ระนาด MIDI อัตโนมัติ: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ในคำแนะนำนี้เราจะสำรวจว่าโซลินอยด์ไฟโดยใช้สัญญาณ Arduino Uno และ MIDI ได้อย่างไร หนึ่งในแอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุดสำหรับสิ่งนี้คือการสร้างระนาดอัตโนมัติ แม้ว่านี่จะเป็นเพียงแนวทางเท่านั้น แต่จะมีการจัดเตรียมโค้ด Arduino และแผนผังทางไฟฟ้า

ก่อนที่จะพยายามจัดการโครงการนี้ คุณควรมี:

• ทักษะงานไม้เบื้องต้น
• ทักษะการบัดกรี
• ความเข้าใจเกี่ยวกับแพลตฟอร์ม Arduino
• ความอดทนมาก

คุณสามารถหาอะไหล่และวัสดุได้จากผู้จำหน่ายที่คุณเลือก แต่ถ้าคุณยังใหม่กับโลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ขอแนะนำให้คุณใช้ Adafruit เพื่อซื้อชิ้นส่วนของคุณ

ส่วนรายการ. (หมายเหตุ: ความแปรปรวนที่แตกต่างกันในระนาดที่คุณซื้ออาจส่งผลให้ต้องใช้ชิ้นส่วนพิเศษและ/หรือแตกต่างกัน)

• ระนาด 16 คีย์
• MIDI แจ็ค
• Arduino Uno R3
• ผู้พัฒนา Arduino โล่
• MCP23017 การขยาย I2C
• 6N136 ออปโตคัปเปลอร์ความเร็วสูง
• โซลินอยด์ขนาดเล็ก 12V - x16
• 1N4007 ไดโอด - x17
• ตัวต้านทาน 470 โอห์ม - x2
• ตัวต้านทาน 1K โอห์ม - x17
• ตัวต้านทาน 10K โอห์ม
• C1815 ทรานซิสเตอร์ NPN
• C4811 ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันหรือทรานซิสเตอร์ TIP120 - x16
• หมุดและซ็อกเก็ตส่วนหัว
• 12V - พาวเวอร์ซัพพลาย (โซลินอยด์สามารถกินไฟได้นิดหน่อย ฉันแนะนำการจ่ายไฟ 10A)
• LED (กำหนดสีได้ตามต้องการ)
• เดือยตู้เสื้อผ้า 3/4 นิ้ว - 6ft
• ไม้อัด 3/4 นิ้วหรือ MDF
• Perfboard
• สายเชื่อมต่อ USB เป็น MIDI (หากควบคุมจากพีซี)
• สกรูขนาด 4 มม. m2 - x32
• เครื่องซักผ้าแบน m2 - x32
• ลวด
• สกรูไม้ต่างๆ

รายการเครื่องมือ (หมายเหตุ: โปรเจ็กต์นี้ต้องการการแปรรูปไม้และขอแนะนำเครื่องมืองานไม้เพิ่มเติม)

• หัวแร้ง
• เครื่องปอกสายไฟ
• ไขควง.
• คีม
• ปืนกาวร้อน
• ซุปเปอร์กลู
• เจาะ.
• ดอกสว่าน. (3/4 นิ้วจอบบิตและบิตสำหรับรูนำ)
• เครื่องมือวัด (ฉันใช้ขอบตรง)
• ดินสอ.
• จิ๊กซอว์

เครื่องมือเสริม

• Desoldering Tool (ถ้าคุณเพิ่งเริ่มบัดกรี)
• แหนบ

ขั้นตอนที่ 1: การเดินสายไฟ Midi Controller

ขั้นตอนแรกคือการประกอบตัวควบคุม MIDI

สำหรับสิ่งนี้คุณจะต้อง:

• MIDI แจ็ค
• ผู้พัฒนา Arduino โล่
• MCP23017 การขยาย I2C
• 6N136 ออปโตคัปเปลอร์ความเร็วสูง
• 1N4007 ไดโอด - x1
• ตัวต้านทาน 470 โอห์ม - x2
• ตัวต้านทาน 1K โอห์ม - x1
• ตัวต้านทาน 10K โอห์ม
• C1815 ทรานซิสเตอร์ NPN
• หมุดและซ็อกเก็ตส่วนหัว
• นำ
• ลวด

วงจร MIDI อาจดูน่ากลัวสำหรับผู้เริ่มต้น แต่จริงๆ แล้วค่อนข้างตรงไปตรงมา หากคุณปฏิบัติตามแผนผังที่ให้มา คุณไม่น่าจะมีปัญหาใดๆ

