Xilofone MIDI automatizado: 6 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Neste instrutível, exploraremos como solenóides de fogo usando um Arduino Uno e sinais MIDI. Uma das melhores aplicações para isso é construir um xilofone automatizado. Embora este seja apenas um guia, o código do Arduino e os esquemas elétricos serão fornecidos.

Antes de tentar abordar este projeto, você deve ter:

• Habilidades básicas de marcenaria
• Habilidades de soldagem
• Uma compreensão da plataforma Arduino
• Muita paciência.

Peças e materiais podem ser encontrados com o fornecedor de sua escolha, mas se você é novo no mundo da eletrônica, sugerimos que use Adafruit para comprar suas peças.

Lista de peças. (Nota: Diferentes variações no xilofone que você compra podem resultar na necessidade de peças extras e / ou diferentes)

• Xilofone de 16 teclas
• MIDI Jack
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Escudo
• Expansão MCP23017 I2C
• 6N136 Optoacoplador de alta velocidade
• Mini solenóides 12V - x16
• 1N4007 Diodo - x17
• Resistor de 470 ohm - x2
• Resistor de 1K ohm - x17
• Resistor de 10K ohm
• Transistor NPN C1815
• Transistor Darlington C4811 ou transistor TIP120 - x16
• Pinos e soquetes de cabeçalho
• 12V - Fonte de alimentação. (Os solenóides podem consumir um pouco de energia, eu recomendo uma fonte de 10A)
• LED (preferência de cor de sua escolha)
• Cavilha de armário de 3/4 de polegada - 6 pés
• Contraplacado de 3/4 polegadas ou MDF
• Perfboard
• Cabo de interface USB para MIDI (se controlar do PC)
• Parafusos de 4 mm m2 - x32
• arruelas planas m2 - x32
• Arame
• Vários parafusos de madeira

Lista de ferramentas (Nota: Este projeto requer a fabricação de madeira e ferramentas extras de marcenaria são recomendadas.)

• Ferro de solda
• Decapantes de fio
• Chaves de fenda.
• Alicate
• Pistola de cola quente
• Super cola
• Furar.
• Brocas. (Espátula de 3/4 polegada e brocas para orifícios piloto)
• Ferramenta de medição (usei uma régua).
• Lápis.
• Serra de vaivém

Ferramentas opcionais

• Ferramenta de dessoldagem (se você for novo em soldagem)
• Pinças

Etapa 1: Conectando o Controlador Midi

O primeiro passo é montar o controlador MIDI.

Para isso, você precisará de:

• MIDI Jack
• Arduino Dev. Escudo
• Expansão MCP23017 I2C
• 6N136 Optoacoplador de alta velocidade
• 1N4007 Diodo - x1
• Resistor de 470 ohm - x2
• Resistor de 1K ohm - x1
• Resistor de 10K ohm
• Transistor NPN C1815
• Pinos e soquetes de cabeçalho
• CONDUZIU
• Arame

O circuito MIDI pode parecer intimidante para iniciantes, mas na verdade é bastante simples. Se você seguir o esquema fornecido, não deverá ter problemas.

A colocação de componentes será crítica. É fácil ficar sem espaço rapidamente, portanto, use a imagem fornecida do controlador acabado como um guia. Existem vários layouts que funcionarão para esta etapa, portanto, se você brincar com o posicionamento, poderá encontrar uma maneira que funcione melhor para você.

Tudo compartilhará um terreno comum neste projeto; que será importante na próxima etapa.

Como estamos trabalhando com uma fonte de alimentação de 12 volts, solenóides de 12 volts e 12 volts dentro da faixa aceitável para alimentar um Arduino, podemos usar a mesma fonte de alimentação para tudo.

Se você é novo em soldagem, eu sugiro fortemente que você verifique o guia de soldagem e prática de Adafruit em alguma perfboard antes de continuar com este projeto.

Da mesma forma, se você é novo na leitura de esquemas, agora seria um ótimo momento para fazer algumas leituras sobre símbolos e polaridade. Tudo sobre circuitos é um recurso maravilhoso para isso.

