorial

Ho cercato di rendere questo Instructable il più dettagliato possibile per consentire l'accesso a persone di tutti i livelli.

Ciò significa che a volte potrebbe sembrare troppo dettagliato e lento, quindi ti preghiamo di accelerare i passaggi con cui ti senti già a tuo agio.

Per una comprensione più approfondita di alcune parti chiave del circuito ho aggiunto collegamenti ad altri Instructables, tutorial e pagine di wikipedia che ti aiutano a capire cosa sta succedendo.

Sentiti libero di ridisegnare il circuito e riscrivere il codice come ritieni opportuno e, se lo fai, collega nuovamente a andinstruments.com e accredita la fonte.

Per favore commenta o mandami un'e-mail a [email protected] se hai domande su Instructable o qualsiasi idea su come migliorare il circuito o il tutorial!

Passaggio 2: raccogliere i componenti

Ho utilizzato i seguenti componenti per la progettazione del circuito:

• 39x30 fori di 3 listelli isola
• Arduino nano compatibile V3.0 ATMEGA328 16M
• (2x) intestazione pin maschio 15x1 per Arduino
• Breakout MicroSD con traslatore di livello (SparkFun Shifting μSD Breakout)
• Intestazione pin maschio 7x1 per MicroSD Breakout
• Micro SDHC-Card (Intenso 4 GB Micro SDHC-Card Classe 4)
• (4x) Potenziometri 10k Ohm (Alps 9mm Dimensioni albero in metallo Snap RK09L114001T)
• (4x) Condensatori ceramici 0.1uF (Vishay K104K15X7RF53L2)
• Resistore da 1k Ohm (resistore a film metallico 0,6W 1%)
• Jack audio per montaggio a pannello da 3,5 mm (Kycon STPX-3501-3C)
• Encoder rotativo con interruttore a pulsante (Bourns Encoder PEC11R-4025F-S0012)
• Interruttore a levetta (alette di saldatura a 1 polo su MTS-102)
• Cinghia della batteria da 9 volt (cinghia della batteria di tipo "I" con schermatura Keystone da 9 volt)
• Batteria da 9 volt
• Filo a nucleo solido con diversi colori

Cercherò di spiegare la mia scelta dei componenti in Instructable. Durante il processo di progettazione del circuito ho puntato principalmente a rendere questo progetto il più piccolo e economico possibile. Pertanto ho cercato di mantenere tutti i componenti montati sulla stripboard, in modo che i fili che li collegano possano scorrere lungo la scheda.

Se avete suggerimenti su come migliorare il circuito, commentate o inviatemi un'e-mail.

Passaggio 3: trova alcuni strumenti

Utilizzo i seguenti strumenti e attrezzature per questo progetto:

• Breadboard per testare i componenti prima di saldarli allo stripboard
• Un piccolo paio di pinze per tagliare i fili
• Spelafili automatico
• Un paio di pinze per piegare fili pieni e gambe di componenti
• Saldatore con temperatura regolabile
• "Mani che aiutano" per tenere lo stripboard durante la saldatura
• Un piccolo altoparlante amplificato e un cavo audio da 3,5 mm per testare l'uscita audio dei circuiti

Passaggio 4: seguire lo schema

Questo schema è realizzato con Fritzing e consiglio di ricontrollarlo durante tutto il processo per vedere che non hai perso alcun componente o connessione.

I componenti sullo schema non assomigliano esattamente a quelli che ho usato nel mio circuito, ma mostra come collegare i fili e i pin sono negli stessi posti dei miei componenti.

Passaggio 5: collegare Arduino alla scheda breakout della scheda MicroSD

Consiglio di iniziare il progetto testando i due componenti più importanti del circuito: l'Arduino Nano e la scheda breakout della scheda MicroSD. Lo faccio su una breadboard e quando funziona bene saldo i componenti su una stripboard che lo rende permanente.

Se vuoi saperne di più su come funziona la scheda breakout MicroSD ti consiglio di leggere questo tutorial di Adafruit: Tutorial scheda breakout Micro SD.

Saldare le intestazioni dei pin sulla scheda Arduino e sulla scheda breakout MicroSD. Uso una breadboard per tenere in posizione le intestazioni dei pin maschio durante la saldatura. Può essere difficile realizzare un buon giunto di saldatura e nelle mie immagini di esempio ne troverai alcuni difettosi. Consiglio di guardare alcuni tutorial di saldatura prima di iniziare se è la prima volta con un saldatore.

