Xylophone MIDI tự động: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Trong phần hướng dẫn này, chúng ta sẽ khám phá cách sử dụng các tín hiệu Arduino Uno và MIDI. Một trong những ứng dụng tốt nhất cho việc này là chế tạo một chiếc xylophone tự động. Trong khi đây chỉ là hướng dẫn, mã Arduino và sơ đồ điện sẽ được cung cấp.

Trước khi cố gắng giải quyết dự án này, bạn nên có:

• Kỹ năng chế biến gỗ cơ bản
• Kỹ năng hàn
• Hiểu biết về nền tảng Arduino
• Rất nhiều kiên nhẫn.

Bạn có thể tìm thấy các bộ phận và vật liệu tại nhà cung cấp mà bạn lựa chọn, nhưng Nếu bạn chưa quen với thế giới điện tử, bạn nên sử dụng Adafruit để mua các bộ phận của mình.

Danh sách các bộ phận. (Lưu ý: Các biến thể khác nhau trong xylophone mà bạn mua có thể dẫn đến việc cần thêm các bộ phận khác và / hoặc các bộ phận khác nhau)

• 16 phím Xylophone
• Giắc cắm MIDI
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Cái khiên
• MCP23017 I2C Mở rộng
• Bộ ghép quang tốc độ cao 6N136
• Ổ cắm nhỏ 12V - x16
• 1N4007 Diode - x17
• Điện trở 470 ohm - x2
• Điện trở 1K ohm - x17
• Điện trở 10K ohm
• Bóng bán dẫn NPN C1815
• Bóng bán dẫn C4811 Darlington hoặc bóng bán dẫn TIP120 - x16
• Header Pins and Sockets
• 12V - Nguồn điện. (Solenoids có thể tiêu tốn khá nhiều điện năng, tôi khuyên bạn nên sử dụng nguồn cung cấp 10A)
• LED (Tùy chọn màu sắc của sự lựa chọn của bạn)
• Chốt tủ quần áo 3/4 inch - 6ft
• Ván ép 3/4 inch hoặc MDF
• Ván đục lỗ
• Dây giao diện USB to MIDI (nếu điều khiển từ PC)
• Vít kích thước 4mm m2 - x32
• máy giặt phẳng m2 - x32
• Dây điện
• Các loại vít gỗ

Danh sách công cụ (Lưu ý: Dự án này yêu cầu chế tạo gỗ và nên có thêm dụng cụ chế biến gỗ.)

• Sắt hàn
• Dụng cụ cắt dây
• Tua vít.
• Kìm
• Súng bắn keo nóng
• Keo siêu dính
• Máy khoan.
• Mũi khoan. (Bit thuổng 3/4 inch và bit cho các lỗ thí điểm)
• Công cụ đo (Tôi đã sử dụng một cạnh thẳng.)
• Bút chì.
• Ghép hình

Công cụ tùy chọn

• Công cụ khử màu (nếu bạn mới làm quen với hàn)
• Cái nhíp

Bước 1: Đấu dây Bộ điều khiển Midi

Bước đầu tiên là lắp ráp bộ điều khiển MIDI.

Đối với điều này, bạn sẽ cần:

• Giắc cắm MIDI
• Arduino Dev. Cái khiên
• MCP23017 I2C Mở rộng
• Bộ ghép quang tốc độ cao 6N136
• 1N4007 Diode - x1
• Điện trở 470 ohm - x2
• Điện trở 1K ohm - x1
• Điện trở 10K ohm
• Bóng bán dẫn NPN C1815
• Header Pins and Sockets
• DẪN ĐẾN
• Dây điện

Mạch MIDI có thể có vẻ đáng sợ đối với người mới bắt đầu, nhưng thực sự khá dễ hiểu. Nếu bạn làm theo giản đồ được cung cấp, bạn sẽ không gặp bất kỳ vấn đề nào.

