Drehen einer alten Spielzeug-Klavier in einen MIDI-Controller verwenden Arduino

Im Mai 2015 besuchte ich MIDI Hack

MIDI Hack 2015. Photos by Sebastian Höglund.

Wenn Sie eine Lesen vorherigen Artikel von mir , würden Sie wissen, dass ich sehr empfehlen die Arduino-Plattform für die Herstellung DIY MIDI-Controller. Ich entschied mich für Arduino für dieses Projekt über die anderen vorgeschlagenen Plattformen, wie es Ihnen mit viel Kontrolle darüber, was Sie mit den Ein- / Ausgabedaten zu tun, aber es ist immer noch extrem Anfängerfreundlich mit viel offizielle Unterstützung und Führungen. Dieses Handbuch richtet sich an Personen, die Anfänger bei Elektronik, Software-Entwicklung, und Arduino interessiert sind.

Hier ist eine Liste der Dinge, die Sie für dieses Projekt benötigen. Alle hier genannten elektronischen Komponenten kann von jedem guten DIY / Hobby-Elektronik-Geschäft gekauft werden, wie SparkFun.

What You Will Need for this Project

• Eine akustische Holzspielzeug Klavier. Ich habe meine Spielzeugklavier off von eBay für rund $ 15, wo es in der Regel ein paar zur Verfügung, aber Sie auch gelegentlich finden sie in Wohltätigkeitsläden und Flohmärkte. Dieses Projekt wird rund um Klaviere mit einem Mechanismus, bei dem die Tasten bewirken ein Hammer, eine Art von Resonanz-Objekt zu schlagen auf Basis; mit einem Spielzeug elektronische Tastatur funktioniert hier nicht.
• Arduino Board. Dies ist der Mikrocontroller, der sein wird
• Piezo-Elemente. Piezoelement-Sensoren zur Erfassung Vibrationen und Stößen verwendet und sind beliebte Komponenten insbesondere im Bau- und Gewerbe Drum-Trigger-Produkte zu verwenden. Diese werden wir nutzen, um Maschinen von den Tasten zu erkennen, und Sie werden eine davon muss für jede Taste. Sie müssen die Größe der Piezos benötigen Sie basierend auf der Größe der Hammerköpfe innerhalb des Klavier betrachten
• 1M Ohm-Widerstände. Widerstände sind die grundlegendsten und gemeinsames Bauteil in elektrischen Schaltungen, und werden verwendet, um den Stromfluss zu widerstehen. Sie werden einer von ihnen müssen für jede Taste / Piezo.
• Wires. Arduino und Breadboard freundliche Drähte, auch als männlich-zu-Mann-Drahtbrücken bekannt ist, wird am einfachsten zu bedienen sein, und wir werden diese verwenden, um alle Komponenten zu dem Arduino zu verbinden. Sie werden 2 müssen für jede Taste / Piezo sowie Handvoll Extras.
• Lötfreien Steckbretter. Lötfreien Steckbretter erlauben Ihnen, elektronische Schaltkreise ohne die Notwendigkeit, alles zusammen zu löten erstellen. Möglicherweise müssen Sie ein paar von ihnen, je nachdem wie viele Schlüssel Ihrer toy piano hat.
• USB Kabel
• Doppelseitiges Klebeband
• Die Arduino Software. Das Arduino-Software wird verwendet, um das Arduino-Board zu programmieren, um zu tun, was wir wollen, es zu tun. Dies ist auf der frei verfügbaren Seite Arduino Software und kann auf OS X, Windows und Linux laufen. Sie müssen auch die Arduino MIDI-Bibliothek herunterladen.
• Serial-to-MIDI und virtuellen MIDI-Port-Software. Sie werden einige Seriell-zu-MIDI-Software benötigen, um die Nachrichten kommen aus dem Arduino in MIDI-Befehle zu konvertieren. Ich empfehle die kostenlose Hairless MIDI to Serial Bridge-Anwendung, aber es gibt eine Reihe von anderen zur Verfügung. Sie müssen auch einen virtuellen MIDI-Port verwenden, um die Leistung von Hairless mit dem Eingang Ihrer DAW oder MIDI-Instrument zu verbinden. Dazu empfehle ich loopMIDI unter Windows oder auf OS X können Sie die eingebaute IAC-Treiber zu verwenden. Alternativ ist es möglich,
• MIDI-Software. Sie

Step 1—Prepare your Piano

Bevor Sie beginnen Einsetzen der Elektronik in Ihr Klavier, müssen Sie die Klangstäbe zu entfernen oder sie so ändern, dass Sie die Piezos, sie montieren. Der Satz von Stangen in mein Klavier wurden an die Unterseite der oberen eingeschraubt, so dass ich einfach abgeschraubt, um sie zu entfernen, und dann in einen Holzblock, dass ich die Piezosensoren zur Befestigung angeschraubt. Eine Alternative wäre, einen dünnen, flachen Stück Material (zB Karton, Holz) auf die Unterseite der Stäbe, die die Piezos können repariert werden zu beheben, aber Sie finden es schwieriger, etwas zu den Stangen zu befestigen, plus Sie Vielleicht finden Sie auch die Stäbe werden in der Art und Weise, wenn Sie versuchen, die Elektronikeinsatz zu bekommen.