Collega la breakout board MicroSD ad Arduino sulla breadboard nel seguente ordine:

• Pin Arduino GND -> MicroSD GND
• Pin Arduino 5V -> MicroSD VCC
• Arduino pin D10 -> MicroSD CS
• Arduino pin D11 -> MicroSD DI
• Pin Arduino D12 -> MicroSD D0
• Arduino pin D13 -> MicroSD SCK (l'ho visto anche chiamato CLK)

Il pin CD della scheda breakout MicroSD non viene utilizzato in questo progetto.

Passaggio 6: preparare la scheda MicroSD

Collega la scheda MicroSD a un computer con un adattatore. Uso un adattatore da scheda MicroSD a scheda SD. Formattare la scheda MicroSD con il software SD Formatter della SD Association:

Uso l'impostazione "Sovrascrivi formato" che cancella tutto sulla scheda MicroSD anche se la mia scheda è nuova di zecca e già vuota. Lo faccio perché è consigliato in molti tutorial sull'uso delle schede SD con Arduino. Specificare il nome della carta e premere “Formato”. Questo di solito richiede circa 5 minuti per me e termina con il messaggio "Formato carta completato!". Chiudi SDFormatter.

Carica tutti i file.wav di clip audio compressi nella directory principale della scheda MicroSD che trovi qui. Espellere la scheda MicroSD al termine del caricamento e reinserirla nella scheda breakout MicroSD.

Se conosci il tuo software audio, puoi aggiungere i tuoi clip audio invece dei miei se li chiami allo stesso modo dei miei file di esempio. I file dovrebbero essere file.wav a 8 bit con una frequenza di campionamento di 44 100 Hz.

Passaggio 7: testare la scheda MicroSD

Carica il codice "CardInfoTest10" su Arduino per testare la connessione alla scheda MicroSD. Questo codice è stato creato da Limor Fried 2011 e modificato da Tom Igoe 2012 e si trova e viene spiegato sul sito web di Arduino qui.

Apri il monitor seriale a 9600 baud e conferma di ricevere il seguente messaggio:

“Inizializzazione della scheda SD… Il cablaggio è corretto ed è presente una scheda.

Tipo di scheda: SDHC

Il tipo di volume è FAT32”

Seguono poi molte righe di testo che ora non ci interessano.

Se vuoi imparare come funziona il monitor seriale, dai un'occhiata a questa lezione di Adafruit: Monitor seriale arduino.

Passaggio 8: saldare Arduino e la scheda breakout MicroSD alla stripboard

Scollega l'Arduino dal computer e fai leva delicatamente sull'Arduino e sulla scheda breakout MicroSD dalla breadboard. Uso un piccolo cacciavite a "testa piatta" e lo sposto tra la parte in plastica delle intestazioni dei pin maschio e la breadboard in diversi punti finché i componenti non sono abbastanza allentati da essere sollevati a mano.

Metti via la breadboard e capovolgi la stripboard in modo che le isole di rame siano rivolte verso il basso. Ora è il momento di saldare Arduino e la scheda breakout MicroSD sulla stripboard per rendere permanenti queste parti del progetto. Ricorda che è molto difficile rimuovere i componenti dopo averli saldati sullo stripboard, quindi assicurati che siano posizionati correttamente nelle posizioni corrette e che siano spinti il più vicino possibile allo stripboard per dare loro una buona resistenza meccanica dopo la saldatura.

Uso il nastro isolante per tenere i componenti durante la saldatura perché quando si salda è necessario capovolgere lo stripboard in modo da vedere le isole di rame e le intestazioni dei pin maschio dove deve essere eseguita la saldatura.

Uso le "mani che aiutano" durante la saldatura per evitare di appoggiare lo stripboard e i componenti sciolti sul tavolo. Se si posano, i componenti sciolti potrebbero spostarsi un po' e l'aderenza al pannello potrebbe andare persa.

Ripetere il processo per la scheda breakout MicroSD. Per prima cosa mettilo saldamente nel posto giusto e fissalo con del nastro isolante.

Poiché la scheda breakout MicroSD ha solo connettori maschio su un lato, verrà fissata in posizione inclinata. Non vedo alcun problema con questo, quindi lo fisso con un angolo con nastro isolante e si fissa saldamente dopo la saldatura.

Quindi capovolgo lo stripboard e uso le mie "mani d'aiuto" durante la saldatura.

Passaggio 9: collegare la manopola di controllo del volume e il filtro passa basso allo stripboard

Ora è il momento di aggiungere componenti alla stripboard per l'uscita audio e il controllo del volume. I componenti saranno collegati tra loro tramite filo colorato solido.

