MIDI Sonar "Theremin": 10 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

هذه آلة موسيقية تستخدم مستشعرين للمسافات بالسونار للتحكم في درجة وجودة النغمات. إنه ليس Theremin حقًا بالطبع ولكن "Theremin" أصبح المصطلح العام للآلات التي يتم عزفها عن طريق التلويح بيديك.

يحتوي على مُركب MIDI ومضخم ومكبرات صوت مدمجة. يتم إنتاج النوتات الموسيقية بواسطة شريحة MIDI - VS1053 - التي تحتوي على 127 صوتًا (أي آلات مختلفة يُزعم أنها مختلفة). لديها درجة عالية من تعدد الأصوات (تصل إلى 64) لذا يمكنها العزف على نغمات فردية أو أوتار.

يدك اليمنى تتحكم في النغمة التي يتم تشغيلها. في الوضع "المنفصل" ، يتم تقسيم المساحة الموجودة على اليمين إلى "صناديق". عندما تدخل يدك إلى سلة المهملات ، تبدأ الملاحظة الخاصة بهذا الصندوق. عندما تترك الحاوية ، قد تتوقف النوتة الموسيقية (مثل عضو) أو تختفي بشكل طبيعي (مثل البيانو).

في الوضع "المستمر" ، تحدد المساحة الموجودة على اليمين درجة متغيرة باستمرار - مثل Theremin الأصلي. تبدأ الملاحظة عندما تدخل يدك المساحة وتتوقف عند مغادرة المكان.

تتحكم يدك اليسرى في جودة الملاحظة التي يتم تشغيلها. يمكنه التحكم في مستوى الصوت ، الاهتزاز ، الاهتزاز ، الانحناء ، التردد ، إلخ.

تحتوي شاشة LCD الصغيرة على قائمة تسمح لك بتحديد الأداة الحالية ، ووظيفة اليد اليسرى ، والمقياس (أو "المفتاح") لليد اليمنى ، والاهتزاز ، والهز ، وما إلى ذلك. يمكنك حفظ وتحميل "إعدادات مختلفة" "والتبديل بينهما بسرعة أثناء الأداء.

تعمل أداة MIDI "Theremin" بأكملها بشكل مستقل مع مكبر الصوت الخاص بها والبطارية القابلة لإعادة الشحن.

إذا كنت تنوي نسخ بنائي ، فستحتاج إلى Arduino Nano (1.50 جنيه إسترليني) ، ووحدة VS1053 (4.50 جنيهًا إسترلينيًا) ، وشاشة LCD مقاس 1.44 بوصة ST7735 (3.50 جنيهًا إسترلينيًا) ، ووحدتين HC-SR04 (1 جنيه إسترليني لكل منهما) وعدد قليل من المقاومات. ستحتاج أيضًا إلى بعض مكبرات الصوت التي تعمل بالطاقة وربما خلية ليثيوم ووحدة تزويد بالطاقة ، لكن التفاصيل ستعتمد على الطريقة التي تقرر بناؤها. لقد حصلت على كل هذه الإضافات من مبيعات صناديق السيارات والمحلات الخيرية. بالإضافة إلى أنك سأحتاج إلى أدوات ورشة العمل الإلكترونية المعتادة.

الخطوة 1: التحكم في VS1053

اخترت وحدة VS1053 الموضحة في الصورة. (لاحظ المنظمين SOT223 ومقبسي المقبس وموضع الموصل.) ابحث في eBay أو Alibaba أو المورد المفضل لديك عن وحدة VS1053 التي تبدو هكذا. وهي متوفرة من Aliexpress هنا وهنا.

لقد اشتريته منذ عامين ولم يعد يبدو متاحًا على موقع eBay ، فقط على Alibaba. يتوفر الآن إصدار أحمر من ثنائي الفينيل متعدد الكلور على موقع eBay. يبدو أنه متطابق وظيفيًا ولكن pinout مختلف لذا ستحتاج إلى ضبط المخططات والتخطيطات الخاصة بي. لم أختبره. في المناقشة (أدناه) يمكنك العثور على إرشادات حول كيفية إضافة المقاوم إلى PCB الأحمر لتمكين MIDI "المباشر". أو يمكنك إرسال أوامر إضافية أثناء الإعداد لتمكينه.

تعد VS1053 شريحة جيدة ولكنها معقدة نوعًا ما. أنا فقط أستخدم جزء MIDI منه. من الممكن التحكم في VS1053 عبر واجهة تسلسلية ولكني أستخدم ناقل SPI لأنه أكثر ملاءمة مع Arduino Nano. يتم التعامل مع أي بايت ترسله عبر ناقل SPI على أنه أمر MIDI.

ستجد قوائم بأوامر MIDI على الويب. يستجيب VS1053 لبعض وليس كل منهم. يعرض برنامج Miditheremin0.exe تلك التي أعرف أنها تعمل.

يمكنك تنزيل ورقة البيانات VS1053 من الويب. إنها وثيقة ضخمة وصعبة التنفيذ. القسم "8.9 تنسيقات MIDI المدعومة" هو كل ما يقوله تقريبًا عن MIDI. يتحدث القسم "10.10 Real-Time MIDI" عن استخدام GPIO0 و GPIO1 لتمكين MIDI لكن اللوحة التي لم أحتاجها إلى أي تمكين خاص. يمكنك أيضًا تنزيل قائمة برسائل MIDI (ليست جميعها مدعومة بواسطة VS1053).

