TRUMMARENS TEMPOHÅLLARE: 30 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

En trummis enskilt viktigaste jobb är att hålla tiden. Det betyder att se till att takten förblir konstant för varje låt.

The Drummer's Tempo Keeper är en enhet som hjälper trummisar att hålla ännu bättre tid. Den består av en liten piezoskiva som fästs på virveltrummhuvudet. Varje gång trummisen träffar virveltrumman visar enheten slag per minut baserat på tiden mellan slag. Om bandet börjar påskynda eller sakta ner oavsiktligt blir trummisen omedelbart medveten och kan göra en liten korrigering för att upprätthålla ett jämnt tempo.

Vid en nyligen framträdande med ett band som jag spelar trummor för, tyckte en annan trummis i publiken att mitt band spelade till ett klickspår - en metronom som klickar in varje slag i de hörlurar som bandmedlemmarna bär - eftersom takten var så stadig genom varje låt. Vilken komplimang och hyllning till trummisens Tempo Keeper!

Steg 1: DELAR

Här är en komplett lista över de delar du behöver för att skapa trumtemperaturhållaren, den ungefärliga kostnaden och anteckningar om exakt vad jag använde för att skapa mina. Du kan få dessa delar på webbplatser som Amazon, eBay, Adafruit och SparkFun. De billigaste delarna säljs vanligtvis på eBay och de kommer från Kina, så det kan ta några veckor att komma fram. Du måste använda olika drivrutiner om du får en billig mikrokontroller från Kina (som jag gjorde) än om du köper ett varumärke Arduino från USA. Jag har noterat vad du behöver göra för att ladda ner och installera de andra drivrutinerna.

1. Mikrokontroller. Jag använde en Arduino Nano -klon från Kina som följde med rubrikerna redan lödda på. ($ 4,50)

2. Fyrsiffrig display. Se till att du får en fyrsiffrig display som använder fyra stift. Få inte en 7-segmentig fyrsiffrig display eftersom den kräver 12 stift. ($ 3,50)

3. Projektbilaga. Jag använde ett projektskåp RadioShack 3 "x 2" x 1 ". Se till att det är plast eftersom du måste klippa ett hål för den fyrsiffriga displayen. ($ 6,00)

4. Piezo Eftersom denna del sitter på virveltrumman och utsätts för mycket rörelse och vibrationer, bör du använda en piezo med ett hölje runt den. Det finns billiga versioner med plasthölje, men jag valde en med ett starkare hölje som används för gitarrhämtningar. ($ 10,00)

5. Förlängningstråd för piezo. Jag använde vanlig 22 AWG -tråd. ($ 1,00)

6. 10K Ohm motstånd. 10K är brun - svart - orange - guld. ($ 0,25)

7. Batteri. Detta var den enklaste lösningen för mig eftersom jag inte ville krångla med alkaliska batterier, den fungerar som en bas under projektlådan och den håller för evigt! För något mindre kan du förmodligen använda ett par myntcellsbatterier. ($ 8,00)

8. USB -kabel. Kabeln ger ström till Nano från batteriet och ger gränssnittet mellan din dator och Nano för att ladda upp skissen. ($ 0,00 - ingår i mikrokontrollen)

9. Perf Board. Du kommer att lödda komponenterna på brädet och sedan klippa ut endast den del du använder. ($ 2,00)

10. Brödbräda. Jag monterade först en prototyp av detta projekt med hjälp av en plastbräda och bygelkablar. När jag fick det att fungera korrekt, lödde jag en slutversion till perf -kortet. Du behöver inte göra detta, men det rekommenderas. ($ 2,00)

11. Jumper Wires. Du behöver fyra man-till-hon-trådar för att montera, testa och lödda. ($ 1,00)

12. Kardborreband. Använd kardborrebandet för att fästa piezosensorn på virveltrumman. Du kan också använda den för att ansluta projekthöljet och batteripaketet. ($ 0,80)

Totalt ungefärlig kostnad: $ 39,05

Steg 2: VERKTYG

Här är verktygen du behöver för att montera projektet

1. Lödkolv. När prototypen fungerar, flyttar du komponenterna från brödbrädan till en perf bräda.

2. Lödning. Samma som #1.

3. Dremel eller liknande verktyg. Du kommer att använda detta för att klippa av perf -kortet och för att skapa hål i projektets hölje för displayen och USB -porten.

4. Eltejp. Du kommer att löda förlängningstrådar till piezot och sedan lägga eltejp runt platsen du lödde.

5. Skruvmejsel. Du behöver detta för att öppna och sedan stänga projekthöljet.

6. Dator. Du kommer att skriva din skiss på datorn och ladda upp den till mikrokontrollern.

7. Arduino IDE -programvara. (finns också som ett webbaserat verktyg).

Steg 3: HUR DET FUNGERAR

Innan du sätter ihop det är det bra att förstå hur det fungerar.