การจัดวางส่วนประกอบจะมีความสำคัญ มันง่ายที่จะหมดห้องอย่างรวดเร็วดังนั้นโปรดใช้รูปภาพที่ให้มาของคอนโทรลเลอร์ที่ทำเสร็จแล้วเป็นแนวทาง มีเลย์เอาต์หลายแบบที่จะได้ผลสำหรับขั้นตอนนี้ ดังนั้นหากคุณลองเล่นกับการจัดวาง คุณอาจพบวิธีที่ได้ผลดีกว่าสำหรับคุณ

ทุกอย่างจะมีพื้นฐานร่วมกันในโครงการนี้ ซึ่งจะมีความสำคัญในขั้นตอนต่อไป

เนื่องจากเรากำลังทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ โซลินอยด์ 12 โวลต์ และ 12 โวลต์อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ในการจ่ายไฟให้กับ Arduino เราจึงสามารถใช้แหล่งจ่ายไฟเดียวกันสำหรับทุกสิ่งได้

หากคุณยังใหม่ต่อการบัดกรี ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้คุณดูคู่มือการบัดกรีและฝึกฝนของ Adafruit ก่อนดำเนินการกับโครงการนี้

ในทำนองเดียวกัน หากคุณยังใหม่ต่อการอ่านแผนผัง ตอนนี้ก็เป็นเวลาที่ดีที่จะอ่านเกี่ยวกับสัญลักษณ์และขั้ว All About Circuits เป็นแหล่งข้อมูลที่ยอดเยี่ยมสำหรับสิ่งนี้

ขั้นตอนที่ 2: การเดินสายวงจรโซลินอยด์

ต่อไปเราจะไปที่วงจรโซลินอยด์

สำหรับขั้นตอนนี้ คุณจะต้อง:

• 1 1N4007 ไดโอด - x16
• ตัวต้านทาน 1K โอห์ม - x16
• ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันหรือทรานซิสเตอร์ TIP120 - x16
• หมุดและซ็อกเก็ตส่วนหัว
• ลวด

วงจรโซลินอยด์นั้นน่ากลัวน้อยกว่ามาก เนื่องจากวงจรเหล่านี้จะค่อนข้างเล็ก จึงเป็นเวลาที่ดีที่จะใช้เศษของ perfboard ถ้าคุณมีพวกมันวางอยู่รอบๆ คุณจะต้องสร้าง 16 สิ่งเหล่านี้ ในรูปตัวอย่าง 4 วงจรต่อบอร์ดถูกสร้างขึ้นและทำงานได้อย่างสมบูรณ์

อย่าลืมเชื่อมต่อสายกราวด์ของวงจรโซลินอยด์ของคุณกับระนาบกราวด์เดียวกันกับที่ Arduino ของคุณเปิดอยู่

ทุกอย่างในตัวอย่างเป็นแบบแยกส่วน ดังนั้นจึงใช้ส่วนหัวและซ็อกเก็ตเพื่อให้การทดสอบสะดวกยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการประหยัดเงินไม่กี่ดอลลาร์ คุณสามารถบัดกรีสายไฟเข้ากับบอร์ดได้โดยตรง

โซลินอยด์ที่ใช้ในตัวอย่างมาพร้อมกับคอนเนคเตอร์ JST 2 ขาจากโรงงาน แม้ว่าจะไม่มีพอร์ต JST ที่มีประโยชน์ในกล่องเครื่องมือของฉัน แต่ตัวเชื่อมต่อมุมขวาแบบสุ่มบางตัวก็เข้ากันได้ดี การใช้เศษวัสดุที่ดีอีกอย่างหนึ่ง

ขั้นตอนที่ 3: สร้างเฟรม

ขั้นตอนที่สามและใหญ่ที่สุดในกระบวนการคือการประกอบเฟรม

คุณจะต้องการ:

• 16 คีย์ Xylophone Mini 12V
• เดือยตู้เสื้อผ้า 3/4 นิ้ว - 6ft
• ไม้อัด 3/4 นิ้วหรือ MDF
• สกรูไม้ต่างๆ

เฟรมเป็นพื้นที่แรกที่คุณจะอยู่คนเดียวเป็นส่วนใหญ่ โอกาสที่คุณจะไม่มีระนาดเดียวกับที่ฉันใช้และการวัดของคุณจะแตกต่างจากของฉัน แต่ไม่ต้องกลัว ฉันจะให้ข้อมูลในกระบวนการออกแบบให้มากที่สุด

ก่อนอื่นฉันวัดระนาด 3 อัน:

• ส่วนสูง
• ความยาว
• ความกว้างของอ็อกเทฟด้านต่ำ (จุดที่กว้างที่สุด)

จากนั้นฉันก็ตัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าออกจากไม้อัด ความยาวของสี่เหลี่ยมผืนผ้าควรตรงกับความกว้างของระนาดของคุณ ความสูงควรให้พื้นที่เพียงพอที่จะยกระนาดของคุณได้หลายนิ้วจากพื้นผิวใดก็ตามที่คุณวางมันไว้ นอกจากนี้ยังควรให้แถบกลางของคุณมีพื้นที่เพียงพอสำหรับใส่โซลินอยด์และวงจรทรานซิสเตอร์