قم بتوصيل الوحدة النمطية VS1053 إلى Arduino Nano كما هو موضح وقم بتحميل ملف INO إلى Arduino. لقد استخدمت لوح تجارب غير ملحوم. ليس لدي صورة لها في هذه المرحلة ولكن يمكنك رؤية اللوح مع المكونات الأخرى في خطوة أدناه.

يتلقى رسم INO بايتًا من الكمبيوتر عبر الخط التسلسلي ويرسل البايت إلى VS1053. إنه برنامج بسيط للغاية يسمح لك باختبار VS1053. قم بتوصيل مقبس الإخراج بسماعات الرأس أو مكبر صوت الكمبيوتر.

يرسل برنامج Windows Miditheremin0.exe (تنزيل Step1.zip من جيثب) أوامر إلى VS1053. انقر فوق الزر "90 note vel" لتشغيل ملاحظة. أو يمكنك كتابة برنامج Windows الخاص بك. أو استخدم أحد البرامج الطرفية العديدة المتوفرة على الويب.

تحتوي الوحدة النمطية VS1053 على المسامير التالية:

• يحتوي ناقل SPI على MISO و MOSI و SCLK المعتاد
• إذا كان XRST منخفضًا ، تتم إعادة ضبط الشريحة
• لا تفعل XDCS أي شيء في وضع SPI لذا اربطها بـ XCS
• XCS هو Chip Select
• يخبرك DREQ عندما تكون الشريحة جاهزة لأمر جديد.

يجب ضبط XCS على قيمة منخفضة أثناء إرسال بايت ؛ ثم عالية. بهذه الطريقة ، أنت متأكد من أنك قمت بمزامنة الجزء الأول من كل بايت. تخبرك قراءة DREQ أن الشريحة جاهزة لتلقي أمر جديد.

بعد أن يرسل Arduino بايتًا ، يجب أن يرسل بايتًا وهميًا لتبديل الساعة والسماح لـ VS1053 بإرسال بايت مرة أخرى استجابةً لذلك. توضح لك وظيفة SPItransfer () كيفية القيام بذلك.

تشتمل الوحدة الحمراء المتوفرة على eBay على فتحة بطاقة SD بحيث تحتوي على دبابيس إضافية. تجاهلهم.

أنت الآن واثق من قدرتك على جعل VS1053 يعمل ، وسنحوله إلى أكثر من آلة موسيقية.

الخطوة الثانية: استخدام السونار

قم بتوصيل وحدات HC-SR04 بـ Arduino Nano كما هو موضح وقم بتحميل ملف INO إلى Arduino.

لاحظ في المخطط أنه يجب توصيل DC3 - مكثف الفصل للوحدات HC-SR04 - بالقرب من وحدات HC-SR04. يأخذون تيارًا جيدًا عندما يرسلون والذي يساعد DC3 في توفيره.

في هذه المرحلة من المشروع ، لا يزال الكمبيوتر الشخصي الذي يعمل بنظام Windows يرسل أوامر إلى VS1053 ولكن يتم التحكم في VS1053 أيضًا بواسطة مستشعرات السونار HC-SR04 (تنزيل Step2.zip من github).

تبدأ جميع الأوامر الجديدة بـ 0xFF ويتم تفسيرها بواسطة مخطط Arduino (بدلاً من إرسالها مباشرة إلى VS1053). يتم إرسال البايت غير "FF-command" إلى VS1053.

هناك أوامر لتغيير الآلة الموسيقية ، وتغيير المقياس ، وإضافة اهتزاز وهزاز ، وما إلى ذلك. يمكن تشغيل البرنامج في الوضع "المنفصل" حيث توجد ملاحظات منفصلة (مثل البيانو) أو في الوضع "المستمر" حيث تكون نغمة واحدة ينحني لأعلى ولأسفل (مثل الثيرمين).

إنها تعمل بشكل جيد في كل شيء ستفعله الأداة النهائية ولكن يتم التحكم فيها بواسطة جهاز كمبيوتر.

يقوم مستشعر السونار HC-SR04 الأيمن بتحديد درجة النغمة التي يتم تشغيلها. في الوضع "المنفصل" ، يتم تقسيم المساحة الموجودة على اليمين إلى "صناديق". عندما تدخل يدك إلى سلة المهملات ، تبدأ الملاحظة الخاصة بهذا الصندوق. عندما تترك الحاوية ، قد تتوقف النوتة الموسيقية (مثل عضو) أو تختفي بشكل طبيعي (مثل البيانو). عندما تدخل يدك الحاوية ، تتوسع الحاوية قليلاً حتى لا تشعر بالارتعاش عند حافتها.

ترجع الدالة GetSonar () الوقت المستغرق حتى أول صدى. يتجاهل أصداء سريعة جدًا (مدة أقل من 10) التي يبلغ عنها HC-SR04 أحيانًا. إذا لم يتم استقبال صدى بواسطة maxDuration ، فإنها ترجع maxDuration. لا يتم قياس المدة بأي وحدات معينة - إنها مجرد رقم.

في الوضع المنفصل ، تتم تصفية المدة أولاً لإزالة التسربات العرضية (عند عدم تلقي صدى). من المفترض أن يكون العقرب موجودًا فقط بعد تلقي 10 عينات من maxDuration. ثم يتم تصفية المدة باستخدام مرشح متوسط. تعد المرشحات المتوسطة جيدة في إزالة الضوضاء "المندفعة" (أي المسامير العرضية). يتم استخدام المدة التي تمت تصفيتها لتحديد سلة المهملات.

