Sonificação de biodados: 36 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Gere notas MIDI com base nas alterações na condutância galvânica em duas sondas.

Para obter a versão de código mais recente e tutoriais atualizados, acesse electricalforprogress.com e verifique meu projeto github

Etapa 1: placa de ensaio sem solda

Uma ferramenta fundamental na experimentação de eletrônicos é o Soldless Breadboard. Permitindo que os usuários conectem componentes e reconfigurem facilmente, o Breadboard permite que recém-chegados à eletrônica e engenheiros experientes desenvolvam protótipos e conectem sistemas eletrônicos facilmente.

As placas de ensaio têm uma série de orifícios que são conectados eletricamente. As linhas horizontais percorrem a placa de ensaio em réguas terminais de 5 pontos de pontos conectados e são marcadas com as letras abcde e fghij. Uma grande divisão no meio da placa de ensaio separa as linhas horizontais, o que facilita o uso de microchips Dual Inline Package (DIP). Nas laterais da placa de ensaio estão colunas verticais de orifícios, geralmente marcados com linhas vermelhas e azuis. Essas colunas verticais são usadas com mais frequência para conexões de energia (tensão positiva e aterramento) e são chamadas de 'Barramento'. Estaremos anexando todas as nossas conexões Positivas e Terrestres a esses barramentos em cada lado da placa de ensaio. Em uma etapa posterior, amarraremos os Terrenos e os Barramentos Positivos em cada lado do breadboard.

Para 'conectar' dois componentes eletrônicos, simplesmente colocamos os terminais (ou 'pernas') das peças em orifícios horizontais adjacentes. Isso permite que um usuário conecte vários componentes usando cada linha horizontal de 5 pontos.

Etapa 2: inserir o temporizador 555

O temporizador 555 é um microchip DIP de 8 pinos, que iremos configurar como um multivibrador astável, capaz de medir a condutividade elétrica. Oriente o chip de forma que o pino 1 fique no topo - você verá um pequeno círculo próximo ao pino 1 no chip, veja também o diagrama que identifica cada um dos pinos no temporizador 555.

Coloque o cronômetro 555 na parte inferior da placa de ensaio. A placa de ensaio é disposta com uma lacuna no meio, o microchip deve abranger essa lacuna. As linhas do breadboard são numeradas. Estaremos inserindo o cronômetro 555 nas linhas 27, 28, 29 e 30, com o pino 1 na linha 27.

Etapa 3: Pino 1 para aterrar

Conectando o pino 1 do 555 ao aterramento, adicione um fio jumper da linha 27, coluna A, ao barramento de aterramento.

Etapa 4: Capacitor de temporização C1

Conecte o capacitor C1 de temporização (0,0042uF) entre os pinos 1 e 2 do temporizador 555. Insira o minúsculo capacitor azul nas linhas 27 e 28 na coluna B.

Este capacitor define a faixa de frequência geral do temporizador, aqui usamos um valor muito pequeno para obter a mais alta resolução de pulsos do 555 conforme medimos as flutuações na capacitância elétrica nas duas pontas de prova.

Etapa 5: desacoplamento do capacitor C2

Conecte o capacitor de desacoplamento de alta frequência C2 (1uF) através do positivo e terra do 555 Timer, pinos 1 e 8 na linha 27, coluna D e G.

Pode ser útil aparar as pernas do capacitor para um melhor encaixe na placa de ensaio, mas tome cuidado para deixar espaço suficiente para as pernas abrangerem o microchip e se conectarem totalmente aos soquetes da placa de ensaio.

Etapa 6: desacoplamento do capacitor eletrolítico C3

Conecte o capacitor eletrolítico C3 de desacoplamento de baixa frequência (41uF) entre o positivo e o aterramento do temporizador 555, pinos 1 e 8 na linha 27, coluna C e H.

Observe que os capacitores eletrolíticos são polarizados, identificando a extremidade negativa com uma faixa branca na lateral da tampa; certifique-se de que o lado negativo do capacitor vai para o pino 1 (terra) coluna C e o lado positivo do capacitor vai para o pino 8 (positivo) coluna H.

