ANDI - Gerador de ritmo aleatório - Eletrônica: 24 etapas (com imagens)

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

ANDI é uma máquina que gera um ritmo aleatório com o apertar de um botão. Cada batida é única e pode ser ajustada com cinco botões. ANDI é o resultado de um projeto universitário que visava inspirar músicos e examinar novas formas de trabalhar com batidas de bateria. Mais informações sobre o projeto podem ser encontradas em andinstruments.com

Durante a fase de design da ANDI, muita inspiração foi tirada da comunidade de criadores e, especialmente, de projetos interessantes aqui na Instructables. Para retribuir o favor, escrevi este Instructable sobre como projetar o circuito elétrico para o gerador de batidas ANDI. É um circuito simples com cinco botões giratórios que controlam a reprodução de sons curtos de bateria armazenados em um cartão micro-SD por meio de um Arduino Nano.

Este Instructable cobre a confecção do circuito eletrônico e o código programado no Arduino e os sons de bateria usados podem ser encontrados aqui. O código é explicado com comentários no arquivo de código e não me aprofundarei no código neste tutorial.

A ANDI tem uma parte externa em folha de alumínio e compensado e não incluí a confecção da parte externa neste Instrutivo.

Se houver interesse em uma explicação completa do código ou como fazer o invólucro, ele será adicionado no futuro.

Caso contrário, isso lhe dá a liberdade de projetar seu próprio gabinete para o gerador de batida ANDI.

Siga meu projeto ANDinstruments no instagram para atualizações de mídia do projeto: @and_instruments

Etapa 1: Como seguir o tutorial

Tentei tornar este Instructable o mais detalhado possível para dar acesso a ele a pessoas de todos os níveis de habilidade.

Isso significa que pode parecer muito detalhado e lento às vezes, então acelere as etapas com as quais você já se sente confortável.

Para uma compreensão mais profunda de algumas partes-chave do circuito, adicionei links para outros Instructables, tutoriais e páginas da Wikipedia que ajudam você a entender o que está acontecendo.

Sinta-se à vontade para redesenhar o circuito e reescrever o código como achar adequado e, se o fizer, ligue-se novamente a andinstruments.com e dê os créditos à fonte.

Por favor, comente ou envie-me um e-mail para [email protected] se você tiver alguma dúvida sobre o Instructable ou alguma ideia sobre como melhorar o circuito ou o tutorial!

Etapa 2: reunir componentes

Usei os seguintes componentes para o projeto do circuito:

• 39x30 furos de stripboard de 3 ilhas
• Compatível com Arduino nano V3.0 ATMEGA328 16M
• (2x) Cabeçalho de pino macho 15x1 para Arduino
• MicroSD breakout com level shifter (SparkFun Shifting μSD Breakout)
• Cabeçalho de pino macho 7x1 para MicroSD Breakout
• Cartão Micro SDHC (Cartão Micro SDHC Classe 4 Intenso 4 GB)
• (4x) Potenciômetros de 10k Ohm (Snap de eixo de metal de tamanho Alps 9mm RK09L114001T)
• (4x) Capacitores de cerâmica de 0,1uF (Vishay K104K15X7RF53L2)
• Resistor de 1k Ohm (resistor de filme de metal 0,6 W 1%)
• Conector de áudio de montagem em painel de 3,5 mm (Kycon STPX-3501-3C)
• Codificador giratório com botão de pressão (Codificadores Bourns PEC11R-4025F-S0012)
• Chave de alternância (guias de solda de 1 pólo no MTS-102)
• Correia de bateria de 9 volts (correia de bateria tipo 'I' blindada Keystone de 9 volts)
• Bateria de 9 volts
• Fio de núcleo sólido com cores diferentes

Tentarei explicar minha escolha de componentes em todo o Instructable. Durante o processo de design do circuito, meu objetivo principal era tornar este projeto o mais barato e pequeno possível. Portanto, tentei manter todos os componentes montados no stripboard, de forma que os fios que os conectam possam correr ao longo do painel.