في الوضع المستمر ، تتم تصفية المدة مرة أخرى لإزالة التسرب العرضي. ثم يتم تنعيمه باستخدام مرشح أسي. يتم استخدام المدة التي تمت تصفيتها لضبط تردد النغمة باستخدام "الانحناء النغمي".

الخطوة 3: إضافة عرض

الشاشة عبارة عن شاشة TFT LCD ملونة مقاس 1.44 بوصة مع وحدة تحكم ST7735 ، 128 × 128 بكسل. هناك الكثير من الشاشات المتاحة على eBay ، على سبيل المثال قد تفضل تطوير جهازك بشاشة لمس أكبر. لم أستخدم ST7735 تحكم وأردت تجربته.

حصلت على خاصتي من هذا المورد. تُباع نفس الوحدة على نطاق واسع على موقع eBay - ما عليك سوى الحصول على واحدة تشبه الصورة.

تحتوي شاشة LCD على المسامير التالية:

• أرض GND
• VCC 3.3 فولت
• SCL SPI حافلة SCLK
• SDA SPI bus MOSI of Arduino
• إعادة تعيين RES
• بيانات / أمر DC
• اختيار رقاقة CS
• ضوء خلفي BL

تعمل الوحدة على 3.3 فولت ، لذا لا يجب عليك توصيلها مباشرة بـ 5V Arduino. لقد استخدمت 1 كيلو مقاومات لإسقاط الجهد. هذه ليست ممارسة جيدة (بشكل عام ، يجب على المرء استخدام مقسم محتمل أو شريحة قطارة جهد) ولكنه يعمل بشكل جيد في هذه الدائرة. كنت كسولا.

يتم تشغيل الشاشة بواسطة 3.3 فولت التي يوفرها Arduino. يبدو منظم Arduino سعيدًا بدرجة كافية.

تفضل Adafruit بنشر مكتبة ST7735 وتتوفر العديد من المكتبات الأخرى في Github وفي أي مكان آخر. لقد جربت القليل ولم يعجبني أي منها. بعضها ببساطة لم يعمل وكلها كانت ضخمة. تكتب رسمًا تخطيطيًا من Arduino يرسم خطًا وبعض النصوص وتجد ذاكرتك إذا كانت 75٪ ممتلئة. لذلك كتبت مكتبتي الخاصة.

يمكن تنزيل مكتبة SimpleST7735 (تنزيل Step3.zip من جيثب).

يحتوي على مجموعة قياسية من أوامر الرسم تشبه إلى حد بعيد جميع هذه المكتبات.

بعض المكتبات "السريعة" التي يمكنك تنزيلها تستخدم حلقات توقيت خاصة وتنزعج عند استخدام أجهزة أخرى ، ربما تكون أبطأ ، في نفس الناقل. تمت كتابة SimpleST7735 بلغة C بدلاً من المُجمِّع ، لذا فهي ليست بالسرعة التي يمكن أن تكون عليها ، ولكنها أكثر قابلية للنقل وتشارك ناقل SPI بأدب مع الأجهزة الأخرى. يمكن تنزيل برنامج Windows الذي يسمح لك بإنشاء الخطوط والرموز الخاصة بك.

يمكنك تنزيل ورقة البيانات ST7735 من الويب. أنت تتحدث إليه عن طريق

• تعيين CS منخفض
• تعيين DC منخفض
• إرسال بايت أمر
• تعيين العاصمة عالية
• إرسال صفر بايت أو أكثر من البيانات
• تعيين CS عالية

يمكنك أن ترى كيف أفعل ذلك في وظيفة spiSend_TFT_CW () في المكتبة. قد تكون وحدات بايت البيانات عبارة عن صف كامل من وحدات البكسل أو إعدادًا لسجل عنصر تحكم.

تظهر لك وظيفة ST7735Begin () في المكتبة مجموعة أوامر التهيئة التي اخترتها. قد ترغب في تغيير الأوامر إذا اخترت شاشة ST7735 مختلفة (على سبيل المثال مع المزيد من وحدات البكسل) أو تريد اتجاهًا مختلفًا. آمل أن يكون الرمز الخاص بي سهلًا بالنسبة لك لمعرفة كيفية التغيير إذا كنت بحاجة إلى ذلك.

يُظهر التخطيط زر التحكم "SW1" ودواسة القدم SW2 ". يحدد زر التحكم" إعدادات "مختلفة (انظر الخطوة التالية) أو يحدد وضع القائمة. دواسة القدم اختيارية ولا تحدد سوى إعدادات مختلفة - لم أفعل قمت بتركيب دواسة القدم بنفسي. تعد الإعدادات مفيدة أثناء الأداء عندما تريد بسرعة تغيير المفتاح أو تغيير الآلة.

الخطوة 4: نظام القائمة

يضيف رسم Miditheremin3.ino Arduino نظام قائمة إلى MIDI Theremin ويتحكم في الأداة الكاملة النهائية.

عادة ما يتم تشغيل MIDI Theremin في وضع "التشغيل". تحدد يدك اليمنى أي الملاحظة وتتحكم يدك اليسرى في جودة الملاحظة. تعرض شاشة LCD لوحة مفاتيح بيانو مع تمييز الملاحظة الحالية.

إذا قمت بالضغط على زر التحكم لمدة ثانية واحدة ، ينتقل البرنامج إلى وضع "القائمة". في وضع القائمة ، إذا ضغطت باستمرار على زر التحكم لمدة ثانية واحدة ، فسيعود البرنامج إلى وضع "التشغيل".