หลังจากตัดสี่เหลี่ยมของฉันแล้ว ฉันตัดมุมหนึ่งออกจากแต่ละมุมเพื่อให้มันมีรูปร่างที่ดี ขั้นตอนนี้เป็นทางเลือก แต่ถ้าคุณต้องการทำเครื่องหมายเดิมจากจุดเริ่มต้นของมุมจะต้องล้างด้วยปุ่มของระนาดของฉันและตัดไปที่กึ่งกลางด้านบน ทั้งสองฝ่ายควรเหมือนกัน

ฉันจับสองด้านเข้าด้วยกันและใช้ดอกจอบขนาด 3/4 นิ้วเพื่อเจาะรูที่จะทำให้ฉันสามารถใส่เดือยของฉันได้

เสร็จแล้วก็ตัดไม้อัดอีก 2 ชิ้นเพื่อรองรับระนาด (คล้ายกับหมุดหิ้ง) สูตรที่ฉันใช้ในการปรับขนาดตัวรองรับมีคำอธิบายด้านล่าง

รองรับขนาด:

• ส่วนรองรับระนาด 1 (สูง = 1 นิ้ว, ยาว = ความกว้างของระนาดด้านต่ำของระนาด)
• ระนาดรองรับ 2 (ความสูง = 1 นิ้ว, ความยาว = ความกว้างของระนาดสูงด้านคู่)

ฉันติดกาวและขันส่วนรองรับเข้ากับเฟรมเพื่อให้แน่ใจว่ามันอยู่ในระดับระนาดของฉัน ฉันตัดเดือยตู้เสื้อผ้าของฉันครึ่งหนึ่งแล้วผลัก 2 ชิ้นเข้าไปในรู ฉันตรวจสอบความพอดีพื้นฐานของทุกสิ่งและติดกาวเข้าด้วยกัน หลังจากที่กาวแห้งฉันก็ตัดเดือยตู้เสื้อผ้าชิ้นพิเศษออกแล้วขัดให้เรียบกับด้านข้าง

แถบตรงกลางเป็นส่วนที่ยากและสำคัญที่สุด มันจะต้องตรงอย่างสมบูรณ์และคุณจะต้องเว้นช่องว่างไว้เกือบสมบูรณ์ระหว่างแถบกลางกับปุ่ม ช่องว่างมากเกินไปและโซลินอยด์ของคุณจะไม่ทำการติดต่อ ช่องว่างน้อยเกินไปและระนาดของคุณจะไม่ถูกต้อง

ฉันตัดแถบตรงกลางให้พอดีระหว่างสองข้างของระนาด ฉันขัด วัด และทำซ้ำขั้นตอนนี้จนกว่าแถบกลางของฉันจะตรงที่สุดเท่าที่จะทำได้ จากนั้นฉันก็วางนิตยสารที่มีความหนา 4 มม. ไว้บนแป้นระนาดของฉันโดยตรง และใช้เป็นแนวทางในการยึดแถบตรงกลางตรงตำแหน่งที่ต้องการ ฉันใช้สกรู 2 ตัวในแต่ละด้านเพื่อยึดแถบตรงกลางให้เข้าที่

ยินดีด้วย คุณทำเฟรมเสร็จแล้ว!

ขั้นตอนที่ 4: การวางโซลินอยด์

ขั้นตอนที่ 4 ติดโซลินอยด์เข้ากับแถบตรงกลาง

คุณจะต้องการ:

• โซลินอยด์ 12v ขนาดเล็ก - x16
• สกรูขนาด 4 มม. m2 - x32
• เครื่องซักผ้าแบน m2 - x32
• สกรูไม้ต่างๆ
• หัตถกรรมไม้

วิธีที่คุณเว้นวรรคโซลินอยด์ของคุณทั้งหมดขึ้นอยู่กับระนาดของคุณ ฉันวางแท่งยานข้ามกุญแจหลายๆ อันที่มันจะพอดีและทำเครื่องหมายบริเวณที่โซลินอยด์ของฉันจะแตะตรงกลางของแป้นระนาดแต่ละอัน ระยะห่างจบลงด้วยการเป็นโซลินอยด์ 4 ตัวต่อแท่งยาน

โซลินอยด์ที่ใช้ในตัวอย่างได้รับการต๊าปล่วงหน้าสำหรับสกรูขนาด M2 สกรู M2 ขนาด 4 มม. พร้อมแหวนรองแบบแบน M2 ยึดโซลินอยด์เข้ากับแท่งยานอย่างแน่นหนา ฉันเจาะรูสำหรับสกรูล่วงหน้าและยึดโซลินอยด์เข้ากับแท่งยานอย่างแน่นหนา