Se você tiver alguma sugestão de como melhorar o circuito, comente ou me mande um e-mail.

Etapa 3: Encontre algumas ferramentas

Eu uso as seguintes ferramentas e equipamentos para este projeto:

• Placa de ensaio para testar componentes antes de soldá-los ao stripboard
• Um pequeno alicate para cortar fios
• Decapador de fio automático
• Um par de alicates para dobrar fios de núcleo sólido e pernas de componentes
• Ferro de soldar com temperatura ajustável
• "Mãos que ajudam" para segurar o stripboard enquanto solda
• Um pequeno alto-falante amplificado e um cabo de áudio de 3,5 mm para testar os circuitos de saída de áudio

Etapa 4: siga o esquema

Este esquema é feito com o Fritzing e recomendo verificar com ele ao longo do processo para ver se você não esqueceu nenhum componente ou conexão.

Os componentes do esquema não se parecem exatamente com os que usei no meu circuito, mas mostra como conectar os fios e os pinos estão nos mesmos lugares dos meus componentes.

Etapa 5: Conecte o Arduino ao cartão MicroSD Breakout Board

Recomendo começar o projeto testando os dois componentes mais importantes do circuito: o Arduino Nano e a placa de breakout do cartão MicroSD. Eu faço isso em uma placa de ensaio e quando funciona bem eu soldo os componentes em uma placa de strip, o que a torna permanente.

Se você quiser saber mais sobre como funciona a placa de quebra MicroSD, recomendo a leitura deste tutorial da Adafruit: Tutorial da placa de quebra de cartão Micro SD.

Solde os cabeçotes dos pinos na placa Arduino e na placa de expansão MicroSD. Eu uso uma placa de ensaio para segurar os cabeçotes dos pinos machos no lugar durante a soldagem. Pode ser difícil fazer uma boa junta de solda e você verá alguns defeituosos em minhas imagens de exemplo. Eu recomendo assistir a alguns tutoriais de solda antes de começar, se for sua primeira vez com um ferro de soldar.

Conecte a placa de breakout MicroSD ao Arduino na placa de ensaio na seguinte ordem:

• Arduino pin GND -> MicroSD GND
• Arduino pino 5V -> MicroSD VCC
• Arduino pino D10 -> MicroSD CS
• Arduino pino D11 -> MicroSD DI
• Arduino pino D12 -> MicroSD D0
• Arduino pin D13 -> MicroSD SCK (também o vi chamado CLK)

O CD-pin da placa breakout MicroSD não é usado neste projeto.

Etapa 6: Prepare o cartão MicroSD

Conecte o cartão MicroSD a um computador com um adaptador. Eu uso um cartão MicroSD para adaptador de cartão SD. Formate o cartão MicroSD com o software SD Formatter da SD Association:

Eu uso a configuração “Overwrite Format” que apaga tudo no cartão MicroSD, embora meu cartão seja novo e já vazio. Faço isso porque é recomendado em muitos tutoriais sobre o uso de cartões SD com o Arduino. Especifique o nome do cartão e pressione “Formatar”. Isso geralmente leva cerca de 5 minutos para mim e termina com a mensagem “Formato do cartão concluído!”. Feche o SDFormatter.

Carregue todos os arquivos.wav de clipes de som compactados para o diretório raiz do cartão MicroSD encontrado aqui. Ejete o cartão MicroSD após o término do upload e coloque-o de volta na placa de breakout MicroSD.

Se você conhece bem o software de áudio, pode adicionar seus próprios clipes de som em vez dos meus, se os nomear da mesma forma que nos meus arquivos de exemplo. Os arquivos devem ser arquivos.wav de 8 bits com uma frequência de amostragem de 44 100 Hz.

Etapa 7: Teste o cartão MicroSD

Carregue o código “CardInfoTest10” no Arduino para testar a conexão com o cartão MicroSD. Este código foi criado por Limor Fried 2011 e modificado por Tom Igoe 2012 e é encontrado e explicado no site do Arduino aqui.