تحتوي القائمة على هيكل شجرة به عناصر رئيسية وعناصر فرعية. يتم تمييز عنصر القائمة الحالي ، ويمكنك تحريك التحديد لأعلى / لأسفل عبر السونار الأيسر. يتم توسيع القوائم الفرعية لعنصر رئيسي فقط عند تحديد العنصر الرئيسي.

بعد اختيار قائمة فرعية ، عند النقر فوق الزر ، يتم تمييز قيمة هذا العنصر. اليد اليسرى تزيد أو تنقص القيمة. انقر فوق الزر مرة أخرى للعودة إلى تحديد القوائم الفرعية.

في الوضع المنفصل ، تكون شجرة القائمة

• أداة

  • 0: بيانو كبير
  • تبديل اليدين: عادي

• اليد اليمنى

  الوضع: منفصل

• اليد اليسرى

  • الوضع: Vibrato
  • العمق الأقصى: 10

• مقياس

  • مقياس: Heptatonic الرئيسية
  • الأوكتاف: 2
  • أدنى ملاحظة: 60 درجة مئوية

• وتر

  • الوتر: ثالوث رئيسي
  • انعكاس: 0
  • تعدد الأصوات: 1

• اهتزاز

  • الحجم: 20
  • الفترة: 10

• فيبراتو

  • الحجم: 20
  • الفترة: 10

يمكن أن تكون الآلة "بيانو كبير" ، "أرغن الكنيسة" ، "كمان" ، إلخ. هناك 127 أداة في VS1053 يبدو العديد منها متطابقًا والعديد منها يشبه "طلقة نارية". تسمح لك القائمة الفرعية Swap Hands بتبديل وظائف اليد اليمنى واليسرى - ربما تفضل ذلك بهذه الطريقة أو ربما تريد أن تواجه السماعات الجمهور.

يمكن أن تكون اليد اليمنى "منفصلة" أو "مستمرة". انظر أدناه للحصول على قائمة "مستمر".

يمكن أن تتحكم اليد اليسرى في "مستوى الصوت" أو "Tremolo" أو "Vibrato" أو "PitchBendUp" أو "PitchBendDown" أو "Reverb" أو "Polyphony" أو "ChordSize".

"الحجم" واضح. "Tremolo" هو تباين سريع في الحجم ؛ تتحكم اليد اليسرى في حجم التباين ؛ يتم تعيين الفترة بواسطة عنصر قائمة مختلف. "Vibrato" هو تباين سريع في درجة الصوت. تتحكم اليد اليسرى في حجم التباين ؛ يتم تعيين الفترة بواسطة عنصر قائمة مختلف. "PitchBendUp" و "PitchBendDown" يغيران درجة حدة النغمة التي يتم تشغيلها ؛ تتحكم اليد اليسرى في حجم الانحناء. "الصدى" غير مثير للإعجاب إلى حد ما في VS1053 ؛ تتحكم اليد اليسرى في حجم الصدى. يتحكم "Polyphony" في عدد النغمات التي يتم تشغيلها مرة واحدة حتى الحد الأقصى الذي تم تعيينه بواسطة قائمة Polyphony (انظر أدناه). يعني "ChordSize" أن اليد اليسرى تتحكم في عدد نغمات الوتر (انظر أدناه) التي يتم عزفها.

في الموسيقى ، "مقياس" أو "مفتاح" هو مجموعة فرعية من الملاحظات التي تستخدمها. على سبيل المثال ، إذا اقتصرت على مقياس Heptatonic لـ C Major ، فستعزف فقط النوتات البيضاء للبيانو. إذا اخترت C # Major Pentatonic ، فأنت تستخدم النوتات السوداء فقط (على سبيل المثال للإيقاعات الشعبية الاسكتلندية).

تختار قائمة Scale الملاحظات التي تتوافق مع مساحة اليد اليمنى وعدد الأوكتافات التي تغطيها مساحة اليد اليمنى. لذلك إذا اخترت 1 أوكتاف من E Major ، فسيتم تقسيم مساحة اليد اليمنى إلى 8 صناديق مع E عند أدنى درجة و E أوكتاف أعلى عند أعلى درجة.

تسمح لك قائمة Scale باختيار الكثير من المقاييس غير العادية "للموسيقى غير الغربية" ولكنها تفترض أن جميع النوتات الموسيقية من لوحة المفاتيح المعتدلة - فهذه هي الطريقة التي تعمل بها MIDI ، لا يمكنك بسهولة تحديد تردد النوتة الموسيقية. لذلك إذا أردت ، على سبيل المثال ، مقياس ربع النغمة العربي ، فستواجه مشكلة.

تسمح لك قائمة Octaves الفرعية باختيار عدد الأوكتافات بالمقياس الذي تريده. وتشير الملاحظة الأدنى إلى المكان الذي يبدأ منه المقياس.

عادة عندما يتم تشغيل ملاحظة ، يتم نطق تلك النوتة فقط. تتيح لك قائمة Chord تشغيل عدة نغمات مرة واحدة. يعني الوتر الرئيسي للثالوث "عزف النغمة المختارة بالإضافة إلى النغمة الأربعة النصفية الأعلى ، بالإضافة إلى النغمة السبعة أعلى".

تمنحك القائمة الفرعية Inversion انعكاسات الوتر. هذا يعني أنه يحرك بعض نغمات الوتر إلى أوكتاف واحد أدناه. يحرك الانعكاس الأول جميع الملاحظات "الإضافية" إلى أسفل أوكتاف ، بينما ينقل الانعكاس الثاني عددًا أقل من النوتات الإضافية إلى أسفل ، وهكذا.