1. En piezo* är en komponent som mäter hur mycket vibrationer det finns. Vi fäster piezon på virveltrumman och piezos trådar till en mikrokontroller för att läsa hur mycket vibrationer som finns på virveltrumman.

2. Mikrokontrollskissen läser piezon för att avgöra när trumman träffades och den registrerar tiden. Nästa gång trumman träffas noterar den den tiden och beräknar slag per minut baserat på denna träff och föregående träff.

3. Vi kopplar också en digital display till mikrokontrollern. Efter att det har beräknat slag per minut visar resultatet på den digitala displayen. Du kan placera den delen av enheten var som helst som är synlig för dig medan du spelar. Jag lägger min bredvid höghatten på golvet.

Obs: Om du inte spelar kvartsnoter på virveln återspeglar läsningen vad du än spelar. Vänta tills du återgår till att spela låtens beat för att bestämma hastigheten.

* Vi använder en piezo som en INPUT -komponent i detta projekt för att mäta mängden vibrationer. I andra projekt, när du använder den som en OUTPUT -komponent, skapar den vibrationer och blir en högtalare!

Steg 4: BREADBOARD PROTOTYPE

Eftersom lödning inte är min bästa talang, satte jag först ihop en prototypenhet med hjälp av en plastbräda och bygelkablar för att säkerställa att den fungerade. När det fungerade flyttade jag det till en perf -bräda och lödde det. Om du är en erfaren tillverkare kan du hoppa över den här delen och löda direkt till en perfbräda istället.

1. Placera mikrokontrollern i mitten av brödbrädan så att det finns en kolonn av plast som separerar stiften på brädans vänstra sida och tapparna på brädans högra sida. Se till att USB -porten är i kanten på brödbrädan och inte i mitten, som visas på bilden.

Steg 5: ANSLUT PIEZO

Piezoen är en analog sensor eftersom den rapporterar ett värde mellan 0 och 1024, så den måste ansluta till en analog pin på arduino. Jag använde den första analoga stiftet, A0.

1. Anslut den positiva (röda) tråden på piezon till stift A0 på Arduino.

2. Anslut piezoens negativa (svarta) tråd till en av jordstiftet (GND) på Arduino.

Steg 6: ANSLUT RESISTOR

Anslut motståndet till samma stift som piezoen är ansluten till (A0 och GND)

(Det spelar ingen roll vilken sida av motståndet som ansluter till vilken stift; de är desamma.)

Steg 7: ANSLUT DISPLAY CLK PIN

Den fyrsiffriga displayenheten ansluts till två digitala stift på Arduino. Jag använde de två första digitala stiften på Nano, som är D2 och D3.

Anslut CLK-stiftet på displayen till D3-stiftet på Arduino med hjälp av en hon-till-han-kabel

Steg 8: ANSLUT DISPLAY DIO PIN

Anslut DIO-stiftet på displayen till D2-stiftet på Arduino med en hona-till-han-kabel

Steg 9: ANSLUT DISPLAY VCC PIN

Anslut VCC-stiftet på displayen till 5V-strömstiften på Arduino med en hon-till-han-kabel

Steg 10: ANSLUT DISPLAY GND -PIN

1. Anslut GND-stiftet på displayen till ett GND-stift på Arduino med en hona-till-han-kabel.

Det är allt som finns för prototypelektroniken

Steg 11: Hämta CH340 -drivrutiner (valfritt)

Om du använder en billigare Arduino från Kina använder den förmodligen CH340 -chipet för att kommunicera med en dator. Du måste ladda ner och installera drivrutinerna för det chipet. Du kan ladda ner de officiella drivrutinerna från denna webbplats (sidan är på engelska och kinesiska om du tittar noga). Installera drivrutinerna på din dator genom att köra den körbara filen.

Steg 12: LADDA NER DIGITAL DISPLAY LIBRARY (TM1637)

Den fyrsiffriga displayen använder ett TM1637-chip. Du måste ladda ner ett bibliotek som gör det enkelt att visa siffror på den digitala displayen. Gå till https://github.com/avishorp/TM1637. Välj Klon eller Hämta och välj Ladda ner zip. Spara filen på din dator.

Steg 13: INSTALLERA DIGITAL DISPLAY BIBLIOTEK

1. Kör Arduino IDE -programvaran på din dator. Det kommer att presentera konturen för en tom skiss.

2. Välj Sketch | Inkludera bibliotek | Lägg till. ZIP -biblioteket … och välj filen du laddade ner från Github för att installera biblioteket.

