Antarmuka Langkah MIDI (versi En Espaol): 12 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Versión en inglés aquí.

En este instrucable te mostraremos cómo hacer una plataforma interaktivitas de luz y sonido, que puede ser usada para jugar el famoso “Simon Says” al igual que como un controlador MIDI. Ambos modos operados con los pies!

pendahuluan

El proyecto nació por la ide de hacer una pieza interaksi con la que el público pudiera mengalihkan dosa impor su edad, tanto para niños como para adultos. Se hizo para un centro comercial, como parte de las atracciones que ofrece en sus instalaciones.

La primer referencia que recibimos por parte del cliente es una versión del Simon Berkata untuk mobil con los píes, básicamente teníamos que replicar algo así.

Nos dimos a la tarea de buscar otros tipos de plataforma, entre las que abundaban las pistas de baile, que en su mayoría trabajan con la luz, pero no con el sonido. En esta búsqueda también nos topamos con los pianos de gran format para píes, y nos pareció buena idea hacer una plataforma que no solo fuera para jugar Simon Says, sino también para usarlo como instrumento musical. Por el gusto a la música!

Otro aspek que mempertimbangkan amos fue la forma de la plataforma. Todas las pistas de baile que vimos son rectanglees, con pads cuadrados, a excepción de una que tenía pads circulares. Queríamos desde un inicio trabajar con una forma diferente, que fuera llamativa visualmente y modular al mismo tiempo. Los hexágonos fueron la respuesta.

Al buscar formas hexagonales, lo más cercano que encontramos fue este proyecto. La idea de hacer hexágonos nos emocionaba cada vez más… Tidak banyak ide de lo que vendría después.

Teníamos ya un objetivo cada vez más claro: Una plataforma interactioniva de luz y sonido que:

• Se pudiera jugar Simon Says
• musik funcionara como instrumento
• Tuviera bantalan heksagonal

Langkah 1: Materi

Jenderal:

• 1) LattePanda
• 1) Gabinete untuk LattePanda
• 1) Eliminador 5 VDC micro usb 2.5A
• 1) Perma-proto
• 1) Multiplexor de 16 kanal
• 10) Resistor de 10k ohm
• 1) Fuente de voltaje 5 VDC a 50 A
• 5) Regletas de conectores de tornillo
• Cinchos
• Sujeta cinchos
• Velcro
• Cinta doble cara
• 1) Altavoz activo de alta potensi
• 1) Kabel bantu de 3,5 mm
• 1) Gabinete industri

Bantalan Por:

• 1.5) Metro de tira Neopixel de 96 LED
• 1) Interruptor de límite industrial
• 1) Hexágono de acrílico opalino de 1 cm
• 1) Hexágono de trovicel de 6 mm
• 1) Estructura de PTR
• Velcro
• silikon
• Kabel 5 melalui
• Kabel 3 melalui
• Kabel 2 melalui
• Termofil

Langkah 2: Elegir La Tarjeta Que Controle Todo El Sistema

Arduino es, por antonomasia, la tarjeta de desarrollo que hemos ocupado desde hace varios años. Nunca nos ha fallado, sin embargo, es necesario detenerse un poco a pensar qué aspectos técnicos debemos cubrir para nuestro proyecto:

• Luz: Requerimos iluminar los pads con alto brillo y con patrones complejos, para ello pensamos usar Neopixeles.
• Bantalan: Los pads deben responder a la pisada del usuario, lo más fácil para esto son interruptores.
• Juego: Esto se refiere a la dinámica del juego, que debe ser programada y procesada por algún mikrokontroler.
• Sonido: En un inicio, teniamos pensado diseñar nuestros propios sonidos en Pure Data, por lo tanto requeríamos una computadora que corriera dicho programa.

Más adelante se profundiza en estos aspectos, mientras tanto, la parte que nos mantenía en duda, era la del sonido.

Mempertimbangkan penggunaan Data Murni, bagian dari Arduino dan umum algunos sonidos, es limitado y complejo, mientras que con PD se puede hacer síntesis o bien un patch untuk activar sonidos melalui MIDI. Persyaratan yang diperlukan, tidak dapat dikomputadorakan untuk Data Murni, dan Arduino untuk dikontrol sesuai permintaan.

