Xilófono MIDI automatizado: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

En este instructable exploraremos cómo disparan solenoides usando un Arduino Uno y señales MIDI. Una de las mejores aplicaciones para esto es construir un xilófono automatizado. Si bien esto es solo una guía, se proporcionarán el código Arduino y los esquemas eléctricos.

Antes de intentar abordar este proyecto, debe tener:

• Habilidades básicas de carpintería
• Habilidades de soldadura
• Comprensión de la plataforma Arduino
• Mucha paciencia.

Las piezas y los materiales se pueden encontrar en el proveedor de su elección, pero si es nuevo en el mundo de la electrónica, se sugiere que utilice Adafruit para comprar sus piezas.

Lista de partes. (Nota: Diferentes variaciones en el xilófono que compra pueden resultar en la necesidad de piezas adicionales y / o diferentes)

• Xilófono de 16 teclas
• Conector MIDI
• Arduino Uno R3
• Arduino Dev. Blindaje
• Expansión MCP23017 I2C
• Optoacoplador de alta velocidad 6N136
• Mini solenoides de 12V - x16
• Diodo 1N4007 - x17
• Resistencia de 470 ohmios - x2
• Resistencia de 1K ohmios - x17
• Resistencia de 10K ohmios
• Transistor NPN C1815
• Transistor Darlington C4811 o transistor TIP120 - x16
• Clavijas de encabezado y enchufes
• 12V - Fuente de alimentación. (Los solenoides pueden consumir bastante energía, recomiendo una fuente de 10A)
• LED (preferencia de color de su elección)
• Taco para armario de 3/4 de pulgada - 6 pies
• Madera contrachapada de 3/4 de pulgada o MDF
• Perfboard
• Cable de interfaz USB a MIDI (si se controla desde una PC)
• Tornillos de tamaño 4 mm m2 - x32
• arandelas planas m2 - x32
• Cable
• Varios tornillos para madera

Lista de herramientas (Nota: este proyecto requiere fabricación de madera y se recomiendan herramientas de carpintería adicionales).

• Soldador
• Pelacables
• Destornilladores
• Alicates
• Pistola de silicona
• Super pegamento
• Taladro.
• Brocas. (Broca de pala de 3/4 de pulgada y brocas para orificios piloto)
• Herramienta de medición (utilicé una regla).
• Lápiz.
• Rompecabezas

Herramientas opcionales

• Herramienta para desoldar (si es nuevo en soldar)
• Pinzas

Paso 1: Cableado del controlador Midi

El primer paso es ensamblar el controlador MIDI.

Para ello necesitará:

• Conector MIDI
• Arduino Dev. Blindaje
• Expansión MCP23017 I2C
• Optoacoplador de alta velocidad 6N136
• Diodo 1N4007 - x1
• Resistencia de 470 ohmios - x2
• Resistencia de 1K ohmios - x1
• Resistencia de 10K ohmios
• Transistor NPN C1815
• Clavijas de encabezado y enchufes
• DIRIGIÓ
• Cable

El circuito MIDI puede parecer intimidante para los principiantes, pero en realidad es bastante sencillo. Si sigue el esquema proporcionado, no debería tener ningún problema.

La ubicación de los componentes será fundamental. Es fácil quedarse sin espacio con bastante rapidez, así que utilice la imagen proporcionada del controlador terminado como guía. Hay varios diseños que funcionarán para este paso, por lo que si juega con la ubicación, puede encontrar una forma que funcione mejor para usted.

Todo compartirá un terreno común en este proyecto; que será importante en el siguiente paso.

Dado que estamos trabajando con una fuente de alimentación de 12 voltios, solenoides de 12 voltios y 12 voltios están dentro del rango aceptable para alimentar un Arduino, podemos usar la misma fuente de alimentación para todo.

Si eres nuevo en la soldadura, te sugiero que consultes la guía de Adafruit para soldar y practiques con alguna placa perfilada antes de continuar con este proyecto.

