Превращение Винтаж Детское пианино в MIDI-контроллер с помощью Arduino

Could you turn a wooden toy piano into a MIDI controller? Could you do it in 24 hours? Liam Lacey did it at MIDI Hack 2015 in Berlin and won a prize too. Now you can make your own as Liam shares all.

В мае 2015 я посетил MIDI Hack

MIDI Hack 2015. Photos by Sebastian Höglund.

Если вы читаете мою статью, вы бы знали, что я настоятельно рекомендую платформу Arduino для принятия DIY MIDI контроллеры. Я выбрал Arduino для этого проекта перед другими предложенными платформ, поскольку она обеспечивает вам много контроля над тем, что вы делаете с ввода / вывода данных, однако он по-прежнему чрезвычайно дружелюбны новичок с большим количеством официальной поддержке и гидов. Это руководство ориентировано на людей, которые новички в электронике, разработка программного обеспечения, и Arduino.

Вот список вещей, которые вы должны для этого проекта. Все электронные компоненты, упомянутые здесь, могут быть куплены от любого хорошего магазина электроники DIY / любительском, такие как SparkFun.

What You Will Need for this Project

  • Акустическая деревянная игрушка фортепиано. Я купил свой игрушечный рояль прочь eBay примерно за $ 15, там, где, как правило, мало доступна, однако вы можете также иногда найти их в благотворительных магазинах и на блошиных рынках. Этот проект базируется на фортепиано с механизмом возникновения ключи вызвать молоток, чтобы ударить своего рода резонирующей объекта; с помощью игрушечного электронного клавиатуры не будет работать здесь.
  • Arduino плата. Это микроконтроллер, что будет
  • Пьезоэлементу. Датчики пьезоэлемент используется для обнаружения вибрации и ударов, и популярные компоненты для использования в частности, в DIY и коммерческих продуктов барабан триггера. Мы будем использовать их для выявления прессы от ключей, и вам нужно будет один из них для каждого ключа. Вам нужно будет учитывать размер Пьезоэлементы вам требуется, основываясь на размере молота головы в пианино
  • Резисторы 1М Ом. Резисторы самый основной и общий компонент в электрических цепях, и используются, чтобы противостоять потоку электричества. Вам понадобится один из них для каждого ключевого / пьезо.
  • Провода. Arduino и макеты людей проводов, также известные как мужчина-мужчина проводов перемычки, будет проще в использовании, и мы будем использовать их для подключения всех компонентов к Arduino. Вам понадобится 2 для каждого ключевого / пьезо, а также горстки статистов.
  • Паяльные менее макеты. Паяльные менее макеты позволяют создать электронные схемы без необходимости припаять все вместе. Вы, возможно, потребуется несколько из них в зависимости от того, сколько ключей Ваша игрушка пианино имеет.
  • USB-кабель
  • Двусторонняя липкая лента
  • Программное обеспечение Arduino. Программное обеспечение Arduino используется для программирования Arduino совет, чтобы делать то, что мы хотим это делать. Это свободно доступны на странице Arduino программного обеспечения и может быть запущен на ОС X, Windows, Linux и. Вы также должны загрузить Arduino MIDI библиотеку.
  • Последовательно-MIDI и программное обеспечение виртуальной MIDI-порт. Вам понадобится некоторое последовательно-MIDI программное обеспечение для преобразования сообщения, поступающие из Arduino в MIDI сообщений. Я рекомендую бесплатный голая MIDI к применению Серийный Bridge, однако есть ряд других доступных. Вы также должны использовать виртуальный MIDI-порт для подключения выходного голая на вход вашей рабочей станции или MIDI инструмента. Для этого я рекомендую loopMIDI на Windows, или на OS X вы можете использовать его встроенную IAC драйвер. В качестве альтернативы, можно
  • MIDI-программного обеспечения. Вы

Step 1—Prepare your Piano

Прежде чем вы сможете начать вставку электронику в вашем фортепиано, вы должны будете удалить звуковые стержней, или изменить их так, что вы можете смонтировать Пьезоэлементы им. Набор стержней в моей фортепиано были привинчены к нижней стороне верхней, так что я просто открутил их, чтобы удалить их, а затем ввинчивается в кусок дерева, что я мог бы закрепить пьезо датчики к. Альтернативный вариант будет исправить тонкий плоский кусок материала (например, картон, дерево) в нижней стержней, что Пьезоэлементы может быть закреплен на, однако вы можете найти его труднее, чтобы прикрепить что-то стержней, плюс вы могут также найти стержни получите на пути при попытке вставить электронику.

