Sonification de biodonnées : 36 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Générez des notes MIDI en fonction des changements de conductance galvanique sur deux sondes.

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Étape 1: Planche à pain sans soudure

Un outil clé dans l'expérimentation électronique est la planche à pain sans vente. Permettant aux utilisateurs de connecter des composants entre eux et de les reconfigurer facilement, le Breadboard permet aux débutants en électronique et aux ingénieurs chevronnés de prototyper des conceptions et de connecter facilement des systèmes électroniques.

Les planches à pain ont une série de trous qui sont connectés électriquement. Des rangées horizontales traversent la planche à pain dans des borniers de 5 points connectés et sont marquées des lettres abcde et fghij. Une grande séparation au milieu de la planche à pain sépare les rangées horizontales, ce qui facilite l'utilisation des micropuces Dual Inline Package (DIP). Sur les côtés de la planche à pain se trouvent des colonnes verticales de trous, généralement marquées de lignes rouges et bleues. Ces colonnes verticales sont le plus souvent utilisées pour les connexions électriques (tension positive et terre) et sont appelées « Bus ». Nous allons attacher toutes nos connexions positives et terrestres à ces bus de chaque côté de la maquette. Dans une étape ultérieure, nous relierons ensemble les motifs et les bus positifs de chaque côté de la planche à pain.

Afin de « connecter » deux composants électroniques, nous plaçons simplement les fils (ou « jambes ») des pièces dans des trous horizontaux adjacents. Cela permet à un utilisateur de connecter plusieurs composants ensemble en utilisant chaque rangée horizontale de 5 points.

Étape 2: Insérez la minuterie 555

La minuterie 555 est une puce DIP à 8 broches, que nous allons configurer comme un multivibrateur astable capable de mesurer la conductivité électrique. Orientez la puce de sorte que la broche 1 soit en haut - vous verrez un petit cercle près de la broche 1 sur la puce, consultez également le schéma qui identifie chacune des broches du minuteur 555.

Placez la minuterie 555 au bas de la planche à pain. La planche à pain est disposée avec un espace au milieu, la puce électronique doit s'étendre sur cet espace. Les rangées de la planche à pain sont numérotées, nous allons insérer la minuterie 555 dans les rangées 27, 28, 29 et 30, avec la broche 1 dans la rangée 27.

Étape 3: broche 1 à la terre

En fixant la broche 1 du 555 à la terre, ajoutez un cavalier de la rangée 27 de la colonne A au bus de terre.

Étape 4: Condensateur de synchronisation C1

Connectez le condensateur de synchronisation C1 (0.0042uF) entre la broche 1 et la broche 2 de la minuterie 555. Insérez le petit condensateur bleu dans les rangées 27 et 28 de la colonne B.

Ce condensateur définit la plage de fréquence globale de la minuterie, ici nous utilisons une très petite valeur afin d'obtenir la résolution d'impulsions la plus élevée sur le 555 lorsque nous mesurons les fluctuations de la capacité électrique entre les deux sondes.

Étape 5: Découplage du condensateur C2

Connectez le condensateur de découplage haute fréquence C2 (1uF) entre le positif et la terre du 555 Timer, les broches 1 et 8 de la rangée 27, des colonnes D et G.

Il peut être utile de couper les pattes du condensateur, pour un meilleur ajustement sur la planche à pain, mais veillez à laisser suffisamment d'espace pour que les pattes recouvrent la puce électronique et se connectent complètement aux prises de la planche à pain.

Étape 6: Découplage du condensateur électrolytique C3

Connectez le condensateur électrolytique de découplage basse fréquence C3 (41 uF) aux bornes positive et à la terre de la minuterie 555, aux broches 1 et 8 de la rangée 27, des colonnes C et H.

Notez que les condensateurs électrolytiques sont polarisés, identifiant l'extrémité négative avec une bande blanche sur le côté du capuchon; assurez-vous que le côté négatif du condensateur va à la broche 1 (Masse) colonne C et le côté positif du condensateur va à la broche 8 (Positive) colonne H.

Étape 7: Sortie LED

Ajoutez la LED rouge à la broche de sortie 3 de la broche A du 555 Timer Row 29 et à travers le bus de terre. Placez le fil le plus long de la LED (anode) dans la rangée 29 de la colonne A, avec la branche la plus courte de la LED dans l'un des trous du bus de masse.