Von oben links im Uhrzeigersinn

Eine weitere Änderung, die Sie benötigen, um auf Ihre Klavier tun müssen, ist das Hinzufügen eines Spike / Punkt, um die Oberfläche der Hammer, der Piezos schlagen wird. Wenn die Hammerköpfe sind breiter als der innere Kreis der Piezos sie können die Sensoren nicht richtig auslösen, so dass dieses Problem mit meinem Klavier zu überwinden ich mit Klebeband kleine Kugeln aus Lot auf den Hämmern auf einen erhöhten Punkt zu erstellen.

Step 2—Attach the Piezos

Wir werden nun das Piezo-Sensoren an der Unterseite des oberen Rand des Klaviers, wo die Schlagwerke würden in der Regel schlagen die Klangstäbe, wenn die Tasten gedrückt werden. Wenn Ihr Klavier ist handgemacht wie meines, werden Sie wahrscheinlich feststellen, dass die Hämmer aren

Wenn du

Die angebrachten Piezosensoren

Step 3—Complete the Circuitry

Um die Schaltung zu vervollständigen, müssen Sie zuerst die Steckbrett / s und Arduino-Board an der Innenseite des Klaviers zu befestigen. Wenn Ihr Klavier öffnet von unten wie meins haben Sie wahrscheinlich benötigen, um die Bretter zu der Unterseite der oberen bleiben, aber wenn das Klavier öffnet von oben könnte man wahrscheinlich das Projekt abzuschließen, indem nur Platzieren von Platten in Boden, ohne zu kleben sie nieder. Platzieren Sie die Steckbrett / s am nächsten an den Piezos mit der Arduino auf der anderen Seite.

Als nächstes müssen Sie die Komponenten mit dem Steckbrett / s anschließen. Es gibt zwei Hauptbereiche für die meisten Montageplatten (wie in der folgenden Abbildung gezeigt)

Wie, um eine einzelne Piezo-Sensor zu einem Arduino-Board anschließen

Wie in dem vorherigen Diagramm dargestellt, für jeden piezo / der die schwarze (Masse) Leitung vom piezo muss an einer der Massebus Streifen verbunden werden, während die rote (Signal) Draht muss zu einer der Anschlussklemme angeschlossen wird Streifen. Sie müssen dann einen Widerstand von der Klemmleiste auf den Boden Streifen zu verbinden (in jeder Richtung); die Leitung von der Klemmleiste zu einem der analogen Eingangsstifte am Arduino, und ein anderer Draht von dem Erdungsstreifen auf eine der Masse-Pins. Sie müssen dann diese Schaltung für jeden Piezo wiederholen, mit einer anderen Klemmleiste und Arduino analogen Eingangsstift jedes Mal, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Wie kann man mehrere Piezosensoren auf einem Arduino-Board anschließen

Ich empfehle, mit den vielfarbigen Drähte für jeden analogen Eingang Verbindung, da dies macht es einfacher, was zu sehen

Top

Step 4—Edit and Upload the Code

Nachdem die Hardware und die Elektronik komplett sind, dann müssen Sie einige Software auf das Arduino-Board, die Messwerte von den Piezos in MIDI-Noten verwandeln wird hochgeladen werden. Sobald Sie heruntergeladen und sowohl die Arduino-Software und die Arduino MIDI-Bibliothek installiert haben, öffnen Sie die Arduino-Anwendung und kopieren Sie den folgenden Code in die Arduino-Texteditor:

/*
MIDI Toy Piano Hack Code
*/

#include 
MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE();

//========================================================================================
//Values you may need to change

//Set this value to the number of keys/piezos you are using
const int NUM_OF_KEYS = 16;
//Adjust this value to change the sensitivity of the piezos
const int THRESHOLD = 5;
//Set this value to the number of microseconds you want each MIDI note to last for
const int NOTE_LENGTH = 50;
//Adjust this value to set the range of MIDI note velocity values
const int VEL_SENSE_VAL = 2;

//Change this number to set what MIDI channel the MIDI notes are set to
const int midiChan = 1;
//Change these numbers to set what MIDI note number each key/piezo will send.
//Also make sure that the total number of numbers here matches the value of NUM_OF_KEYS
const int midiNote[NUM_OF_KEYS] = {86, 84, 83, 81, 79, 77, 76, 74, 72, 71, 69, 67, 65, 64, 62, 60};