Vị trí thành phần sẽ rất quan trọng. Rất dễ hết chỗ khá nhanh, vì vậy hãy sử dụng hình ảnh được cung cấp về bộ điều khiển đã hoàn thành làm hướng dẫn. Có một số bố cục sẽ hoạt động cho bước này, vì vậy nếu bạn thử với vị trí, bạn có thể tìm ra cách phù hợp hơn với mình.

Tất cả mọi thứ sẽ chia sẻ một điểm chung trong dự án này; điều này sẽ quan trọng trong bước tiếp theo.

Vì chúng tôi đang làm việc với nguồn điện 12 volt, đế 12 volt và 12 volt nằm trong phạm vi chấp nhận được để cấp nguồn cho Arduino nên chúng tôi có thể sử dụng cùng một nguồn điện cho mọi thứ.

Nếu bạn chưa quen với việc hàn, tôi thực sự khuyên bạn nên xem hướng dẫn của Adafruit về cách hàn và thực hành trên một số tấm perfboard trước khi tiếp tục với dự án này.

Tương tự như vậy, nếu bạn chưa quen với việc đọc sơ đồ, bây giờ sẽ là thời điểm tuyệt vời để đọc một số ký hiệu và cực. All About Circuits là một nguồn tài liệu tuyệt vời cho việc này.

Bước 2: Nối mạch Solenoid

Tiếp theo Chúng ta sẽ chuyển sang mạch điện từ.

Đối với bước này, bạn sẽ cần:

• 1 Diode 1N4007 - x16
• Điện trở 1K ohm - x16
• Bóng bán dẫn Darlington hoặc bóng bán dẫn TIP120 - x16
• Header Pins and Sockets
• Dây điện

Mạch điện từ ít đáng sợ hơn nhiều. Bởi vì những mạch này sẽ khá nhỏ nên đây là thời điểm thích hợp để sử dụng một số mảnh vụn của tấm ván đục lỗ nếu bạn có chúng nằm xung quanh. Bạn sẽ cần phải thực hiện 16 trong số này. Trong hình ảnh ví dụ, 4 mạch trên mỗi bảng đã được tạo ra và nó hoạt động hoàn hảo.

Hãy nhớ kết nối dây nối đất của các mạch điện từ của bạn với cùng một mặt đất mà Arduino của bạn đang sử dụng.

Mọi thứ trong ví dụ đều là mô-đun, vì vậy tiêu đề và ổ cắm đã được sử dụng để giúp việc kiểm tra thuận tiện hơn. Tuy nhiên, nếu bạn muốn tiết kiệm một vài đô la, bạn có thể hàn dây trực tiếp vào bảng.

Các solenoid được sử dụng trong ví dụ này đi kèm với 2 đầu nối JST pin từ nhà máy. Mặc dù không có cổng JST nào tiện dụng trong hộp công cụ của riêng tôi, nhưng một số đầu nối góc vuông ngẫu nhiên kết hợp với chúng một cách độc đáo. Một cách sử dụng tốt các vật liệu phế liệu.

Bước 3: Xây dựng khung

Bước thứ ba và lớn nhất trong quá trình này là lắp ráp khung.

Bạn sẽ cần:

• 16 phím Xylophone Mini 12V
• Chốt tủ quần áo 3/4 inch - 6ft
• Ván ép 3/4 inch hoặc MDF
• Các loại vít gỗ

Khung hình là khu vực đầu tiên mà bạn sẽ chủ yếu ở một mình. Rất có thể bạn sẽ không có chiếc xylophone giống tôi đã sử dụng và số đo của bạn sẽ khác với số đo của tôi. Nhưng đừng sợ, tôi sẽ cung cấp càng nhiều thông tin về quá trình thiết kế càng tốt.

