Sonificación de biodatos: 36 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Genere notas MIDI basadas en cambios en la conductancia galvánica en dos sondas.

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Paso 1: Placa de pruebas sin soldadura

Una herramienta clave en la experimentación de la electrónica es el Soldless Breadboard. Permitiendo a los usuarios conectar componentes entre sí y reconfigurarlos fácilmente, el Breadboard permite a los recién llegados a la electrónica y a los ingenieros experimentados crear prototipos de diseños y conectar sistemas electrónicos fácilmente.

Las placas de prueba tienen una serie de orificios que están conectados eléctricamente. Las filas horizontales corren a lo largo de la placa de pruebas en las tiras de terminales de 5 puntos conectados y están marcadas con las letras abcde y fghij. Una gran división en el medio de la placa de pruebas separa las filas horizontales, lo que facilita el uso de microchips de paquete en línea dual (DIP). A los lados de la placa hay columnas verticales de agujeros, generalmente marcados con líneas rojas y azules. Estas columnas verticales se utilizan con mayor frecuencia para conexiones de alimentación (voltaje positivo y tierra) y se denominan 'Bus'. Conectaremos todas nuestras conexiones positivas y de tierra a estos autobuses en cada lado de la placa. En un paso posterior, uniremos los Grounds y los Positive Buses a cada lado de la placa.

Para 'conectar' dos componentes electrónicos, simplemente colocamos los cables (o 'patas') de las piezas en orificios horizontales adyacentes. Esto permite al usuario conectar varios componentes juntos usando cada fila horizontal de 5 puntos.

Paso 2: Inserte el temporizador 555

El temporizador 555 es un microchip DIP de 8 pines, que configuraremos como un multivibrador astable capaz de medir la conductividad eléctrica. Oriente el chip de modo que el pin 1 esté en la parte superior; verá un pequeño círculo cerca del pin 1 en el chip, también vea el diagrama que identifica cada uno de los pines del temporizador 555.

Coloque el temporizador 555 en la parte inferior de la placa de pruebas. La placa está dispuesta con un espacio en el medio, el microchip debe atravesar este espacio. Las filas de la protoboard están numeradas, insertaremos el temporizador 555 en las filas 27, 28, 29 y 30, con el pin 1 en la fila 27.

Paso 3: Pin 1 a tierra

Conecte el pin 1 del 555 a tierra, agregue un cable de puente de la columna A de la fila 27 al bus de tierra.

Paso 4: Condensador de sincronización C1

Conecte el condensador de temporización C1 (0,0042 uF) entre la patilla 1 y la patilla 2 del temporizador 555. Inserte el pequeño condensador azul en las filas 27 y 28 de la columna B.

Este capacitor establece el rango de frecuencia general del temporizador, aquí usamos un valor muy pequeño para obtener la resolución más alta de pulsos del 555 mientras medimos las fluctuaciones en la capacitancia eléctrica a través de las dos sondas.

Paso 5: Condensador de desacoplamiento C2

Conecte el condensador de desacoplamiento de alta frecuencia C2 (1uF) entre el positivo y la tierra del 555 Timer, los pines 1 y 8 en la fila 27, columna D y G.

Puede ser útil recortar las patas del condensador, para un mejor ajuste en la placa de pruebas, pero tenga cuidado de dejar suficiente espacio para que las patas se extiendan por el microchip y se conecten completamente con los enchufes de la placa de pruebas.

Paso 6: Desacoplamiento del condensador electrolítico C3

Conecte el condensador electrolítico de desacoplamiento de baja frecuencia C3 (41uF) entre el positivo y la tierra del temporizador 555, los pines 1 y 8 en la fila 27, columna C y H.

Tenga en cuenta que los condensadores electrolíticos están polarizados, identificando el extremo negativo con una franja blanca en el costado de la tapa; asegúrese de que el lado negativo del condensador vaya a la columna C del pin 1 (tierra) y el lado positivo del condensador vaya al pin 8 (positivo) de la columna H.

Paso 7: Salida LED

Agregue el LED rojo al pin de salida 3 del pin A del 555 Timer Row 29 y al bus de tierra. Coloque el cable más largo del LED (ánodo) en la Fila 29 Columna A, con la pata más corta del LED en uno de los orificios del Bus de tierra.

