ANDI - Random Rhythm Generator - Electronics: 24 Steps (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

ANDI är en maskin som genererar en slumpmässig rytm med ett knapptryck. Varje takt är unikt och kan justeras med fem rattar. ANDI är resultatet av ett universitetsprojekt som handlade om att inspirera musiker och undersöka nya sätt att arbeta med trumslag. Mer information om projektet finns på andinstruments.com

Under designfasen av ANDI togs mycket inspiration från tillverkargemenskapen och särskilt från spännande projekt här på Instructables. För att återgå till förmånen har jag skrivit denna instruktionsbok om hur man utformar den elektriska kretsen för ANDI -slaggeneratorn. Det är en enkel krets med fem vridknappar som styr uppspelning av korta trumljud som lagras på ett micro-SD-kort via en Arduino Nano.

Denna instruktionsbok täcker tillverkningen av den elektroniska kretsen och koden programmerad på Arduino och de trumljud som används finns här. Koden förklaras med kommentarer i kodfilen och jag kommer inte att gå in på koden i den här självstudien.

ANDI har en utsida av plåtaluminium och plywood och jag har inte inkluderat tillverkningen av utsidan i denna instruktionsbok.

Om det finns ett intresse för en grundlig förklaring av koden eller hur man gör höljet kommer detta att läggas till i framtiden.

Annars ger detta dig friheten att designa ditt eget hölje för din ANDI-beatgenerator.

Följ mitt ANDinstruments -projekt på instagram för mediauppdateringar av projektet: @and_instruments

Steg 1: Så här följer du självstudien

Jag har försökt att göra denna Instructable så detaljerad som möjligt för att ge människor på alla nivåer tillgång till den.

Det betyder att det kan kännas för detaljerat och långsamt ibland så snälla gå igenom stegen som du redan känner dig bekväm med.

För en djupare förståelse av några viktiga delar av kretsen har jag lagt till länkar till andra instruktioner, självstudier och wikipedia-sidor som hjälper dig att förstå vad som händer.

Känn dig fri att göra om kretsen och skriva om koden som du tycker passar in. Om du gör det, vänligen länka tillbaka till andinstruments.com och tillgodoräkna källan.

Kommentera eller skicka mig ett e -postmeddelande på [email protected] om du har några frågor om instruktionsboken eller idéer om hur du kan förbättra kretsen eller handledningen!

Steg 2: Samla komponenter

Jag har använt följande komponenter för utformningen av kretsen:

• 39x30 hål med 3 öar
• Arduino nano -kompatibel V3.0 ATMEGA328 16M
• (2x) 15x1 stifthuvud för Arduino
• MicroSD -breakout med nivåväxel (SparkFun Shifting μSD Breakout)
• 7x1 stifthuvud för MicroSD Breakout
• Micro SDHC-kort (Intenso 4 GB Micro SDHC-Card Class 4)
• (4x) 10k Ohm potentiometrar (Alperna 9mm storlek metallaxel Snap RK09L114001T)
• (4x) 0.1uF keramiska kondensatorer (Vishay K104K15X7RF53L2)
• 1k Ohm motstånd (metallfilmresistor 0,6W 1%)
• 3,5 mm panelmonterat ljuduttag (Kycon STPX-3501-3C)
• Roterande pulsgivare med tryckknapp (Bourns Encoders PEC11R-4025F-S0012)
• Vippströmställare (1-poliga lödflikar på MTS-102)
• 9 volts batterirem (Keystone skärmad 9 volt 'I' typ batterirem)
• 9 volt batteri
• Massiv kärntråd med olika färger

Jag kommer att försöka förklara mitt val av komponenter i hela instruktionsboken. Under kretsens designprocess syftade jag främst på att göra detta projekt så billigt och litet som möjligt. Därför har jag försökt att hålla alla komponenter monterade på bandplattan, så att ledningarna som förbinder dem kan gå längs brädet.

