Polyflote: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Le projet Polyflûte terdiri dari réaliser dan instrument de musiquenumérique.

Le but est de créer un instrument de musique honorant des conditions particulières; Instrumen cet doit tre:

-Autonome dan portabel (Baterai, tumpukan…)

-Autodidacte (Enseigner l'utilisateur partir d'un situs internet, le fonctionnement et la konstruksi de l'appareil)

-Auto tune (Produire un son musical partir une fréquence relevé dans l'environnement -alentour)

Le but est donc de réussir convertir une onde vibratoire, oscillante de la vie courante ou issue d'objets du quotidien en onde sonore et musicale.

Langkah 1: Analogi Sirkuit Du Pencipta

Notre système se base sur le principe de la détection delumière: Di tempat une LED dan fotodioda wajah wajah terpisah dengan bantuan alat bantu jalan dan bebas ventilasi. Ainsi le passage d'une pâle devant la photodiode créera un signal de type T. O. R (plutôt proche du sinusoïdale en prenant en compte le temps de réception de la lumière).

Le capteur constitue le cœur de la partie analogique. Nous avons donc décidé de distinguer un circuit d'émission et un circuit de réception. Le circuit est alimenté par 6 tumpukan isi ulang dengan 1.2 V soit au total 7.2V. Le circuit d'émission est constitué d'une LED et d'un moteur branché en parallèle (une diode de protection a également été placee pour éviter les retours de courants). Sirkuit d'emission se constitue d'une fotodioda jangan le sinyal est amplifié par un AOP; ainsi que de 2 filter melewati bas d'ordre 1 filter lingkungan 80 Hz (fréquence maximale de rotation de l'hélice).

Langkah 2: Choix Des Composants

Une fois le circuit théorique établit, pada choisit les composants les plus adaptés au montage.

Vous retrouverez ci-dessous les références et valeurs des différents composants(en se basant sur le schéma électronique précédent):

LED: SFH 4550

Ventilasi: MB40200V1 (5V)

Dioda: 1N4001

Fotodioda: SFH 203

AP: LM358N

BISA: MCP3008

Resistansi R1 (LED): 47 Ohm

Resistansi R2 (Filter 1): 220 Ohm

Resistansi R3 (Filter 2):220 Ohm

Resistansi R4 (Filtre en sortie de Vref): 1 kOhm

Kondensat C1 (Filter): 10nF

Kondensat C2 (Filter): 10nF

Kondensat C3 (Filtre en sortie de Vref): 5µF

Regulasi: 0J7031 reg09b

Connecteur 40 pin

Raspberry PI 2 Model B

Helice d'hélicoptère de 3, 8 cm

6 tumpukan isi ulang 1.2 V

Langkah 3: Realisasi Du PCB

La réalisation du PCB (Printed Circuit Board) s'est effectuée en plusieurs étapes:

- Le dessin de la carte (Agencement des composants)

- Le routage des composants sur la carte et Impression de la carte

- Soudage des composants

Le dessin et le routage de la carte ont été faits sur le logiciel ALTIUM Designer (logiciel utilisé en entreprise pour le routage de PCB). Nous avons donc dû nous initier au logiciel. Les composants ont été disposés de manière réduire la taille de la carte (panjang 9 cm, besar 5 cm). Le routage fut la partie la plus délicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions décidés de la disposition des connection en couche Atas ou Bawah. Une fois la carte imprimée, nous avons soudés les composants sur des support afin de pouvoir enlever les composants en cas de défaillances ou de changements de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur bergantung pada PCB dan Rasberry. Tidak ada jawaban untuk port cela dû identifier les port SPI de la Rasberry dan faire la bonne korespondensi avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (Desainer Altium fichier).

Langkah 4: Realisasi De La Partie Mécanique (dukungan Et Instrument)

Le tube constituant la flûte est un tube en PVC (plomberie) qui a été coupé a une longueur de 15 cm dan 4, diameter 1 cm. Pada retrouve 4 trous de 1 cm de diamètre espacé chacun de 2 cm. Sebuah l'intérieur pada retrouve une hélice soutenu par une tige en plastique de 2 cm. Le PCB dan tabung sont fixés sur une plaque en bois fixé l'aide d'entretoises et de vis. Sur la partie gauche du tube pada fixé le ventilateur l'aide d'un scotch de câble électrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de karton.

- tabung dan PVC

- plakat en bois d'environ 30 cm x 30 cm

- 4 entretoises de 3, 5 cm

- 4 ecrous

- Un interrupteur 2 posisi klasik

- Dukungan de tumpukan

- Karton

Langkah 5: Koneksi MCP-Raspberry

La connexion MCP-3008/Rasberry est essentielle pour la communication, réception transmission des données.

La connexion Raspberry/MCP est détaillee dans les images.

La connexion s'effectue en bus SPI, le code d'initialisation du bus est joint dans les fichiers.

Langkah 6: Akuisisi Des Données

Une fois la Raspberry connectée un convertisseur analogique/numérique de type MCP3008 l'aide d'un bus SPI, il faut maintenant acquérir les données souhaitées. Nous ne relevons qu'un type de valeur, l'amplitude de notre signal fréquentielle, sur la chaîne 1 du MCP3008. Ces valeurs sont stockées dans un tableau de taille 512: on choisit une puissance de 2 pour faciliter les algoritme de transformé de Fourier venir, et plus le nombre de points est élevé plus le signal discret sera précis.

L'acquisition des données ne peut cependant pas se faire de manière aléatoire, en effet la fréquence d'acquisition et donc la fréquence d'échantillonnage est primordiale. Nous avons déterminé empiriquement que notre signal n'atteignait jamais des fréquences supérieures 80Hz. Tuangkan penghormatan Shannon notre fréquence d'échantillonnage doit tre supérieure 160Hz, nous avons choisi une Fe 250Hz.

Afin d'acquérir les données cette fréquence, nous avons créé un timer qui fait appel notre fonction d'acquisition toutes les 4ms (Te = 1/Fe = 4ms). Le premier thread de notre isi program donc la fonction du timer qui effectue l'acquisition des données.

Langkah 7: FFT

Une fois le tableau de données d'acquisition rempli, on peut effectuer la transformer de Fourier discrète pour retrouver la fréquence du signal.

Pada penggunaan pour cela la bibliothèque GSL qui permet partir d'un tableau de données, d'avoir le tableau d'amplitude des raies fréquentielles composant ce signal. En écartant la première case du tableau contenant l'amplitude des composantes berlanjut, pada peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplitudo l'aide de la formule suivante: Freq = i*Fe/(2*Nb_Points).

Notre fréquence d'échantillonnage étant 250Hz et le nombre de points acquis étant 512.

Langkah 8: Génération Du Son

Pemeliharaan que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de générer un sinus pour avoir un son. Solusi deux se sont ouvertes nous: mettre un sinus directement partir des fréquences acquises en les multipliant pour les rendre audible, ou bien associer des fréquences presisi aux plages des différentes catatan de notre prototipe.

Nous avons testé les deux méthodes et nous avons finalement retenu la seconde plus concluante. Les note jouées sont celle de la gamme 4, cependant les contraintes de notre système nous permet seulement d'avoir 8 plages differentes et ainsi de jouer 8 not différentes: Do, Ré, Mi, Fa, Sol, Sol bémol, La et Si.

Kode les enfin vous trouverez melengkapi solusi des deux citées au-dessus.