Il potenziometro funge da controllo del volume, quando viene ruotato ne aumenta la resistenza e ciò abbassa il volume del suono in uscita. Se vuoi saperne di più sui potenziometri puoi dare un'occhiata a questa pagina di wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer.

Il resistore da 1k Ohm e il condensatore ceramico da 0,1 uF agiscono come un filtro passa basso per rimuovere il rumore acuto. Se vuoi saperne di più sui filtri passa-basso puoi dare un'occhiata a questa pagina di Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter

Ho saldato questi componenti alla stripboard prima di saldare i fili tra la scheda breakout MicroSD e l'Arduino. Lo faccio perché voglio che i fili per l'uscita audio si trovino vicino allo stripboard.

Inizia appiattendo le gambe metalliche del potenziometro se sono piegate come le mie nell'esempio. In questo modo puoi inserire le gambe attraverso i fori della stripboard per aumentare la forza che tiene in posizione il potenziometro sulla stripboard.

Spingere il potenziometro attraverso i fori della stripboard secondo lo schema fritzing.

Usa le pinze per piegare le gambe di supporto del potenziometro verso lo stripboard.

Ora è il momento di collegare il potenziometro ad Arduino. Tagliare il filo con anima piena alla giusta lunghezza.

Usa uno strumento per spellare i cavi per rimuovere circa 5 mm di plastica a ciascuna estremità del filo per esporre il metallo all'interno.

Usa le pinze per piegare il filo in modo che si adatti allo stripboard.

Spingi il filo attraverso i fori della stripboard collegandolo al pin destro del potenziometro e al pin D9 di Arduino. Piegare il filo sul retro della stripboard per tenere il filo in posizione mentre vengono aggiunti altri componenti. Non saldare ancora.

Ripeti il processo aggiungendo un filo al pin centrale del potenziometro e un pin vuoto a destra del potenziometro secondo gli schemi fritzing.

Aggiungi la resistenza da 1k Ohm a un foro vicino al filo dal pin centrale del potenziometro.

Usa le pinze per piegare due volte una gamba del condensatore per farlo entrare in due fori nella stripboard secondo lo schema fritzing.

Spingi il condensatore attraverso i fori della stripboard in modo che una gamba condivida un foro con il resistore e una gamba attraversi un foro su un'isola vuota a 3 fori a destra del resistore.

Spingere il condensatore verso il basso abbastanza lontano in modo che non sia più in alto dalla stripboard rispetto allo scaffale del potenziometro sotto i fili. Questo perché la parte superiore in metallo dell'involucro poggerà contro il ripiano sul potenziometro e quindi il condensatore non dovrebbe ostacolare la parte superiore.

Aggiungi altri due fili per collegare la massa arduino al pin sinistro del potenziometro e prosegui da lì fino a un foro collegato al condensatore.

Passaggio 10: saldare la manopola di controllo del volume e il filtro passa basso allo stripboard

Dopo aver piegato tutti i fili sul retro dello stripboard in modo che i componenti e i fili non cadano, puoi capovolgere lo stripboard. Uso le mie "mani che aiutano" per tenere lo stripboard capovolto. Assicurati che le gambe piegate dei componenti e dei cavi non interferiscano con nessun altro. A volte le gambe piegate possono essere utilizzate per colmare il divario tra le diverse isole di rame. Di solito questo è un bene da fare con la massa e i pin 5V dell'Arduino perché molti componenti sono spesso collegati a questi due. Uso questa tecnica sul pin di massa di Arduino in questo caso.

Dopo la saldatura uso una pinza affilata per tagliare le gambe e i fili dove sono troppo lunghi.

Passaggio 11: collegare la scheda breakout MicroSD ad Arduino

Ora è il momento di collegare la scheda breakout MicroSD ad Arduino. Inizia collegando un filo tra la terra dell'Arduino alla terra della scheda breakout MicroSD. Ora uso l'estensione del pin di massa di Arduino che ho creato saldando l'estremità del filo che va tra l'Arduino e il pin sinistro del potenziometro all'isola di rame adiacente accanto al pin di terra dell'Arduino.

Continua a piegare l'estremità del filo sul retro della stripboard per tenere il filo in posizione e attendi con la saldatura fino a quando tutti i fili tra Arduino e la scheda breakout MicroSD sono a posto.

Aggiungi un cavo tra il pin CS della scheda breakout MicroSD e il pin D10 dell'Arduino.

Continua con un filo tra il pin DI della scheda breakout MicroSD e il pin D11 di Arduino.

Collegare il DO della scheda breakout MicroSD con il pin D12 dell'Arduino.