Del mismo modo, si es nuevo en la lectura de esquemas, ahora sería un buen momento para leer un poco sobre símbolos y polaridad. All About Circuits es un recurso maravilloso para esto.

Paso 2: cableado de los circuitos de solenoide

A continuación, pasaremos al circuito de solenoides.

Para este paso necesitará:

• 1 diodo 1N4007 - x16
• Resistencia de 1K ohmios - x16
• Transistor Darlington o transistor TIP120 - x16
• Clavijas de encabezado y enchufes
• Cable

El circuito del solenoide es mucho menos intimidante. Debido a que estos circuitos serán bastante pequeños, es un buen momento para usar algunos pedazos de perfboard si los tiene por ahí. Necesitará hacer 16 de estos. En la foto de ejemplo se hicieron 4 circuitos por placa y funcionó a la perfección.

Recuerde conectar los cables de tierra de sus circuitos de solenoide al mismo plano de tierra en el que se encuentra su Arduino.

Todo en el ejemplo es modular, por lo que se utilizaron encabezados y sockets para hacer las pruebas más convenientes. Sin embargo, si desea ahorrar unos dólares, puede soldar los cables directamente en las placas.

Los solenoides que se utilizaron en el ejemplo venían con conectores JST de 2 pines de fábrica. Si bien no había puertos JST útiles en mi propia caja de herramientas, algunos conectores de ángulo recto aleatorios se combinaron muy bien con ellos. Otro buen uso de los materiales de desecho.

Paso 3: construcción del marco

El tercer y mayor paso del proceso es ensamblar el marco.

Necesitará:

• Xilófono de 16 teclas Mini 12V
• Taco para armario de 3/4 de pulgada - 6 pies
• Madera contrachapada de 3/4 de pulgada o MDF
• Varios tornillos para madera

El marco es la primera área en la que estarás mayormente solo. Lo más probable es que no tenga el mismo xilófono que yo usé y sus medidas serán diferentes a las mías. Pero no temas, te proporcionaré la mayor cantidad de información posible sobre el proceso de diseño.

Primero tomé las 3 medidas de mi xilófono:

• Altura
• Largo
• Ancho del lado de octava baja (el punto más ancho)

Luego corté un rectángulo de madera contrachapada; la longitud de su rectángulo debe coincidir con el ancho de su xilófono. La altura debe darte suficiente espacio para levantar tu xilófono varias pulgadas de cualquier superficie en la que lo coloques. También debería darle a la barra central suficiente espacio para albergar los solenoides y los circuitos del transistor.

Después de cortar mis rectángulos, corté una de las esquinas de cada uno para darles una forma agradable. Este paso es opcional pero si quieres hacer la misma marca desde donde el inicio del ángulo estaría al ras con las teclas de mi xilófono y cortaría hacia el centro superior. Ambos lados deben ser idénticos entre sí.

Sujete dos lados juntos y usé una broca de pala de 3/4 de pulgada para perforar agujeros que me permitirían insertar mi clavija.

Una vez que terminé, corté 2 piezas más de madera contrachapada como soportes para sostener el xilófono (similar a los pasadores de los estantes). La fórmula que utilicé para dimensionar los soportes se explica a continuación.

Dimensiones de soporte:

• Soporte de xilófono 1 (Alto = 1 pulgada, Largo = Ancho del lado de octava baja del xilófono)
• Soporte de xilófono 2 (Alto = 1 pulgada, Largo = Ancho del lado de octava alta del xilófono)

Pegué y atornillé los soportes al marco asegurándome de que mantuvieran mi xilófono nivelado. Corté la clavija de mi armario por la mitad y metí las 2 piezas en sus agujeros. Comprobé el ajuste básico de todo y lo pegué. Después de que se secó el pegamento, corté los trozos adicionales de taco de armario y los lijé contra los lados.

La barra central es la parte más complicada e importante. Debe estar perfectamente recto y tendrás que dejar un espacio casi perfecto entre la barra central y las teclas. Demasiado espacio y sus solenoides no harán contacto, muy poco espacio y su xilófono no sonará bien.