** - Los LED están polarizados y deben insertarse en la orientación correcta. La pata del cátodo del LED (negativo) se puede identificar por un borde aplanado en el lado del LED, y el ánodo positivo se puede identificar por la pata más larga. La polaridad y el color del LED se pueden identificar usando una batería de botón simple, deslizando la batería entre los cables del LED, verá que el LED se ilumina o no, intente girar la batería en la otra dirección. El LED se iluminará cuando el extremo de la batería + (plano ancho) esté conectado al ánodo (pata más larga) y la batería - (botón más pequeño) esté conectada a la pata de tierra del cátodo. ¡Coge una pila de botón CR2032 de 3v y pruébala!

Después de que todo funcione en el último paso, puede regresar y recortar las patas del LED si lo desea.

AVISO: en todas las circunstancias normales, se agregaría una resistencia entre el pin de salida y el LED. Para simplificar la construcción de este kit, se han omitido las resistencias limitadoras de corriente. Hemos incluido resistencias para cada LED en el kit. Las instrucciones modificadas, incluidas las resistencias limitadoras de corriente, se proporcionarán como apéndice.

Paso 8: puente 555 disparador al umbral

Conecte un cable de puente entre la patilla 2 y la patilla 6 del temporizador 555, fila 28, columna D, a la fila 29, columna G.

Esto conecta el umbral y los pines de disparo del temporizador 555, que forman la conexión de entrada para el electrodo primario.

Paso 9: Puente 555 Restablecer a V +

Conecte la clavija 4 del temporizador 555 al bus positivo utilizando un cable de puente de la fila 30 de la columna D al bus positivo

Conecte la clavija 8 del temporizador 555 al bus positivo utilizando un cable de puente, fila 27, columna I, al bus positivo

(agregue imagen y paso para 555 VCC a V +)

Paso 10: Resistor R1 100K 555 Descarga al bus positivo

Conecte la resistencia R1 (100k) entre el pin 7 del 555 y el bus positivo. Coloque un lado de la resistencia en la columna J de la fila 28 y el otro lado de la resistencia al bus positivo.

Paso 11: Conector de entrada de sonda

La entrada de la sonda es un conector mono de 3,5 mm, que se conecta a la placa de pruebas a través de dos pines soldados. Si bien es un lugar estrecho, los pines del cabezal soldados al conector encajarán en las filas 28 y 29 de la columna H.

Los pines del cabezal se han agregado a los conectores para facilitar al usuario la construcción del kit. Tenga en cuenta que el exceso de tensión en el conector o los pines puede dañar la conexión de soldadura. Si su kit no tiene los pines del cabezal soldados al conector, consulte el apéndice para obtener instrucciones de soldadura para el conector y el conector.

Paso 12: Puente de bus positivo

Conecte el bus positivo en ambos lados de la placa de prueba insertando un cable puente entre los puntos superiores más altos en el bus de energía izquierdo y derecho (rojo).

Paso 13: Puente de bus de tierra

Conecte el bus de tierra en ambos lados de la placa de prueba insertando un cable de puente entre los puntos superiores más altos en el bus de tierra izquierdo y derecho (azul).

Paso 14: Prueba del galvanómetro

Ahora estamos listos para conectar algunas baterías y probar el galvanómetro que acabamos de construir con el temporizador 555.

Inserte 3 baterías AA en la caja negra de la batería, asegúrese de que el interruptor de encendido de la caja esté en la posición 'APAGADO'. Conecte el cable rojo de la caja de la batería al bus positivo (rojo) de la placa de pruebas, conecte el cable negro de la caja de la batería al bus de tierra (azul) de la placa de pruebas. Ahora deslice el interruptor de encendido en la caja de la batería a 'ON'. El LED debe estar iluminado, mostrando que el temporizador 555 está encendido.