Selamat datang di computadora usar, y nos gustó lo que ofrecía LattePanda: una computadora con Windows 10 con una tarjeta Arduino incorporada. Bingo!

LattePanda tiene un puerto GPIO en el que se encuentran mapeados los pines de un Arduino, a través de los cuales podriamos manejar los interruptores de los pads y los neopixeles.

La programación del juego sería en el mismo Arduino que trae incorporado, que por cierto, es un Arduino Leonardo.

Untuk el sonido, LattePanda tiene un jack 3.5 que más adelante conectariamos a un altavoz.

Hay un montón de otras computadoras que pudimos haber usado, seguro te preguntas por qué no usamos Raspberry Pi. Y las razones putra las siguientes:

• Adafruit sugiere no controlar Neopixeles con Raspberry, por cuestiones del reloj. Cosa que Arduino sí puede.
• Untuk mengontrol los pines GPIO de la Raspy, se tiene que hacer con Python, lenguaje que no dominamos.
• Si bien se puede conectar un Arduino a la Raspy, queríamos una solución de una sola tarjeta.
• Inti raspberry Windows 10 IoT Core.

Ciertamente LattePanda es costosa y no hay mucha comunidad que la utilice. Si esto love como una adversidad, te invitamos a utilizar otra plataforma. Estaremos encantados de saber que hiciste este proyecto con Raspy, UDOO, BeagleBone, dll…

Langkah 3: Diseñar Y Fabricar La Estructura

La idea de hacer la plataforma con hexágonos nadie no la iba a quitar. Como estábamos seguros de ello, comenzamos a diseñar la esstructura.

Hay muchas cosas a mempertimbangkan para esta etapa, y nuestra esstructura debía cubrir lo siguiente:

• Soportar el peso de personas
• Exposición a la intemperie
• Resguardar la electrónica

Pertimbangkan untuk menggunakan PTR untuk su dureza, bajo costo y fácil acceso.

Dado que los hexágonos irían acomodados juntos el uno con el otro, se tenía que pensar de qué manera pasarían los cable entre ellos, y por esa razón se diseñó cada módulo como una especie de sandwich, donde querón de sandwich.

Teníamos menerapkan que fabricar una esstructura de doble hexágono, con unos postes que los separaran.

Al tratarse de una plataforma para pies, se nos hizo facil mempertimbangkan un diámetro externo para el hexágono de unos 70 cm, para que fuera de buen tamaño. Hicimos el ejercicio de cortar en papel varios hexágonos con ese diámetro antes de hacer la estructura.

Con todo esto definido, comenzamos la fabricación de nuestro primer prototipo.

Anda perlu tahu lebih banyak tentang cortar en MDF con láser un hexágono con las dimensiones que tendría la esstructura, usaríamos esta pieza para guiarnos en cuanto a los ángulos y longitud que deberían tener los tramos de PTR.

Cortar de manera precisa los tramos de PTR es una tarea bastante difícil, y más cuando no tienes la herramienta adecuada. Nosotros a falta de una sierra ingletadora, usamos una esmeriladora, lo cual complicó mucho este proceso. Debes ser cuidadoso usando esta herramienta, ya que es muy fácil cortar de más y no seguir cortes rectos.

Cortamos 12 tramos (6 por cada hexágono) dan 6 tiang (los que separan a los hexágonos). Una vez que probamos que coincidian con el hexágono de MDF, continuamos con la soldadura.

Soldamos primero los hexágonos por separado, y luego los soldamos a los postes de separación. Todo un reto!

Somos unos principiantes en soldadura y pronto nos dimos cue nos ibamos a limitar a solo ese prototipo, y el resto encomendarlo a un herrero experimentado. Si tu eres un buen soldador, hidupkan sebuah fabrikasi todos los hexágonos tú mismo!

Ya con la esstructura finalizada, la pintamos de blanco con aerosol. Direkomendasikan untuk belajar lebih banyak di ventilado y donde se pueda colgar la esstructura para que puedas pintarla por todos los ángulos.