Abra o monitor serial em 9600 baud e confirme se você recebe a seguinte mensagem:

“Inicializando cartão SD… A fiação está correta e um cartão está presente.

Tipo de cartão: SDHC

O tipo de volume é FAT32”

Em seguida, segue muitas linhas de texto que não são importantes para nós agora.

Se você quiser aprender como o monitor serial funciona, dê uma olhada nesta lição de Adafruit: Arduino do monitor serial.

Etapa 8: Solde o Arduino e a placa MicroSD-breakout no Stripboard

Desconecte o Arduino do computador e retire cuidadosamente o Arduino e a placa de breakout MicroSD da placa de ensaio. Eu uso uma pequena chave de fenda de “cabeça chata” e agito-a entre a parte plástica dos cabeçotes do pino macho e a placa de ensaio em vários lugares até que os componentes estejam soltos o suficiente para serem levantados com a mão.

Guarde o breadboard e vire o stripboard de modo que as ilhas de cobre fiquem voltadas para baixo. Agora é hora de soldar o Arduino e a placa breakout MicroSD no stripboard para tornar essas partes do projeto permanentes. Lembre-se de que é muito difícil remover os componentes depois de soldá-los no stripboard, então certifique-se de que eles estejam colocados corretamente nas posições corretas e que sejam pressionados o mais apertados possível no stripboard para dar-lhes boa resistência mecânica após a soldagem.

Eu uso fita isolante para segurar os componentes durante a soldagem, porque quando você solda, você precisa virar o stripboard de cabeça para baixo para ver as ilhas de cobre e os cabeçotes de pino macho onde a soldagem será feita.

Eu uso “mãos que ajudam” ao soldar para evitar colocar o stripboard e os componentes soltos sobre a mesa. Se eles se deitarem, os componentes soltos podem se mover um pouco e o ajuste apertado no stripboard pode ser perdido.

Repita o processo para a placa de breakout MicroSD. Primeiro aperte bem no lugar certo e prenda com fita isolante.

Como a placa breakout MicroSD tem apenas cabeçotes de pino macho em um lado, ela será presa em uma posição inclinada. Não vejo nenhum problema com isso, então prendo com um ângulo com fita isolante e fica bem firme após a soldagem.

Em seguida, viro o stripboard de cabeça para baixo e uso minhas “mãos que ajudam” durante a soldagem.

Etapa 9: conecte o botão de controle de volume e o filtro passa-baixa ao Stripboard

Agora é hora de adicionar componentes ao stripboard para saída de som e controle de volume. Os componentes serão conectados uns aos outros por fio de núcleo sólido colorido.

O potenciômetro atua como um controle de volume, ao ser girado aumenta sua resistência e diminui o volume de saída do som. Se você quiser saber mais sobre potenciômetros, pode verificar esta página da Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer.

O resistor de 1k Ohm e o capacitor de cerâmica de 0, 1 uF atuam como um filtro passa-baixa para remover o ruído de alta frequência. Se quiser saber mais sobre os filtros passa-baixo, você pode verificar esta página da wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter

Eu soldo esses componentes no stripboard antes de soldar os fios entre a placa breakout MicroSD e o Arduino. Faço isso porque quero que os fios da saída de som fiquem perto do stripboard.

Comece achatando as pernas de metal do potenciômetro se elas estiverem dobradas como as minhas no exemplo. Ao fazer isso, você pode colocar as pernas nos orifícios do stripboard para aumentar a força que mantém o potenciômetro no lugar no stripboard.

Empurre o potenciômetro através dos orifícios do stripboard de acordo com o esquema fritzing.

Use um alicate para dobrar as pernas de suporte do potenciômetro em direção ao stripboard.

Agora é hora de conectar o potenciômetro ao Arduino. Corte o fio de núcleo sólido no comprimento certo.

Use uma ferramenta de tira de cabo para remover cerca de 5 mm de plástico em cada extremidade do fio para expor o metal interno.

Use o alicate para dobrar o fio de modo que ele se encaixe no stripboard.

