ANDI - Générateur de rythme aléatoire - Electronique : 24 étapes (avec photos)

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

ANDI est une machine qui génère un rythme aléatoire sur simple pression d'un bouton. Chaque battement est unique et peut être modifié avec cinq boutons. ANDI est le résultat d'un projet universitaire qui visait à inspirer les musiciens et à examiner de nouvelles façons de travailler avec les battements de batterie. Plus d'informations sur le projet peuvent être trouvées sur andinstruments.com

Au cours de la phase de conception d'ANDI, beaucoup d'inspiration a été tirée de la communauté des fabricants et en particulier de projets passionnants ici à Instructables. Pour rendre la pareille, j'ai écrit ce Instructable sur la façon de concevoir le circuit électrique pour le générateur de battement ANDI. C'est un circuit simple avec cinq boutons rotatifs qui contrôle la lecture de sons de batterie courts stockés sur une carte micro-SD via un Arduino Nano.

Ce Instructable couvre la fabrication du circuit électronique et le code programmé sur l'Arduino et les sons de batterie utilisés se trouvent ici. Le code est expliqué avec des commentaires dans le fichier de code et je n'entrerai pas en profondeur dans le code dans ce tutoriel.

ANDI a un extérieur en tôle d'aluminium et contreplaqué et je n'ai pas inclus la fabrication de l'extérieur dans ce Instructable.

S'il y a un intérêt pour une explication approfondie du code ou de la façon de faire l'annexe, cela sera ajouté à l'avenir.

Sinon, cela vous donne la liberté de concevoir votre propre boîtier pour votre générateur ANDI-beat.

Suivez mon projet ANDinstruments sur instagram pour les mises à jour médiatiques du projet: @and_instruments

Étape 1: Comment suivre le didacticiel

J'ai essayé de rendre ce Instructable aussi détaillé que possible pour y donner accès aux personnes de tous niveaux.

Cela signifie que cela peut parfois sembler trop détaillé et lent, alors veuillez accélérer les étapes avec lesquelles vous vous sentez déjà à l'aise.

Pour une compréhension plus approfondie de certaines parties clés du circuit, j'ai ajouté des liens vers d'autres Instructables, des tutoriels et des pages wikipedia qui vous aident à comprendre ce qui se passe.

N'hésitez pas à reconcevoir le circuit et à réécrire le code comme bon vous semble et si vous le faites, veuillez revenir à andinstruments.com et créditer la source.

Veuillez commenter ou m'envoyer un e-mail à [email protected] si vous avez des questions sur l'Instructable ou des idées sur la façon d'améliorer le circuit ou le tutoriel !

Étape 2: Rassemblez les composants

J'ai utilisé les composants suivants pour la conception du circuit:

• 39x30 trous de 3 îlots stripboard
• Compatible Arduino nano V3.0 ATMEGA328 16M
• (2x) tête de broche mâle 15x1 pour Arduino
• Breakout MicroSD avec levier de niveau (SparkFun Shifting SD Breakout)
• Embase à broche mâle 7x1 pour MicroSD Breakout
• Carte Micro SDHC (Intenso 4 Go Micro SDHC-Card Classe 4)
• (4x) potentiomètres 10k Ohm (Alpes 9mm Taille Metal Shaft Snap RK09L114001T)
• (4x) condensateurs céramiques 0,1 uF (Vishay K104K15X7RF53L2)
• Résistance 1k Ohm (Résistance à Film Métal 0.6W 1%)
• Prise audio 3,5 mm pour montage sur panneau (Kycon STPX-3501-3C)
• Encodeur rotatif avec interrupteur poussoir (Bournes Encoders PEC11R-4025F-S0012)
• Interrupteur à bascule (cosses à souder unipolaires sur MTS-102)
• Sangle de batterie de 9 volts (sangle de batterie de type 'I' blindée Keystone de 9 volts)
• batterie 9 volts
• Fil à âme pleine avec différentes couleurs

Je vais essayer d'expliquer mon choix de composants tout au long de l'Instructable. Pendant le processus de conception du circuit, je visais principalement à rendre ce projet aussi bon marché et petit que possible. Par conséquent, j'ai essayé de garder tous les composants montés sur le stripboard, afin que les fils qui les relient puissent courir le long du tableau.

