Mestari keksi Kravoxin Lundin yliopistossa (Ruotsi) toteutettavan tutkimushankkeen aikana, jonka tavoitteena oli antaa digitaalisten soittimien ohjaimille perinteisten mekaanisten instrumenttien tuntuma. Nyt mestari haluaa tehdä Kravoxista kaikkien saatavana musiikkialustana kokeilulle. Siksi hän loi tämän yksityiskohtaisen selostuksen, jonka avulla mahdollisimman monet ihmiset voivat käyttää tätä uutta mielenkiintoista soitinta.
Kravoxin pelaaminen on melko yksinkertaista. Kuvittele, että pelaat tavallisella esineellä, kuten luudalla, ja tapa, jolla kosketat sitä ja liikutat sitä tilassa, säätelee äänen syntymistä. Voit katsoa ja kuulla kuinka soittaa Kravoxia, sekä soittimen valmistusprosessin videoiden artikkelin lopussa.
Työkalut ja materiaalit:
- leipälauta 50 * 24 reikää -1 kpl;
-40-nastaiset urosliittimet -5 kpl;
-40-nastainen pistoke - 5 kpl;
- Potentiometrit 10 kOhm ja niiden kahvat - 5 kpl;
-Siniset 5 mm: n vakio LEDit - 3 kpl;
- Vastukset 150 ohmia - 3 kpl;
- Kondensaattori 10 uF - 2 kpl;
- Kondensaattori 100 nF - 2 kpl;
-Radio-moduuli NRF24L01 - 2 kpl;
-Työläs nano -2 kpl;
-Vastukset 220 ohm -3 kpl;
- Anturitunnistimien taulut MPR121 - 2 kpl;
- Digitaalinen gyroskooppi GY-521 MPU 6050 - 1 kpl;
- USB-A – USB-C-kaapelit;
-4 metriä (vähintään) kupariteippiä, jonka leveys on 1 cm;
-Poverbank;
-7 metriä (vähintään) erivärisiä johtimia;
-0,2 metriä, kutisteputki ø = 3 mm;
-Juotto tarvikkeet;
-Multimetr;
-Lineyka;
-Nozh;
-Nozhovka;
- Pihdit;
-Karton;
-Glue ase;
-Skotch;
-Kley;
-Toimistokumi;
-Zazhimy;
Vaihe yksi: teoria
Kravox on avoimen lähdekoodin monialustainen digitaalinen soitin, joka koostuu kolmesta komponentista - ohjaimesta / ohjaimista, vastaanottimesta ja ohjelmistosta.
Voit kytkeä jopa kolme langatonta ohjainta. Jokainen ohjain käsittelee suuntaus- ja kiihtyvyystiedot digitaalisesta MPU-6050-gyroskoopista ja kosketustiedot kahdesta MPR121-anturianturipaneelista, jotka on kytketty Arduino Nanoon. Ohjain lähettää tietoja vastaanottimelle nRF24L01-radiolähettimen avulla. Jos on tarpeen käyttää useampaa kuin yhtä ohjainta, toiselle ja kolmannelle ohjaimelle on osoitettava erilliset osoitteet.
Vastaanotin lähettää ohjaimelta (ohjaimilta) vastaanotetun datan kytkettyyn tietokoneeseen yhdessä useista potentiometreistä kerätyn datan kanssa.Toimitetun vastaanottinkoodin avulla voit muodostaa yhteyden kolmen ohjaimen kanssa, mutta se toimii myös vain yhdellä tai kahdella ilman asetuksia.
Vastaanottimen tiedot prosessoidaan ohjelmassa, joka kirjoitetaan ääneen.
Kravoxin kauneus on, että sen muotoa, kuulostamista ja soittamista voidaan säätää. Tämä antoi ohjatulle toiminnolle mahdollisuuden kehittää helposti kopioitava versio Kravoxista tätä oppituntia varten.
Vaihe toinen: luo ohjainlevy
Seuraavaksi velho selittää miten elektroniikka ohjain askel askeleelta yllä olevista yksityiskohdista.