Etapa 7: Saída de LED

Adicione o LED vermelho ao pino de saída 3 do pino A da linha 29 do temporizador 555 e ao barramento de aterramento. Coloque o fio mais longo do LED (ânodo) na linha 29, coluna A, com a perna mais curta do LED em um dos orifícios do barramento de aterramento.

** - Os LEDs são polarizados e devem ser inseridos na orientação correta. A perna do cátodo do LED (negativa) pode ser identificada por uma borda achatada na lateral do LED, e o ânodo positivo pode ser identificado pela perna mais longa. A polaridade e a cor do LED podem ser identificadas usando uma bateria de botão simples, deslizando a bateria entre os cabos do LED, você verá o LED brilhar ou não, tente girar a bateria na outra direção. O LED acenderá quando a extremidade da bateria + (plano largo) for conectada ao ânodo (perna mais longa) e a bateria - (botão menor) estiver conectada à perna de aterramento do cátodo. Pegue uma bateria de botão 3v CR2032 e experimente!

Depois de fazer tudo funcionar na última etapa, você pode voltar e aparar as pernas do LED, se desejar.

AVISO: em todas as circunstâncias normais, um resistor seria adicionado entre o pino de saída e o LED. Para simplificar a construção deste kit, os resistores limitadores de corrente foram omitidos. Incluímos resistores para cada LED do kit. Instruções modificadas, incluindo resistores limitadores de corrente, serão fornecidas como um apêndice.

Etapa 8: Jumper 555 Trigger to Threshold

Conecte um fio de jumper entre os pinos 2 e 6 do temporizador 555, linha 28, coluna D, até, linha 29, coluna G.

Isso conecta o limite e os pinos de disparo do temporizador 555, que formam a conexão de entrada para o eletrodo primário.

Etapa 9: Jumper 555 Redefinir para V +

Conecte o pino 4 do temporizador 555 ao barramento positivo usando um fio de jumper da linha 30, coluna D, ao barramento positivo

Conecte o pino 8 do temporizador 555 ao barramento positivo usando um fio jumper da linha 27, coluna I, ao barramento positivo

(adicionar imagem e passo para 555 VCC a V +)

Etapa 10: Descarga do resistor R1 100K 555 para o barramento positivo

Conecte o resistor R1 (100k) entre o pino 7 do 555 e o barramento positivo. Coloque um lado do resistor na linha 28, coluna J, e o outro lado do resistor no barramento positivo.

Etapa 11: Jack de entrada da sonda

A entrada da sonda é um conector mono de 3,5 mm, que se conecta à placa de ensaio por meio de dois pinos soldados. Embora seja um local apertado, os pinos de cabeçalho soldados ao conector se encaixam nas linhas 28 e 29, coluna H.

Os pinos de cabeçalho foram adicionados às tomadas para tornar mais fácil para o usuário construir o kit. Observe que o excesso de tensão no conector ou nos pinos pode causar danos à conexão da solda. Se o seu kit não tiver os pinos do conector soldados ao conector, consulte o apêndice para obter instruções de soldagem para o conector e o conector.

Etapa 12: Jumper de barramento positivo

Conecte o barramento positivo em ambos os lados da placa de ensaio inserindo um fio de jumper entre os pontos mais altos do barramento de força esquerdo e direito (vermelho).

Etapa 13: Jumper de barramento de aterramento

Conecte o barramento de aterramento em ambos os lados da placa de ensaio inserindo um fio de jumper entre os pontos mais altos do barramento de aterramento esquerdo e direito (azul).

Etapa 14: Testando o Galvanômetro

Agora estamos prontos para conectar algumas baterias e testar o Galvanômetro que acabamos de construir com o 555 Timer.

Insira 3 baterias AA na caixa de bateria preta, certifique-se de que o botão liga / desliga da caixa esteja na posição 'OFF'. Conecte o fio vermelho da caixa da bateria ao barramento positivo (vermelho) da placa de ensaio, conecte o fio preto da caixa da bateria ao barramento de aterramento da placa de ensaio (azul). Agora deslize o botão liga / desliga na caixa da bateria para 'ON'. O LED deve estar aceso, mostrando que o temporizador 555 está ligado.