Om du har några förslag på hur du kan förbättra kretsen, kommentera eller skicka mig ett mejl.

Steg 3: Hitta några verktyg

Jag använder följande verktyg och utrustning för detta projekt:

• Brödbräda för testning av komponenter innan de löds till bandplattan
• En liten tång för skärning av trådar
• Automatisk trådavdragare
• En tång för böjning av massiva kärntrådar och ben av komponenter
• Lödkolv med justerbar temperatur
• "Hjälpande händer" för att hålla bandet under lödning
• En liten förstärkt högtalare och en 3,5 mm ljudkabel för att testa kretsarnas ljudutgång

Steg 4: Följ schemat

Denna schema är gjord med Fritzing och jag rekommenderar att du dubbelkollar med den under hela processen för att se att du inte har missat någon komponent eller anslutning.

Komponenterna på schemat ser inte exakt ut som de jag har använt i min krets men det visar hur du ansluter ledningarna och stiften är på samma platser som på mina komponenter.

Steg 5: Anslut Arduino till MicroSD-kortets breakoutkort

Jag rekommenderar att du startar projektet genom att testa de två viktigaste komponenterna i kretsen: Arduino Nano och MicroSD-kortets utbrottskort. Jag gör detta på en brödbräda och när det fungerar bra löd jag komponenterna på en platta som gör det permanent.

Om du vill lära dig mer om hur MicroSD-breakout-kortet fungerar rekommenderar jag att du läser den här självstudien från Adafruit: Micro SD Card Breakout Board Tutorial.

Lödstiftstift på Arduino -kortet och MicroSD -utbrottskortet. Jag använder en brödbräda för att hålla hanstiften på plats under lödningen. Det kan vara svårt att göra en bra lödfog och du kommer att ha några felaktiga i mina exempelbilder. Jag rekommenderar att du tittar på några lödhandledning innan du börjar om det är första gången du använder ett lödkolv.

Anslut MicroSD -brytbrädan till Arduino på brödbrädan i följande ordning:

• Arduino pin GND -> MicroSD GND
• Arduino stift 5V -> MicroSD VCC
• Arduino -stift D10 -> MicroSD CS
• Arduino -stift D11 -> MicroSD DI
• Arduino -stift D12 -> MicroSD D0
• Arduino pin D13 -> MicroSD SCK (jag har också sett det kallas CLK)

CD-stiftet på MicroSD-brytkortet används inte i detta projekt.

Steg 6: Förbered MicroSD-kortet

Anslut MicroSD-kortet till en dator med en adapter. Jag använder en MicroSD-kort till SD-kortadapter. Formatera MicroSD-kortet med programvaran SD Formatter från SD Association:

Jag använder inställningen “Overwrite Format” som raderar allt på MicroSD-kortet även om mitt kort är helt nytt och redan tomt. Jag gör detta för att det rekommenderas i många självstudier om hur du använder SD-kort med Arduino. Ange namnet på kortet och tryck på "Format". Detta tar vanligtvis cirka 5 minuter för mig och slutar med meddelandet “Kortformatet är klart!”. Stäng SDFormatter.

Ladda upp alla komprimerade ljudklipp.wav-filer till rotkatalogen på MicroSD-kortet som finns här. Mata ut MicroSD-kortet när överföringen är klar och sätt tillbaka det i MicroSD-utbrottskortet.

Om du känner till din ljudprogram kan du lägga till dina egna ljudklipp istället för mina om du namnge dem på samma sätt som i mina exempelfiler. Filerna ska vara 8-bitars.wav-filer med en samplingsfrekvens på 44 100 Hz.

Steg 7: Testa MicroSD-kortet

Ladda upp "CardInfoTest10" -koden till Arduino för att testa anslutningen till MicroSD-kortet. Denna kod skapades av Limor Fried 2011 och modifierades av Tom Igoe 2012 och finns och förklaras på Arduino-webbplatsen här.