Steg 14: VÄLJ ARDUINO BOARD OCH PORT

1. Anslut Arduino till din dator med en USB -kabel. Byt sedan till Arduino IDE och den nya skissen som är öppen.

2. Välj rätt kort, till exempel Arduino Nano.

3. Välj porten som din Arduino är ansluten till på datorn.

Steg 15: SKETCH: BAKGRUND

1. För att avgöra om trumman träffades läser vi piezosensorns stift A0. Piezoen mäter vibrationsmängden på virveltrumman och ger oss ett värde mellan 0 (ingen vibration) och 1024 (maximal vibration).

2. Eftersom det kan finnas några små vibrationer från musiken och de andra instrumenten kan vi inte säga att någon avläsning över noll indikerar en träff på trumman. Vi måste tillåta lite brus när vi kontrollerar avläsningen från piezon. Jag kallar detta värde THRESHHOLD och jag valde 100. Det betyder att varje avläsning över 100 indikerar en träff på trumman. Allt 100 eller lägre är bara buller. Tips: om enheten visar avläsningar när du inte har träffat trumman, öka detta värde.

3. Eftersom vi beräknar slag per minut måste vi spåra tiden för varje slag till trumman. Mikrokontrollern håller reda på antalet millisekunder som har gått sedan den startade. Detta värde är tillgängligt för oss med funktionen millis (), som är ett långt heltal (typ long).

Steg 16: SKETCH: FÖRINSTÄLLNING

Skriv följande högst upp på skissen ovanför installationsfunktionen. (Om du föredrar kan du ladda ner den sista skissen i slutet av förklaringen).

1. Inkludera först de två bibliotek vi behöver: TM1637Display som du laddade ner och math.h.

2. Definiera sedan stiften vi använder. Om du kommer ihåg från montering av enheten är CLK -stiftet digital stift 2, DIO -stiftet är digitalt stift 3 och Piezo -stiftet är A0 (analog 0).

3. Definiera för närvarande THRESHHOLD till 100.

4. Skapa sedan två variabler vi behöver för skissen som kallas läsning (den aktuella piezosensoravläsningen) och lastbeat (tiden för föregående slag).

5. Slutligen initiera TM1637 -biblioteket genom att skicka det med pin -numren som vi använder CLK och DIO.

// Bibliotek

#include #include // Pins #define CLK 2 #define DIO 3 #define PIEZO A0 #define THRESHHOLD 100 // Variables int reading; long lastBeat; // Ställ in displaybibliotek TM1637Display display (CLK, DIO);

Steg 17: SKETCH: INSTÄLLNINGSFUNKTION

Om du bygger skissen steg-för-steg skriver du följande för setup () -funktionen.

1. Använd pinMode -funktionen för att deklarera piezostiftet som en INPUT -pin, eftersom vi ska läsa från det.

2. Använd funktionen setBrightness för att ställa in den digitala displayen till den ljusaste nivån. Den använder en skala från 0 (minst ljus) till 7 (mest ljus).

3. Eftersom vi inte har ett tidigare trumslag, ställ in den variabeln till aktuell tid.

void setup () {

// Ställ in pins pinMode (PIEZO, INPUT); // Ställ in displayens ljusstyrka display.setBrightness (7); // Spela in första träff som nu lastBeat = millis (); }

Steg 18: SKETCH BODY: LOGIKEN

Skriv följande för funktionen huvudslinga () om du bygger skissen steg-för-steg.

1. Läs av piezosensorns värde tills sensorn läser ett värde över tröskeln, vilket indikerar en träff på virveltrumman. Spara aktuell tid för stroke som denna takt.

2. Ring sedan funktionen calculateBPM för att beräkna slag per minut. Passera funktionen tiden för denna stroke och tiden för den sista stroke för beräkningen. (Nästa steg innehåller funktionens kropp). Lagra resultatet i bpm.

3. Visa sedan beats per minut på LED -displayen genom att skicka resultatet till funktionen från TM1347 -biblioteket som kallas showNumberDec ().

4. Slutligen, ställ in tiden för föregående slag (sista slag) för att vara tiden för detta slag (detta slag) och vänta på nästa träff på trumman.

void loop () {

// Fick vi en trumhit? int piezo = analogRead (PIEZO); if (piezo> THRESHHOLD) {// Spela in tiden, beräkna bpm och visa resultatet long thisBeat = millis (); int bpm = calculateBPM (thisBeat, lastBeat); display.showNumberDec (bpm); // thisBeat är nu lastBeat för nästa trumhit lastBeat = thisBeat; }}

Steg 19: SKETCH: RÄCKA SLAG PER MINUT

Tips: Lägg den här funktionen ovanför installationsfunktionen i programmet så att du inte behöver deklarera den två gånger.

