Biodata Sonification: 36 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:42

Generera MIDI -anteckningar baserade på förändringar i galvanisk konduktans över två givare.

För den senaste kodversionen och uppdaterade självstudier, gå till electricforprogress.com och kolla mitt github -projekt

Steg 1: Lödlös brödbräda

Ett nyckelverktyg för elektroniska experiment är Soldless Breadboard. Genom att låta användare koppla ihop komponenter och enkelt konfigurera om, låter Breadboard nykomlingar till elektronik och erfarna ingenjörer enkelt prototypa konstruktioner och ansluta elektroniska system.

Brödbrädor har en serie hål som är elektriskt anslutna. Horisontella rader löper över brödbrädan i terminalremsor med 5 anslutna punkter och är markerade med bokstäverna abcde och fghij. Ett stort mellanrum i mitten av brödbrädan skiljer de horisontella raderna, vilket underlättar användningen av Dual Inline Package (DIP) mikrochips. På sidorna av brödbrädan finns vertikala hålkolonner, vanligtvis markerade med röda och blå linjer. Dessa vertikala kolumner används oftast för strömanslutningar (positiv spänning och jord) och kallas en "buss". Vi kommer att fästa alla våra positiva och markanslutningar till dessa bussar på varje sida av brödbrädet. I ett senare steg knyter vi ihop grunderna och de positiva bussarna på varje sida av brödbrädet.

För att 'ansluta' två elektroniska komponenter placerar vi helt enkelt ledningarna (eller 'benen') på delarna i angränsande horisontella hål. Detta gör att en användare kan ansluta flera komponenter tillsammans med varje horisontell rad med 5 punkter.

Steg 2: Sätt in 555 timer

555 -timern är ett 8 -stifts DIP -mikrochip, som vi kommer att konfigurera som en astabel multivibrator som kan mäta elektrisk konduktivitet. Orientera chipet så att Pin 1 är överst - du kommer att se en liten cirkel nära pin 1 på chipet, se även diagrammet som identifierar var och en av stiften på 555 -timern.

Placera 555 -timern längst ned på panelen. Brödbrädan är arrangerad med ett gap i mitten, mikrochipet ska sträcka sig över detta gap. Raderna på brödbrädan är numrerade, vi sätter in 555 -timern i rader 27, 28, 29 och 30, med stift 1 i rad 27.

Steg 3: Pin 1 till Ground

Fäst 555 stift 1 på marken, lägg till en bygelkabel från rad 27 kolumn A till markbussen.

Steg 4: Tidkondensator C1

Anslut tidskondensatorn C1 (0.0042uF) mellan stift 1 och stift 2 på 555 -timern. Sätt in den lilla blå kondensatorn i raderna 27 och 28 i kolumn B.

Denna kondensator ställer in det totala frekvensområdet för timern, här använder vi ett mycket litet värde för att få den högsta upplösningen av pulser ur 555 när vi mäter fluktuationer i elektrisk kapacitans över de två sonderna.

Steg 5: Frikoppla kondensator C2

Anslut den högfrekventa frikopplingskondensatorn C2 (1uF) över 555 Timerns positiva och jordade, stift 1 och 8 i rad 27, kolumn D och G.

Det kan vara till hjälp att trimma benen på kondensatorn för en bättre passform på brödbrädan, men var noga med att lämna tillräckligt med utrymme för att benen kan spänna över mikrochipet och anslutas helt till brödbrädans uttag.

Steg 6: Koppla bort elektrolytkondensatorn C3

Anslut den lågfrekventa avkopplingselektrolytkondensatorn C3 (41uF) över 555 Timerns positiva och jordade, stift 1 och 8 i rad 27, kolumn C och H.

Observera att elektrolytkondensatorer är polariserade, vilket identifierar den negativa änden med en vit rand längs lockets sida; se till att kondensatorns negativa sida går till stift 1 (jord) kolumn C och kondensatorns positiva sida går till stift 8 (positiv) kolumn H.