Öppna seriell bildskärm på 9600 baud och bekräfta att du får följande meddelande:

“Initierar SD -kort … Kabeldragning är korrekt och ett kort finns.

Korttyp: SDHC

Volymtyp är FAT32”

Sedan följer många textrader som inte är viktiga för oss nu.

Om du vill lära dig hur den seriella bildskärmen fungerar, kolla in den här lektionen från Adafruit: Serial monitor arduino.

Steg 8: Löd Arduino och MicroSD-breakout Board till Stripboard

Koppla bort Arduino från datorn och bänd försiktigt Arduino och MicroSD -utbrottskortet från panelen. Jag använder en liten "plattskruvmejsel" och vickar den mellan plastdelen av hanstifthuvudena och brödbrädet på flera ställen tills komponenterna är tillräckligt lösa för att lyftas upp för hand.

Lägg bort brödbrädan och vänd på brädan så att kopparöarna vetter nedåt. Nu är det dags att lödda Arduino och MicroSD -utbrottskortet på bandplattan för att göra dessa delar av projektet permanenta. Kom ihåg att det är riktigt svårt att ta bort komponenterna efter att ha lödt dem på bandplattan så se till att de är placerade korrekt i rätt positioner och att de pressas så hårt mot bandet som möjligt för att ge dem god mekanisk styrka efter lödning.

Jag använder isoleringstejp för att hålla komponenterna under lödningen, för när du lödder måste du vända upp och ned på skivbrädan så att du ser kopparöarna och de manliga stifthuvudena där lödningen ska göras.

Jag använder "hjälpande händer" vid lödning för att undvika att lägga bandplattan och de lösa komponenterna på bordet. Om de lägger sig kan de lösa komponenterna röra sig lite och den snäva passformen till bandplattan kan gå förlorad.

Upprepa processen för MicroSD -utbrottskortet. Sätt den först tätt på rätt plats och fäst den med isoleringstejp.

Eftersom MicroSD -utbrottskortet endast har stifthuvuden på ena sidan kommer det att fästas i ett lutande läge. Jag ser inget problem med detta så jag fäster det med en vinkel med isoleringstejp och det sitter tätt efter lödning.

Jag vänder upp och ner på skivbrädan och använder mina "hjälpande händer" under lödningen.

Steg 9: Anslut volymkontrollratten och lågpassfiltret till Stripboard

Nu är det dags att lägga till komponenter på bandplattan för ljudutmatning och volymkontroll. Komponenterna kommer att anslutas till varandra med färgad, solid kärntråd.

Potentiometern fungerar som en volymkontroll, när den vrids ökar den dess motstånd och det sänker ljudvolymen. Om du vill lära dig mer om potentiometrar kan du kolla in denna wikipedia -sida: en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer.

Motståndet på 1 k Ohm och den keramiska kondensatorn på 0, 1 uF fungerar som ett lågpassfilter för att avlägsna buller med hög tonhöjd. Om du vill lära dig mer om lågpassfilter kan du kolla in denna wikipedia-sida: en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter

Jag lödde dessa komponenter till bandplattan innan jag lödde trådarna mellan MicroSD -utbrottskortet och Arduino. Jag gör detta för att jag vill att ledningarna för ljudutmatningen ska ligga nära bandplattan.

Börja med att platta ut metallbenen på potentiometern om de är böjda som mina i exemplet. Genom att göra detta kan du sätta benen genom bandhålen för att öka styrkan som håller potentiometern på plats på bandplattan.

Skjut potentiometern genom hålen på bandplattan enligt fritzschemat.

Använd en tång för att böja potentiometerns stödben mot bandplattan.

Nu är det dags att ansluta potentiometern till Arduino. Klipp den massiva kärntråden till rätt längd.

Använd ett kabelbandverktyg för att ta bort cirka 5 mm plast i varje ände av tråden för att exponera metallen inuti.