توضح القائمة الفرعية Polyphony عدد النوتات الموسيقية التي يتم تشغيلها مرة واحدة ؛ إذا كان تعدد الأصوات هو 1 ، فعندما تبدأ نغمة واحدة ، يتم إيقاف النغمة السابقة ؛ إذا كانت تعدد الأصوات أكبر ، فيمكن أن تتداخل عدة نغمات - جربها مع عضو الكنيسة.

تحدد قائمة Tremolo عمق أي اهتزاز وفترة دورة الاهتزاز. الفترة "100" تعني دورة واحدة في الثانية. إذا كانت اليد اليسرى تتحكم في الاهتزاز ، فإن القائمة الفرعية الحجم تكون مخفية.

تحدد قائمة الاهتزازات حجم أي اهتزاز وفترة دورة الاهتزاز. إذا كانت اليد اليسرى تتحكم في الاهتزاز ، فسيتم إخفاء قائمة الحجم الفرعية.

يسمح لك البرنامج بحفظ وتحميل ما يصل إلى 5 "إعدادات" مختلفة. يخزن الإعداد جميع القيم التي يمكنك تعيينها في القائمة. عند الخروج من وضع القائمة ، يتم حفظ الإعداد الحالي. يتم حفظ الإعدادات في ذاكرة EEPROM.

في وضع التشغيل ، يتغير النقر فوق الزر إلى الإعداد التالي. إذا ضغطت باستمرار على الزر لمدة ثانية واحدة ، فستظهر القائمة. الضغط على دواسة القدم يتغير أيضًا إلى الإعداد التالي ؛ دواسة القدم لا تحدد القائمة أبدًا.

في الوضع المستمر ، تكون شجرة القائمة

• أداة

  • 0: بيانو كبير
  • تبديل اليدين: عادي

• اليد اليمنى

  الوضع: مستمر

• نطاق

  • عدد النغمات النصفية: 12
  • الملاحظة الوسطى: 60 درجة مئوية

• اليد اليسرى

  • الوضع: Tremolo
  • العمق الأقصى: 10

• اهتزاز

  • الحجم: 20
  • الفترة: 10

• فيبراتو

  • الحجم: 20
  • الفترة 10

تختار قائمة النطاق نطاق الترددات الذي يحدده الجانب الأيمن: عدد النغمات النصفية المغطاة والنغمة الوسطى.

يمكن أن تتحكم اليد اليسرى فقط في "الصوت" و "الاهتزاز" و "الاهتزاز".

الخطوة 5: اللحام معًا

لقد بنيت الدائرة على اللوح الشريطي. لا أستطيع أن أرى الهدف من الحصول على ثنائي الفينيل متعدد الكلور مصنوع لمرة واحدة باستخدام 4 مقاومات فقط ولكني أدرك أن بعض الناس لا يحبون اللوح الشريطي.

يظهر تخطيط الشريط الشريطي الخاص بي أعلاه. تشكل الألواح الأربعة - Arduino ، VS1053 ، العرض واللوحة الشريطية - شطيرة. في التخطيط ، يكون مخطط Arduino باللون الأصفر ، و VS1053 باللون الأزرق ، والشاشة خضراء واللوحة الشريطية باللون البرتقالي.

الخطوط السماوية هي الأشرطة النحاسية للوحة الشريطية - تأكد من وضع فواصل عند الحاجة. الخطوط الحمراء عبارة عن روابط على الجانب المكون من اللوحة الشريطية أو الأسلاك التي تنتقل إلى مكان آخر.

لقد استخدمت دبابيس طويلة جدًا للوحة VS1053 لأنها تقف فوق Arduino. تساعد الدبابيس الموجودة في الزوايا البعيدة للشاشة ولوحات VS1053 على تثبيتها. فتحات التركيب للوحدات مطلية حتى تتمكن من لحامها. تأكد من أن جهازك غير متصل بالأرض - فتحات التركيب للوحدات الخاصة بي ليست كذلك.

إذا كان لديك وحدة VS1053 مختلفة أو شاشة مختلفة ، فيمكنك تغيير دبابيس Arduino:

• يمكن استخدام D2 إلى D10 و A0 إلى A5 بأي ترتيب تريده ؛ قم بتحديث أرقام الدبوس بالقرب من بداية رسم INO
• D11 و D12 و D13 مخصصة لواجهة SPI ولا يمكن إعادة تعيينها
• D0 و D1 مخصصان للإدخال / الإخراج التسلسلي
• لا يمكن استخدام A6 و A7 كدبابيس رقمية

الوحدات النمطية HC-SR04 عند 90 درجة متصلة ببعضها البعض بواسطة قطعة شريطية. زر الضغط بينهما. لا شك أنه سيكون لديك التصميم المفضل لديك.

إذا قررت أن يكون لديك دواسة قدم ، فقم بتوصيلها عبر مقبس.

الخطوة 6: إضافة PSU

قمت بقياس التيار الإجمالي لـ Arduino ، VS1053 وعرضه كـ 79mA. وفقًا لأوراق البيانات ، يبلغ حجم Arduino 20 مللي أمبير ، والشاشة 25 مللي أمبير ، و VS1053 11 مللي أمبير ، و HC-SR04 15 مللي أمبير لكل منهما عند "العمل" - لذلك يبدو 80 مللي أمبير مناسبًا.