Steg 7: LED -utgång

Lägg till den röda lysdioden på utgångsstift 3 på 555 Timer Row 29 -stift A och över till markbussen. Placera lysdiodens (anod) längre ledning i rad 29 kolumn A, med lysdiodens kortare ben i ett av markbusshålen.

**- Lysdioder är polariserade och måste sättas in i rätt riktning. Lysdiodens katodben (negativt) kan identifieras med en utplattad kant på sidan av lysdioden, och den positiva anoden kan identifieras av det längre benet. Lysdiodens polaritet och färg kan identifieras med ett enkelt knappbatteri, genom att skjuta batteriet mellan LED -ledningarna ser du antingen lysdioden lyser eller inte, försök vrida batteriet åt andra hållet. Lysdioden tänds när batteri + (bred flat) ände är ansluten till anoden (längre ben) och batteriet - (mindre knapp) är anslutet till katodjordbenet. Ta ett CR2032 3v knappbatteri och prova det!

När du har fått allt att fungera i det sista steget kan du komma tillbaka och trimma benen på lysdioden om så önskas.

ANMÄRKNING: under alla normala omständigheter skulle ett motstånd läggas till mellan utgångsstiften och lysdioden. För att förenkla byggandet av detta kit har de strömbegränsande motstånden utelämnats. Vi har inkluderat motstånd för varje LED i satsen. Modifierade instruktioner inklusive strömbegränsningsmotstånd kommer att tillhandahållas som en bilaga.

Steg 8: Jumper 555 Trigger to Threshold

Anslut en bygelkabel mellan Pin 2 och Pin 6 i 555 Timer Row 28 kolumn D till rad 29 Column G.

Detta fäster tröskeln och triggstiftet för 555 -timern, som bildar ingångsanslutningen för den primära elektroden.

Steg 9: Bygel 555 Återställ till V+

Anslut stift 4 på 555 -timern till den positiva bussen med hjälp av en jumper wire rad 30 kolumn D till den positiva bussen

Anslut stift 8 på 555 -timern till den positiva bussen med hjälp av en bygeltråd rad 27 kolumn I till den positiva bussen

(lägg till bild och steg för 555 VCC till V+)

Steg 10: Motstånd R1 100K 555 Urladdning till positiv buss

Anslut motstånd R1 (100k) mellan stift 7 på 555 och den positiva bussen. Placera ena sidan av motståndet i rad 28 kolumn J och den andra sidan av motståndet till den positiva bussen.

Steg 11: Probe Input Jack

Probe -ingången är en 3,5 mm monokontakt, som ansluts till brödbrädan genom två lödade stift. Även om det är en trång plats, passar huvudstiften som är lödda i domkraften i rad 28 och 29 kolumn H.

Sidhuvudstiften har lagts till i uttagen för att underlätta för användaren att bygga satsen. Observera att överbelastning på domkraften eller stiften kan orsaka skador på lödanslutningen. Om ditt kit inte har huvudstiften lödda i uttaget, se bilagan för lödningsinstruktioner för domkraften och huvudet.

Steg 12: Positiv bussbygel

Anslut den positiva bussen på båda sidor av brödbrädan genom att sätta i en bygelkabel mellan de översta högsta punkterna till vänster och höger (röd) Power Bus.

Steg 13: Ground Bus Jumper

Anslut markbussen på båda sidor av brödbrädan genom att sätta i en bygelkabel mellan de översta högsta punkterna till vänster och höger (blå) markbuss.

Steg 14: Testa galvanometern

Nu är vi redo att koppla in några batterier och testa galvanometern som vi precis byggde från 555 -timern.

Sätt i 3 AA -batterier i den svarta batterilådan, se till att strömbrytaren på lådan är i "OFF" -läge. Fäst batterilådans röda ledning på brödbrädans positiva (röda) buss, fäst batterilådans svarta kabel till brödbrädans jordade (blå) buss. Skjut nu strömbrytaren på batterilådan till "ON". Lysdioden ska lysa och visa att 555 -timern är påslagen.