Langkah 4: Colocar Las Superficies En La Estructura

Ya con la esstructura metálica, ahora seguía pensar en dos cosas:

• La superficie que resguardaría la electrónica.
• La superficie que el usuario pisaría.

La electrónica que iría en cada hexágono terdiri dari nicamente en la tira de neopixeles. Necesitábamos algo que fuera resistente al agua, en caso de que lloviera y se acumulara el agua debajo de cada hexágono.

Elegimos trovicel, es barato, fácil de cortar, dapat diakses, y resistente al agua.

Por su parte, para la superficie que pisaría el usuario, queríamos que fuera con acrílico, la duda era qué tan grueso había que ponerlo. El nico color posible era blanco opalino, para que ocultara la tira de neopixeles y para difuminar la luz. Desafortunadamente no hay mucha bervariasiad en cuanto a grosores, el más grueso era disponible de 1 cm.

En este primer prototipo, diseñamos una especie de tapa para evitar que el agua se filtrara por alguna orilla. Untuk lograrlo el hexágono tenía la orilla dentada para que se pudiera armar en conjunto con las paredes de la tapa, y posteriormente fijar las partes con pegacril.

Cortamos en láser ambos hexágonos: el de trovicel y el de acrílico.

Nota: Con anticipación, sabíamos que es peligroso cortar trovicel con láser, puesto que está hecho de PVC. Con ayuda y consentimiento del operador de la cortadora láser, lo cortamos rápido, con ventilación, y con mascarillas. Tidak ada jawaban untuk router CNC, dan era yang tidak tepat. Asumimos este riesgo solo para el prototipo, el resto de hexágonos de trovicel los cortamos con router. Tidak ada cortadora láser!

Con las piezas ya cortadas, montamos todo junto y comenzamos a probarlo.

Durante algunos días nos subimos al hexágono para probar su resistencia, pero no pasó una semana para que las paredes de la tapa de acrílico empezaran a despegarse. Además el acrílico se pandeaba mucho con el peso de una persona promedio.

Como ya no había acrílico opalino más grueso, optamos por reducir el perímetro del hexágono a 50 cm, haciendo la superficie más pequeña ésta sería más resistente. Si bien pudimos colocar algunos soportes de refuerzo en la parte de abajo del acrílico, se vería la sombra de estos cuando se iluminara el hexágono.

Ya tidak teníamos tiempo para fabricar nosotros otro hexágono, así que lo mandamos a hacer con un herrero.

Esta ltima esstructura sería la definitiva para nuestro proyecto, en el modelo 3D que acá te compartimos vienen especificadas sus dimensiones.

También descartamos la idea tener una tapa compuesta de varias caras pegadas con pegacril. En su lugar decidimos uasr solo una superficie de acrilico que atornillamos por arriba a la estructura. Tanto el acrílico como el trovicel set tuvieron que ajustar al nuevo tamaño. Cortamos dan laser 10 hexágonos de acrílico, dan router CNC 10 hexágonos de trovicel.

Langkah 5: Instal La Tira De Neopixeles

Para la iluminación, probamos de qué manera se podía iluminar mejor el acrílico. En definitiva fue colocando la tira por la orilla. Checa las fotos para que veas la diferencia.

Las tiras que usamos tienen 96 neopixeles por metro y las venden por metros separados, es decir, no venden rollos de 5 metros continuos. Esto se volvería pronto un problema, porque un solo metro no alcanza para cubrir toda la orilla de nuestro hexágono, por lo que tuvimos que unir pedazos.

Adafruit tiene una guía bastante completa sobre estas tiras, te recomendamos leerla antes de usarlas.

Con las tiras hicimos lo siguiente:

• Al inicio de cada tira, soldamos un resistor de 470 ohm. Se recomienda que este resistor vaya lo más cercano posible a la tira, en lugar del pin de Arduino.
• En el otro extremo, unimos la tira de un metro, con un tramo de unos 20 cm untuk melengkapi el perímetro del hexágono.
• Como la plataforma iba a estar expuesta dan lluvia e intemperie, compramos tiras a prueba de agua, que traen un recubrimiento. Al unir tiras, tuvimos que abrir este recubrimiento para que los LEDs estuvieran lo mas juntos posible, y luego sellarlo con ayuda de unas tapitas impresas en 3D y silicón. En las fotos puedes ver más a detalle esto.
• Fijamos las tiras a la estructura con velcro.
• Terakhir, a la tira le soldamos una extensión (de unos 20 cm) de cable de 3 vías, que baja por una perforación en el trovicel.