Conecte los cables de los electrodos blancos (no se moleste en usar las almohadillas adhesivas todavía) al conector de 3,5 mm que se conecta al galvanómetro. Al tocar los extremos de los botones de metal de los electrodos con los dedos, podrá ver el destello del LED según los cambios de conductividad. Tocar los electrodos muy ligeramente puede hacer que el LED se encienda y apague lentamente, al apretar los electrodos con mucha fuerza, el LED parpadea muy rápido, pareciendo que el LED permanece encendido o se atenúa ligeramente.

Paso 15: Inserte ATMEGA328 28pin DIP

Su kit MIDIsprout viene con un microcontrolador ATMEGA328 preprogramado, con fusibles configurados para funcionar a 8Mhz en el oscilador interno (Fusibles: Low-E2 High-D9 Ext-FF) y precargado con el firmware MIDIsprout. Este DIP de 28 pines tiene dos filas paralelas de 14 pines.

Inserte el chip 328p en la parte superior de la placa de pruebas, identificando el Pin 1 por el círculo pequeño en el chip, en las Filas 1-14 que abarcan el DIP a través del espacio en las Columnas E y F.

** Para reprogramar y experimentar fácilmente, es posible agregar un oscilador de 16Mhz en los pines 9 y 10 de la placa, y programar usando una placa arduino Uno con modificaciones del código MIDIsprout. El ATMEGA328 también se puede reprogramar a través de ICSP con un programador externo (otro arduino) y un laberinto de cables de puente;)

** También como un apéndice, el kit MIDIsprout se puede construir usando los pasos anteriores para ensamblar el galvanómetro, ¡con la placa de pruebas conectada directamente a un Arduino Uno! Manténganse al tanto…

Como referencia, el código precargado en la versión actual MIDIsprout:

Código Arduino:

Paso 16: Encienda el ATMEGA328

Conecte el pin VCC en el 328 al bus positivo usando un puente entre la columna A de la fila 7 y el bus positivo.

Paso 17: Conecte a tierra el ATMEGA328

Conecte la clavija de tierra en el 328 al bus de tierra usando un puente entre la columna B de la fila 8 y el bus de tierra.

Paso 18: Encienda el ATMEGA328 (analógico)

Conecte el pin de voltaje analógico en el 328 al bus positivo usando un puente entre la columna J de la fila 9 y el bus positivo.

Paso 19: Conecte a tierra el ATMEGA328 (analógico)

Conecte la clavija de tierra en el 328 al bus de tierra usando un puente entre la columna J de la fila 7 y el bus de tierra.

Paso 20: Salida del temporizador 555 a la entrada ATMEGA328

Conecte la clavija de salida del temporizador 555 a la clavija de entrada 4 en el 328 con un cable de puente entre la clavija 3 del temporizador 555, fila 29, columna D y fila 4, columna D.

Aquí, la salida digital del 555 activa un pin de interrupción en el 328, INT0, que mide y compara la duración de los pulsos.

Paso 21: Perilla

La perilla incluida debe prepararse doblando suavemente sus tres patas (doble las tres al mismo tiempo) para que la perilla pueda colocarse verticalmente. Inserte la Perilla en el lado izquierdo de la placa en la Columna A, Filas 19, 20 y 21.

Paso 22: Limpiador de perilla a entrada analógica ATMEGA328

Conecte la clavija central de la perilla a la entrada analógica (A0) del 328 usando un cable de puente. Conecte un puente entre la columna E de la fila 20 de la perilla y la columna G de la fila 6 de la fila 328 (pin A0).

Paso 23: conector MIDI

Inserte el conector MIDI en la placa de pruebas. Prepare el conector identificando los dos pines de montaje puntiagudos ubicados en la parte frontal del conector MIDI y dóblelos hacia arriba para señalar la parte frontal del conector MIDI. Coloque el conector MIDI en el lado derecho de la placa de pruebas, con el conector hacia el lado derecho. Inserte el conector MIDI en la columna I y J, filas 18, 19, 21, 23 y 24. Los cinco pines del conector MIDI encajarán (cómodamente) en la placa de prueba, tenga cuidado de no presionar demasiado.

Paso 24: Pin de datos MIDI a ATMEGA328 Tx

Conecte el pin de salida de datos MIDI al pin de transmisión en serie (Tx) ATMEGA328, conectando un puente entre la columna F, fila 23 (pin 5 de datos MIDI) y la columna B, fila 3 (328 Tx).