**- Les LED sont polarisées et doivent être insérées dans le bon sens. La patte cathodique de la LED (négative) peut être identifiée par un bord aplati sur le côté de la LED, et l'anode positive peut être identifiée par la patte la plus longue. La polarité et la couleur de la LED peuvent être identifiées à l'aide d'une simple pile bouton, en faisant glisser la batterie entre les fils LED, vous verrez la LED briller ou non, essayez de tourner la batterie dans l'autre sens. La LED s'allumera lorsque l'extrémité + (large et plate) de la batterie est connectée à l'anode (jambe plus longue) et la batterie - (bouton plus petit) est connectée à la patte de masse cathodique. Prenez une pile bouton CR2032 3v et essayez-la !

Une fois que tout fonctionne à la dernière étape, vous pouvez revenir et couper les pieds de la LED si vous le souhaitez.

AVIS: dans toutes les circonstances normales, une résistance serait ajoutée entre la broche de sortie et la LED. Afin de simplifier la construction de ce kit, les résistances de limitation de courant ont été omises. Nous avons inclus des résistances pour chaque LED dans le kit. Des instructions modifiées, y compris des résistances de limitation de courant, seront fournies en annexe.

Étape 8: Cavalier 555 Déclencheur au seuil

Connectez un fil de liaison entre la broche 2 et la broche 6 de la colonne D du temporisateur 555, rangée 28, à la colonne 29, colonne G.

Cela attache le seuil et les broches de déclenchement de la minuterie 555, qui forment la connexion d'entrée pour l'électrode primaire.

Étape 9: Réinitialisation du cavalier 555 sur V+

Connectez la broche 4 du temporisateur 555 au bus positif à l'aide d'un cavalier ligne 30 colonne D au bus positif

Connectez la broche 8 du temporisateur 555 au bus positif à l'aide d'un cavalier ligne 27 colonne I au bus positif

(ajouter l'image et l'étape pour 555 VCC à V+)

Étape 10: Décharge de la résistance R1 100K 555 vers le bus positif

Connectez la résistance R1 (100k) entre la broche 7 du 555 et le bus positif. Placez un côté de la résistance dans la rangée 28 de la colonne J et l'autre côté de la résistance sur le bus positif.

Étape 11: Prise d'entrée de la sonde

L'entrée de la sonde est une prise mono 3,5 mm, qui se connecte à la maquette via deux broches soudées. Bien que ce soit un endroit difficile, les broches d'en-tête soudées à la prise s'insèrent dans les rangées 28 et 29 de la colonne H.

Les broches d'en-tête ont été ajoutées aux prises pour faciliter la construction du kit par l'utilisateur. Veuillez noter qu'une contrainte excessive sur la prise ou les broches peut endommager la connexion de soudure. Si votre kit n'a pas les broches d'en-tête soudées à la prise, veuillez consulter l'annexe pour les instructions de soudure pour la prise et l'en-tête.

Étape 12: Cavalier de bus positif

Connectez le bus positif des deux côtés de la planche à pain en insérant un fil de connexion entre les points les plus hauts du bus d'alimentation gauche et droit (rouge).

Étape 13: Cavalier de bus de terre

Connectez le bus de masse des deux côtés de la planche à pain en insérant un fil de liaison entre les points les plus hauts des bus de masse gauche et droit (bleu).

Étape 14: Test du galvanomètre

Nous sommes maintenant prêts à brancher des piles et à tester le galvanomètre que nous venons de construire à partir de la minuterie 555.

Insérez 3 piles AA dans le boîtier de piles noir, assurez-vous que l'interrupteur d'alimentation du boîtier est en position « OFF ». Fixez le fil rouge du boîtier de batterie au bus positif (rouge) de la planche à pain, fixez le fil noir du boîtier de batterie au bus de masse (bleu) de la planche à pain. Faites maintenant glisser l'interrupteur d'alimentation du boîtier de la batterie sur « ON ». La LED doit être allumée, indiquant que la minuterie 555 est sous tension.