จากนั้นฉันก็ตัดแท่งงานฝีมืออีกสองสามชิ้นแล้วติดไว้ที่ด้านหลังการจัดโซลินอยด์ของฉัน สิ่งนี้ทำสองสิ่ง ขั้นแรก ให้จัดวางโซลินอยด์ให้ห่างจากแถบตรงกลางมากพอที่หัวสกรู M2 ที่ติดตั้งไว้ที่ด้านหลังของโซลินอยด์จะไม่ตั้งพิงกับคานกลาง ประการที่สอง มันทำให้การจัดเรียงโซลินอยด์มีการเชื่อมต่อที่แน่นหนายิ่งขึ้นโดยการจัดหาวัสดุเพิ่มเติมเพื่อขันสกรูเข้า

ในการแนบการจัดวางเข้ากับคานกลาง ฉันปล่อยช่องว่างโดยจัดวางโซลินอยด์ในตำแหน่งที่ฉันควรจะเป็น กดลูกสูบโซลินอยด์ของฉันด้วยตนเองเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาจะกดปุ่มระนาดอย่างสม่ำเสมอ แล้วใช้สกรูไม้เล็กๆ ยึดเข้ากับแถบตรงกลาง

ขั้นตอนที่ 5: การเข้ารหัส Arduino และทำความเข้าใจ MIDI

ในการเขียนโปรแกรม Arduino คุณจะต้องติดตั้ง Arduino IDE ล่าสุด และเรียนรู้วิธีทำสิ่งพื้นฐาน เช่น อัปโหลดไปยัง Arduino และติดตั้ง Libraries มีคำแนะนำมากมายบนอินเทอร์เน็ตเกี่ยวกับวิธีการทำเช่นนี้ และกระบวนการนี้ไม่เหมาะกับขอบเขตของงานสร้างนี้

เมื่อคุณคุ้นเคยกับการใช้ Arduino IDE แล้ว คุณจะต้องมีไลบรารี่ต่อไปนี้

• Arduino MIDI Library
• ห้องสมุดอดาฟรุต MCP23017

หลังจากที่คุณติดตั้งไลบรารี่เหล่านั้นแล้ว ให้ดาวน์โหลดโค้ดจากคำแนะนำนี้ และคัดลอกและวางลงใน Arduino IDE

โดยไม่ต้องแนบบอร์ด MIDI ที่คุณสร้างขึ้น ให้อัปโหลดโค้ดไปยัง Arduino เมื่ออัปโหลดโค้ดแล้วจะเชื่อมโยงทุกอย่างเข้าด้วยกัน ให้กดปุ่มรีเซ็ตบน Arduino และทดสอบว่าทุกอย่างทำงานตามปกติ

บันทึก*

ระนาดที่แตกต่างกันมีการจัดเรียงโน้ตที่แตกต่างกัน ดังนั้นรหัสที่ฉันเขียนอาจทำงานไม่ถูกต้องสำหรับระนาดของคุณ แต่นี่เป็นการแก้ไขที่ง่าย อ้างถึงแผนภูมิบันทึกย่อ MIDI นี้และเปลี่ยนหมายเลขบันทึกในรหัส Arduino เพื่อให้สอดคล้องกับบันทึกของระนาดของคุณ

สำหรับการอ้างอิง หมายเหตุที่ฉันตั้งไว้ล่วงหน้ามีดังนี้:

• 79 – จี
• 77 – เฝอ
• 76 – อี
• 74 – ตู่
• 72 – C
• 71 – บี
• 69 – อา
• 67 – จี
• 65 – เฝอ
• 64 – อี
• 62 – ตู่
• 60 – C – กลาง C
• 59 – บี
• 57 - อา
• 55 – จี
• 53 – เฝอ

ขั้นตอนที่ 6: โปรแกรมเพลง

โปรแกรมที่คุณเห็นในวิดีโอคือ Guitar Pro 6 มันไม่ได้แพงมาก แต่ใช้งานง่าย และสามารถส่งออก MIDI ได้ตรงตามที่ฉันต้องการ คุณสมบัติที่ดีอีกประการหนึ่งของ GP6 คือคุณสามารถเพิ่ม staccato ให้กับแทร็กทั้งหมด ซึ่งช่วยให้ระนาดเสียงดีขึ้นโดยการปล่อยโน้ตก่อนเวลาอันควร

รายละเอียดที่สำคัญต่อไปคือระนาดของฉันมีเพียง 2 อ็อกเทฟของโน้ตธรรมชาติ หมายความว่าไม่สามารถเล่นชาร์ปหรือแฟลตได้

หากคุณได้สร้างโปรเจ็กต์นี้ โปรดดาวน์โหลด Tetris Theme ที่ฉันได้รวมไว้ในหน้านี้