Đầu tiên, tôi đo 3 chiếc xylophone của mình:

• Chiều cao
• Chiều dài
• Chiều rộng của cạnh quãng tám thấp (điểm rộng nhất)

Sau đó tôi cắt một hình chữ nhật ra khỏi ván ép; chiều dài của hình chữ nhật phải phù hợp với chiều rộng của xylophone. Chiều cao sẽ giúp bạn có đủ không gian để nâng chiếc xylophone lên vài inch từ bất kỳ bề mặt nào bạn đặt nó. Nó cũng sẽ cung cấp cho thanh trung tâm của bạn đủ chỗ để chứa các solenoit và mạch bán dẫn.

Sau khi cắt các hình chữ nhật của tôi, tôi cắt một trong các góc của mỗi hình để tạo cho chúng một hình dạng đẹp. Bước này là tùy chọn nhưng nếu bạn muốn đánh dấu tương tự từ điểm bắt đầu của góc sẽ nằm ngang với các phím của kèn xylophone của tôi và cắt đến tâm trên cùng. Cả hai bên phải giống hệt nhau.

Tôi kẹp hai cạnh lại với nhau và sử dụng một mũi thuổng 3/4 inch để khoan các lỗ cho phép tôi cắm chốt của mình.

Sau khi hoàn thành, tôi cắt thêm 2 miếng ván ép làm giá đỡ để giữ cây kèn xylophone (tương tự như chân kệ). Công thức mà tôi đã sử dụng để kích thước các giá đỡ được giải thích bên dưới.

Kích thước hỗ trợ:

• Hỗ trợ kèn xylophone 1 (Chiều cao = 1 inch, Chiều dài = Chiều rộng của cạnh quãng tám thấp của xylophone)
• Hỗ trợ kèn xylophone 2 (Chiều cao = 1 inch, Chiều dài = Chiều rộng của cạnh quãng tám cao của xylophone)

Tôi dán và vặn các giá đỡ vào khung để đảm bảo rằng chúng giữ được mức xylophone của tôi. Tôi cắt đôi chốt tủ quần áo của mình và đẩy 2 mảnh vào lỗ của chúng. Tôi đã kiểm tra sự phù hợp cơ bản của mọi thứ và dán chúng lại với nhau. Sau khi keo khô, tôi cắt những phần thừa của tủ quần áo và chà nhám cho chúng phẳng theo các mặt.

Thanh giữa là phần phức tạp nhất và quan trọng nhất. Nó cần phải hoàn toàn thẳng và bạn sẽ cần để lại một khoảng cách gần như hoàn hảo giữa thanh giữa và các phím. Quá nhiều khe hở và các ống cắm duy nhất của bạn sẽ không tiếp xúc, quá ít khe hở và xylophone của bạn sẽ không phát ra âm thanh chính xác.

Tôi cắt thanh giữa để vừa khít vào giữa hai mặt của xylophone. Tôi chà nhám, đo và lặp lại bước này cho đến khi thanh giữa của tôi thẳng nhất có thể. Sau đó, tôi đặt một băng đạn dày 4mm trực tiếp trên các phím của chiếc xylophone của mình và sử dụng nó như một hướng dẫn để giữ thanh trung tâm chính xác ở vị trí cần thiết. Tôi đã sử dụng 2 vít ở mỗi bên để giữ thanh trung tâm tại chỗ.

Xin chúc mừng, bạn đã hoàn thành khung hình!

Bước 4: Đặt Solenoids

Bước 4 là gắn các miếng đệm vào thanh giữa.

Bạn sẽ cần:

• Mini 12v Solenoids - x16
• Vít kích thước 4mm m2 - x32
• máy giặt phẳng m2 - x32
• Các loại vít gỗ
• Gậy thủ công

Cách bạn sắp xếp các ống cắm duy nhất của mình phụ thuộc vào xylophone của bạn. Tôi đặt một cây gậy thủ công qua càng nhiều phím ở đó sẽ vừa khít và đánh dấu các khu vực mà các phím đàn của tôi sẽ chạm vào giữa mỗi phím xylophone. Khoảng cách cuối cùng là 4 solenoit trên mỗi thanh thủ công.