Använd tången för att böja tråden så att den passar till bandplattan.

Skjut tråden genom hålen i bandplattan som ansluter den till höger stift på potentiometern och Arduino -stift D9. Böj tråden på baksidan av bandplattan för att hålla tråden på plats medan fler komponenter läggs till. Löd inte ännu.

Upprepa processen genom att lägga till en tråd till potentiometerns mittstift och en tom stift till höger om potentiometern enligt fritzschematiken.

Lägg 1k Ohm -motståndet till ett hål bredvid tråden från potentiometerns mittstift.

Använd tången för att böja ett ben på kondensatorn två gånger för att få det att passa in i två hål i bandplattan enligt fritzschemat.

Skjut kondensatorn genom hålen i bandplattan så att ett ben delar ett hål med motståndet och ett ben går genom ett hål på en tom 3-hålsö till höger om motståndet.

Tryck ner kondensatorn tillräckligt långt så att den inte är högre från bandplattan än hyllan på potentiometern under trådarna. Detta beror på att höljet av metall kommer att vila mot hyllan på potentiometern och därför bör kondensatorn inte vara i vägen för toppen.

Lägg till ytterligare två ledningar för att ansluta arduinojorden till potentiometerns vänstra stift och fortsätt därifrån till ett hål som är anslutet till kondensatorn.

Steg 10: Löd volymkontrollratten och lågpassfiltret till Stripboard

Efter att ha böjt alla trådar på baksidan av bandplattan så att komponenterna och trådarna inte faller av kan du vända upp och ned. Jag använder mina "hjälpande händer" för att hålla bandet upp och ner. Se till att de böjda benen på komponenterna och trådarna inte stör någon annan. Ibland kan de böjda benen användas för att överbrygga klyftan mellan olika öar av koppar. Vanligtvis är det bra att göra med marken och 5V -stiften på Arduino eftersom många komponenter ofta är anslutna till dessa två. Jag använder den här tekniken på Arduino markstift i det här fallet.

Efter lödning skär jag benen och trådarna där de är för långa med en skarp tång.

Steg 11: Anslut MicroSD Breakout Board till Arduino

Nu är det dags att ansluta MicroSD -brytkortet till Arduino. Börja med att ansluta en kabel mellan marken på Arduino till jord på MicroSD -brytkortet. Jag använder nu förlängningen av Arduino markstift som jag skapade genom att löda änden av tråden som går mellan Arduino och den vänstra stiftet på potentiometern till den intilliggande kopparön bredvid Arduino markstift.

Fortsätt att böja änden av tråden på baksidan av bandplattan för att hålla tråden på plats och vänta med lödning tills alla ledningar mellan Arduino och MicroSD -brytbrädet är på plats.

Lägg till en kabel mellan CS-stiftet på MicroSD-brytkortet och D10-stiftet på Arduino.

Fortsätt med en tråd mellan DI-stiftet på MicroSD-brytkortet och D11-stiftet på Arduino.

Anslut DO på MicroSD-brytkortet med D12-stiftet på Arduino.

Anslut SCK-stiftet på MicroSD-brytkortet (på ett annat MicroSD-brytkort som jag har använt innan detta stift har kallats CLK istället för SCK) med D13-stiftet på Arduino.

Den sista ledningen som är ansluten är mellan VCC-stiftet på MicroSD-brytkortet och 5V-stiftet på Arduino.

Trådarna kan vara lite trånga men se till att trådarnas metalldelar inte vidrör varandra.

Vänd bandplattan och se till att trådarna fortfarande sitter på plats.

Steg 12: Löd MicroSD Breakout Board till Stripboard

Applicera lod och skär av de kvarvarande trådändarna.

Steg 13: Anslut och löd ljuduttaget till Stripboard

Nu är det dags att ansluta ljuduttaget till stripboard. Börja med att fästa trådarna i ljuduttaget och böj ledningarna runt ljuduttagets stift så att de håller sig på plats.