Si vous avez des suggestions sur la façon d'améliorer le circuit, veuillez commenter ou m'envoyer un e-mail.

Étape 3: Trouvez des outils

J'utilise les outils et équipements suivants pour ce projet:

• Planche à pain pour tester les composants avant de les souder au stripboard
• Une petite paire de pinces pour couper les fils
• Pince à dénuder automatique
• Une paire de pinces pour plier les fils à âme pleine et les pattes des composants
• Fer à souder à température réglable
• "Helping Hands" pour tenir le stripboard pendant la soudure
• Un petit haut-parleur amplifié et un câble audio 3,5 mm pour tester la sortie audio des circuits

Étape 4: Suivez le schéma

Ce schéma est réalisé avec Fritzing et je vous recommande de vérifier avec lui tout au long du processus pour voir que vous n'avez manqué aucun composant ou connexion.

Les composants sur le schéma ne ressemblent pas exactement à ceux que j'ai utilisés dans mon circuit, mais il montre comment connecter les fils et les broches sont aux mêmes endroits que sur mes composants.

Étape 5: connectez l'Arduino à la carte de dérivation de la carte MicroSD

Je recommande de commencer le projet en testant les deux composants les plus importants du circuit: l'Arduino Nano et la carte de dérivation de la carte MicroSD. Je le fais sur une planche à pain et quand cela fonctionne bien, je soude les composants sur une planche à ruban ce qui le rend permanent.

Si vous souhaitez en savoir plus sur le fonctionnement de la carte microSD-breakout, je vous recommande de lire ce didacticiel d'Adafruit: Micro SD Card Breakout Board Tutorial.

Soudez les en-têtes des broches sur la carte Arduino et la carte de dérivation MicroSD. J'utilise une planche à pain pour maintenir les en-têtes de broches mâles en place pendant la soudure. Il peut être difficile de faire un bon joint de soudure et vous en aurez quelques-uns défectueux dans mes exemples d'images. Je recommande de regarder quelques tutoriels de soudure avant de commencer si c'est votre première fois avec un fer à souder.

Branchez la carte de dérivation MicroSD à l'Arduino sur la planche à pain dans l'ordre suivant:

• Broche Arduino GND -> MicroSD GND
• Broche Arduino 5V -> MicroSD VCC
• Broche Arduino D10 -> MicroSD CS
• Broche Arduino D11 -> MicroSD DI
• Broche Arduino D12 -> MicroSD D0
• Broche Arduino D13 -> MicroSD SCK (je l'ai aussi vu appelé CLK)

La broche CD de la carte de dérivation MicroSD n'est pas utilisée dans ce projet.

Étape 6: Préparez la carte MicroSD

Connectez la carte MicroSD à un ordinateur avec un adaptateur. J'utilise un adaptateur de carte MicroSD vers carte SD. Formatez la carte MicroSD avec le logiciel SD Formatter de la SD Association:

J'utilise le paramètre « Overwrite Format » qui efface tout sur la carte MicroSD même si ma carte est toute neuve et déjà vide. Je le fais car il est recommandé dans de nombreux tutoriels sur l'utilisation de cartes SD avec Arduino. Précisez le nom de la carte et appuyez sur « Formater ». Cela prend généralement environ 5 minutes pour moi et se termine par le message « Format de la carte terminé ! ». Fermez SDFormatter.

Téléchargez tous les fichiers.wav du clip audio compressé dans le répertoire racine de la carte MicroSD trouvée ici. Éjectez la carte MicroSD une fois le téléchargement terminé et remettez-la dans la carte de dérivation MicroSD.

Si vous connaissez bien les logiciels audio, vous pouvez ajouter vos propres clips audio au lieu des miens si vous les nommez de la même manière que dans mes fichiers d'exemple. Les fichiers doivent être des fichiers.wav 8 bits avec une fréquence d'échantillonnage de 44 100 Hz.

Étape 7: Testez la carte MicroSD

Téléchargez le code « CardInfoTest10 » sur l'Arduino pour tester la connexion à la carte MicroSD. Ce code a été créé par Limor Fried 2011 et modifié par Tom Igoe 2012 et se trouve et est expliqué sur le site Web Arduino ici.

