Biodata Sonification: 36 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Generer MIDI -noter baseret på ændringer i galvanisk konduktans på tværs af to sonder.

For den nyeste kodeversion og opdaterede selvstudier skal du gå til electricforprogress.com og tjekke mit github -projekt

Trin 1: Loddefri brødbræt

Et vigtigt værktøj i elektronikeksperimentering er Soldless Breadboard. Breadboard gør det muligt for brugere at forbinde komponenter sammen og let omkonfigurere, og lader nykommere til elektronik og erfarne ingeniører nemt prototype design og forbinde elektroniske systemer.

Brødbrætter har en række huller, der er elektrisk forbundet. Vandrette rækker løber på tværs af brødbrættet i terminalstrimler med 5 tilsluttede punkter og er markeret med bogstaverne abcde og fghij. En stor opdeling midt på brødbrættet adskiller de vandrette rækker, hvilket letter brugen af Dual Inline Package (DIP) mikrochips. På siderne af brødbrættet er lodrette søjler med huller, normalt markeret med røde og blå linjer. Disse lodrette søjler bruges oftest til strømforbindelser (positiv spænding og jord) og kaldes en 'Bus'. Vi vil vedhæfte alle vores positive og jordforbindelser til disse busser på hver side af brødbrættet. I et senere trin vil vi binde grunde og positive busser sammen på hver side af brødbrættet.

For at 'forbinde' to elektroniske komponenter placerer vi blot ledningerne (eller 'benene') på delene i tilstødende vandrette huller. Dette giver en bruger mulighed for at forbinde flere komponenter sammen ved hjælp af hver vandret række med 5 punkter.

Trin 2: Indsæt 555 timer

555 -timeren er en 8 -pin DIP -mikrochip, som vi vil konfigurere som en astabel multivibrator, der er i stand til at måle elektrisk ledningsevne. Orienter chippen, så Pin 1 er øverst - du vil se en lille cirkel nær pin 1 på chippen, se også diagrammet, der identificerer hver af benene på 555 -timeren.

Placer 555 -timeren i bunden af brødbrættet. Brødbrættet er arrangeret med et hul i midten, mikrochippen skal spænde over dette hul. Rækkerne på brødbrættet er nummererede, vi indsætter 555 timeren i rækker 27, 28, 29 og 30 med pin 1 i række 27.

Trin 3: Pin 1 til jorden

Ved at fastgøre 555 pin 1 til jorden, tilføj en jumper wire fra række 27 kolonne A til jordbussen.

Trin 4: Timing kondensator C1

Tilslut timing -kondensatoren C1 (0.0042uF) mellem Pin 1 og Pin 2 i 555 -timeren. Indsæt den lille blå kondensator i rækker 27 og 28 i kolonne B.

Denne kondensator indstiller det samlede frekvensområde for timeren, her bruger vi en meget lille værdi for at få den højeste opløsning af pulser ud af 555, når vi måler udsving i elektrisk kapacitans over de to sonder.

Trin 5: Afkobling af kondensator C2

Tilslut højfrekvent afkoblingskondensator C2 (1uF) på tværs af 555 Timerens positive og jord, ben 1 og 8 i række 27, kolonne D og G.

Det kan være nyttigt at trimme kondensatorens ben for en bedre pasform på brødbrættet, men pas på at efterlade nok plads til, at benene spænder over mikrochippen og får fuld forbindelse til brødbrætstikkene.

Trin 6: Afkobling af elektrolytisk kondensator C3

Tilslut den lavfrekvente afkobling Elektrolytisk kondensator C3 (41uF) på tværs af 555 Timerens positive og jord, ben 1 og 8 i række 27, kolonne C og H.

Bemærk, at elektrolytiske kondensatorer er polariserede, hvilket identificerer den negative ende med en hvid stribe langs siden af hætten; sikre, at den negative side af kondensatoren går til pin 1 (jord) kolonne C og den positive side af kondensatoren går til pin 8 (positiv) kolonne H.

