Structură LED controlată MIDI: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Ca un adevărat iubitor de muzică și student la electronică și informatică, am dorit întotdeauna să construiesc dispozitive MIDI, pe care să le pot folosi pentru crearea de muzică electronică.

După ce am participat la o mulțime de spectacole și festivaluri de muzică, am început să mă interesez cu adevărat spectacolele de lumină în timpul spectacolelor.

După o mulțime de cercetări, am găsit în cea mai mare parte doar dispozitive care utilizează microfon și nu puteam permite să controlez LED-urile exact așa cum doriți.

Familiarizându-mă din ce în ce mai mult cu semnalele DAW și MIDI, am decis să încep cu acest proiect!

Constă într-o structură 3D cu LED-uri încorporate, care sunt de fapt controlate de semnale MIDI (NoteOn, NoteOff și mesaje CC).

Astfel, muzicianul ar putea controla culoarea și intensitatea fiecărui LED, numai folosind semnale MIDI, generate de orice DAW.

Cu această idee, am vrut să sporesc creativitatea prin spectacole de lumină și să permit tuturor să își construiască propria, pentru a face ca fiecare spectacol vizual să fie unic.

Pasul 1: Materiale

Practic, acest proiect constă în două părți: un circuit de recepție MIDI și structura LED; și un microcontroler pentru a lega acele părți și a „traduce” semnalele MIDI care vin de la DAW la benzile LED. Iată o listă a materialelor necesare pentru fiecare parte.

Circuit de recepție MIDI:

• 1 x optocuplator 6N138
• 1 x 1N914 diodă
• 1 x Din Jack cu 5 pini (mufă MIDI)
• 2 rezistoare de 220 Ohm
• 1 x rezistor de 4,7 k ohm
• 1 mufă USB / MIDI

Structura LED:

Am folosit benzi LED-uri RGB bazate pe LED-uri WS2812B care pot fi controlate cu doar 1 port digital. Dacă intenționați să utilizați un număr mare de LED-uri, poate fi necesar să vă preocupați de curentul maxim necesar (un LED poate consuma cel mult 60mA). Dacă microcontrolerul nu poate gestiona această valoare maximă, veți avea nevoie de o altă sursă de alimentare de 5V care să poată furniza suficient curent. Am folosit un adaptor AC / DC 5V - 8A cu adaptorul de ieșire dedicat și un comutator.

Notă: Se pare că puteți utiliza o unitate de alimentare a computerului, deoarece acestea știu că pot furniza un curent foarte mare, dar va trebui să vă asigurați că furnizează o tensiune stabilă de 5V DC, poate utilizând un Rezistor de putere de 36 Ohm de 5 wați între sol (negru) și ieșirea de 5V (roșu) pentru a face să existe suficient curent prin rezistor și astfel să se asigure un 5V stabil.

În cele din urmă, am folosit un Arduino Uno simplu cu un scut cu șurub pentru a face legătura dintre semnalele MIDI și benzile LED.

Pasul 2: Construirea circuitului de intrare MIDI

Dacă sunteți interesat de ce este exact protocolul MIDI și cum funcționează, vă recomand să verificați canalul YouTube Notes și Volts, unde există o mulțime de tutoriale interesante și inovatoare și proiecte MIDI Arduino.

În această parte, mă voi concentra doar pe circuitul de intrare MIDI. Poate fi o idee bună să construiți un prototip pe un protoboard și să verificați dacă semnalele MIDI provenite de la DAW sunt bine primite de microcontroler înainte de a intra în lipirea componentelor.

Următoarele două videoclipuri descriu cum să construiți și să testați circuitul:

• Construirea circuitului
• Testarea circuitului

În cele din urmă, ar putea fi, de asemenea, o idee bună să verificați acest videoclip pentru a înțelege mesajele CC și modul în care clipurile de automatizare pot fi interpretate de microcontrolerul dvs. pentru a controla luminozitatea LED-urilor, de exemplu.

Pasul 3: Configurarea FL Studio (opțional)

Deoarece mă simt confortabil folosind FL Studio, vă voi explica cum să-i configurați corect interfața MIDI, dar sunt destul de sigur că această procedură nu ar trebui să fie drastic diferită dacă utilizați o altă stație de lucru audio digitală.

Mai întâi va trebui doar să conectați mufa USB / MIDI la computer. De obicei, astfel de dispozitive vin cu un firmware încorporat și sunt recunoscute ca dispozitive MIDI chiar dacă sunt unpleggud. Apoi deschideți fereastra „Setări” (apăsând F10). Dacă totul funcționează corect, veți observa câteva dispozitive MIDI de ieșire în secțiunea de ieșire. Selectați dispozitivul și asigurați-vă că este pornit.

Apoi va trebui să vă definiți numărul portului și să îl țineți cont (de exemplu, 0). Doar închideți această fereastră (parametrii sunt salvați automat) și apoi adăugați un nou canal: MIDI Out.