Ouvrez le moniteur série à 9600 bauds et confirmez que vous obtenez le message suivant:

« Initialisation de la carte SD… Le câblage est correct et une carte est présente.

Type de carte: SDHC

Le type de volume est FAT32"

Suit alors de nombreuses lignes de texte qui ne nous importent pas maintenant.

Si vous voulez apprendre comment fonctionne le moniteur série, consultez cette leçon d'Adafruit: Moniteur série arduino.

Étape 8: soudez l'Arduino et la carte de dérivation MicroSD au Stripboard

Déconnectez l'Arduino de l'ordinateur et soulevez doucement l'Arduino et la carte de dérivation MicroSD de la planche à pain. J'utilise un petit tournevis «à tête plate» et je le remue entre la partie en plastique des en-têtes mâles et la planche à pain à plusieurs endroits jusqu'à ce que les composants soient suffisamment lâches pour être soulevés à la main.

Rangez la planche à pain et retournez le stripboard de manière à ce que les îlots de cuivre soient orientés vers le bas. Il est maintenant temps de souder l'Arduino et la carte de dérivation MicroSD sur le stripboard pour rendre ces parties du projet permanentes. N'oubliez pas qu'il est très difficile de retirer les composants après les avoir soudés sur le stripboard, alors assurez-vous qu'ils sont placés correctement dans les bonnes positions et qu'ils sont poussés le plus près possible du stripboard pour leur donner une bonne résistance mécanique après soudure.

J'utilise du ruban isolant pour maintenir les composants pendant la soudure car lorsque vous soudez, vous devez retourner le stripboard afin de voir les îlots de cuivre et les en-têtes de broches mâles où la soudure doit être effectuée.

J'utilise des "coups de main" lors de la soudure pour éviter de poser le stripboard et les composants lâches sur la table. S'ils s'allongent, les composants lâches pourraient bouger un peu et l'ajustement serré au stripboard pourrait être perdu.

Répétez le processus pour la carte de dérivation MicroSD. Mettez-le d'abord fermement au bon endroit et fixez-le avec du ruban isolant.

Parce que la carte de dérivation MicroSD n'a que des en-têtes de broche mâles d'un côté, elle sera fixée dans une position d'inclinaison. Je ne vois aucun problème avec cela, donc je le fixe avec un angle avec du ruban isolant et il se ferme bien après la soudure.

Je retourne ensuite le stripboard et utilise mes « mains secourables » pendant la soudure.

Étape 9: connectez le bouton de contrôle du volume et le filtre passe-bas au Stripboard

Il est maintenant temps d'ajouter des composants au stripboard pour la sortie du son et le contrôle du volume. Les composants seront reliés les uns aux autres par un fil à âme pleine de couleur.

Le potentiomètre agit comme un contrôle de volume, lorsqu'il est tourné, il augmente sa résistance et cela diminue le volume de la sortie sonore. Si vous voulez en savoir plus sur les potentiomètres, vous pouvez consulter cette page wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Potentiometer.

La résistance de 1k Ohm et le condensateur céramique de 0, 1 uF agissent comme un filtre passe-bas pour éliminer les bruits aigus. Si vous voulez en savoir plus sur les filtres passe-bas, vous pouvez consulter cette page wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter

Je soude ces composants au stripboard avant de souder les fils entre la carte de dérivation MicroSD et l'Arduino. Je fais cela parce que je veux que les fils pour la sortie audio se trouvent près du stripboard.

Commencez par aplatir les pattes métalliques du potentiomètre si elles sont pliées comme les miennes dans l'exemple. En faisant cela, vous pouvez passer les pieds à travers les trous du stripboard pour augmenter la force qui maintient le potentiomètre en place sur le stripboard.

Poussez le potentiomètre à travers les trous du stripboard selon le schéma de frittage.

Utilisez des pinces pour plier les pieds de support du potentiomètre vers le stripboard.

Il est maintenant temps de connecter le potentiomètre à l'Arduino. Coupez le fil à âme pleine à la bonne longueur.