Trin 7: LED -output

Tilføj den røde LED til udgangsstiften 3 på 555 Timer Row 29 pin A og på tværs til Ground Bus. Placer LED'ens (anode) længere ledning i række 29 kolonne A med LED'ens kortere ben i et af jordbushullerne.

**- Lysdioder er polariserede og skal indsættes i den korrekte retning. LED'ens katodeben (negativ) kan identificeres ved en flad kant på siden af LED'en, og den positive anode kan identificeres ved det længere ben. LED'ens polaritet og farve kan identificeres ved hjælp af et simpelt knapbatteri, ved at skubbe batteriet ind mellem LED -ledningerne, vil du enten se LED'en lyse eller ej, prøv at dreje batteriet den anden retning. LED'en lyser, når batteri + (bred flad) ende er forbundet til anoden (længere ben) og batteriet - (mindre knap) er forbundet til katodejordbenet. Tag et CR2032 3v knapbatteri, og prøv det!

Når du får alt til at fungere i det sidste trin, kan du vende tilbage og trimme LED'ens ben, hvis det ønskes.

BEMÆRK: under alle normale omstændigheder vil der blive tilføjet en modstand mellem udgangsstiften og LED'en. For at forenkle opbygningen af dette kit er de nuværende begrænsningsmodstande blevet udeladt. Vi har inkluderet modstande for hver LED i sættet. Ændrede instruktioner inklusive strømbegrænsende modstande vil blive leveret som et tillæg.

Trin 8: Jumper 555 Trigger to Threshold

Tilslut en jumperledning mellem Pin 2 og Pin 6 i 555 Timer Row 28 kolonne D til Row 29 Column G.

Dette fastgør tærsklen og triggerstifterne til 555 -timeren, som danner inputforbindelsen til den primære elektrode.

Trin 9: Jumper 555 Nulstil til V+

Tilslut pin 4 på 555 timeren til den positive bus ved hjælp af en jumper wire Row 30 Column D til den positive bus

Tilslut pin 8 på 555 timeren til den positive bus ved hjælp af en jumper wire Row 27 kolonne I til den positive bus

(tilføj billede og trin for 555 VCC til V+)

Trin 10: Modstand R1 100K 555 Udladning til positiv bus

Tilslut modstand R1 (100k) mellem pin 7 på 555 og den positive bus. Placer den ene side af modstanden i række 28 kolonne J og den anden side af modstanden til den positive bus.

Trin 11: Probeindgangsstik

Probe -indgangen er et 3,5 mm mono -stik, der kan tilsluttes brødbrættet gennem to loddede stifter. Selvom det er et stramt sted, passer headerstifterne loddet til donkraften ind i række 28 og 29 kolonne H.

Hovedstifterne er tilføjet til stikkene for at gøre det lettere for brugeren at bygge sættet. Bemærk, at overdreven belastning på donkraften eller benene kan forårsage skade på loddetilslutningen. Hvis dit kit ikke har headerstifterne loddet til stikket, kan du se appendiks for lodningsinstruktioner til donkraft og header.

Trin 12: Positiv busjumper

Tilslut den positive bus på begge sider af brødbrættet ved at indsætte en jumperledning mellem de øverste højeste punkter til venstre og højre (rød) Power Bus.

Trin 13: Ground Bus Jumper

Tilslut jordbussen på begge sider af brødbrættet ved at indsætte en jumperledning mellem de øverste højeste punkter på venstre og højre (blå) jordbus.

Trin 14: Test af galvanometeret

Nu er vi klar til at tilslutte nogle batterier og teste det galvanometer, vi lige har bygget fra 555 -timeren.

Sæt 3 AA -batterier i den sorte batteriboks, og sørg for, at afbryderen på boksen er i 'OFF' position. Fastgør batteriboksens røde ledning til Breadboard Positive (rød) bussen, fastgør batteriboksens sorte ledning til Breadboard Ground (blå) bussen. Skub nu afbryderen på batteriboksen til 'ON'. LED'en skal være tændt og vise, at 555 -timeren er tændt.