Jos et ole varma, mihin kaapeli juotetaan, voit aina palata piirikaavioon ja tarkistaa, onko komponentit kytketty oikein.
Ensimmäinen vaihe on leikata leipätaulu ja liittimet ja koota ne yhteen pienen ja suuren kondensaattorin kanssa, mikä auttaa parantamaan radiolähettimen luotettavuutta.
Leikkaa hallitus veitsellä
Leikkaa liittimet moottorisahalla (isäntä asetti ne kirjalle kohdistaaksesi ne pöydältä)
Asenna liittimet leipälautaan ja juoteeseen. Voit jo liittää jokaisen kahden kontaktiparin
pitkät liittimet, jotka ovat vierekkäin. Muutoin riittää, kun kiinnität ne vain pienellä juoteella - mieluiten koskettimiin, joita kytkentäkaavion mukaan ei liitetä myöhemmin. Kun juotat kondensaattoreita, kiinnitä huomiota 10 mikroradin (suurempi näistä) elektrolyyttikondensaattorin napaisuuteen. Toisella puolella on nauha ja pääsääntöisesti lyhyempi jalka. Tämä puoli on kytkettävä maahan. Pienempi 100 nanofaradin kondensaattori ei ole polarisoitunut ja se voidaan juottaa millään tavalla.
Lisäksi LED-vastukset juotetaan. Kiinnitä huomiota ledin napaisuuteen: toisella puolella on yleensä lyhyempi jalka. Tämä puoli tulee kytkeä maahan seuraavassa vaiheessa. Sininen lanka juotetaan toiseen jalkaan. Vaijerin toinen pää on juotettu liittimeen, johon Arduino-tappi D3 kytketään.
Seuraavaksi kaikki punaiset ja siniset virtajohdot on asennettu. Punainen 3,3 voltin ja sininen maahan (GND).
Kolme anturikorttia kommunikoivat I2C-protokollan (integroitu piiri) kautta. Tämä tarkoittaa, että ne kaikki voidaan kytkeä samoihin kahteen Arduino-nastaan, joten juotamme keltaiset ja vihreät johdot antureihin sekä Arduino A4- ja A5-nastaihin. Sinun on myös asennettava valkoinen kaapeli kytkeäksesi gyroskoopin keskeytyskoskettimet.
Radiolähetin viestii SPI - protokollan kautta (sarjaväylä)
ohjauspaneeli lisää mustia, harmaita, ruskeita, violetteja ja oransseja johtimia.
Nyt on aika valmistella komponentit. Sen lisäksi, että juotat nastaliittimiin, jos ei
juotettu, sinun on kiinnitettävä erityistä huomiota anturikorttiin! Kiinalaisista halvoista malleista osoitetappi on maadoitettu tiukasti ilman välivastetta, joten tämä yhteys on leikattava fyysisesti veitsellä levyn pohjasta. Leikkaa kahden tyynyn väliin lähellä paikkaa, johon ADD kirjoitetaan. Ohjattu toiminto suosittelee soittoa yleismittarilla varmistaaksesi, että yhteystietoja ei ole kytketty.
Kun kaikissa osissa on juotosliittimet ja anturilevyt on valmis, voit kytkeä Arduino Nanon, gyroskoopin, kaksi anturilevyä ja radiomoduulin ohjauskorttiin.
Vaihe kolme: Lataa koodi
Jos kaikki on kytketty oikein, kaksinkertaisen tarkistuksen jälkeen seuraava askel on ladata mukana toimitettu Arduino nano, mutta ennen kuin voit tehdä tämän, joudut asentamaan gyroskoopin kirjastot, anturianturilevyt ja radiolähettimen. Jos olet uusi Arduino-kirjastojen kirjasto, opi kuinka asentaa ne.
MPU6050 gyroskooppi vaatii I2Cdev.h- ja MPU6050_6Axis_MotionApps20.h -kirjastoja, jotka voidaan ladata.