Utilisez un outil à dénuder pour retirer environ 5 mm de plastique à chaque extrémité du fil pour exposer le métal à l'intérieur.

Utilisez la pince pour plier le fil afin qu'il s'adapte au stripboard.

Poussez le fil à travers les trous du stripboard en le reliant à la broche droite du potentiomètre et à la broche Arduino D9. Pliez le fil à l'arrière du stripboard pour maintenir le fil en place pendant que d'autres composants sont ajoutés. Ne soudez pas encore.

Répétez le processus en ajoutant un fil à la broche du milieu du potentiomètre et une broche vide à droite du potentiomètre selon les schémas fritzing.

Ajoutez la résistance de 1k Ohm dans un trou à côté du fil de la broche centrale du potentiomètre.

Utilisez la pince pour plier une jambe du condensateur deux fois pour l'insérer dans deux trous du stripboard selon le schéma de frittage.

Poussez le condensateur à travers les trous du stripboard de sorte qu'une jambe partage un trou avec la résistance et une jambe passe à travers un trou sur un îlot vide à 3 trous à droite de la résistance.

Poussez le condensateur assez loin pour qu'il ne soit pas plus haut de la planche à ruban que l'étagère du potentiomètre sous les filets. C'est parce que le dessus métallique du boîtier reposera contre la tablette du potentiomètre et donc le condensateur ne doit pas gêner le dessus.

Ajoutez deux autres fils pour connecter la masse de l'arduino à la broche gauche du potentiomètre et continuez à partir de là jusqu'à un trou connecté au condensateur.

Étape 10: Soudez le bouton de contrôle du volume et le filtre passe-bas au Stripboard

Après avoir plié tous les fils à l'arrière du stripboard afin que les composants et les fils ne tombent pas, vous pouvez retourner le stripboard. J'utilise mes « mains secourables » pour tenir le stripboard à l'envers. Assurez-vous que les pattes pliées des composants et des fils n'interfèrent pas avec les autres. Parfois, les jambes pliées peuvent être utilisées pour combler le fossé entre les différentes îles de cuivre. Habituellement, cela est bon à faire avec la masse et les broches 5V de l'Arduino car de nombreux composants sont souvent connectés à ces deux. J'utilise cette technique sur la broche de masse Arduino dans ce cas.

Après avoir soudé, j'utilise une pince coupante pour couper les pattes et les fils là où ils sont trop longs.

Étape 11: connectez la carte de dérivation MicroSD à l'Arduino

Il est maintenant temps de connecter la carte de dérivation MicroSD à l'Arduino. Commencez par connecter un fil entre la masse de l'Arduino et la masse de la carte de dérivation MicroSD. J'utilise maintenant l'extension de la broche de terre Arduino que j'ai créée en soudant l'extrémité du fil qui va entre l'Arduino et la broche gauche du potentiomètre à l'îlot de cuivre adjacent à côté de la broche de terre de l'Arduino.

Continuez à plier l'extrémité du fil à l'arrière du stripboard pour maintenir le fil en place et attendez en soudant jusqu'à ce que tous les fils entre l'Arduino et la carte de dérivation MicroSD soient en place.

Ajoutez un fil entre la broche CS de la carte de dérivation MicroSD et la broche D10 de l'Arduino.

Continuez avec un fil entre la broche DI de la carte de dérivation MicroSD et la broche D11 de l'Arduino.

Connectez le DO de la carte de dérivation MicroSD avec la broche D12 de l'Arduino.

Connectez la broche SCK de la carte de dérivation MicroSD (sur une autre carte de dérivation MicroSD que j'ai utilisée avant que cette broche ne s'appelle CLK au lieu de SCK) avec la broche D13 de l'Arduino.

Le dernier fil connecté est entre la broche VCC de la carte de dérivation MicroSD et la broche 5V de l'Arduino.

Les fils peuvent être un peu à l'étroit, mais assurez-vous que les parties métalliques des fils ne se touchent pas.

Retournez le stripboard et assurez-vous que les fils sont toujours en place.

Étape 12: Soudez la carte de dérivation MicroSD au Stripboard

Appliquez de la soudure et coupez les extrémités de fil restantes.