Fixez les fils d'électrode blancs (ne vous embêtez pas à utiliser les tampons collants pour le moment) à la prise jack 3,5 mm se connectant au galvanomètre. En touchant les extrémités des boutons métalliques des électrodes avec vos doigts, vous pourrez voir le flash LED en fonction des changements de conductivité. Toucher très légèrement les électrodes peut montrer que la LED clignote lentement, en serrant très fort les électrodes, la LED clignote très rapidement, apparaissant comme si la LED reste allumée ou s'assombrit légèrement.

Étape 15: Insérez le DIP ATMEGA328 28 broches

Votre kit MIDIsprout est livré avec un microcontrôleur ATMEGA328 préprogrammé, avec des fusibles réglés pour fonctionner à 8 Mhz sur l'oscillateur interne (Fusibles: Low-E2 High-D9 Ext-FF) et préchargé avec le firmware MIDIsprout. Ce DIP 28 broches a deux rangées parallèles de 14 broches.

Insérez la puce 328p en haut de la planche à pain, en identifiant la broche 1 par le petit cercle sur la puce, dans les rangées 1 à 14 couvrant le DIP à travers l'espace dans les colonnes E et F.

**Pour reprogrammer et expérimenter facilement, il est possible d'ajouter un oscillateur 16Mhz sur les broches 9 et 10 de la maquette, et de programmer à l'aide d'une carte arduino Uno avec des modifications du code MIDIsprout. L'ATMEGA328 peut également être reprogrammé via ICSP avec un programmeur externe (autre arduino) et un labyrinthe de fils Jumper;)

** Également en tant qu'addendum, le kit MIDIsprout peut être construit en utilisant les étapes précédentes pour assembler le galvanomètre, avec la planche à pain attachée directement à un Arduino Uno ! Restez à l'écoute…

Pour référence, le code préchargé dans la version actuelle MIDIspout:

Code Arduino:

Étape 16: Alimentez l'ATMEGA328

Fixez la broche VCC du 328 au bus positif à l'aide d'un cavalier entre la rangée 7 de la colonne A et le bus positif.

Étape 17: Mettez l'ATMEGA328 à la terre

Attachez la broche de terre sur le 328 au bus de terre à l'aide d'un cavalier entre la rangée 8, colonne B et le bus de terre.

Étape 18: Alimentez l'ATMEGA328 (analogique)

Fixez la broche de tension analogique sur le 328 au bus positif à l'aide d'un cavalier entre la rangée 9 de la colonne J et le bus positif.

Étape 19: Mettez à la terre l'ATMEGA328 (analogique)

Attachez la broche de masse sur le 328 au bus de masse à l'aide d'un cavalier entre la rangée 7 de la colonne J et le bus de masse.

Étape 20: sortie de la minuterie 555 vers l'entrée ATMEGA328

Connectez la broche de sortie du minuteur 555 à la broche d'entrée 4 du 328 avec un cavalier entre la broche 3 du minuteur 555, rangée 29, colonne D et rangée 4, colonne D.

Ici, la sortie numérique du 555 déclenche une broche d'interruption sur le 328, INT0, qui mesure et compare les durées d'impulsion.

Étape 21: Bouton

Le bouton inclus doit être préparé en pliant doucement ses trois pieds (pliez les trois en même temps) afin que le bouton puisse se tenir verticalement. Insérez le bouton sur le côté gauche de la planche à pain dans la colonne A, rangées 19, 20 et 21.`

Étape 22: Bouton d'essuie-glace vers l'entrée analogique ATMEGA328

Connectez la broche centrale du bouton à l'entrée analogique (A0) du 328 à l'aide d'un cavalier. Attachez un cavalier entre le bouton de la rangée 20, colonne E et 328 (broche A0), rangée 6, colonne G.

Étape 23: Prise MIDI

Insérez la prise MIDI dans la planche à pain. Préparez la prise en identifiant les deux broches de montage pointues situées à l'avant de la prise MIDI et en les pliant vers le haut pour indiquer l'avant de la prise MIDI. Placez la prise MIDI sur le côté droit de la maquette, avec la prise tournée vers le côté droit. Insérez la prise MIDI dans les colonnes I et J, rangées 18, 19, 21, 23 et 24. Les cinq broches de la prise MIDI s'insèrent (en douceur) dans la planche à pain, veillez à ne pas pousser trop fort.