Fäst de vita elektrodledarna (bry dig inte om att använda de klibbiga kuddarna än) till 3,5 mm -uttaget som ansluts till galvanometern. Genom att trycka på metallknappändarna på elektroderna med fingrarna kommer du att kunna se LED -lampan blinka baserat på förändringar i konduktivitet. Genom att vidröra elektroderna mycket lätt kan LED -blixt långsamt släckas och släckas. Genom att klämma hårt på elektroderna blinkar lysdioden väldigt snabbt, det verkar som om lysdioden förblir tänd eller något svag.

Steg 15: Sätt i ATMEGA328 28pin DIP

Ditt MIDIsprout-kit levereras med en förprogrammerad ATMEGA328-mikrokontroller, med säkringar inställda på 8Mhz på den interna oscillatorn (säkringar: Low-E2 High-D9 Ext-FF) och förinstallerade med MIDIsprout-firmware. Denna 28 -stifts DIP har två parallella rader med 14 stift.

Sätt in 328p -chipet längst upp på brödbrädet, identifiera stift 1 med den lilla cirkeln på flisen, i raderna 1 - 14 som sträcker sig över DIP över gapet i kolumnerna E och F.

** För att enkelt programmera om och experimentera är det möjligt att lägga till en 16Mhz -oscillator på stift 9 och 10 på brödbrädet och programmera med ett arduino Uno -kort med modifieringar av MIDIsprout -koden. ATMEGA328 kan också omprogrammeras via ICSP med en extern programmerare (annan arduino) och en labyrint av hopparkablar;)

** Som ett tillägg kan MIDIsprout Kit byggas med de föregående stegen för att montera Galvanometern, med brödbrädan ansluten direkt till en Arduino Uno! Håll utkik…

För referens, koden förinstallerad i den nuvarande versionen MIDIsprout:

Arduino -kod:

Steg 16: Slå på ATMEGA328

Fäst VCC -stiftet på 328 till den positiva bussen med en bygel mellan rad 7 kolumn A och den positiva bussen.

Steg 17: Jorda ATMEGA328

Fäst markstiftet på 328 på markbussen med hjälp av en bygel mellan rad 8 kolumn B och markbussen.

Steg 18: Slå på ATMEGA328 (analog)

Fäst den analoga spänningsstiftet på 328 till den positiva bussen med en bygel mellan rad 9 kolumn J och den positiva bussen.

Steg 19: Jorda ATMEGA328 (analog)

Fäst markstiftet på 328 på markbussen med hjälp av en bygel mellan rad 7 kolumn J och markbussen.

Steg 20: 555 Timerutgång till ATMEGA328 -ingång

Anslut utgångsstiften från 555 -timern till ingångsstift 4 på 328 med en bygelkabel mellan 555 timerstift 3 rad 29 kolumn D och rad 4 kolumn D.

Här utlöser den digitala utgången från 555 en avbrottsstift på 328, INT0, som mäter och jämför pulslängd.

Steg 21: Knopp

Den medföljande ratten bör förberedas genom att försiktigt böja dess tre ben (böj alla tre samtidigt) så att ratten kan stå vertikalt. Sätt in ratten på vänster sida av brödbrädan i kolumn A rader 19, 20 och 21. '

Steg 22: Knopptorkare till ATMEGA328 analog ingång

Anslut rattens mittstift till den analoga ingången (A0) på 328 med en bygelkabel. Fäst en bygel mellan rattrad 20 kolumn E och 328 (A0 -stift) rad 6 kolumn G.

Steg 23: MIDI Jack

Sätt i MIDI -uttaget i panelen. Förbered domkraften genom att identifiera de två spetsiga fästpinnarna på framsidan av MIDI -uttaget och böj dem uppåt för att peka ut framsidan av MIDI -uttaget. Placera MIDI -uttaget på höger sida av brödbrädet, med uttaget vänd mot höger sida. Sätt i MIDI -uttaget i kolumn I och J, rader 18, 19, 21, 23 och 24. De fem MIDI -uttagen passar (snuggly) i brödbrädan, var försiktig så att du inte trycker för hårt.

Steg 24: MIDI Data Pin till ATMEGA328 Tx

Anslut MIDI Data -utgångsstiften till ATMEGA328 seriell sändning (Tx) genom att fästa en bygel mellan kolumn F rad 23 (MIDI datastift 5) och kolumn B rad 3 (328 Tx).