Corté la barra central para que encaje perfectamente entre los dos lados del xilófono. Lijé, medí y repetí este paso hasta que mi barra central estuvo lo más recta que pude. Luego coloqué un cargador de 4 mm de grosor directamente en las teclas de mi xilófono y lo usé como guía para sostener la barra central exactamente donde tenía que estar. Usé 2 tornillos en cada lado para mantener la barra central en su lugar.

¡Felicitaciones, has terminado con el marco!

Paso 4: Colocación de los solenoides

El paso 4 es conectar los solenoides a la barra central.

Necesitará:

• Mini solenoides de 12v - x16
• Tornillos de tamaño 4 mm m2 - x32
• arandelas planas m2 - x32
• Varios tornillos para madera
• Palitos de artesanía

La forma en que separe sus solenoides depende de su xilófono. Coloqué un palito de madera sobre tantas teclas como cabía y marqué las áreas donde mis solenoides tocarían el medio de cada tecla del xilófono. El espaciado terminó siendo 4 solenoides por palo de artesanía.

Los solenoides usados en el ejemplo fueron roscados previamente para tornillos de tamaño M2. Un tornillo M2 de 4 mm con una arandela plana M2 aseguraba el solenoide al palo de artesanía perfectamente. Taladré previamente los agujeros para los tornillos y aseguré firmemente los solenoides a los palitos de artesanía.

Luego corté algunos palitos de manualidades más y los pegué a la parte posterior de mi arreglo de solenoide; esto hizo dos cosas. Primero, separó la disposición del solenoide de la barra central lo suficiente para que las cabezas de los tornillos M2 que estaban instaladas en la parte posterior de los solenoides no se asentaran contra la viga central. En segundo lugar, le dio a la disposición del solenoide una conexión más sólida al proporcionar más material para atornillar.

Para unir la disposición a la viga central, deshice el espacio alineando la disposición del solenoide donde pensé que debería estar; empujé manualmente hacia abajo mis émbolos solenoides para asegurarme de que todos presionarían las teclas del xilófono de manera uniforme; y luego usó pequeños tornillos para madera para sujetarlo a la barra central.

Paso 5: codificación del Arduino y comprensión de MIDI

Para programar el Arduino, deberá instalar el último IDE de Arduino y aprender a hacer algunas cosas básicas como cargarlo en su Arduino e instalar Bibliotecas. Hay muchas guías en Internet sobre cómo hacer esto y si el proceso no encaja en el alcance de esta compilación.

Una vez que se sienta cómodo usando el IDE de Arduino, necesitará las siguientes bibliotecas.

• Biblioteca MIDI de Arduino
• Biblioteca Adafruit MCP23017

Después de haber instalado esas bibliotecas, descargue el código de este instructable y cópielo y péguelo en el IDE de Arduino.

Sin adjuntar la placa MIDI que creó, cargue el código en Arduino. Una vez que se haya cargado el código, conecte todo, presione el botón de reinicio en el Arduino y pruebe que todo funcione como debería.

NOTA*

Los diferentes xilófonos tienen diferentes arreglos de notas, por lo que es posible que el código exacto que escribí no funcione correctamente para su xilófono. Pero esta es una solución fácil. Consulte esta tabla de notas MIDI y cambie el número de nota en el código Arduino para que se corresponda con las notas de su xilófono.

Como referencia, las notas que tengo preestablecidas son las siguientes:

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

Paso 6: el programa de música

El programa que ves en el video es Guitar Pro 6. No es muy caro, pero es fácil de usar y puede generar MIDI exactamente como yo quiero. Otra buena característica de GP6 es que puede agregar staccato a una pista completa, lo que ayuda a que el xilófono suene mejor al soltar las notas prematuramente.

El siguiente detalle importante es que mi xilófono tiene solo 2 octavas de notas naturales; lo que significa que no puede tocar sostenidos ni bemoles.

Si ha creado este proyecto, no dude en descargar el tema de Tetris que he incluido en esta página.