Langkah 6: Instal El Interruptor

Hay varias alternativas para sensar las pisadas del usuario: sensor capacitivo, sensor de distancia, sensor de fuerza, velostat, dll. Oleh karena itu, perlu sekali untuk mendeteksi dan menyelesaikan masalah/apagado y un interruptor harus segera.

Sobre qué interruptor elegir, fuimos a la tienda de electrónica para ver las opciones. Buscábamos algo robusto-industrial, y nos encontramos con un gran surtido. Pilihan yang tepat untuk mengetahui lebih banyak tentang struktur dan bentuk pekerjaan. Berikut ini adalah foto-foto yang lebih berharga untuk beralih ke luar negeri. Justo lo que necesitábamos!

Usar este tipo de switch es muy fácil, en la parte de abajo trae unos tornillos como terminales a los que se le puede daftarkan kabel el, tidak perlu usar soldadura, además estos switch son para intemperie ya que traen una carcasa del que que agua. Les conectamos una extensión de cable de dos polos de 20 cm kira-kira.

La forma de calibrar la sensibilidad de los switch va en función de qué tan cerca estén del acrílico. Para calibrarlos nosotros nos apoyamos de unas rondanas que imprimios en 3D con el grosor diperlukan untuk que el switch quedara ajustado al nivel que requeríamos. Tidak ada usamos rondanas comerciales porque eran muy gruesas.

Langkah 7: Soldar La Extensión De Cable De Cada Hexágono

En cada hexágono se tenía el interruptor y la tira de neopixeles, dan lakukan total de 5 kabel. Kabel Estos tenían que llegar a un circuito de control desde donde se mandarían y recibirían las señales. Empleamos menerapkan un cable de control de 5 via. Usamos termofil para proteger los puntos de unión con soldadura.

En el otro extremo de esta extensión, necesitabamos un conector de 5 pinus. Hay unos DIN 5 industriales de propósito general pero son muy caros y elevarían mucho el costo del proyecto, era incluso más barato usar dos conectores XLR de audio que uno industrial. Soldamos mengaktifkan dos conectores XLR: uno para los neopixeles (3 kabel) y otro para el switch (2 kabel).

Usar dos conectores por hexágono es algo aparatoso, si tienes suficiente presupuesto, te recomendamos ampliamente que using un conector industrial, te ahorrará trabajo y se verá mejor.

También calculamos el largo de cada cable tomando en cuenta las dimensiones de una esstructura que iría por alrededor de los hexágonos. Es de gran utilidad, por su parte, planar por dónde pasarán los kabel entre hexágonos y diseñar un diagrama de referencia.

Langkah 8: Persiapan El Gabinete Que Resguarda El Circuito De Control

A partir de que usamos conectores XLR macho, requeríamos usar conectores XLR hembra y estos debían ser montados en un gabinete. El número de conectores junto con el tamaño de la fuente de voltaje y el LattePanda eran las referencias de las dimensiones que teníamos que mempertimbangkan para el gabinete.

Compramos un gabinete industrial, y para perforarlo utilizamos un taladro de columna y una sierra broca para los agujeros de los conectores XLR, los kabel de alimentasión AC y audio. Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk menyelesaikan masalah yang lebih besar dan lebih baik daripada yang lain este tipo de cajas, aunado a que el taladro membutuhkan operar yang su máxima fuerza y para ello requiere cierto tiempo de reposo por cada tiempo de trabajo (es penting informasi penting tu taladro, pues si no respetas estos tiempos, tu taladro se sobre-calentará con riesgo a dañarse).

Antes de perforar la caja, planifica la ubicación de los circuitos, el flujo de señal dentro y fuera del gabinete, la orientación de ésta, y si va a estar dentro de un mueble o a la intemperie. Tidak ada pertimbangan la facilidad de conexión para el usuario.