تأخذ الشاشة 25 مللي أمبير ويتم تشغيلها من خرج 3V3 من Arduino والذي تم تصنيفه على أنه يعطي 50 مللي أمبير. لذلك لا ينبغي أن تشدد الدائرة على منظم اردوينو 3V3.

هل يمكننا تشغيل الدائرة من خلال دبوس Vin في Arduino؟ لا يمكنني العثور على إجابة لذلك في أي مكان على الويب. إنه ليس في وثائق Arduino. سوف يتبدد منظم 5V الموجود على متن الطائرة (Vin-5) * 80 ميجاوات. ما هو أقصى تبديد لها؟ يبدو أن لا أحد يعرف حقًا. وفقًا لورقة البيانات الخاصة به ، يمكن للمنظم NCP1117 في حزمة SOT-223 مع وسادة نحاسية كحد أدنى تبديد 650 ميجاوات. لذلك بالنسبة لتيار 80 مللي أمبير ،

• فين باور
• 8 فولت 240 ميجا واط
• 9 320
• 10 400
• 11 480
• 12 560
• 13 640
• 14 720

لكي نكون آمنين ، أفترض أننا يجب ألا نتجاوز 9V على Vin.

ستكون وحدة PSU الخارجية بجهد 5 فولت أكثر أمانًا ولكني استخدمت منظم Arduino وهو جيد.

لتشغيل الدائرة ، اخترت وحدة تجمع بين شاحن LI-ion و PSU المعزز. وهي متوفرة على نطاق واسع على موقع eBay أو ابحث عن "Li Charger Boost".

يستخدم الشاحن شريحة TC4056 التي تحتوي على خوارزمية معقدة للتيار المستمر والجهد الثابت. عند إزالة مدخل طاقة USB ، فإنه يدخل في وضع الاستعداد مع استنزاف البطارية أقل من 2uA. يحتوي TC4056 على مدخلات لاستشعار درجة الحرارة ولكنه غير متوفر على لوحة الوحدة (تم تأريض الدبوس).

يُزعم أن دائرة التعزيز فعالة بنسبة 87-91٪ مقارنة بنطاق جهد البطارية العادي بتيار خرج يبلغ 50-300 مللي أمبير. (لم أقيسها بنفسي.) هذا جيد جدًا.

ومع ذلك ، فإن تيار "الاستعداد" عند إزالة الحمل هو 0.3 مللي أمبير وهو ضعيف. سيتم تجفيف خلية 300 مللي أمبير في 6 أسابيع. ربما يتم استنزافه حتى الآن سينخفض جهده إلى مستوى ضار.

هناك مسار واحد يربط البطارية بوحدة PSU المعززة. يمكنك قطع المسار بسهولة (انظر الصورة). قم بلحام سلك على المقاوم الكبير في الجزء العلوي بحيث يمكنك سد القطع عبر مفتاح.

الرسم الحالي الآن 0.7uA مع اللوحة التي اختبرتها. لذا ستستمر الخلية لمدة 50 عامًا - حسنًا ، بالطبع لا ، يبلغ التفريغ الذاتي لخلية Li-ion حوالي 3 ٪ شهريًا. 3٪ شهريًا لخلية 300 مللي أمبير هو تيار 13uA. قارن ذلك مع 300uA الذي تستغرقه دائرة التعزيز. أعتقد أن الأمر يستحق إيقاف تشغيل دائرة التعزيز.

يجب ألا تقوم بتشغيل الحمل أثناء شحن الخلية. سيؤدي التيار المرسوم بواسطة الحمل إلى إرباك خوارزمية الشحن.

لذا فأنت بحاجة إلى مفتاح تحويل ثنائي القطب (مثل مفتاح منزلق) والذي يكون إما في وضع "التشغيل" أو "الشحن".

يمكنك تجاهل مقبس USB المدمج وأسلاك اللحام المنفصلة بالمفتاح ومقبس USB الخاص بك.

أو يمكنك الاحتفاظ بالمقبس المدمج وقطع الاتصال بين المقبس والشريحة. يوضح الرسم البياني أعلاه مكان القطع.

قم بتوصيل مخرج 5V لوحدة PSU المعززة بطرف 5V في Arduino. يقول الناس "لا تفعل ذلك - أنت تتجاوز الصمام الثنائي للحماية في Arduino". لكن النانو لا يحتوي على دبوس متصل بجانب USB من الصمام الثنائي. ما عليك سوى الاتصال بدبوس 5 فولت. ما أسوأ ما يمكن أن يحدث؟ تفقد نانو تكلفتها أقل من 3 جنيهات إسترلينية.

يجب أن تعمل دائرة PSU أيضًا على تشغيل مكبر الصوت للسماعات.

الخطوة السابعة: إضافة مكبرات الصوت

أردت أن يكون MIDI Theremin محمولًا. يجب أن يشتمل على مكبرات الصوت ومكبر الصوت الخاصين به.

يمكنك بناء مكبر الصوت الخاص بك أو شراء وحدة مكبر للصوت ، ثم شراء مكبرات الصوت ووضعها في علبة. لكن ما هو الهدف؟ في بلدي تكنو ميديني ، لدي ستة مكبرات صوت تعمل بالطاقة اشتريتها من المتاجر الخيرية ومبيعات صناديق السيارات كلها بأقل من 1 جنيه إسترليني لكل منها.

تستخدم مكبرات الصوت ذات اللون الأزرق الباهت 30 مللي أمبير فقط عند 5 فولت ولكن لها استجابة جهير ضعيفة. يعتبر الراديو الأسود شكلًا رائعًا - يمكنني أن أتخيل تركيب وحدات HC-SR04 في الزوايا والشاشة على السطح العلوي. يتم تشغيل "اللوحة المسطحة" الرمادية من مقبس USB وهو مثالي.