Étape 24: Broche de données MIDI vers ATMEGA328 Tx

Connectez la broche de sortie de données MIDI à la broche de transmission série ATMEGA328 (Tx), en attachant un cavalier entre la colonne F Row 23 (MIDI Data broche 5) et la colonne B Row 3 (328 Tx).

Étape 25: Résistance de puissance MIDI vers V+

Connectez une résistance entre la broche d'alimentation MIDI (4) et V+ en utilisant une résistance de 220 Ohm connectée à la colonne H Row 19 (alimentation MIDI) et le bus positif sur le côté droit de la carte.

Étape 26: Cavalier de masse MIDI

Connectez la broche de terre MIDI au bus de terre à l'aide d'un cavalier entre la colonne F, rangée 21 (terre MIDI) et le bus de terre.

Étape 27: Bouton de tension positive

Connectez la broche de tension positive du bouton au bus positif à l'aide d'un cavalier entre la colonne D, rangée 19 et le bus positif.

Étape 28: Bouton de mise à la terre

Connectez la broche de masse du bouton au bus de masse à l'aide d'un cavalier entre la colonne D, rangée 21 et le bus de masse.

Étape 29: LED (rouges)

Il y a 5 LED colorées dans le MIDIsprout qui fournissent un spectacle lumineux et une indication de l'état des notes MIDI jouées.

Connectez l'anode LED (rouge) - jambe longue à la colonne A, rangée 5 et la cathode LED au bus de terre.

**- Pour plus de simplicité, nous omettons les résistances de limitation de courant dans cette version, veuillez consulter l'annexe pour connaître les étapes à suivre pour inclure des résistances avec les LED.

Étape 30: LED (jaunes)

Connectez l'anode LED (jaune) - branche longue à la colonne A rangée 11Connectez l'anode LED (rouge) - branche longue à la colonne A rangée 5 et la cathode LED au bus de terre et la cathode LED au bus de terre.

Étape 31: LED (vertes)

Connectez l'anode LED (verte) - branche longue à la colonne A, rangée 12 et la cathode LED au bus de terre.

Étape 32: LED (bleues)

Connectez l'anode LED (bleue) - branche longue à la colonne J, rangée 14 et la cathode LED au bus de terre.

Étape 33: LED (blanches)

Connectez l'anode LED (blanche) - jambe longue à la colonne J rangée 13 et la cathode LED au bus de terre.

Étape 34: PlaceHolder pour oscillateur à cristal 16 MHz

L'oscillateur à quartz 16MHz doit être ajouté sur les broches 9 et 10 de l'ATMEGA328 rangée 9 et 10 colonne C. La pièce n'est pas polarisée et le cristal peut être inséré dans les broches 9 et 10 dans n'importe quelle orientation.

Étape 35: Batterie

Fixez la batterie à la planche à pain en plaçant le fil rouge de la batterie dans le bus de tension positive de la planche à pain et le fil arrière dans le bus de terre de la planche à pain. Insérez 3 piles AA et allumez le boîtier de piles. Avec la mise sous tension, la LED du galvanomètre 555 devrait s'allumer.

Connectez les fils d'électrode à la prise au bas de la planche à pain et touchez les deux extrémités des fils. La LED du galvanomètre doit clignoter en réponse à la conductivité entre vos doigts.

Étape 36: Sonification des biodonnées

Lorsque les électrodes sont touchées ou fixées à l'aide de coussinets en gel, le programme MIDIspout détectera les petits changements de conductivité et représentera ces changements sous forme de notes MIDI et de lumières colorées !

En connectant un câble MIDI à la prise MIDI de la planche à pain, le kit MIDIsprout peut être connecté à des synthétiseurs, claviers, générateurs de sons et ordinateurs prenant en charge le MIDI pour produire des sons en réaction aux notes MIDI.

En tournant le bouton, le seuil/la sensibilité du MIDIsprout peut être ajusté. En diminuant le seuil, de plus petites fluctuations de conductance du galvanomètre peuvent être détectées; en augmentant le seuil, des changements plus importants sont nécessaires pour produire des notes. Lors d'installations à long terme, j'utilise un réglage de seuil bas qui produit un agréable flux de données MIDI. Pour les événements interactifs publics avec plusieurs plantes, j'augmente le seuil assez haut, ce qui fait que les notes MIDI ne sont produites que lorsqu'une personne s'approche de très près ou touche physiquement la plante.