Étape 13: connectez et soudez la prise audio au stripboard

Il est maintenant temps de connecter la prise audio au stripboard. Commencez par attacher les fils à la prise audio et pliez les fils autour des broches de la prise audio pour qu'ils restent en place.

Il peut être difficile de maintenir le fil en place pendant le soudage. J'utilise à nouveau mes « mains secourables » pour cela.

Connectez les fils de la prise audio au stripboard selon le schéma de frittage et pliez les fils à l'arrière du stripboard pour les maintenir en place.

Retournez le stripboard et appliquez de la soudure sur les fils de la prise audio. Ensuite, coupez les fils restants avec une paire de pinces.

Étape 14: Testez la prise audio

Il est maintenant temps de tester la sortie audio. Connectez l'Arduino à l'ordinateur et téléchargez le code "andi_testsound" trouvé ici.

Connectez la prise audio avec un câble audio de 3,5 mm (le même type de connecteur que les écouteurs normaux utilisent) à un haut-parleur amplifié. Dans cette vidéo, je connecte la prise audio à un petit haut-parleur Bluetooth doté également d'une entrée "Audio In" de 3,5 mm à l'arrière. Ce circuit ne fonctionnera pas avec des écouteurs connectés car il manque d'amplification de la sortie sonore. L'Arduino doit toujours être connecté à l'ordinateur pour être alimenté. Le code "andi_testsound" lit différents extraits sonores de la carte MicroSD et si tout fonctionne, vous entendrez maintenant un battement aléatoire à travers votre haut-parleur. Vous pouvez également tourner le potentiomètre pour augmenter ou diminuer le volume de la sortie.

Étape 15: connectez et soudez les potentiomètres au stripboard

Il est maintenant temps d'ajouter le reste des potentiomètres qui servent de boutons pour contrôler le rythme généré. En savoir plus sur l'utilisation de potentiomètres comme entrées analogiques avec un Arduino sur le site Web d'Arduino: Lecture d'un potentiomètre (entrée analogique).

Utilisez une pince pour redresser les pattes des potentiomètres qui n'ont pas de fonction électrique comme cela a été fait avec le premier potentiomètre.

Placez les potentiomètres au bon endroit selon le schéma de Fritzing avec les cinq pattes des composants à travers les trous.

Pliez les deux pattes latérales à l'arrière du stripboard pour lui donner une certaine résistance mécanique lors de la soudure.

Soudez les cinq pattes même si les pattes latérales n'ont aucune fonction électrique. Cela donne aux potentiomètres un peu plus de résistance mécanique.

Étape 16: connectez et soudez les condensateurs au stripboard

Des condensateurs sont ajoutés entre la broche de sortie du signal et la broche de masse des potentiomètres pour rendre le signal plus stable. En savoir plus sur le lissage d'entrée dans ce Instructable: entrée de potentiomètre lisse.

Ajoutez les condensateurs au stripboard selon le schéma de Fritzing. Poussez-les au plus près du stripboard de sorte que le haut d'entre eux ne soit pas au-dessus de la tablette des potentiomètres.

Pliez les pattes des condensateurs à l'arrière du stripboard pour les maintenir en place pendant le soudage.

Soudez les jambes et coupez la longueur restante.

Étape 17: Connectez et soudez l'encodeur rotatif au Stripboard

Redressez les deux pieds latéraux de l'encodeur rotatif de manière à ce qu'ils reposent à plat contre le stripboard. Je fais cela parce que mes encodeurs rotatifs ont des pattes latérales trop grandes pour passer à travers un trou de stripboard.

Poussez l'encodeur rotatif à travers le stripboard au bon endroit selon le schéma de Fritzing.

J'utilise ensuite du ruban isolant pour maintenir l'encodeur rotatif en place pendant la soudure car les broches de l'encodeur ne le maintiennent pas assez bien en place.

Soudez l'encodeur rotatif et retirez le ruban.

Étape 18: Connectez et soudez les fils reliant les potentiomètres à l'Arduino (1/2)

Ajoutez les câbles de signal des broches centrales de chaque potentiomètre à la broche Arduino droite selon le schéma de Fritzing.

Faites de même avec les fils 5V reliant les broches droites des potentiomètres en série avec la broche VCC de la carte de dérivation MicroSD.