مع القليل من البحث ، يجب أن تجد مكبرات صوت تعمل بالطاقة والتي تحتوي بالفعل على علبة لطيفة. تأكد من أنها ستعمل بجهد مصدر الطاقة الخاص بك. إذا كانت مدعومة بأربع خلايا AA ، فمن المحتمل أن تعمل بشكل جيد عند 5 فولت.

لكنني تعمقت في الحفرة الفنية ووجدت محطة إرساء لطيفة جدًا حصلت عليها في كشك "كل شيء مقابل 0.50 جنيه إسترليني". فقد الشاحن وجهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء ولكنه يعمل بشكل جيد.

إذا كنت عازمًا على بناء مكبرات صوت تعمل بالطاقة الخاصة بك ، فإليك تعليمات جيدة. أو ابحث عن Instructables عن PAM8403 أو Amplifier.

الخطوة 8: محطة الإرساء

هذه محطة إرساء محمولة لطيفة للغاية من لوجيتك. من غير المحتمل أن تحصل على نفس الشيء ولكن مبادئ البناء ستكون متشابهة.

تشتمل محطة الإرساء على خلية Li-ion الخاصة بها القابلة لإعادة الشحن وتعزيز PSU. (إذا لم يكن لديك ، فقم ببناء PSU الموضح أعلاه وتخطى الفقرات القليلة التالية.)

إذا كان مضخم الصوت الخاص بك يحتوي على خلية Li-ion ، فمن المحتمل أن يكون لديه زيادة في PSU. (الجهد الكهربي لخلية Li-ion المفردة منخفض بشكل غير مريح لذا يحتاج إلى التعزيز.)

أولاً ، ابحث عن توصيلات الطاقة إلى مكبر الصوت. ستحتوي PSU على مكثفات تنعيم كبيرة - شاهد صورة PCB غير المرغوب فيه. قياس الجهد في منصات اللحام الخاصة بهم على الجانب السفلي. يجب أن تكون الوسادة السالبة هي اللوحة "الأرضية" للدائرة. إذا كان ثنائي الفينيل متعدد الكلور ممتلئًا بالفيضان ، فسيتم طحنه. أو قد تكون الأرض مسارًا سميكًا يذهب إلى العديد من الأماكن على السبورة.

قد تكون هناك مكثفات كبيرة في مرحلة إخراج أمبير - هذه هي الطريقة القديمة للقيام بذلك. قم بقياس الجهد عبرهم أثناء العمل. من المحتمل أن يختلف وفقًا للموسيقى وقد يكون متوسط نصف الجهد الكهربي لمكثفات إمداد الطاقة. هذه هي المكثفات الخاطئة - تريد المكثفات الموجودة في PSU.

من غير المحتمل جدًا أن يكون للوحة طاقة إيجابية وسلبية (مكبرات صوت استريو كبيرة تعمل ولكني لم أر قط قوة خفيفة من هذا القبيل). تأكد من أنك قد اخترت الأرض والقوة الإيجابية.

تحتوي محطة الإرساء Logitech التي أستخدمها على دوائر رقمية معقدة بالإضافة إلى مضخم الصوت التناظري. إذا كان لديك مثل هذا ، فستحتوي على مكثفات تنعيم لـ 5V أو 3.3V بالإضافة إلى 9V ربما للأمبير. قم بقياس الفولتية عبر جميع المكثفات الكبيرة واختر الجهد الأكبر.

تأكد من أن جهد توصيل الطاقة الذي اخترته يعتمد على مفتاح التشغيل / الإيقاف. (عند إيقاف تشغيل المفتاح ، قد يستغرق الجهد بعض الوقت حتى ينخفض عندما يفرغ المكثف.)

أسلاك لحام لكل ما اخترته كمصدر للطاقة. تنتج محطة الإرساء Logitech حوالي 9 فولت والتي ستتصل بشكل جيد بدبوس Vin في Arduino.

يجب أن تحتوي مكبرات الصوت المزودة بالطاقة أو محطة الإرساء على مقبس مقاس 3.5 مم لإدخال الصوت. ستكون إحدى مفاصل اللحام مؤرضة - ربما تكون الأقرب لحافة اللوحة. استخدم مقياس أوم للتحقق من اتصاله بما تعتقد أنه الأرض. مع بعض مدخلات الصوت ، لا يتم توصيل "درع" المقبس مباشرة بالأرض. إنه عائم. لذلك إذا لم يتم تأريض أي من دبابيس الرافعة ، فلا تقلق في الوقت الحالي. (يتحرك أيضًا "درع" المقبس الموجود في الوحدة النمطية VS1053.)

استخدم مقياسًا للتحقق من أن دبوس المقبس "الأرضي" له نفس الجهد مثل أرضي مصدر الطاقة.

كانت محطة لوجيتك لرسو السفن غريبة. إذا قمت بتوصيل "الأرض" لمقبس مقبس Logitech بـ "الأرض" للوحة VS1053 (باستخدام كبل صوت ، فقد كان يعمل جيدًا ولكن التيار إلى نظام Theremin الخاص بي ارتفع من 80 مللي أمبير إلى أكثر من 200 مللي أمبير. لذلك تأكدت من لم أقم بربط هذين "الأسس". إنه يعمل بشكل جيد ولكن ليس لدي أي فكرة عما كان يحدث.