Apoi, ultimul lucru pe care va trebui să-l faceți este să definiți portul acestui nou canal: asigurați-vă că ați ales același număr de port pe care l-ați definit în secțiunea „Setări”: procedând astfel, mesajele MIDI care vin de pe canalul dvs. sunt acum conectat la ieșirea MIDI.

Acum, când o notă este redată de canalul MIDI Out, un mesaj „NoteOn” va fi trimis prin interfața MIDI. În același mod, un mesaj „NoteOff” va fi trimis la lansarea notei.

O altă caracteristică interesantă, care vine cu canalul MIDI Out este capacitatea de a controla diferiți parametri cu potențiometre. Făcând clic dreapta pe unul dintre ele și selectând „Configurare …”, le puteți face să trimită mesaje CC (o valoare de la 0 la 127) care vor fi utilizate pentru a controla luminozitatea LED-urilor: alegeți CC și apoi Acceptați.

În mod normal, FL Studio este acum gata să trimită date către interfața MIDI! Următorul este să scrieți codul pentru a clipi în Arduino și să îl adaptați la structura dvs. LED.

Pasul 4: Conectarea LED-urilor

Conectarea benzilor LED este destul de simplă, deoarece necesită doar + 5V, GND și date. Cu toate acestea, deoarece am planificat să conectez mai mult de 20 dintre ei, am decis să folosesc mai mulți pini Arduino PWM și să declar câteva instanțe de Adafruit_NeoPixel (în coe) pentru a evita orice fel de întârziere neintenționată.

Imaginea atașată intenționează, de asemenea, să explice modul în care funcționează electronica:

• Benzile cu LED-uri sunt alimentate direct de la sursa de alimentare.
• Un comutator de alimentare este utilizat pentru a alimenta Arduino
• circuitul de intrare MIDI este alimentat de Arduino la pornirea comutatorului

Pasul 5: Proiectarea structurii 3D

Până în prezent, această parte a fost cea mai lungă, deoarece eram total nou cu imprimarea 3D (și modelarea). Am vrut să proiectez o structură care să arate ca un icosaedru trunchiat pe jumătate explodat (da, mi-a luat ceva timp să găsesc numele exact al formei).

Desigur, sunteți liber să vă proiectați propriul model cu forma pe care o doriți! Nu voi detalia procesul de modelare, dar veți găsi fișierele STL dacă doriți să proiectați această structură.

Asamblarea diferitelor părți a durat ceva timp, deoarece a trebuit să pun un LED în fiecare față și să le conectez pe toate prin lipirea unui număr mare de fire în interiorul miezului, care este în prezent destul de dezordonat!

Notă: dacă doriți să proiectați o astfel de structură, veți avea nevoie de 10 piese hexagonale (aproximativ 3 ore fiecare folosind o mini-imprimantă PP3DP UP) și 6 piese pentagonale (2 ore).

Odată ce există un LED în fiecare parte, va trebui să conectați fiecare terminal de 5V și GND împreună și să conectați mai multe terminale de intrare și de ieșire ale fiecărui LED în modul în care trebuie conectate.

În cele din urmă, am folosit acril difuziv cu LED pentru a acoperi fiecare față și a le face să se lumineze constant.

Tot ce a mai rămas după aceea este codul, care arată că nu este atât de complicat!

Pasul 6: Codul

După cum l-am menționat în partea anterioară, codul arată că este destul de simplu!

De fapt, constă doar într-o singură instanță MIDI și mai multe instanțe Adafruit_NeoPixel (atât cât există benzi diferite).

Practic, odată ce este declarată, clasa MIDI funcționează cu un fel de „întreruperi”: NoteOn, NoteOff și CCMessage. Când intrarea MIDI cicruit transmite unul dintre acele semnale specifice către Arduino, se numește subrutina asociată. Apoi, tot ceea ce face codul este să porniți un LED specific pe semnalul NoteOn, să îl opriți pe semnalul asociat NoteOff și să actualizați luminozitatea unei benzi pe CCMessage.

De asemenea, am definit o funcție simplă care oferă posibilitatea de a alege culoarea LED-urilor citind viteza care vine cu semnalul NoteOn și fiecare LED poate fi apoi roșu, violet, albastru, turcoaz, verde, galben, portocaliu sau alb, în funcție de valoarea vitezei care merge de la 0 la 127.

Un lucru important de remarcat este că va trebui să deconectați pinul RX (care provine din circuitul de intrare MIDI) atunci când încărcați schița, deoarece portul serial (utilizat în timpul acestui proces) este conectat la acel pin!

Pasul 7: Ce se întâmplă acum?

În prezent lucrez la o carcasă personalizată pentru a încorpora toate componentele electronice și mă gândesc și la un nume pentru structură! Vă rog să-mi spuneți dacă v-a plăcut acest proiect și lucrez la diferite spectacole, deoarece intenționez să actualizez acest instructable cu mai multe videoclipuri!