Se diagrammet ovan för en provberäkning.

1. Skapa en funktion för att utföra beräkningen av slag per minut (bpm). Acceptera tiden för detta trumslag (thisTime) och tiden för föregående trumslag (lastTime) som parametrar.

2. subtrahera tiden mellan de två trumman träffar och lagra det som förflutit. Skillnaden i tid ger antalet slag (1) per millisekund (ms).

3. Konvertera slag per millisekund till slag per minut. Eftersom det finns 1000 millisekunder på en sekund, dela 1000 med tiden mellan de två slag för att få slag (1) per sekund. Eftersom det finns 60 sekunder på en minut, multiplicera det med 60 för att få slag (1) per minut. Avrunda det slutliga resultatet för att returnera ett heltal (heltal).

Om du föredrar kan du ladda ner den sista skissen från detta steg

int calculateBPM (long thisTime, long lastTime) {

lång förfluten = thisTime - lastTime; dubbel slag / min = rund (1000. / förfluten * 60.); return (int) bpm; }

Steg 20: SPARA OCH LADDA UPP

1. I Arduino IDE, välj Arkiv och välj Spara. Skriv ett namn på din skiss och klicka på Spara för att spara skissen (du behöver bara namnge den första gången du sparar den).

2. Välj Sketch och välj Upload för att ladda upp skissen till din Arduino och gör dig redo för testning.

Steg 21: ANSLUT BATTERIET OCH TESTA PROTOTYPEN

Testa enheten innan du sätter ihop den slutliga versionen.

1. Anslut batteriet till mikrokontrollern t

2. Lägg piezoen på en virveltrumma och håll den på plats med fingret.

3. Slå på virveltrumman några gånger och kontrollera att avläsningen ger slag per minut baserat på dina trumslag.

3. När det fungerar korrekt kan du lödda den slutliga versionen.

Steg 22: SÄLJAREFÖRLÄNGNINGSKABLAR TILL PIEZO

1. Eftersom piezo kommer att finnas på virveltrumman och resten av enheten kommer att vara någon annanstans, måste du förlänga mängden tråd på piezoen. Löd ändarna av piezo till cirka tre fot tråd för att ge extra slack.

Tips: Om din förlängningskabel inte är färgad, markera vilken som är den röda och vilken är den svarta tråden från piezoen.

Steg 23: FLYT KOMPONENTER TILL PERFEKORT

Flytta sedan kretsen från plastbrödbrädan till perfbrädet och löd komponenterna. Den lödda versionen ska vara identisk med panelen.

1. Flytta mikrokontrollen från plastbrödbrädan till perfbrädet, se till att de vänstra och högra stiften inte är anslutna och att USB -kontakten är vänd åt rätt håll. Löd varje stift till perfbrädet.

2. Löd de långa piezotrådarna du fäst (svart tråd till GND och röd tråd till A0).

3. Löd motståndet till samma stift som piezo.

4. Löd displayenheten som den var ansluten på brödbrädan (CLK till D3; DIO till D2; VCC till +5V och GND till GND).

Steg 24: TRIM PERF BOARD

1. Skär försiktigt de oanvända delarna av perf -kortet så att mikrokontrollern passar in i projekthöljet.

Steg 25: PROJEKTKLUTNING: DIGITAL DISPLAY MODIFIKATION

1. Använd ett dremel eller liknande verktyg för att skära ett hål i toppen av projektkåpan för att passa den digitala displayen.

Steg 26: PROJEKTKLUTNING: USB -MODIFIKATION

1. Skär ett hål i sidan av projektets hölje för USB -porten.

Steg 27: PROJEKTINLÄGGNING: HAKK FÖR PIEZO -TRÅDAR

I den motsatta änden från där mikrokontrollerns USB -anslutning är, skär ett litet hack för piezotrådarna.

Steg 28: MONTERING SLUTENHET

1. Montera skärmen högst upp på projektkåpan så att den passar i hålet du skapade.

2. Montera perf -kortet med mikrokontrollen i botten av projekthöljet så att USB -porten är åtkomlig genom hålet du skapade.

Tips: Jag lägger en liten korkskiva mellan de två brädorna så att de inte vidrör varandra.

Steg 29: SKRUPROJEKTINLÄGGNING TILLSAMMANS

Montera piezotrådarna genom skåran du skapade och skruva ihop projekthöljet.

Steg 30: MONTERA PIEZO OCH TEST

1. Montera piezo på virveltrummhuvudet med kardborreband.

2. Vänligen resten av enheten på golvet eller på en annan plats som är lätt att se medan du spelar trummor.

3. Imponera på dina bandkamrater med dina förbättrade tidtagningskunskaper!