الخطوة 9: عمل قضية

ستعتمد الحالة التي تصنعها على المواد التي يجب عليك تسليمها وما تستمتع بالعمل به ومكبرات الصوت التي تختارها. أيًا كان ما تقوم به ، يجب أن تتأكد من أن السونار يتجه بعيدًا عن بعضه البعض ولأعلى عند 45 درجة. ثم سيكون هناك شاشة العرض والزر الانضغاطي.

إذا نظرت إلى Instuctables الأخرى الخاصة بي ، فستعرف أنني معجب كبير بالصفيح. يمكن ثنيه لتشكيله ولحام ناعم ورسمه. تظهر الصور كيف رتبت الأشياء.

المثلث العلوي عازمة ، ملحومة ، مملوءة ، مصقولة ومطلية. يتم لصق ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الساخن في المثلث وله شظايا صغيرة من الخشب تعمل كفواصل.

"اللوحة الأمامية" عبارة عن لوح بوليسترين 1 مم. تصنع المواجهات من المزيد من ألواح البوليسترين ومسامير ذاتية التنصت تثبت الشريط في مكانه. يتم لصق الدعامات الخشبية على الساخن في التجويف الموجود في الجزء الأمامي من محطة الإرساء ويتم تثبيت PCBS عليها بمسامير طويلة ذاتية التنصت.

أعتقد أنه كان بإمكاني طباعة شيء ما ثلاثي الأبعاد ، لكنني أفضل أساليب المدرسة القديمة حيث يمكنني تعديل الأشياء مع تقدمي. إن صنع الأشياء هو رحلة اكتشاف وليس "هندسة".

الخطوة العاشرة: التطوير المستقبلي

كيف يمكنك تطوير الآلة بشكل أكبر؟ يمكنك تغيير واجهة المستخدم. يمكنك استبدال الزر بمستشعر مسافة الأشعة تحت الحمراء حتى لا تضطر إلى لمس الجهاز على الإطلاق. أو ربما استخدم شاشة تعمل باللمس بدلاً من الزر واليد اليسرى للتحكم في القائمة.

تسمح لك قائمة Scale باختيار موازين "موسيقى غير غربية" ولكنها تفترض أن جميع النوتات الموسيقية من لوحة مفاتيح ذات درجة حرارة معتدلة - وهذه هي الطريقة التي تعمل بها MIDI. لا ترتبط المقاييس الأخرى بلوحة مفاتيح معتدلة بأي شكل من الأشكال. قد يكون من الممكن استخدام الانحناء النغمي لعمل مثل هذه الملاحظات. ستحتاج إلى طريقة ما لكي تحدد القائمة تكرار كل ملاحظة. أعتقد أن درجة الانحناء قد تنطبق على جميع الملاحظات في القناة. أنا حاليًا أستخدم قناة واحدة فقط - القناة 0. لذا إذا كانت متعددة الألحان أو بها أوتار ، فسيتعين عليك تشغيل كل نغمة في قناة مختلفة.

يمكن أن تصبح الآلة آلة توليف طبل. يمكن أن تحدد اليد اليسرى نغمة صوت توم ، بينما يتم استبدال السونار الأيمن بجهاز استشعار بيزو تضربه لإصدار صوت الطبلة.

يمكن لليدين التحكم في أداتين مختلفتين.

يمكن أن تختار اليد اليسرى أداة.

في منتصف الطريق تقريبًا من خلال هذا المشروع ، اكتشفت وحدة التحكم Altura MkII Theremin MIDI بواسطة Zeppelin Design Labs. تبدو وكأنها آلة موسيقية جيدة.

لديهم مقطعين من مقاطع الفيديو تستحق المشاهدة:

(لقد سرقت كلمة "صناديق" من Altura وفكرة أن الحاوية تتوسع عندما تدخلها لمساعدتك على البقاء فيها.)

يختلف My MIDI Theremin عن Altura من نواحٍ قليلة. تنتج Mine صوتها الخاص من خلال موالفة MIDI المدمجة ، أمبير ، وما إلى ذلك ؛ يرسل Altura رسائل إلى جهاز خارجي. قد تفضل طريقتهم في القيام بذلك. يحتوي Mine على شاشة TFT بدلاً من شاشة عرض من 7 أجزاء - وهذا بالتأكيد أفضل ولكن قد تعتقد أن الشاشة الأكبر ستكون بمثابة تحسن. يستخدم Mine القوائم لإعداد المعلمات بينما يستخدمهم المقابض. القوائم مطلوبة لأنني بحاجة إلى الكثير من عناصر التحكم لجهاز الإدخال (السونار) والسينث ؛ يحتاج Altura إلى ضوابط أقل. ربما تكون المقابض أفضل أثناء الأداء الحي. ربما يجب أن يكون لدي مقابض. قد يكون من الجيد وجود مقبض لاختيار الإعدادات.

يحتوي Altura على عنصر تحكم "النطق" الذي يحدد مدى سرعة عزف النوتات الموسيقية. لم أقم بتضمين ذلك في برنامجي - ربما يجب أن يكون هناك. يحتوي Altura على Arpeggiator (منظم الخطوة). إنها فكرةجيدة؛ لدي أوتار ليست نفس الشيء تمامًا.

هذا كل شيء. أتمنى أن تستمتع ببناء واستخدام MIDI-Theremin. اسمحوا لي أن أعرف إذا وجدت أي أخطاء في وصفي أو إذا كنت تستطيع التفكير في أي تحسينات.