MPR121-kosketuslevyille tarvitaan Bare Conductive -kirjasto MPR121.h, joka löytyy. Kirjastosta on ainakin kaksi versiota. Asenna aina Bare Conductive -sovelluksen kehittämä versio, ei Adafruun kehittämä versio.
Radiolähetinkortti NRF24L01 vaatii nRF24L01.h- ja RF24.h TMRh20-kirjastot, jotka voidaan ladata. Huomaa: Näistä kirjastoista on myös ainakin kaksi versiota, joilla on sama nimi. Asenna varmasti kehitetty TMRh20, ei maniacbug.
Kun kirjastot on asennettu, voit ladata Kravox-Controller-koodin.
Voit tarkistaa, toimiiko ohjain toiminnassa, mahdollistamalla sen, että se tuottaa tietoja kosketusantureista ja gyroskoopista sarjamonitorin kautta. Tätä varten sinun on muokattava vastaanottokoodin viimeistä osaa ennen lataamista: poistamalla kommentin merkki sen alussa (/ *) ja lopussa (* /) (katso. Kuva)
Kun olet ladannut koodin tällä vaihtoehdolla, sinun on avattava Sarjamonitori ja asetettava sen tiedonsiirtonopeudeksi (datanopeudeksi) 115200. Nyt voit nähdä anturien tiedot, jotka muuttuvat, kun ohjauskorttia siirretään ja koskettaa koskettimia, MPR121-korteista, jotka on merkitty välillä 0 - 11.
Jos mikään ei toimi tai saadaan vain nollia, johdotus on tarkistettava huolellisesti ja vertailtava sitä yllä olevan kaavion kanssa. Jos vastaanotat väärän signaalin sarjamonitorilta, sinun on tarkistettava, onko tiedonsiirtonopeus asetettu oikein.
Vaihe neljä: Hallituksen voima
Virran saamiseksi sinun on kytkettävä ohjainkortti pankkiin.
Jos pankki ei sammu automaattisesti hetken kuluttua, ohjauskortti on valmis ja voit siirtyä vastaanottinkortille. Muussa tapauksessa seuraa seuraava vaihe.
Vaihe viisi: Ratkaise virtaongelma
Ohjainkortti on periaatteessa valmis, mutta jotkut pankit sammuvat automaattisesti muutaman sekunnin kuluttua, kun ne on kytketty hallintakorttiin, koska se kuluttaa vähän virtaa. Ratkaisuna voit lisätä vain kolme 220 ohmin vastusta Arduinon 5V- ja GND-nastat väliin.
Komponenttien uudelleenkytkemisen jälkeen (ehdottomasti) valmis ohjauskortti näyttää tältä.
Vaihe kuusi: Luo vastaanotinlauta
Tässä vaiheessa ohjattu toiminto näyttää, kuinka tehdä vastaanotinkortti. Prosessi on hyvin samanlainen kuin ohjauskortin tekeminen.
Ensin on leikattava leipälauta ja liittimet. Asenna sitten kondensaattorit. Voit verrata tätä vaihetta ensimmäiseen vaiheeseen, jossa luodaan ohjauskortti saadaksesi lisätietoja.
Seuraavaksi sinun on lisättävä kaikki punaiset ja siniset johdot. Punainen 3,3 voltin ja sininen maahan (GND).
Johdotus SPI-tiedonsiirtoon.
Vastaanotinkortti on valmis, mutta ennen kuin lataat Kravox-Receiver-koodin Arduino Nanoon, sinun on ensin luotava käyttöliittymä vastaanottimelle.
Sitten ohjattu toiminto näyttää kuinka tehdä rajapinta 4 potentiometrillä ja LED-vastaanottimella. Rajapinta on kytketty, kuten ensimmäisessä kuvassa, ja se kytketään vastaanottinkorttiin, kuten toisessa kuvassa näkyy.