От левого верхнего по часовой стрелке

Другая модификация может нужно сделать, чтобы пианино добавляет шип / точка на поверхность молотка, который будет забастовку Пьезоэлементы. Если молоток головы шире, чем внутренний круг Пьезоэлементы они не могут вызвать датчики должным образом, так, чтобы преодолеть эту проблему с моим фортепьяно я выявляется шарики припоя на молотками, чтобы создать поднятую точку.

Step 2—Attach the Piezos

Теперь мы разместим датчики пьезоэлектрические в нижней части верхней части фортепиано, где механизмы молоток, как правило, забастовку звуковые стержней при нажатии клавиши. Если Ваш инструмент ручной работы, как у меня, вы, вероятно, обнаружите, что молотки Арен

Как только вы

Прилагаемые датчики пьезоэлектрические

Step 3—Complete the Circuitry

Для того, чтобы завершить схему сначала нужно присоединить плате / с и Arduino доску внутри фортепиано. Если Ваш инструмент открывает снизу, как это сделал мой вам, вероятно, нужно придерживаться доски на нижней стороне верхней, однако, если пианино открывается сверху, вероятно, можно завершить проект, просто поместив доски в нижней без необходимости придерживаться их вниз. Поместите макета / с ближе всего к Пьезоэлементы, с Arduino на другой стороне.

Далее нужно приложить компонентов к плате / с. Есть два основных раздела большинстве макетов (как показано в следующей схеме)

Как подключить один датчик пьезо к плате Arduino

Как показано в предыдущей схеме, для каждого пьезоэлектрического / ключа, черный (земля) провод из пьезоэлектрического должен быть подключен к одному из шиной заземления полос, в то время как красный (сигнал) провод должен быть подключен к одному из терминала полосы. Затем необходимо подключить резистор (в любой ориентации) от клеммной колодки к первом полосы; провод от клеммной колодки к одному из аналоговых входных выводов на Arduino, и другим проводом от земли полосы к одному из выводов земли. Затем необходимо повторить эту схему для каждого пьезо, с использованием другого терминала полосу и Arduino аналоговый вход штифт каждый раз, как показано на следующем рисунке.

Как подключить несколько датчиков пьезо к плате Arduino

Я рекомендую использовать различные цветовые провода для каждого аналогового входного соединения, как это делает его легче увидеть, что

Топ

Step 4—Edit and Upload the Code

После аппаратного и электроника завершения, то вы должны загрузить некоторое программное обеспечение для Arduino борту, что получится показания Пьезоэлементы в MIDI ноты. После того как вы скачали и установили как программное обеспечение Arduino Arduino и MIDI библиотеку, открыть приложение Arduino и скопируйте приведенный ниже код в текстовый редактор Arduino:

/*
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);
}
        

Обучение, как использовать программное обеспечение Arduino и как кодировать это немного выходит за рамки данной статьи, поэтому я

  • NUM_OF_KEYS
  • ПОРОГ
  • NOTE_LENGTH
  • VEL_SENSE_VAL
  • midiChan
  • midiNote
  • triggerSensor

Программное обеспечение Arduino

Как только вы

  • Идти к
  • Подключите Arduino совет к компьютеру через USB.
  • Идти к
  • Идти к
  • Идти к

Пожалуйста, обратите внимание

Spotlight Courses

More courses released every few days.

Step 5—Connect the Software

Слева: Настройка виртуальной MIDI-порт на OS X. правом верхнем Настройка голая MIDI к серийному моста. Внизу справа: Подключение к виртуальной MIDI порта в Ableton Live.

Наконец, вы должны запустить и подключить все необходимое программное обеспечение на вашем компьютере:

Настройка виртуальной MIDI-порт:

Если вы находитесь на Windows:

  • Откройте loopMIDI
  • Нажать на
  • Оставьте работающее приложение

Если вы находитесь на OS X:

  • Запустите
  • Идти к
  • Двойной щелчок по
  • Убедитесь, что
  • Закройте приложение

Подключите MIDI голая-последовательный мост к Arduino и виртуальной MIDI порт:

  • Запустите голая
  • На левой стороне установить
  • На правой стороне установлен
  • Убедитесь,
  • Оставьте работающее приложение

Подключите вам программное обеспечение DAW / MIDI инструмент для виртуального порта:

  • Запустите DAW или MIDI инструмент
  • В соответствии с ней

Пожалуйста, обратите внимание, - если ваш Arduino взлома с HIDUINO, шаги 1 и 2 дон

После этого была завершена теперь вы должны быть в состоянии вызвать ноты из ваших MIDI инструментов с игрушечным пианино.