Langkah 9: Sirkuit Soldar De Kontrol Y Conexiones Para La LattePanda

El circuito de control es bastante sederhana. Como nuestra plataforma se compone de 10 pad, cuenta con 10 interruptores (entradas) dan 10 tiras de neopixeles (salidas). Estos 20 dispositivos van a interactuar con el Arduino que trae integrado la LattePanda, sebuah través de sus pines digitales. Bersiaplah untuk esta tarjeta cuenta con 20 pines digitales, dos de ellos están dedicados la comunicación serial (Rx y Tx) y lo recomendable es no usarlos. Mengaktifkan tuvimos que recurrir al uso de un multiplexor (MUX).

Los interruptores los conectamos a un multiplexor de 16 entras para que en lugar de usar 10 pines del Arduino para la lectura, sólo usemos 5.

Oleh karena itu, los neopixeles decidimos sí conectarlos directo a los pines de Arduino, dado que en diferentes pruebas que hicimos, pueden llegar a tener problemas cuando se manejan a través de un MUX y hacen más complejo el código. Dosa embargo, si tienes un buen nivel de programación, no tendrás problemas para usar un MUX dedicado a las tiras.

Untuk anak didik y darle ventilación a la LattePanda usamos un gabinete dedicado que incluye ventilador. Con el gabinete puesto, sería difícil montar sobre los pines un shield a donde irían soldadas las conexiones de los cable y el MUX, motivo por el cual diseñamos un circuito aparte muy sencillo al cual le soldamos conectores, algun elos resistor.

Como el circuito es tan básico, lo soldamos directamente sobre una Perma-proto, igual lo puedes sobre una placa perforada, o bien, fabricar to mismo el PCB. Aquí te compartimos el diseño en Fritzing.

Langkah 10: Conectar Los Pads Al Circuito De Control Y a La Alimentación

Teniendo el circuito de control ya soldado a los pines de la LattePanda y con el gabinete perforado, hicimos lo siguiente:

• Atornilar los conectores XLR hembra al gabinete
• Etiquetar los conectores con sus repectivos nombres
• Soldar el cableado de los conectores XLR dan unos conectores de tornillo
• Probar continuidad en todo el cableado
• Fijar la fuente, el circuito de control, y la LattePanda al gabinete
• Organizar los kabel dengan cinchos dan sujeta cinchos
• Conectar los kabel de los pads al gabinete

En las fotos se puede ver muy aparatoso el interior del gabinete, dejando poco claro lo que hicimos, pero acá te compartimos también un diagrama detallado de las conexiones.

Langkah 11: Programación

En este tipo de proyectos, es mucho más cómodo dedicarte a la programación, una vez que tienes el hardware bien ensamblado: sin falsos; buenas conexiones; listo para uso rudo, dll.

Para la programación datang dengan musikal, quisimos diseñar nuestros propios sonidos pero ya no nos dio tiempo de profundizar con eso, así que optamos por hacer un controlador MIDI, donde cada pad hexagonal disparía un sample.

• Para el controlador MIDI, tidak ada ayudó mucho esta informasi.
• Memanfaatkan esta libreria untuk Arduino.
• Para el patch dan Data Murni usamos este.
• Y para los sampel hay varias opciones gratuitas que puedes encontrar en internet.

Respecto al manejo de los neopixeles, usamos la libreria FastLED.

Terakhir, para el juego "Simon Says" fue de bastante ayuda este dapat diinstruksikan.

Langkah 12: Fabricación De Estructura De Protección Para La Plataforma

No había algo que fijara a los hexágonos y no se movieran cuando uno estaba sacando sus mejores pasos de baile, por lo que fue necesario pertimbangkan una segunda esstructura que cumpliera con dos fungsi:

• Mantener unidos a los hexágonos y que no se movieran
• Proteger la orilla de la plataforma kontra intemperie

Fabricar una esstructura con estas características no sería tarea fácil, así que decidimos encomendarlo a herreros expertos. En las fotos puedes ver la obra de arte que hicieron estos artesanos.

El gabinete de control y el altavoz se montaron dentro de un mueble de madera.