Empurre o fio pelos orifícios no stripboard conectando-o ao pino direito do potenciômetro e ao pino D9 do Arduino. Dobre o fio na parte de trás do stripboard para mantê-lo no lugar enquanto mais componentes são adicionados. Não solde ainda.

Repita o processo adicionando um fio ao pino do meio do potenciômetro e um pino vazio à direita do potenciômetro de acordo com os esquemas fritzing.

Adicione o resistor de 1k Ohm a um orifício próximo ao fio do pino do meio do potenciômetro.

Use o alicate para dobrar uma perna do capacitor duas vezes para fazê-lo caber em dois orifícios no stripboard de acordo com o esquema fritzing.

Empurre o capacitor através dos orifícios no stripboard de forma que uma perna compartilhe um orifício com o resistor e uma perna passe por um orifício em uma ilha de 3 orifícios vazia à direita do resistor.

Empurre o capacitor para baixo o suficiente para que não fique mais alto do stripboard do que a prateleira do potenciômetro abaixo das roscas. Isso ocorre porque a parte superior de metal do invólucro ficará encostada na prateleira do potenciômetro e, portanto, o capacitor não deve ficar no caminho da parte superior.

Adicione mais dois fios para conectar o aterramento do Arduino ao pino esquerdo do potenciômetro e continue daí para um orifício conectado ao capacitor.

Etapa 10: Solde o botão de controle de volume e o filtro passa-baixa no stripboard

Depois de dobrar todos os fios na parte traseira do stripboard para que os componentes e fios não caiam, você pode virar o stripboard de cabeça para baixo. Eu uso minhas “mãos que ajudam” para segurar o stripboard de cabeça para baixo. Certifique-se de que as pernas dobradas dos componentes e fios não interfiram em nenhum outro. Às vezes, as pernas dobradas podem ser usadas para preencher a lacuna entre as diferentes ilhas de cobre. Normalmente, isso é bom para fazer com o aterramento e os pinos de 5 V do Arduino porque muitos componentes costumam ser conectados com esses dois. Eu uso essa técnica no pino de aterramento do Arduino neste caso.

Depois de soldar, uso um alicate afiado para cortar as pernas e os fios onde são muito longos.

Etapa 11: Conecte a placa MicroSD Breakout ao Arduino

Agora é hora de conectar a placa de breakout MicroSD ao Arduino. Comece conectando um fio entre o aterramento do Arduino e o aterramento da placa de breakout MicroSD. Agora uso a extensão do pino de aterramento do Arduino que criei soldando a extremidade do fio que vai entre o Arduino e o pino esquerdo do potenciômetro para a ilha de cobre adjacente ao lado do pino de aterramento do Arduino.

Continue dobrando a extremidade do fio na parte traseira do stripboard para segurar o fio no lugar e espere com a soldagem até que todos os fios entre o Arduino e a placa breakout MicroSD estejam no lugar.

Adicione um fio entre o pino CS da placa breakout MicroSD e o pino D10 do Arduino.

Continue com um fio entre o pino DI da placa breakout MicroSD e o pino D11 do Arduino.

Conecte o DO da placa de breakout MicroSD com o pino D12 do Arduino.

Conecte o pino SCK da placa de breakout MicroSD (em outra placa de breakout MicroSD que usei antes, esse pino foi chamado de CLK em vez de SCK) com o pino D13 do Arduino.

O último fio conectado é entre o pino VCC da placa breakout MicroSD e o pino 5V do Arduino.

Os fios podem ser um pouco apertados, mas certifique-se de que as partes de metal dos fios não toquem umas nas outras.

Vire o stripboard e certifique-se de que os fios ainda estão no lugar.

Etapa 12: Solde a placa de ruptura MicroSD no stripboard

Aplique a solda e corte as pontas dos fios restantes.

Etapa 13: Conecte e solde o conector de áudio ao Stripboard

Agora é hora de conectar o conector de áudio ao stripboard. Comece prendendo os fios ao conector de áudio e dobre os fios ao redor dos pinos do conector de áudio para que fiquem no lugar.

