هيكل LED للتحكم MIDI: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بصفتي محبًا حقيقيًا للموسيقى وطالب في علوم الكمبيوتر والإلكترونيات ، فقد أردت دائمًا إنشاء أجهزة MIDI ، والتي يمكنني استخدامها لإنشاء الموسيقى الإلكترونية.

بعد حضور الكثير من العروض والمهرجانات الموسيقية ، بدأت أهتم حقًا بالعروض الخفيفة أثناء العروض.

بعد الكثير من البحث ، وجدت في الغالب فقط الأجهزة التي تستخدم الميكروفون ولا يمكنني السماح بالتحكم في مصابيح LED كما تريد تمامًا.

من خلال التعرف أكثر على إشارات DAW و MIDI ، قررت البدء في هذا المشروع!

يتكون من هيكل ثلاثي الأبعاد مزود بمصابيح LED مدمجة ، يتم التحكم فيها فعليًا بواسطة إشارات MIDI (NoteOn و NoteOff و CC Messages).

لذلك ، يمكن للموسيقي التحكم في لون وشدة كل LED ، فقط باستخدام إشارات MIDI ، الناتجة عن أي DAW.

من خلال هذه الفكرة ، كنت أرغب في تعزيز الإبداع من خلال العروض الضوئية والسماح للجميع ببناء أسلوبه الخاص ، لجعل كل أداء مرئي فريدًا.

الخطوة 1: المواد

يتكون هذا المشروع بشكل أساسي من جزأين: دائرة استقبال MIDI وهيكل LED ؛ ووحدة تحكم دقيقة لربط تلك الأجزاء و "ترجمة" إشارات MIDI القادمة من DAW إلى شرائط LED. فيما يلي قائمة بالمواد اللازمة لكل جزء.

دائرة استقبال MIDI:

• 1 × 6N138 Optocoupler
• 1 × 1N914 ديود
• 1 × مقبس Din ذو 5 سنون (مقبس MIDI)
• 2 × 220 أوم مقاومات
• 1 × 4.7 كيلو أوم مقاوم
• 1 مقبس USB / MIDI

هيكل الصمام:

لقد استخدمت شرائط RGB LED على أساس WS2812B LEDs التي يمكن التحكم فيها من خلال منفذ رقمي واحد فقط. إذا كنت تخطط لاستخدام عدد كبير من مصابيح LED ، فقد تضطر إلى الاهتمام بالحد الأقصى الحالي المطلوب (يمكن أن يستهلك مصباح LED واحد 60 مللي أمبير على الأكثر). إذا لم يتمكن المتحكم الدقيق من التعامل مع هذه القيمة القصوى ، فستحتاج إلى مصدر طاقة 5 فولت آخر يمكنه توصيل تيار كافٍ. لقد استخدمت محول تيار متردد / تيار مستمر 5 فولت - 8 أمبير مع محول خرج مخصص ومحول.

ملحوظة: يبدو أنه يمكنك استخدام وحدة إمداد طاقة للكمبيوتر ، كما يعلمون لقدرتها على توصيل تيار عالٍ حقًا ، ولكن سيتعين عليك التأكد من أنها توفر جهدًا ثابتًا للتيار المستمر بجهد 5 فولت ، ربما باستخدام 36 أوم 5 واط مقاوم للطاقة بين الأرض (أسود) و 5 فولت خرج (أحمر) لجعل أن هناك تيارًا كافيًا يمر عبر المقاوم وبالتالي يوفر 5 فولت مستقر.

أخيرًا ، استخدمت Arduino Uno بسيطًا مع درع لولبي لإنشاء الرابط بين إشارات MIDI وشرائط LED.

الخطوة الثانية: بناء دائرة إدخال MIDI

إذا كنت مهتمًا بما هو بالضبط بروتوكول MIDI وكيف يعمل ، فأنا أوصيك بشدة بالتحقق من قناة Notes and Volts على YouTube حيث يوجد الكثير من البرامج التعليمية المثيرة والمبتكرة ومشاريع MIDI Arduino.