Etapa 2: Fiação dos circuitos do solenóide

Em seguida, passaremos para o circuito do solenóide.

Para esta etapa, você precisará de:

• 1 diodo 1N4007 - x16
• Resistor de 1K ohm - x16
• Transistor Darlington ou transistor TIP120 - x16
• Pinos e soquetes de cabeçalho
• Arame

O circuito do solenóide é muito menos intimidante. Como esses circuitos são bem pequenos, é uma boa hora para usar alguns pedaços de papelão se você os tiver por aí. Você precisará fazer 16 deles. No exemplo da foto 4 circuitos por placa foram feitos e funcionou perfeitamente.

Lembre-se de conectar os fios terra de seus circuitos de solenóide ao mesmo plano de terra em que seu Arduino está.

Tudo no exemplo é modular, então cabeçalhos e soquetes foram usados para tornar o teste mais conveniente. No entanto, se você quiser economizar alguns dólares, pode soldar os fios diretamente nas placas.

Os solenóides usados no exemplo vieram com conectores JST de 2 pinos de fábrica. Embora nenhuma porta JST fosse útil em minha própria caixa de ferramentas, alguns conectores de ângulo reto aleatórios foram acoplados perfeitamente a eles. Outro bom uso de materiais de sucata.

Etapa 3: Construindo a Estrutura

A terceira e maior etapa do processo é a montagem da estrutura.

Você vai precisar de:

• 16 teclas Xilofone Mini 12V
• Cavilha de armário de 3/4 de polegada - 6 pés
• Contraplacado de 3/4 polegadas ou MDF
• Vários parafusos de madeira

O quadro é a primeira área onde você estará mais por conta própria. Provavelmente, você não terá o mesmo xilofone que eu usei e suas medidas serão diferentes das minhas. Mas não tema, irei fornecer o máximo possível de informações sobre o processo de design.

Primeiro fiz as 3 medições do meu xilofone:

• Altura
• Comprimento
• Largura do lado da oitava baixa (o ponto mais largo)

Em seguida, cortei um retângulo de madeira compensada; o comprimento do retângulo deve corresponder à largura do xilofone. A altura deve dar espaço suficiente para levantar o xilofone vários centímetros de qualquer superfície em que você o colocar. Também deve dar à sua barra central espaço suficiente para alojar os solenóides e os circuitos do transistor.

Depois de cortar meus retângulos, cortei um dos cantos de cada um para dar a eles uma forma bonita. Esta etapa é opcional, mas se você quiser fazer a mesma marca de onde o início do ângulo seria nivelado com as teclas do meu xilofone e cortado no centro superior. Ambos os lados devem ser idênticos um ao outro.

Prendi os dois lados juntos e usei uma broca pá de 3/4 de polegada para fazer orifícios que me permitiriam inserir meu passador.

Depois de terminar, cortei mais 2 pedaços de madeira compensada como suporte para segurar o xilofone (semelhante a pinos de prateleira). A fórmula que usei para dimensionar os suportes é explicada a seguir.

Dimensões de suporte:

• Suporte de xilofone 1 (altura = 1 polegada, comprimento = largura do lado da oitava baixa do xilofone)
• Suporte de xilofone 2 (altura = 1 polegada, comprimento = largura do lado da oitava alta do xilofone)

Eu colei e aparafusei os suportes na estrutura, certificando-me de que eles seguravam meu xilofone no nível. Cortei o pino do meu armário ao meio e empurrei as 2 peças em seus buracos. Verifiquei o encaixe básico de tudo e colei. Depois que a cola secou, cortei os pedaços extras do tarugo do armário e lixei-os contra as laterais.

A barra central é a parte mais complicada e importante. Ele precisa estar perfeitamente reto e você precisará deixar um espaço quase perfeito entre a barra central e as teclas. Muito espaço e seus solenóides não farão contato, muito pouco espaço e seu xilofone não soará bem.

Cortei a barra central para caber confortavelmente entre os dois lados do xilofone. Lixei, medi e repeti este passo até que minha barra central estivesse o mais reta que eu poderia fazer. Em seguida, coloquei uma revista com 4 mm de espessura diretamente nas teclas do meu xilofone e a usei como um guia para segurar a barra central exatamente onde precisava estar. Usei 2 parafusos de cada lado para segurar a barra central no lugar.