Sæt de hvide elektrodekabler (gider ikke bruge de klæbrige puder endnu) til 3,5 mm -stikket, der er forbundet til galvanometeret. Ved at røre ved metalknappens ender på elektroderne med fingrene, vil du kunne se LED'en blinke baseret på ændringer i ledningsevne. Ved at røre meget let ved elektroderne kan LED'en blinke langsomt og slukke. Ved at klemme elektroderne rigtig hårdt blinker LED'en meget hurtigt, og det ser ud som om LED'en forbliver tændt eller svagt dæmpet.

Trin 15: Indsæt ATMEGA328 28pin DIP

Dit MIDIsprout-kit leveres med en forprogrammeret ATMEGA328 mikrokontroller med sikringer, der er indstillet til at køre på 8 Mhz på den interne oscillator (sikringer: Low-E2 High-D9 Ext-FF) og forudindlæst med MIDIsprout-firmware. Denne 28 -pins DIP har to parallelle rækker med 14 ben.

Indsæt 328p -chippen øverst på brødbrættet, identificer Pin 1 ved den lille cirkel på chippen i rækker 1 - 14, der spænder over DIP over hullet i kolonner E og F.

** For let at omprogrammere og eksperimentere er det muligt at tilføje en 16Mhz oscillator på ben 9 og 10 på brødbrættet og programmere ved hjælp af et arduino Uno -bord med ændringer af MIDIsprout -koden. ATMEGA328 kan også omprogrammeres via ICSP med en ekstern programmerer (anden arduino) og en labyrint af Jumper -ledninger;)

** Som et tillæg kan MIDIsprout Kit også bygges ved hjælp af de foregående trin til at samle Galvanometeret, med brødbrættet fastgjort direkte til en Arduino Uno! Bliv hængende…

Til reference er koden forudindlæst i den aktuelle version MIDIsprout:

Arduino kode:

Trin 16: Tænd for ATMEGA328

Fastgør VCC -stiften på 328 til den positive bus ved hjælp af en jumper mellem række 7, kolonne A og den positive bus.

Trin 17: Jord ATMEGA328

Fastgør jordstiften på 328 til jordbussen ved hjælp af en jumper mellem række 8, kolonne B og jordbussen.

Trin 18: Tænd for ATMEGA328 (analog)

Sæt den analoge spændingsstift på 328 til den positive bus ved hjælp af en jumper mellem række 9 kolonne J og den positive bus.

Trin 19: Jord ATMEGA328 (analog)

Fastgør jordstiften på 328 til jordbussen ved hjælp af en jumper mellem række 7 kolonne J og jordbussen.

Trin 20: 555 Timeroutput til ATMEGA328 -input

Forbind udgangsstiften fra 555 -timeren til input -pin 4 på 328 med en jumperledning mellem 555 timer -pin 3 række 29 kolonne D og række 4 kolonne D.

Her udløser den digitale udgang fra 555 en afbrydelsesstift på 328, INT0, som måler og sammenligner pulsvarigheder.

Trin 21: Knap

Den medfølgende knap skal forberedes ved forsigtigt at bøje dens tre ben (bøj alle tre på samme tid), så knappen kan stå lodret. Sæt knappen på venstre side af brødbrættet i kolonne A rækker 19, 20 og 21. '

Trin 22: Knopvisker til ATMEGA328 analog indgang

Tilslut knapens midterstift til den analoge indgang (A0) på 328 ved hjælp af en jumper wire. Fastgør en jumper mellem knaprækken 20 kolonne E og 328 (A0 pin) række 6 kolonne G.

Trin 23: MIDI Jack

Sæt MIDI -stikket i brødbrættet. Forbered donkraften ved at identificere de to spidse monteringsstifter placeret foran på MIDI -stikket og bøje dem opad for at pege på forsiden af MIDI -stikket. Placer MIDI -stikket på højre side af brødbrættet, med stikket mod højre side. Sæt MIDI -stikket ind i kolonne I og J, række 18, 19, 21, 23 og 24. De fem MIDI -jackstifter passer (snuggly) ind i brødbrættet, pas på ikke at skubbe for hårdt.