//Change these values to set which analog input pins you are using
//Also make sure that the total number of values here matches the value of NUM_OF_KEYS
const int triggerSensor[NUM_OF_KEYS] = {A0, A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9, A10, A11, A12, A13, A14, A15};

//=======================================================================================

//Variables for storing certain values
int triggerVal[NUM_OF_KEYS] = {0};
bool noteIsOn[NUM_OF_KEYS] = {false};
int midiNoteTime[NUM_OF_KEYS] = {0};
int midiVelocityVal[NUM_OF_KEYS] = {0};

void setup()
{
    MIDI.begin(MIDI_CHANNEL_OMNI);
}

void loop()
{
    //repeat the below code for each anaolog input/piezo sensor
    for (int count; count < NUM_OF_KEYS; count++)
    {
        //read the piezo value
        triggerVal[count] = analogRead(triggerSensor[count]);

        //if the value is over the threshold and there isn't currently a note on for this piezo
        if (triggerVal[count] > THRESHOLD && noteIsOn[count] == false)
        {
            //get a velocity value based on the value
            midiVelocityVal[count] = triggerVal[count] * (127.0/1023.0);

            //increase sensitivity
            midiVelocityVal[count] *= VEL_SENSE_VAL;

            //make sure we don't go out of range
            if (midiVelocityVal[count] > 127)
            midiVelocityVal[count] = 127;

            //send a MIDI note-on message
            MIDI.sendNoteOn (midiNote[count], midiVelocityVal[count], midiChan);

            //flag that the note is on
            noteIsOn[count] = true;

            //start a timer for the note to be on for
            midiNoteTime[count] = NOTE_LENGTH;
        }

        //if the note is currently on
        if (noteIsOn[count] == true)
        {
            //reduce the time value by 1
            midiNoteTime[count]--;

            //if time value equals 0
            if (midiNoteTime[count] == 0)
            {
                //turn off the note
                MIDI.sendNoteOff (midiNote[count], 0, midiChan);
                noteIsOn[count] = false;
            }

        }

    }

    //pause the loop
    delay(1);
}
        

Lehre, wie man die Arduino-Software verwenden und wie man Code ist ein wenig über den Rahmen dieses Artikels, so dass ich

• NUM_OF_KEYS
• THRESHOLD
• NOTE_LENGTH
• VEL_SENSE_VAL
• Midichan
• midiNote
• triggerSensor

Die Arduino Software

Wenn du

• Gehe zu
• Verbinden Sie Ihren Arduino Board an den Computer via USB.
• Gehe zu
• Gehe zu
• Gehe zu

Bitte beachten Sie

Step 5—Connect the Software

Links: Die Einrichtung eines virtuellen MIDI-Port auf OS X. Oben rechts: Konfigurieren von Hairless MIDI to Serial Bridge. Unten rechts: Verbinden mit dem virtuellen MIDI-Port in Ableton Live.

Schließlich müssen Sie starten und eine Verbindung alle erforderlichen Software auf Ihrem Computer:

Einrichten einer virtuellen MIDI-Port:

Wenn Sie unter Windows:

• Öffnen Sie loopMIDI
• Klicken Sie auf die
• Beenden der Anwendung

Wenn Sie auf OS X:

• Starten Sie die
• Gehe zu
• Klicken Sie doppelt auf das
• Stellen Sie sicher, dass die
• Schließen Sie die Anwendung

Schließen Hairless MIDI-to-Serial-Brücke in die Arduino und der virtuellen MIDI-Port:

• Starten Hairless
• Auf der linken Seite setzen die
• Auf der rechten Seite setzen die
• Sicherstellen, dass die
• Beenden der Anwendung

Verbinden Sie DAW / MIDI-Instruments-Software auch den virtuellen Anschluss:

• Starten Sie Ihre DAW oder MIDI-Instrument
• Darunter

Bitte beachten Sie - wenn Ihr Arduino mit HIDUINO gehackt, Schritte 1 und 2 don

Sobald dies abgeschlossen ist, sollten Sie nun in der Lage, um Notizen von Ihrem MIDI-Instrumente mit der Toy Piano auszulösen.

Sehen Sie sich ein kurzes Video-Demo des akustischen Toy Piano MIDI-Controller in Aktion:

Conclusion

So dass

Auch, wenn Sie an der Teilnahme an der nächsten MIDI Hack Event interessant sind, halten Sie ein Auge auf dem MIDI Hack Website für Durchsagen. Es gibt auch ein paar ähnliche Musik tech Hackathons, die jährlich in der ganzen Welt stattfinden, wie zum Beispiel Musik Hackday und Musik Technologie Fest, sowie verschiedene einmalige und lokale Veranstaltungen.

Erfahren Sie mehr über MIDI hier.