Collega il pin SCK della scheda breakout MicroSD (su un'altra scheda breakout MicroSD che ho usato prima che questo pin fosse chiamato CLK invece di SCK) con il pin D13 dell'Arduino.

L'ultimo filo collegato è tra il pin VCC della scheda breakout MicroSD e il pin 5V dell'Arduino.

I fili possono essere un po' stretti, ma assicurati che le parti metalliche dei fili non si tocchino.

Gira lo stripboard e assicurati che i fili siano ancora al loro posto.

Passaggio 12: saldare la scheda breakout MicroSD allo stripboard

Applicare la saldatura e tagliare le estremità del filo rimanenti.

Passaggio 13: collegare e saldare il jack audio allo stripboard

Ora è il momento di collegare il jack audio alla stripboard. Inizia fissando i fili al jack audio e piega i fili attorno ai pin del jack audio per farli rimanere in posizione.

Può essere difficile tenere il filo in posizione durante la saldatura. Uso le mie "mani che aiutano" ancora una volta per questo.

Collegare i fili del jack audio alla stripboard secondo lo schema fritzing e piegare i fili sul retro della stripboard per tenerli in posizione.

Capovolgi la stripboard e applica la saldatura ai fili del jack audio. Quindi tagliare i fili rimanenti con un paio di pinze.

Passaggio 14: testare il jack audio

Ora è il momento di testare l'uscita audio. Collega Arduino al computer e carica il codice "andi_testsound" che trovi qui.

Collega il jack audio con un cavo audio da 3,5 mm (lo stesso tipo di connettore utilizzato dagli auricolari normali) a un altoparlante amplificato. In questo video collego il jack audio a un piccolo altoparlante bluetooth che ha anche un ingresso "Audio In" da 3,5 mm sul retro. Questo circuito non funzionerà con gli auricolari collegati perché manca l'amplificazione dell'uscita audio. L'Arduino deve ancora essere collegato al computer per ottenere l'alimentazione. Il codice "andi_testsound" riproduce diversi clip audio dalla scheda MicroSD e se tutto funziona ora sentirai un battito casuale attraverso il tuo altoparlante. Puoi anche ruotare il potenziometro per aumentare o diminuire il volume dell'uscita.

Passaggio 15: collegare e saldare i potenziometri allo stripboard

Ora è il momento di aggiungere il resto dei potenziometri che vengono utilizzati come manopole per controllare il battito generato. Maggiori informazioni sull'utilizzo dei potenziometri come ingressi analogici con un Arduino sul sito web di Arduino: Lettura di un potenziometro (ingresso analogico).

Usa una pinza per raddrizzare le gambe dei potenziometri che non hanno funzione elettrica proprio come è stato fatto con il primo potenziometro.

Metti i potenziometri nella posizione giusta secondo lo schema di Fritzing con tutte e cinque le gambe dei componenti attraverso i fori.

Piegare le due gambe laterali sul retro dello stripboard per dargli una certa resistenza meccanica durante la saldatura.

Saldare tutte e cinque le gambe anche se le gambe laterali non hanno alcuna funzione elettrica. Ciò conferisce ai potenziometri una maggiore resistenza meccanica.

Passaggio 16: collegare e saldare i condensatori allo stripboard

I condensatori vengono aggiunti tra il pin di uscita del segnale e il pin di massa dei potenziometri per rendere il segnale più stabile. Maggiori informazioni sul livellamento dell'input in questo Instructable: Smooth Potenziometro Input.

Aggiungi i condensatori allo stripboard secondo lo schema di Fritzing. Spingili verso il basso il più vicino possibile allo stripboard in modo che la parte superiore non sia sopra il ripiano dei potenziometri.

Piegare le gambe dei condensatori sul retro dello stripboard per tenerli in posizione durante la saldatura.

Saldare le gambe e tagliare via la lunghezza rimanente.

Passaggio 17: collegare e saldare l'encoder rotativo allo stripboard

Raddrizzare le due gambe laterali dell'encoder rotativo in modo che appoggino piatte contro lo stripboard. Lo faccio perché i miei encoder rotativi hanno gambe laterali troppo grandi per essere spinte attraverso un foro di stripboard.

Spingere l'encoder rotativo attraverso lo stripboard nel posto giusto secondo lo schema di Fritzing.

Quindi uso del nastro isolante per tenere in posizione l'encoder rotante durante la saldatura perché i pin dell'encoder non lo tengono in posizione abbastanza bene.

Saldare il codificatore rotante e rimuovere il nastro.