Trin 24: MIDI Data Pin til ATMEGA328 Tx

Tilslut MIDI Data output pin til ATMEGA328 seriel Transmit (Tx) pin, ved at vedhæfte en jumper mellem kolonne F række 23 (MIDI Data pin 5) og kolonne B række 3 (328 Tx).

Trin 25: MIDI Power Resistor til V+

Tilslut en modstand mellem MIDI power pin (4) og V+ ved hjælp af en 220 Ohm modstand tilsluttet kolonne H række 19 (MIDI power) og Positive Bus på højre side af tavlen.

Trin 26: MIDI Ground Jumper

Tilslut MIDI jordstift til jordbussen ved hjælp af en jumperledning mellem kolonne F række 21 (MIDI jord) og jordbussen.

Trin 27: Knob positiv spænding

Tilslut knappen til den positive spændingsknap til den positive bus ved hjælp af en jumper mellem kolonne D række 19 og den positive bus.

Trin 28: Knobjord

Tilslut knapets jordstift til jordbussen ved hjælp af en jumper mellem kolonne D række 21 og jordbussen.

Trin 29: Lysdioder (rød)

Der er 5 farvede lysdioder i MIDIsprout, der giver et lysshow og en indikation af tilstanden af de MIDI -toner, der afspilles.

Tilslut LED (rød) anode - langt ben til kolonne A række 5 og LED katode til jordbussen.

**- For enkelheds skyld udelader vi strømbegrænsende modstande i denne konstruktion. Se bilaget for trin til at inkludere modstande med lysdioderne.

Trin 30: LED'er (gul)

Tilslut LED (gul) anode - langt ben til kolonne A række 11 Tilslut LED (rød) anode - langt ben til kolonne A række 5 og LED katode til jordbussen. Og LED katoden til jordbussen.

Trin 31: LED'er (grøn)

Tilslut LED (grøn) anode - langt ben til kolonne A række 12 og LED katode til jordbussen.

Trin 32: Lysdioder (blå)

Tilslut LED (blå) anode - langt ben til kolonne J række 14 og LED katode til jordbussen.

Trin 33: Lysdioder (hvide)

Tilslut LED (hvid) anode - langt ben til kolonne J række 13 og LED katode til jordbussen.

Trin 34: 16MHz krystaloscillator stedholder

16MHz krystaloscillatoren skal tilføjes til ben 9 og 10 i ATMEGA328 række 9 og kolonne C. Delen er ikke polariseret, og krystallen kan indsættes i stifter 9 og 10 i begge retninger.

Trin 35: Batteripakke

Sæt batteripakken på brødbrættet ved at placere batteripakken Rød ledning i brødbrættets positive spændingsbus og bagkablet i brødbrættets jordbus. Indsæt 3 AA -batterier, og tænd for batterikassen. Med strømmen på LED'en fra 555 Galvanometer skulle lyse.

Tilslut elektrodekablerne til stikket i bunden af brødbrættet, og berør de to knapper på ledningerne. Galvanometer -LED'en skal blinke som reaktion på ledningsevnen på tværs af dine fingre.

Trin 36: Biodata Sonification

Når elektrodekablerne berøres eller fastgøres ved hjælp af gelpuder, registrerer MIDIspout -programmet små ændringer i ledningsevne og repræsenterer disse ændringer som MIDI -noter og farverige lys!

Ved at tilslutte et MIDI -kabel fra MIDI -stikket på brødbrættet, kan MIDIsprout Kit tilsluttes synthesizere, tastaturer, lydgeneratorer og computere, der understøtter MIDI til at producere lyde som reaktion på MIDI -noterne.

Ved at dreje på knappen kan MIDIsproutens tærskel/følsomhed justeres. Ved at sænke tærsklen kan der registreres mindre udsving i konduktans fra galvanometeret; ved at øge tærsklen kræves større ændringer for at producere noter. Under installationer på lang sigt bruger jeg en lav tærskelindstilling, der frembringer en behagelig pludrende strøm af MIDI -data. For offentlige interaktive begivenheder med flere anlæg, skruer jeg tærsklen temmelig højt op, hvilket resulterer i, at MIDI -noter kun produceres, når en person kommer meget tæt på eller fysisk rører planten.