Conecte as pontas de eletrodo brancas (não se preocupe em usar as almofadas adesivas ainda) ao conector de 3,5 mm que se conecta ao Galvanômetro. Ao tocar nas extremidades do botão de metal dos eletrodos com os dedos, você poderá ver o flash do LED com base nas mudanças na condutividade. Tocar os eletrodos muito levemente pode mostrar o flash do LED ligado e desligado lentamente, ao apertar os eletrodos com muita força o LED pisca muito rápido, parecendo que o LED permanece aceso ou ligeiramente escurecido.

Etapa 15: inserir ATMEGA328 DIP de 28 pinos

Seu MIDIsprout Kit vem com um microcontrolador ATMEGA328 pré-programado, com fusíveis configurados para operar a 8Mhz no oscilador interno (Fusíveis: Low-E2 High-D9 Ext-FF) e pré-carregado com o firmware MIDIsprout. Este DIP de 28 pinos tem duas filas paralelas de 14 pinos.

Insira o chip 328p na parte superior da placa de ensaio, identificando o Pino 1 pelo pequeno círculo no chip, nas linhas 1 - 14 abrangendo o DIP através da lacuna nas colunas E e F.

** Para reprogramar e experimentar facilmente, é possível adicionar um oscilador de 16 MHz nos pinos 9 e 10 da placa de ensaio e programar usando uma placa arduino Uno com modificações do código MIDIsprout. O ATMEGA328 também pode ser reprogramado através do ICSP com um programador externo (outro arduino) e um labirinto de fios de jumpers;)

** Também como um adendo, o MIDIsprout Kit pode ser construído usando as etapas anteriores para montar o Galvanômetro, com a placa de ensaio conectada diretamente a um Arduino Uno! Fique ligado…

Para referência, o código pré-carregado na versão atual do MIDIsprout:

Código Arduino:

Etapa 16: Ligue o ATMEGA328

Conecte o pino VCC no 328 ao barramento positivo usando um jumper entre a linha 7, coluna A e o barramento positivo.

Etapa 17: Aterre o ATMEGA328

Conecte o pino de aterramento no 328 ao barramento de aterramento usando um jumper entre a linha 8, coluna B e o barramento de aterramento.

Etapa 18: Ligue o ATMEGA328 (analógico)

Conecte o pino de tensão analógico no 328 ao barramento positivo usando um jumper entre a linha 9, coluna J e o barramento positivo.

Etapa 19: Aterre o ATMEGA328 (analógico)

Conecte o pino de aterramento no 328 ao barramento de aterramento usando um jumper entre a linha 7, coluna J e o barramento de aterramento.

Etapa 20: Saída do temporizador 555 para a entrada ATMEGA328

Conecte o pino de saída do temporizador 555 ao pino 4 de entrada no 328 com um fio de jumper entre o pino 3 do temporizador 555, linha 29, coluna D e, linha 4, coluna D.

Aqui, a saída digital do 555 dispara um pino de interrupção no 328, INT0, que mede e compara as durações dos pulsos.

Etapa 21: Botão

O botão incluído deve ser preparado dobrando suavemente suas três pernas (dobre as três ao mesmo tempo) para que o botão fique na vertical. Insira o botão no lado esquerdo da placa de ensaio nas linhas da coluna A 19, 20 e 21.

Etapa 22: Botão Wiper para entrada analógica ATMEGA328

Conecte o pino central do botão giratório à entrada analógica (A0) do 328 usando um fio de jumper. Conecte um jumper entre o botão da linha 20, coluna E e 328 (pino A0), linha 6, coluna G.

Etapa 23: MIDI Jack

Insira o MIDI Jack na placa de ensaio. Prepare o conector identificando os dois pinos de montagem pontiagudos localizados na frente do conector MIDI e dobrando-os para cima para apontar a frente do conector MIDI. Coloque o conector MIDI no lado direito da placa de ensaio, com o conector voltado para o lado direito. Insira o conector MIDI na coluna I e J, linhas 18, 19, 21, 23 e 24. Os cinco pinos do conector MIDI se encaixarão (confortavelmente) na placa de ensaio, tome cuidado para não empurrar com muita força.

Etapa 24: Pin de dados MIDI para ATMEGA328 Tx

Conecte o pino de saída de dados MIDI ao pino de transmissão serial ATMEGA328 (Tx), conectando um jumper entre a coluna F, linha 23 (dados MIDI, pino 5) e a coluna B, linha 3 (328 Tx).