في هذا الجزء ، سأركز فقط على دائرة إدخال MIDI. قد يكون من الجيد بناء نموذج أولي على لوح أولي والتحقق مما إذا كانت إشارات MIDI القادمة من DAW تستقبل جيدًا بواسطة المتحكم الدقيق قبل الدخول في لحام المكونات.

يصف مقطعا الفيديو التاليان كيفية إنشاء الدائرة واختبارها:

• بناء الدائرة
• اختبار الدائرة

أخيرًا ، قد يكون من الجيد أيضًا التحقق من هذا الفيديو لفهم رسائل CC وكيف يمكن تفسير مقاطع الأتمتة بواسطة وحدة التحكم الدقيقة للتحكم في سطوع LED على سبيل المثال.

الخطوة 3: تكوين FL Studio (اختياري)

نظرًا لأنني أشعر بالراحة عند استخدام FL Studio ، فسوف أشرح كيفية تكوين واجهة MIDI الخاصة به بشكل صحيح ، لكنني متأكد تمامًا من أن هذا الإجراء لا ينبغي أن يكون مختلفًا بشكل كبير إذا كنت تستخدم محطة عمل صوتية رقمية أخرى.

أولاً ، عليك فقط توصيل مقبس USB / MIDI بجهاز الكمبيوتر الخاص بك. عادة ، تأتي هذه الأجهزة مع البرامج الثابتة المضمنة ويتم التعرف عليها كأجهزة MIDI حتى لو كانت غير مرغوبة. ثم افتح نافذة "الإعدادات" (بالضغط على F10). إذا كان كل شيء يعمل بشكل صحيح ، فستلاحظ بعض أجهزة الإخراج MIDI في قسم الإخراج. حدد جهازك وتأكد من تشغيله.

ثم سيتعين عليك تحديد رقم المنفذ الخاص بك وتذكره (0 على سبيل المثال). ما عليك سوى إغلاق هذه النافذة (يتم حفظ المعلمات تلقائيًا) ثم إضافة قناة جديدة: MIDI Out.

بعد ذلك ، آخر شيء عليك القيام به هو تحديد منفذ هذه القناة الجديدة: تأكد من اختيار نفس رقم المنفذ الذي حددته في قسم "الإعدادات": من خلال القيام بذلك ، تصبح رسائل MIDI القادمة من قناتك الآن مرتبطة بإخراج MIDI.

الآن ، عندما يتم تشغيل ملاحظة بواسطة قناة MIDI Out ، سيتم إرسال رسالة "NoteOn" عبر واجهة MIDI. وبنفس الطريقة ، سيتم إرسال رسالة "NoteOff" عند تحرير الملاحظة.

ميزة أخرى مثيرة للاهتمام تأتي مع قناة MIDI Out هي القدرة على التحكم في المعلمات المختلفة باستخدام مقاييس الجهد. من خلال النقر بزر الماوس الأيمن على أحدها وتحديد "تكوين …" ، يمكنك جعلهم يرسلون رسائل CC (قيمة تتراوح من 0 إلى 127) والتي سيتم استخدامها للتحكم في سطوع مصابيح LED: اختر CC ثم قبول.

عادةً ما يكون FL Studio جاهزًا الآن لإرسال البيانات إلى واجهة MIDI الخاصة بك! التالي هو كتابة الكود ليومض في Arduino وتكييفه مع هيكل LED الخاص بك.

الخطوة 4: توصيل المصابيح

يعد توصيل شرائط LED أمرًا بسيطًا للغاية ، حيث إنها تتطلب فقط + 5V و GND و Data. ومع ذلك ، نظرًا لأنني خططت لتوصيل أكثر من 20 منهم ، فقد قررت استخدام العديد من دبابيس Arduino PWM وأعلن عدة حالات من Adafruit_NeoPixel (في coe) لتجنب أي نوع من التأخير غير المقصود.