Các solenoid được sử dụng trong ví dụ này đã được khai thác trước cho các vít cỡ M2. Vít M2 4mm với máy giặt phẳng M2 đã giữ chặt điện từ vào thanh thủ công một cách hoàn hảo. Tôi đã khoan trước các lỗ cho các ốc vít và cố định chặt các đế cắm vào que thủ công.

Sau đó, tôi cắt thêm một vài que thủ công và dán chúng vào mặt sau của thiết bị điện từ của tôi; điều này đã làm hai điều. Đầu tiên, nó đặt khoảng cách sắp xếp điện từ ra xa thanh trung tâm đủ để các đầu vít M2 được lắp vào mặt sau của các ống điện từ sẽ không áp vào chùm trung tâm. Thứ hai, nó cho phép sắp xếp điện từ một kết nối chắc chắn hơn bằng cách cung cấp nhiều vật liệu hơn để vặn vào.

Để gắn sự sắp xếp vào chùm trung tâm, tôi đã nới rộng khoảng cách bằng cách xếp sắp xếp điện từ vào đúng vị trí của tôi; được đẩy xuống bằng tay trên các pít tông điện từ của tôi để đảm bảo rằng tất cả chúng sẽ đánh đều các phím xylophone; và sau đó sử dụng vít gỗ nhỏ để gắn nó vào thanh giữa.

Bước 5: Mã hóa Arduino và hiểu MIDI

Để lập trình Arduino, bạn sẽ cần cài đặt Arduino IDE mới nhất và học cách thực hiện một số thao tác cơ bản như tải lên Arduino của bạn và cài đặt Thư viện. Có rất nhiều hướng dẫn trên internet về cách thực hiện việc này và quá trình này không phù hợp với phạm vi của bản dựng này.

Khi bạn cảm thấy thoải mái khi sử dụng Arduino IDE, bạn sẽ cần các Thư viện sau.

• Thư viện Arduino MIDI
• Thư viện Adafruit MCP23017

Sau khi bạn đã cài đặt các thư viện đó, hãy tải xuống mã từ hướng dẫn này và sao chép và dán vào Arduino IDE.

Không gắn bảng MIDI mà bạn đã tạo, hãy tải mã lên Arduino. Sau khi mã đã được tải lên, hãy kết nối mọi thứ với nhau, hãy nhấn nút đặt lại trên Arduino và kiểm tra xem mọi thứ có hoạt động bình thường hay không.

GHI CHÚ*

Các loại kèn xylophone khác nhau có cách sắp xếp nốt nhạc khác nhau, vì vậy mã chính xác mà tôi đã viết có thể không hoạt động chính xác cho kèn xylophone của bạn. Nhưng đây là một sửa chữa dễ dàng. Tham khảo biểu đồ nốt MIDI này và thay đổi số nốt trong mã Arduino để tương ứng với các nốt trên kèn xylophone của bạn.

Để tham khảo, các ghi chú mà tôi đã đặt trước như sau:

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

Bước 6: Chương trình âm nhạc

Chương trình mà bạn thấy trong video là Guitar Pro 6. Nó không đắt lắm nhưng rất dễ sử dụng và có thể xuất ra MIDI chính xác theo cách tôi muốn. Một tính năng thú vị khác của GP6 là bạn có thể thêm staccato vào toàn bộ bản nhạc để giúp xylophone nghe hay hơn bằng cách phát hành các nốt sớm hơn.

Chi tiết quan trọng tiếp theo là cây đàn xylophone của tôi chỉ có 2 quãng tám của nốt nhạc tự nhiên; nghĩa là nó không thể chơi dấu thăng hoặc dấu thăng.

Nếu bạn đã xây dựng dự án này, vui lòng tải xuống Chủ đề Tetris mà tôi đã đưa vào trang này.