Parabéns, você concluiu o quadro!

Etapa 4: Colocando os solenóides

A etapa 4 é conectar os solenóides à barra central.

Você vai precisar de:

• Mini solenóides 12v - x16
• Parafusos de 4 mm m2 - x32
• arruelas planas m2 - x32
• Vários parafusos de madeira
• Paus de artesanato

O espaçamento dos solenóides depende do xilofone. Coloquei uma vara de manobra em quantas teclas caberia e marquei as áreas onde meus solenóides tocariam no meio de cada tecla do xilofone. O espaçamento acabou sendo de 4 solenóides por stick de embarcação.

Os solenóides usados no exemplo foram pré-rosqueados para parafusos de tamanho M2. Um parafuso M2 de 4 mm com uma arruela plana M2 prendeu perfeitamente o solenóide ao stick artesanal. Eu pré-perfurei os orifícios para os parafusos e fixei firmemente os solenóides nas varetas.

Em seguida, cortei mais alguns palitos de artesanato e colei-os na parte de trás do meu arranjo de solenóide; isso fez duas coisas. Primeiro, ele afastou o arranjo do solenóide da barra central o suficiente para que as cabeças dos parafusos M2 que foram encaixadas na parte de trás dos solenóides não se encaixassem na viga central. Em segundo lugar, deu ao arranjo do solenóide uma conexão mais sólida, fornecendo mais material para aparafusar.

Para fixar o arranjo à viga central, usei com a mão livre o espaçamento alinhando o arranjo do solenóide onde achei que deveria estar; empurrado manualmente para baixo em meus êmbolos de solenóide para ter certeza de que todos eles tocariam as teclas do xilofone uniformemente; e então usei pequenos parafusos de madeira para prendê-lo à barra central.

Etapa 5: codificando o Arduino e entendendo o MIDI

Para programar o Arduino, você precisará instalar o IDE do Arduino mais recente e aprender como fazer algumas coisas básicas, como fazer upload para o seu Arduino e instalar bibliotecas. Existem muitos guias na internet sobre como fazer isso e o processo não se encaixa no escopo desta compilação.

Assim que estiver familiarizado com o uso do IDE do Arduino, você precisará das seguintes bibliotecas.

• Biblioteca Arduino MIDI
• Biblioteca Adafruit MCP23017

Depois de instalar essas bibliotecas, baixe o código deste instrutível e copie e cole no IDE do Arduino.

Sem anexar a placa MIDI que você criou, faça upload do código para o Arduino. Depois de fazer o upload do código, conecte tudo, pressione o botão reset no Arduino e teste se tudo está funcionando como deveria.

NOTA*

Xilofones diferentes têm arranjos de notas diferentes, então o código exato que escrevi pode não funcionar corretamente para o seu xilofone. Mas esta é uma solução fácil. Consulte este gráfico de notas MIDI e altere o número da nota no código do Arduino para corresponder às notas do seu xilofone.

Para referência, as notas que tenho predefinido são as seguintes:

• 79 - G
• 77 - F
• 76 - E
• 74 - D
• 72 - C
• 71 - B
• 69 - A
• 67 - G
• 65 - F
• 64 - E
• 62 - D
• 60 - C - dó médio
• 59 - B
• 57 - A
• 55 - G
• 53 - F

Etapa 6: o programa de música

O programa que você vê no vídeo é Guitar Pro 6. Não é muito caro, mas é fácil de usar e pode produzir MIDI exatamente como eu quero. Outro recurso interessante do GP6 é que você pode adicionar staccato a uma faixa inteira, o que ajuda o xilofone a soar melhor, liberando as notas prematuramente.

O próximo detalhe importante é que meu xilofone tem apenas 2 oitavas de notas naturais; o que significa que ele não pode reproduzir sustenidos ou bemóis.

Se você construiu este projeto, sinta-se à vontade para baixar o Tema Tetris que incluí nesta página.