تهدف الصورة المرفقة أيضًا إلى شرح كيفية عمل الإلكترونيات:

• يتم تشغيل شرائط LED مباشرة بواسطة مزود الطاقة.
• يستخدم مفتاح الطاقة لتشغيل Arduino
• يتم تشغيل دائرة إدخال MIDI بواسطة Arduino عند تشغيل المفتاح

الخطوة 5: إلغاء تصميم الهيكل ثلاثي الأبعاد

حتى الآن ، كان هذا الجزء هو الأطول حيث كنت جديدًا تمامًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد (والنمذجة). كنت أرغب في تصميم هيكل يشبه نصف مجسم مجسم مقطوعًا (نعم ، استغرق الأمر بعض الوقت للعثور على الاسم الدقيق للشكل).

بالطبع أنت حر في تصميم النموذج الخاص بك بالشكل الذي تريده! لن أفصل عملية النمذجة ولكن ستجد ملفات STL إذا كنت تريد تصميم هذا الهيكل.

استغرق تجميع الأجزاء المختلفة بعض الوقت ، حيث اضطررت إلى وضع مصباح LED واحد في كل وجه وربطها جميعًا عن طريق لحام عدد كبير من الأسلاك داخل النواة التي أصبحت حاليًا فوضوية للغاية!

ملاحظة: إذا كنت ترغب في تصميم مثل هذا الهيكل ، فستحتاج إلى 10 قطع سداسية (حوالي 3 ساعات باستخدام طابعة صغيرة PP3DP UP) و 6 قطع خماسية (ساعتان).

بمجرد وجود مؤشر LED واحد في كل جزء ، سيتعين عليك توصيل كل أطراف 5V و GND معًا وتوصيل أطراف الإدخال والإخراج المتعددة لكل LED بالطريقة التي سيتم توصيلها بها.

أخيرًا ، استخدمت أكريليك منتشر LED لتغطية كل وجه وجعله خفيفًا باستمرار.

كل ما تبقى بعد ذلك هو الكود الذي يكشف أنه ليس بهذا التعقيد!

الخطوة 6: الكود

كما أشرت إليه في الجزء السابق ، يظهر الرمز أنه بسيط للغاية!

في الواقع ، يتكون فقط من مثيل MIDI واحد والعديد من مثيلات Adafruit_NeoPixel (بقدر وجود شرائط مختلفة).

بشكل أساسي ، بمجرد إعلانها ، تعمل فئة MIDI مع نوع من "المقاطعات": NoteOn و NoteOff و CCMessage. عندما ينقل مدخل MIDI إحدى تلك الإشارات المحددة إلى Arduino ، يتم استدعاء الروتين الفرعي المرتبط. بعد ذلك ، كل ما يفعله الكود هو تشغيل مؤشر LED محدد على إشارة NoteOn ، وإيقاف تشغيله على إشارة NoteOff المرتبطة ، وتحديث سطوع الشريط على CCMessage.

أيضًا ، قمت بتحديد وظيفة بسيطة تتيح إمكانية اختيار لون مصابيح LED من خلال قراءة السرعة القادمة مع إشارة NoteOn ويمكن أن يكون كل مؤشر LED إما أحمر أو بنفسجي أو أزرق أو فيروزي أو أخضر أو أصفر أو برتقالي أو أبيض ، اعتمادًا على قيمة السرعة التي تتراوح من 0 إلى 127.

الشيء المهم الذي يجب ملاحظته هو أنه سيتعين عليك فصل دبوس RX (القادم من دائرة إدخال MIDI) عند تحميل الرسم الخاص بك حيث أن المنفذ التسلسلي (المستخدم أثناء هذه العملية) متصل بهذا الدبوس!

الخطوة السابعة: ماذا الآن؟

أنا أعمل حاليًا على حاوية مخصصة لتضمين جميع الأجهزة الإلكترونية وأفكر أيضًا في اسم الهيكل! يرجى إعلامي إذا كنت قد استمتعت بهذا المشروع ، وأنا أعمل على عروض مختلفة لأنني أخطط لتحديث هذه التعليمات بمزيد من مقاطع الفيديو!