Det kan vara svårt att hålla tråden på plats under lödning. Jag använder mina "hjälpande händer" ännu en gång för detta.

Anslut ljuduttagsledningarna till bandplattan enligt fritzschemat och böj trådarna på baksidan av bandplattan för att hålla dem på plats.

Vänd bandet upp och ner och applicera löd på ljuduttagskablarna. Skär sedan de kvarvarande ledningarna med en tång.

Steg 14: Testa ljuduttaget

Nu är det dags att testa ljudutmatningen. Anslut Arduino till datorn och ladda upp "andi_testsound" -koden som finns här.

Anslut ljuduttaget med en 3,5 mm ljudkabel (samma typ av kontakt som vanliga hörlurar använder) till en förstärkt högtalare. I den här videon ansluter jag ljuduttaget till en liten bluetooth-högtalare som också har en 3,5 mm "Audio In" -ingång på baksidan. Denna krets fungerar inte med hörlurar anslutna eftersom den saknar förstärkning av ljudutmatningen. Arduino måste fortfarande vara ansluten till datorn för att få ström. “Andi_testsound” -koden spelar olika ljudklipp från MicroSD-kortet och om allt fungerar hör du nu ett slumpmässigt slag genom din högtalare. Du kan också vrida potentiometern för att öka eller minska volymen på utgången.

Steg 15: Anslut och löd potentiometrarna till Stripboard

Nu är det dags att lägga till resten av potentiometrarna som används som vred för att styra den genererade takten. Läs mer om hur du använder potentiometrar som analoga ingångar med en Arduino på Arduino-webbplatsen: Läs en potentiometer (analog ingång).

Använd en tång för att räta ut benen på potentiometrarna som inte har någon elektrisk funktion precis som med den första potentiometern.

Sätt potentiometrarna på rätt plats enligt Fritzing-schemat med alla komponenternas fem ben genom hålen.

Böj de två sidobenen på baksidan av bandplattan för att ge den lite mekanisk styrka vid lödning.

Löd alla fem benen även om sidbenen inte har någon elektrisk funktion. Detta ger potentiometrarna lite extra mekanisk styrka.

Steg 16: Anslut och löd kondensatorerna till Stripboard

Kondensatorer läggs till mellan signalutgångsstiften och jordstiftet på potentiometrarna för att göra signalen mer stabil. Läs mer om inmatningsutjämning i denna Instructable: Smooth Potentiometer Input.

Lägg till kondensatorerna i bandplattan enligt Fritzing-schemat. Tryck ner dem så nära remsan så att toppen inte ligger över hyllan på potentiometrarna.

Böj benen på kondensatorerna på baksidan av bandplattan för att hålla dem på plats under lödning.

Lödda benen och klipp bort den kvarvarande längden.

Steg 17: Anslut och löd Rotary Encoder till Stripboard

Räta ut de två sidobenarna på den roterande givaren så att de ligger platt mot bandbrädan. Jag gör det för att mina roterande pulsgivare har sidoben som är för stora för att skjuta igenom ett hål på en plank.

Skjut den roterande pulsgivaren genom bandplattan på rätt plats enligt Fritzing-schemat.

Jag använder sedan lite isoleringstejp för att hålla den roterande pulsgivaren på plats under lödningen eftersom pinnarna på pulsgivaren inte håller den på plats tillräckligt bra.

Löd den roterande givaren och ta bort tejpen.

Steg 18: Anslutnings- och lödtrådar Anslutning av potentiometrar till Arduino (1/2)

Lägg signalkablarna från mittstiften på varje potentiometer till den högra Arduino-stiftet enligt Fritzing-schemat.

Gör samma sak med 5V-trådarna som ansluter potentiometrarnas högra stift i serie med VCC-stiftet på MicroSD-brytkortet.

Böj trådarna på baksidan av bandplattan.