Passaggio 18: collegare e saldare i fili Collegamento dei potenziometri ad Arduino (1/2)

Aggiungi i cavi di segnale dai pin centrali di ogni potenziometro al pin Arduino destro secondo lo schema di Fritzing.

Fai lo stesso con i fili 5V che collegano i pin di destra dei potenziometri in serie con il pin VCC della scheda breakout MicroSD.

Piegare i fili sul retro della stripboard.

Saldare i fili e tagliare la parte metallica rimanente dei fili.

Passaggio 19: collegare e saldare i fili Collegamento dei potenziometri ad Arduino (2/2)

Comincia ad affollarsi sulla parte anteriore della stripboard, quindi vogliamo aggiungere gli ultimi fili sul retro per collegare gli ultimi pin dei componenti. Ora che i potenziometri e l'encoder rotativo sono a posto, la stripboard può stare da sola capovolta, il che aiuta durante la saldatura dei fili direttamente sul retro.

Inizia misurando tre fili di uguale lunghezza che collegheranno i pin di terra dei potenziometri. Questi fili non passeranno attraverso i fori ma saranno invece saldati mentre si trovano accanto al perno destro secondo lo schema di Fritzing.

Questo è più difficile che saldare un filo che è passato attraverso un foro ed è stato piegato, quindi inizia con un filo alla volta e fai attenzione a non sovrapporre la saldatura di pin diversi.

Passaggio 20: collegare e saldare i fili Collegamento dell'encoder rotativo all'Arduino

Ora continua aggiungendo due fili più corti per collegare i fili di terra dei potenziometri all'encoder rotativo.

Saldare i fili lasciando che la stripboard rimanga da sola sui potenziometri.

Aggiungi tre fili che collegano il codificatore rotante all'arduino secondo lo schema di Fritzing e infine aggiungi un filo corto che collega il pin di terra del breakout MicroSD al pin di terra del potenziometro più vicino. Saldare i fili uno alla volta.

Passaggio 21: testare il codice ANDI completo

Ora è il momento di testare la versione completa del codice che si trova qui. Collega Arduino al computer e carica il codice ANDI.

Quindi collegare il cavo dell'altoparlante all'uscita audio e provare i potenziometri e l'encoder rotativo. Se senti molti rumori acuti non preoccuparti, questo è stato per me dovuto all'alimentazione dell'Arduino con il cavo USB. Nel passaggio successivo salderai un connettore della batteria e un interruttore di alimentazione alla stripboard e quindi l'Arduino non dovrà più essere alimentato dal computer.

Passaggio 22: collegare e saldare il connettore della batteria allo stripboard

Il connettore della batteria collega una batteria da 9V come fonte di alimentazione alla stripboard. L'interruttore a levetta accenderà o spegnerà il progetto collegando o rompendo il filo rosso del connettore della batteria.

Tagliare il filo rosso a circa 10 cm dal supporto del connettore della batteria e piegare l'estremità del filo attorno al pin centrale dell'interruttore a levetta. Quindi collegare un altro filo di circa 20 cm a uno dei pin esterni dell'interruttore a levetta.

Saldare entrambi i fili rossi all'interruttore a levetta usando le "mani che aiutano" per tenere i fili in posizione.

Collegare l'estremità del filo rosso al pin Vin dell'Arduino e il filo nero al pin di terra nelle posizioni secondo lo schema di Fritzing.

Piega i fili sul retro della stripboard e gira la scheda per saldarla in posizione.

Usa l'interruttore a levetta per accendere Arduino e vedere se i LED sul microcontrollore si accendono.

Passaggio 23: testare il circuito

Ruota il potenziometro più a sinistra completamente in senso antiorario per abbassare il volume, quindi collega il cavo dell'altoparlante al connettore audio. L'altoparlante dovrebbe anche essere al minimo volume durante il collegamento della stripboard per evitare rumori elevati che a volte possono verificarsi mentre si spinge il cavo dell'altoparlante nel connettore audio.

Passaggio 24: racchiuderlo a modo tuo

Ottimo lavoro, il gioco è fatto! Ora tocca a te racchiudere il circuito come preferisci. Ho scelto di inserire il mio circuito all'interno di un involucro in lamiera di alluminio e compensato di betulla verniciato scuro ma sentitevi liberi di farlo come preferite.

Per favore lascia un commento o mandami un'email a [email protected] con i tuoi circuiti o se hai domande o miglioramenti da condividere!

Secondo Premio al Concorso d'Autore per la Prima Volta 2018

Secondo classificato nella sfida Epilog 9

Secondo classificato all'Arduino Contest 2017