Etapa 25: Resistor de energia MIDI para V +

Conecte um resistor entre o pino de alimentação MIDI (4) e V + usando um resistor de 220 Ohm conectado à coluna H, linha 19 (alimentação MIDI) e o barramento positivo no lado direito da placa.

Etapa 26: Jumper de aterramento MIDI

Conecte o pino de aterramento MIDI ao barramento de aterramento usando um fio de jumper entre a coluna F, linha 21 (aterramento MIDI) e o barramento de aterramento.

Etapa 27: Tensão positiva do botão

Conecte o pino de tensão positiva do botão ao barramento positivo usando um jumper entre a coluna D, linha 19, e o barramento positivo.

Etapa 28: Botão de aterramento

Conecte o pino de aterramento do botão ao barramento de aterramento usando um jumper entre a coluna D, linha 21, e o barramento de aterramento.

Etapa 29: LEDs (vermelho)

Existem 5 LEDs coloridos no MIDIsprout que fornecem um show de luzes e indicação do estado das notas MIDI que estão sendo tocadas.

Conecte o ânodo do LED (vermelho) - perna longa à coluna A, linha 5, e o cátodo do LED ao barramento de aterramento.

** - Para simplificar, omitimos resistores limitadores de corrente nesta construção, consulte o apêndice para obter as etapas para incluir resistores com os LEDs.

Etapa 30: LEDs (amarelo)

Conecte o ânodo do LED (amarelo) - perna longa à coluna A, linha 11Conecte o ânodo do LED (vermelho) - perna longa à coluna A, linha 5 e o cátodo do LED ao barramento de aterramento e o cátodo do LED ao barramento de aterramento.

Etapa 31: LEDs (verde)

Conecte o ânodo do LED (verde) - perna longa à coluna A, linha 12, e o cátodo do LED ao barramento de aterramento.

Etapa 32: LEDs (azul)

Conecte o ânodo do LED (azul) - perna longa à coluna J, linha 14, e o cátodo do LED ao barramento de aterramento.

Etapa 33: LEDs (branco)

Conecte o ânodo do LED (branco) - perna longa à coluna J, linha 13, e o cátodo do LED ao barramento de aterramento.

Etapa 34: Oscilador de cristal de 16 MHz PlaceHolder

O oscilador de cristal de 16 MHz deve ser adicionado aos pinos 9 e 10 do ATMEGA328 Linha 9 e 10 Coluna C. A peça não é polarizada e o cristal pode ser inserido nos pinos 9 e 10 em qualquer orientação.

Etapa 35: pacote de bateria

Anexe a bateria à placa de ensaio, colocando o fio vermelho da bateria no barramento de tensão positiva da placa de ensaio e o fio traseiro no barramento de aterramento da placa de ensaio. Insira 3 baterias AA e ligue a caixa da bateria. Com a alimentação ligada, o LED do 555 Galvanômetro deve acender.

Conecte os cabos do eletrodo à tomada na parte inferior da placa de ensaio e toque nas duas extremidades dos botões dos cabos. O LED do Galvanômetro deve piscar em resposta à condutividade entre seus dedos.

Etapa 36: Sonificação de biodados

Quando os condutores do eletrodo são tocados ou conectados com almofadas de gel, o programa MIDIspout detecta pequenas mudanças na condutividade e representa essas mudanças como notas MIDI e luzes coloridas!

Conectando um cabo MIDI do conector MIDI na placa de pão, o Kit MIDIsprout pode ser conectado a sintetizadores, teclados, geradores de som e computadores com suporte a MIDI para produzir sons em reação às notas MIDI.

Girando o botão, o Limiar / Sensibilidade do MIDIsprout pode ser ajustado. Ao diminuir o limite, pequenas flutuações na condutância do galvanômetro podem ser detectadas; aumentando o limite, mudanças maiores são necessárias para produzir notas. Durante instalações de longo prazo, eu uso uma configuração de limite baixo que produz um fluxo agradável de dados MIDI. Para eventos públicos interativos com várias plantas, eu aumento o limite bastante alto, o que resulta em notas MIDI sendo produzidas apenas quando uma pessoa chega muito perto ou toca fisicamente a planta.