Pode ser difícil segurar o fio no lugar durante a soldagem. Eu uso minhas “mãos que ajudam” mais uma vez para isso.

Conecte os fios do conector de áudio ao stripboard de acordo com o esquema fritzing e dobre os fios na parte traseira do stripboard para mantê-los no lugar.

Vire o stripboard de cabeça para baixo e aplique solda nos fios do conector de áudio. Em seguida, corte os fios restantes com um alicate.

Etapa 14: teste o conector de áudio

Agora é hora de testar a saída de áudio. Conecte o Arduino ao computador e carregue o código “andi_testsound” encontrado aqui.

Conecte a tomada de áudio com um cabo de áudio de 3,5 mm (o mesmo tipo de conector que os fones de ouvido normais usam) a um alto-falante amplificado. Neste vídeo, eu conecto o conector de áudio a um pequeno alto-falante bluetooth que também possui uma entrada de “Audio In” de 3,5 mm na parte traseira. Este circuito não funcionará com fones de ouvido conectados porque falta amplificação da saída de som. O Arduino ainda precisa ser conectado ao computador para obter energia. O código “andi_testsound” reproduz diferentes clipes de som do cartão MicroSD e, se tudo funcionar, você ouvirá uma batida aleatória no alto-falante. Você também pode girar o potenciômetro para aumentar ou diminuir o volume da saída.

Etapa 15: conectar e soldar os potenciômetros ao stripboard

Agora é hora de adicionar o restante dos potenciômetros que são usados como botões para controlar a batida gerada. Leia mais sobre como usar potenciômetros como entradas analógicas com um Arduino no site do Arduino: Lendo um potenciômetro (entrada analógica).

Use um alicate para endireitar as pernas dos potenciômetros que não têm função elétrica como no primeiro potenciômetro.

Coloque os potenciômetros no local correto de acordo com o esquema Fritzing com todas as cinco pernas dos componentes através dos orifícios.

Dobre as duas pernas laterais na parte traseira do stripboard para dar alguma resistência mecânica durante a soldagem.

Solde todas as cinco pernas, mesmo que as pernas laterais não tenham nenhuma função elétrica. Isso dá aos potenciômetros um pouco mais de resistência mecânica.

Etapa 16: Conecte e solde os capacitores ao stripboard

Capacitores são adicionados entre o pino de saída do sinal e o pino de aterramento dos potenciômetros para tornar o sinal mais estável. Leia mais sobre a suavização de entrada neste Instructable: Smooth Potentiometer Input.

Adicione os capacitores ao stripboard de acordo com o esquema Fritzing. Empurre-os para baixo o mais próximo possível do stripboard de modo que a parte superior deles não fique acima da prateleira dos potenciômetros.

Dobre as pernas dos capacitores na parte traseira do stripboard para mantê-los no lugar durante a soldagem.

Solde as pernas e corte o comprimento restante.

Etapa 17: Conecte e solde o codificador rotativo ao stripboard

Endireite as duas pernas laterais do codificador rotativo para que fiquem planas contra o stripboard. Faço isso porque meus codificadores rotativos têm pernas laterais grandes demais para passar por um buraco de stripboard.

Empurre o codificador rotativo através do stripboard no lugar certo de acordo com o esquema Fritzing.

Em seguida, uso um pouco de fita isolante para segurar o codificador rotativo no lugar durante a soldagem, porque os pinos do codificador não o seguram bem o suficiente.

Solde o codificador rotativo e remova a fita.

Etapa 18: Conecte os fios de solda e conecte os potenciômetros ao Arduino (1/2)

Adicione os cabos de sinal dos pinos do meio de cada potenciômetro ao pino Arduino direito de acordo com o esquema Fritzing.

Faça o mesmo com os fios de 5 V conectando os pinos direitos dos potenciômetros em série com o pino VCC da placa de breakout MicroSD.

Dobre os fios na parte traseira do stripboard.

Solde os fios e corte as sobras de metal dos fios.