Steg 25: MIDI Power Resistor till V+

Anslut ett motstånd mellan MIDI -effektstiftet (4) och V+ med ett 220 Ohm -motstånd anslutet till kolumn H rad 19 (MIDI -effekt) och den positiva bussen på höger sida av kortet.

Steg 26: MIDI Ground Jumper

Anslut MIDI -jordstiftet till markbussen med en bygelkabel mellan kolumn F rad 21 (MIDI -jord) och markbussen.

Steg 27: Knopp positiv spänning

Anslut rattens positiva spänningsstift till den positiva bussen med en bygel mellan kolumn D rad 19 och den positiva bussen.

Steg 28: Knoppjord

Anslut knoppens jordstift till markbussen med hjälp av en bygel mellan kolumn D rad 21 och markbussen.

Steg 29: Lysdioder (röda)

Det finns 5 färgade lysdioder i MIDIsprout som ger en ljusvisning och en indikation på tillståndet för de MIDI -toner som spelas.

Anslut lysdioden (röd) Anod - långt ben till kolumn A rad 5 och LED -katoden till markbussen.

**- För enkelhets skull utelämnar vi strömbegränsande motstånd i denna konstruktion, se bilagan för steg för att inkludera motstånd med lysdioderna.

Steg 30: Lysdioder (gul)

Anslut lysdioden (gul) Anod - långt ben till kolumn A rad 11 Anslut lysdioden (röd) anod - långt ben till kolumn A rad 5 och lysdiodkatoden till markbussen. Och LED -katoden till markbussen.

Steg 31: Lysdioder (gröna)

Anslut lysdioden (grön) Anod - långt ben till kolumn A rad 12 och LED -katoden till markbussen.

Steg 32: Lysdioder (blå)

Anslut lysdioden (blå) Anod - långt ben till kolumn J rad 14 och LED -katoden till markbussen.

Steg 33: Lysdioder (vita)

Anslut lysdioden (vit) Anod - långt ben till kolumn J rad 13 och LED -katoden till markbussen.

Steg 34: 16MHz Crystal Oscillator PlaceHolder

16 MHz kristalloscillatorn bör läggas till på stift 9 och 10 i ATMEGA328 rad 9 och kolumn C. Delen är inte polariserad och kristallen kan sättas in i stift 9 och 10 i båda riktningarna.

Steg 35: Batteripaket

Fäst batteripaketet på brödbrädan genom att placera batteripaketet Röd tråd i brödbrädans positiva spänningsbuss och bakkabeln i brödbrädets markbuss. Sätt i 3 AA -batterier och slå på batterilådan. Med strömmen på lysdioden från 555 Galvanometer bör lysa.

Anslut elektrodkablarna till uttaget längst ner på brödbrädet och rör vid de två knappändarna på elektroderna. Galvanometer -LED: n ska blinka som svar på konduktiviteten över dina fingrar.

Steg 36: Biodata Sonification

När elektrodledarna berörs eller fästs med gelkuddar kommer MIDIspout -programmet att upptäcka små förändringar i konduktivitet och representera dessa förändringar som MIDI -anteckningar och färgglada lampor!

Genom att ansluta en MIDI -kabel från MIDI -uttaget på brödbrädet kan MIDIsprout -kitet anslutas till synthesizer, tangentbord, ljudgeneratorer och datorer som stöder MIDI för att producera ljud som reaktion på MIDI -anteckningarna.

Genom att vrida på ratten kan tröskeln/känsligheten för MIDIsprout justeras. Genom att minska tröskeln kan mindre fluktuationer i konduktans från galvanometern detekteras; genom att öka tröskeln krävs större förändringar för att ta fram anteckningar. Under långsiktiga installationer använder jag en låg tröskelinställning som ger en trevlig babblande ström av MIDI -data. För offentliga interaktiva evenemang med flera växter, höjer jag tröskeln ganska högt, vilket resulterar i att MIDI -anteckningar bara produceras när en person kommer väldigt nära eller fysiskt rör vid växten.