Menettelytapa on seuraava: ensin on otettava 8 kaapelin kimppu ja juotettava niistä 5 potentiometrien keskikoskettimiin. On suositeltavaa käyttää samoja värejä kuin kaaviossa, jotta ne eivät sekoituisi.
Sitten sinun on leikattava leipälauta 2 riviä 17 reikää ja 17-nastainen urosliitin. Kiinnitä kaapelit ja liitin levyyn. Kiinnitä huomiota yllä olevaan kaavioon varmistaaksesi, että liität johdot oikeisiin paikkoihin.
Nyt sinun on juotettava siniset johdot (maadoitettu) kaikkien potentiometrien koskettimiin. Juota sininen LED, jonka virranrajoitusvastus on 150 ohmia.
Juotos vihreät johdot.
Valmiin käyttöliittymän tulisi näyttää tällaiselta (kuva 1) ja se voidaan kytkeä vastaanottimen korttiin näin (kuva 2).
Seitsemäs vaihe: koodi
Nyt ladattavissa Arduino Nanon vastaanottimeen.
Tarkistaaksesi sinun on tehtävä pieni säätö koodiin uudelleen ennen lataamista. Oletusarvoisesti vastaanotin näyttää tietonsa muodossa, joka voidaan tulkita puhtaana datana, mutta ei näytä hyödyllisiä tietoja sarjamonitorissa. Voit kuitenkin muuttaa tätä käyttäytymistä koodissasi muokkaamalla (lisäämällä // ennen) rivin #define WRITE_AS_BYTES ja (poistamalla // ennen) rivin // #define PRINT_VIA_SERIAL_MONITOR.
Kahdeksas vaihe: tapaus
Edelleen kuparinauhasta isäntä tekee anturin.
Kotelon valmistamiseksi päällikkö käyttää tyhjiä ruutuja.
Mestari piirtää pahvia. Leikkaa 24 kuparinauhaa ja kiinnittää pahville.
Lisäksi päällikkö leikkaa pahvi 2 * 24 reikää leveäksi ja 24-napainen urosliitin koon mukaan ja juottaa siihen 24 johtoa. Keskellä olevien johtimien tulee olla vähintään 10 cm pitkiä. Kun siirryt pois keskustasta, johtimien pituus kasvaa. Esimerkiksi, jos käytät 1 cm leveää kupariteippiä ja elektrodien välinen etäisyys 3 mm, vaijerin pituuden tulisi kasvaa 1,3 cm alla esitetyllä tavalla: 10 / 11.3 / 12.6 / 13.9 / 15.2 ...
Nyt voit juottaa johtimien toiset päät kuparinauhoihin ja sulkea nauhat teipillä.
Liimaa anturin runkoon ja liimaa sitten toisen rungon siihen (tarkistamista varten).
Peittää ohjainlevyn takaosan pahvilla.
Asentaa LEDit ja virtapankin. Sinun on järjestettävä virtapankki, jotta voit kytkeä ja irrottaa USB-kaapelin, koska näin ohjain kytkeytyy päälle ja pois päältä. Kytke myös kosketusrajapinta ohjauskorttiin ja laita se laatikkoon.
Tekee katkaisun USB-A-USB-C-kaapelille kahden laatikon risteyksessä, pitää sen pois ja kytke se Arduino Nanoon.
Nyt ohjain on valmis.
Mestari korjaa tapauksen paperitavarakumilla. Jos myöhemmin ilmenee kosketusta tunnistavien anturien ongelmia, kun niitä ei ole, sinun on asetettava eristysmateriaali, kuten kalvo tai vastaava kosketusherkän kotelon, piirilevyn ja johtimien väliin. Kytke virta koskematta antureihin.
Vaihe yhdeksän: Vastaanotinkotelon luominen
Nyt sinun on tehtävä kotelo vastaanottimelle. Ohjattu toiminto leikkaa useita pyöreitä reikiä potenciometreille ja LEDeille.
Se liimaa vastaanottinkortin, LEDin, ruuvipotentiometrit. Asettaa kahvat.