Löd trådarna och skär av den kvarvarande metaldelen av trådarna.

Steg 19: Anslutnings- och lödtrådar Anslutning av potentiometrar till Arduino (2/2)

Det börjar bli trångt på remsans framsida så vi vill lägga till de sista trådarna på baksidan för att ansluta de sista stiften på komponenterna. Nu när potentiometrarna och den roterande givaren är på plats kan bandplattan stå upp och ner på sig själv vilket hjälper under lödning av trådar rakt på baksidan.

Börja med att mäta tre trådar av lika längd som ansluter potentiometrarnas jordstift. Dessa trådar går inte genom hålen utan löds istället medan de ligger bredvid den högra stiftet enligt Fritzing-schemat.

Detta är svårare än att löda en tråd som har gått genom ett hål och böjts, så börja med en tråd i taget och var försiktig så att du inte överlappar lödet på olika stift.

Steg 20: Anslut & lödtrådar Anslutning av roterande kodare till Arduino

Fortsätt nu med att lägga till två kortare trådar för att ansluta jordledningarna på potentiometrarna till den roterande givaren.

Löd trådarna medan du låter bandplattan stå själv på potentiometrarna.

Lägg till tre ledningar som ansluter den roterande givaren till arduino enligt Fritzing-schemat och lägg till sist till en kort tråd som ansluter jordstiftet på MicroSD-utbrottet till jordstiftet på den närmaste potentiometern. Löd trådarna en i taget.

Steg 21: Testa hela ANDI-koden

Nu är det dags att testa den fullständiga versionen av koden som finns här. Anslut Arduino till datorn och ladda upp ANDI-koden.

Anslut sedan högtalarkabeln till ljudutgången och testa potentiometrarna och vridkodaren. Om du hör många höga ljud behöver du inte oroa dig, det här har för mig berott på att driva Arduino med USB-kabeln. I nästa steg kommer du att löda en batterikontakt och en strömbrytare till bandplattan och då behöver Arduino inte drivas av datorn längre.

Steg 22: Anslut och löd batterikontakten till Stripboard

Batterikontakten ansluter ett 9V-batteri som strömkälla till bandplattan. Vippomkopplaren slår på eller av projektet genom att överbrygga eller bryta den röda ledningen på batterikontakten.

Klipp den röda tråden cirka 10 cm från batterikontakthållaren och böj kabeländen runt omkopplarens mittstift. Anslut sedan ytterligare en ledning på cirka 20 cm till en av de yttre stiften på omkopplaren.

Löd båda de röda trådarna till vippomkopplaren med hjälp av "hjälpande händer" för att hålla trådarna på plats.

Anslut änden av den röda tråden till Vin-stiftet på Arduino och den svarta tråden till marknålen på platserna enligt Fritzing-schemat.

Böj trådarna på remsans baksida och vänd brädan för att löda den på plats.

Använd omkopplaren för att slå på Arduino och se om lysdioderna på mikrokontrollern tänds.

Steg 23: Testa kretsen

Vrid den potentiometern längst till vänster helt moturs för att sänka volymen och anslut sedan högtalarkabeln till ljudkontakten. Högtalaren bör också ha en minsta volym när du ansluter bandplattan för att undvika höga ljud som ibland kan uppstå när du trycker in högtalarkabeln i ljudkontakten.

Steg 24: Omslut det på ditt sätt

Bra jobbat, du är klar! Nu är det upp till dig att omsluta kretsen hur du än vill. Jag valde att sätta min krets inuti ett hölje av plåtaluminium och björkplywood målat mörkt men gör det gärna hur du än vill.

Lämna en kommentar eller skicka ett mejl till [email protected] med dina kretsar eller om du har några frågor eller förbättringar att dela!

Andra pris i författartävlingen för första gången 2018

Tvåa i Epilog Challenge 9

Tvåa i Arduino -tävlingen 2017