Paso 25: Resistencia de potencia MIDI a V +

Conecte una resistencia entre el pin de alimentación MIDI (4) y V + usando una resistencia de 220 ohmios conectada a la columna H Fila 19 (alimentación MIDI) y el bus positivo en el lado derecho de la placa.

Paso 26: Puente de tierra MIDI

Conecte el pin de tierra MIDI al bus de tierra usando un cable de puente entre la columna F, fila 21 (tierra MIDI) y el bus de tierra.

Paso 27: Voltaje positivo de la perilla

Conecte la clavija de voltaje positivo de la perilla al bus positivo usando un puente entre la columna D, fila 19 y el bus positivo.

Paso 28: Perilla de tierra

Conecte la clavija de tierra de la perilla al bus de tierra usando un puente entre la columna D, fila 21 y el bus de tierra.

Paso 29: LED (rojos)

Hay 5 LED de colores en el MIDIsprout que proporcionan un espectáculo de luces e indican el estado de las notas MIDI que se están reproduciendo.

Conecte el ánodo LED (rojo) - pata larga a la columna A, fila 5 y el cátodo LED al bus de tierra.

** - Para simplificar, estamos omitiendo las resistencias limitadoras de corriente en esta compilación, consulte el apéndice para conocer los pasos para incluir resistencias con los LED.

Paso 30: LED (amarillo)

Conecte el LED (amarillo) Ánodo - tramo largo a la Columna A Fila 11 Conecte el LED (rojo) Ánodo - tramo largo a la Columna A Fila 5 y el LED Cátodo al Bus de Tierra y el LED Cátodo al Bus de Tierra.

Paso 31: LED (verde)

Conecte el ánodo LED (verde) - pata larga a la columna A, fila 12 y el cátodo LED al bus de tierra.

Paso 32: LED (azul)

Conecte el ánodo LED (azul) - pata larga a la columna J Fila 14 y el cátodo LED al bus de tierra.

Paso 33: LED (blancos)

Conecte el ánodo LED (blanco) - pata larga a la columna J Fila 13 y el cátodo LED al bus de tierra.

Paso 34: Soporte de posición del oscilador de cristal de 16 MHz

El oscilador de cristal de 16MHz debe agregarse en los pines 9 y 10 del ATMEGA328 Fila 9 y 10 Columna C. La parte no está polarizada y el cristal se puede insertar en los pines 9 y 10 en cualquier orientación.

Paso 35: Paquete de baterías

Conecte el paquete de baterías a la placa de pruebas colocando el cable rojo del paquete de baterías en el bus de voltaje positivo de la placa de pruebas y el cable trasero en el bus de tierra de la placa de pruebas. Inserte 3 pilas AA y encienda la caja de pilas. Con la energía encendida, el LED del galvanómetro 555 debe iluminarse.

Conecte los cables de los electrodos al conector en la parte inferior de la placa de pruebas y toque los dos extremos de los botones de los cables. El LED del galvanómetro debe parpadear en respuesta a la conductividad en sus dedos.

Paso 36: Sonificación de biodatos

Cuando los cables de los electrodos se tocan o se conectan con almohadillas de gel, el programa MIDIspout detectará pequeños cambios en la conductividad y los representará como notas MIDI y luces de colores.

Conectando un cable MIDI desde el conector MIDI en la placa de pruebas, el kit MIDIsprout se puede conectar a sintetizadores, teclados, generadores de sonido y computadoras compatibles con MIDI para producir sonidos en reacción a las notas MIDI.

Girando la perilla, se puede ajustar el umbral / sensibilidad del MIDIsprout. Al disminuir el umbral, se pueden detectar fluctuaciones más pequeñas en la conductancia del galvanómetro; al aumentar el umbral, se requieren cambios más grandes para producir notas. Durante las instalaciones a largo plazo, utilizo un ajuste de umbral bajo que produce un agradable flujo de balbuceos de datos MIDI. Para eventos públicos interactivos con múltiples plantas, subo el umbral bastante alto, lo que da como resultado que las notas MIDI solo se produzcan cuando una persona se acerca mucho o toca físicamente la planta.