Pliez les fils à l'arrière du stripboard.

Soudez les fils et coupez la partie métallique restante des fils.

Étape 19: Connectez et soudez les fils reliant les potentiomètres à l'Arduino (2/2)

Il commence à y avoir du monde à l'avant du stripboard, nous voulons donc ajouter les derniers fils à l'arrière pour connecter les dernières broches des composants. Maintenant que les potentiomètres et l'encodeur rotatif sont en place, le stripboard peut se tenir seul à l'envers, ce qui aide lors de la soudure des fils directement à l'arrière.

Commencez par mesurer trois fils de longueur égale qui relieront les broches de masse des potentiomètres. Ces fils ne passeront pas par les trous mais seront plutôt soudés en se trouvant à côté de la broche droite selon le schéma de Fritzing.

C'est plus difficile que de souder un fil qui a traversé un trou et qui a été plié, alors commencez par un fil à la fois et faites attention à ne pas chevaucher la soudure de différentes broches.

Étape 20: Connectez et soudez les fils reliant l'encodeur rotatif à l'Arduino

Continuez maintenant en ajoutant deux fils plus courts pour connecter les fils de masse des potentiomètres à l'encodeur rotatif.

Souder les fils en laissant le stripboard reposer tout seul sur les potentiomètres.

Ajoutez trois fils reliant l'encodeur rotatif à l'arduino selon le schéma de Fritzing et ajoutez enfin un fil court reliant la broche de masse du microSD à la broche de masse du potentiomètre le plus proche. Soudez les fils un par un.

Étape 21: Testez le code ANDI complet

Il est maintenant temps de tester la version complète du code qui se trouve ici. Connectez l'Arduino à l'ordinateur et téléchargez le code ANDI.

Connectez ensuite le câble du haut-parleur à la sortie audio et testez les potentiomètres et l'encodeur rotatif. Si vous entendez beaucoup de bruits aigus, ne vous inquiétez pas, cela est dû pour moi à l'alimentation de l'Arduino avec le câble USB. Dans l'étape suivante, vous allez souder un connecteur de batterie et un interrupteur d'alimentation au stripboard, puis l'Arduino n'a plus besoin d'être alimenté par l'ordinateur.

Étape 22: connectez et soudez le connecteur de la batterie au stripboard

Le connecteur de batterie connecte une batterie 9V comme source d'alimentation au stripboard. L'interrupteur à bascule allumer ou éteindre le projet en pontant ou en brisant le fil rouge du connecteur de la batterie.

Coupez le fil rouge à environ 10 cm du support du connecteur de la batterie et pliez l'extrémité du fil autour de la broche centrale de l'interrupteur à bascule. Connectez ensuite un autre fil d'environ 20 cm à l'une des broches extérieures de l'interrupteur à bascule.

Soudez les deux fils rouges à l'interrupteur à bascule en utilisant les « mains secourables » pour maintenir les fils en place.

Connectez l'extrémité du fil rouge à la broche Vin de l'Arduino et le fil noir à la broche de terre aux emplacements selon le schéma de Fritzing.

Pliez les fils à l'arrière du stripboard et retournez-le pour le souder en place.

Utilisez l'interrupteur à bascule pour allumer l'Arduino et voir si les LED du microcontrôleur s'allument.

Étape 23: Testez le circuit

Tournez le potentiomètre le plus à gauche à fond dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour baisser le volume, puis branchez le câble du haut-parleur au connecteur audio. Le haut-parleur doit également être au volume minimum lors de la connexion du stripboard pour éviter les bruits élevés qui peuvent parfois se produire lors de l'insertion du câble du haut-parleur dans le connecteur audio.

Étape 24: Enfermez-le à votre façon

Beau travail, vous avez terminé ! A vous maintenant de clôturer le circuit comme bon vous semble. J'ai choisi de mettre mon circuit à l'intérieur d'un boîtier en tôle d'aluminium et contreplaqué de bouleau peint en noir mais n'hésitez pas à le faire comme bon vous semble.

Merci de laisser un commentaire ou de m'envoyer un mail à [email protected] avec vos circuits ou si vous avez des questions ou des améliorations à partager !

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