Vaihe 10: Valmis
Nyt kun kaikki laitteet on asennettu, on aika soittaa musiikkia! Tätä varten tarvitset ohjelmiston, johon voit kytkeä laitteita. Kravoxille tämä on Pure Data Vanilla -ohjelmisto, jonka voit ladata ilmaiseksi.
Kun olet asentanut Pure Data -sovelluksen tietokoneelle, sinun täytyy suorittaa se ja avata Kravox.pd-tiedosto. Huomaa, että se on tallennettava tietokoneellesi samaan kansioon kuin rumpunäyttökansio, jonka kanssa se toimitetaan - muuten Pure Data ei löydä tiedostoja.
Heti kun Kravox.pd-käyttöliittymä aukeaa, sinun on avattava ikkuna kuten kuvassa ja asennettava neljä ns. Ulkoista laitetta, jotka on lueteltu tässä ikkunassa. Niiden asentaminen on helppoa. Napsauta vain "Puhdista tiedot" -valikosta "ohje", valitse "Etsi lisää esineitä Internetistä" (se voi olla hieman erilainen), etsi "comport", "zexy", "freeverb" ja "arrayize". "yksi kerrallaan ja asenna uusin versio. Nyt neljällä komporttina, uudelleen pakkaamisena, ilmaisverbinä ja matriisin kokoisina kohteina on oltava selkeät ääriviivat, kuten alla olevassa kuvassa. Saatat joutua käynnistämään Pure Data -sovelluksen uudelleen tätä varten.
Kun olet asentanut ulkoiset laitteet, voit kytkeä vastaanottimen USB: n kautta. Jos muutit osan 4 koodia vastaanottimen käyttämiseksi Arduino Serial Monitor -sovelluksella, sinun on ensin peruutettava tämä muutos ja ladattava lähdekoodi Arduino Nanon vastaanottimeen, ennen kuin kytket tai suljet Arduino Serial Monitor -laitteen.
Katso nyt Pure Data -ikkuna. Jos näet nopeasti päivitetyn tietovirran, tämä on hienoa, mutta todennäköisesti se näyttää punaisen viestin, sen sijaan kuin ensimmäisessä kuvassa, joka päivitetään joka toinen sekunti.
Punainen teksti voi olla hiukan erilainen, mutta silti se tarkoittaa, että Pure Data ei ole vielä pystynyt muodostamaan yhteyttä vastaanottimeesi. Tämä johtuu siitä, että ohjelman on määritettävä liitettävä USB-portti. USB-portit voidaan merkitä eri tavoin eri laitteilla; vuoden 2014 MacBook Prossa Pure Data tunnistaa molemmat USB-portit sarjaportiksi 3 riippumatta siitä, mihin vastaanottimeen olet yhteydessä. Sitten velho käytti Kravoxia Lenovo Yoga Pad -laitteen kanssa vain yhdellä toimivalla USB-portilla, joka nimitettiin sarjaportiksi 6. Windowsissa portit on merkitty 8 ja 9. Ohjattu neuvoo vain yrittämään selvittää, mikä numero USB-portti toimii laitteellasi. . Hän loi vuoropuhelun osana Kravox.pd-liittymää (toinen valokuva), jossa voit napsauttaa numeroita, kunnes laite toimii. Voit myös kokeilla “Näytä käytettävissä olevat portit” ja “Näytä kytketyt USB-laitteet” -painikkeita.
Sitten sinun on napsautettava "Tallenna", jotta Pure Data yrittää muodostaa yhteyden tähän porttiin seuraavan kerran automaattisesti.
Jos ohjaimen koodia muokattiin, sinun on ladattava koodi uudelleen.
Ohjauskortti on vielä kytkettävä virtalähteeseen. Kun teet tämän, kortin ympärillä olevan kosketusrajapinnan kotelon tulisi olla suljettu, eikä kotelon kosketusosa saa koskea käsiisi tai muuhun.
Kaikki on valmis, lisätietoja voi katsella videosta.