Etapa 19: Conecte os fios de solda e conecte os potenciômetros ao Arduino (2/2)

Ele começa a ficar lotado na frente do stripboard, então queremos adicionar os últimos fios na parte de trás para conectar os últimos pinos dos componentes. Agora que os potenciômetros e o codificador rotativo estão no lugar, o stripboard pode ficar de cabeça para baixo, o que ajuda durante a soldagem dos fios diretamente na parte traseira.

Comece medindo três fios de igual comprimento que irão conectar os pinos-terra dos potenciômetros. Esses fios não passarão pelos orifícios, mas serão soldados ao lado do pino correto, de acordo com o esquema Fritzing.

Isso é mais difícil do que soldar um fio que passou por um orifício e está dobrado, portanto, comece com um fio de cada vez e tome cuidado para não sobrepor a solda de pinos diferentes.

Etapa 20: Conecte os fios de solda e conecte o codificador rotativo ao Arduino

Agora continue adicionando dois fios mais curtos para conectar os fios-terra dos potenciômetros ao codificador rotativo.

Solde os fios enquanto deixa o stripboard ficar por conta própria nos potenciômetros.

Adicione três fios conectando o codificador rotativo ao arduino de acordo com o esquema Fritzing e, finalmente, adicione um fio curto conectando o pino de aterramento do breakout MicroSD ao pino de aterramento do potenciômetro mais próximo. Solde os fios um de cada vez.

Etapa 21: Teste o código ANDI completo

Agora é hora de testar a versão completa do código encontrado aqui. Conecte o Arduino ao computador e carregue o código ANDI.

Em seguida, conecte o cabo do alto-falante à saída de áudio e teste os potenciômetros e o codificador giratório. Se você ouvir muitos ruídos de alta frequência, não se preocupe, isso para mim foi devido ao fato de ter alimentado o Arduino com o cabo USB. Na próxima etapa, você vai soldar um conector de bateria e um botão liga / desliga ao stripboard e então o Arduino não precisa mais ser alimentado pelo computador.

Etapa 22: Conecte e solde o conector da bateria ao stripboard

O conector da bateria conecta uma bateria de 9 V como fonte de alimentação ao stripboard. A chave seletora liga ou desliga o projeto criando uma ponte ou quebrando o fio vermelho do conector da bateria.

Corte o fio vermelho a cerca de 10 cm do suporte do conector da bateria e dobre a extremidade do fio em torno do pino do meio da chave seletora. Em seguida, conecte outro fio de cerca de 20 cm a um dos pinos externos da chave seletora.

Solde ambos os fios vermelhos na chave seletora usando as “mãos auxiliares” para segurar os fios no lugar.

Conecte a extremidade do fio vermelho ao pino Vin do Arduino e o fio preto ao pino terra nos locais de acordo com o esquema Fritzing.

Dobre os fios na parte de trás da tira e vire a placa para soldá-la no lugar.

Use a chave seletora para ligar o Arduino e ver se os LEDs no microcontrolador acendem.

Etapa 23: Teste o circuito

Gire o potenciômetro mais à esquerda totalmente no sentido anti-horário para diminuir o volume e, em seguida, conecte o cabo do alto-falante ao conector de áudio. O alto-falante também deve estar no volume mínimo ao conectar o stripboard para evitar ruídos altos que podem ocorrer ao empurrar o cabo do alto-falante no conector de áudio.

Etapa 24: Coloque do seu jeito

Bom trabalho, você terminou! Agora, cabe a você encerrar o circuito da maneira que quiser. Optei por colocar meu circuito dentro de um invólucro feito de folha de alumínio e compensado de bétula pintado de escuro, mas sinta-se à vontade para fazer do jeito que quiser.

Por favor, deixe um comentário ou envie-me um e-mail para [email protected] com seus circuitos ou se você tiver alguma dúvida ou melhorias para compartilhar!

Segundo prêmio no Concurso de Autoria pela Primeira Vez 2018

Vice-campeão no desafio Epilog 9

Vice-campeão no Arduino Contest 2017