Смотрите короткий демо-видео акустического фортепиано игрушки MIDI контроллера в действии:

Conclusion

Так что

Кроме того, если вы заинтересованы в участие в следующем мероприятии MIDI-Hack, держать глаза на веб-сайте MIDI-Hack для объявлений. Есть также несколько подобных Музыка Техника hackathons, которые ежегодно проводятся во всем мире, таких как музыка и музыка Hackday Tech Fest, а также различных разовых и локальных событий.

Узнайте больше о MIDI здесь.

Synthesis 101
The Filter
by Bob Moog Foundation

"Liam is the Head Of Development specialising in software development at Modal Electronics, the company behind the 002, 008, CRAFT and SKULPT synthesisers, and was previously the lead software developer at nu desine, the developers of the AlphaSphere MIDI controllers. He was also an Associate Lecturer at UWE, Bristol, UK where he gradua..." Read More

Discussion

Joe
How would the code change if I wanted to use something besides a piezo. What if I just wanted to turn the Arduino into a Makey Makey and connect electrical currents from the GND to A0.
Liam Lacey
Hey Joe,
You could connect a different type of sensor or electronic source and get results without changing the code, however it will only create a note based on the first reading it gets over the threshold (due to the logic implemented for turning piezo inputs into MIDI notes). Using just electrical current to trigger a reading would be very similar to using a simple push button (where pressing the button completes the circuit and creates a reading), so I'd recommend looking at Arduino button tutorials for that.
Michel Mariano
when I put the code in my arduino notes repeatedly play without stopping and I do not touch any key how do I resolve this error I think it's the end I am not able to understand. please help me.
Liam Lacey
Hey Michel,
It sounds like your piezo sensors are not properly connected to the Arduino. Check that they are connected to the correct pins. You may also need to correct the value of NUM_OF_KEYS in the code if you are using less than 16 sensors/keys. You may also need to up the value of THRESHOLD in the code if your piezos are particularly sensitive.
Michel Mariano
Hey Liam,

thanks for answering me so fast , I'll check that the wires are connected correctly, I have another doubt about the code it in the end you said : "repeat the below code for each anaolog input/piezo sensor", and I 'm trying to do with a arduino uno with only 3 pins I changed all that you said , but the end I do not know where to get the code to be copied to each piezo I have and also do not know where it ends.

look I change this:

NUM_OF_KEYS = 3;
midiNote[NUM_OF_KEYS] = {86, 84, 83}
triggerSensor[NUM_OF_KEYS] = {A0, A1, A2}
IN THIS PART I WILL NEED TO PUT SOME NUMBER? -> (int count; count < NUM_OF_KEYS; count++)

Im sorry for all this question but im very lost with this and thank you so much for your help and sorry for my english.
Im from Brasil.
Liam Lacey
Hey Michel,

NUM_OF_KEYS, midiNote, and triggerSensor are the only values you need to change, which you have correctly done. The "repeat the below code for each anaolog input/piezo sensor" comment is actually a description of what the below 'for' loop does, rather than being an instruction. You shouldn't have to change any code in that section for it to work.
Michel Mariano
Hey Liam,

Thank you so much, this time again made ​​the piezos cables and worked, thanks for your help I buy one arduino mega
and when it comes I gonna do with the 16 piezos.

please let me ask you one more question?! can I put on this project potentiometers or one pitch bend?
Liam Lacey
Hey Michel,

Glad you got it working.

If you want to attach something like a potentiometer you'll need to change the code for reading from that particular analogue input. However the code needed here is a lot simpler - see https://www.arduino.cc/en/Tutorial/AnalogReadSerial to lean how to do this.
Florent
Hi ! Thanks for the amazing tutorial. This code line doesn't work on my Arduino when I try to install it.

_____

#include

____

He's answering me this

#include
^
exit status 1
#include expects "FILENAME" or

Do you have an idea?

Thanks,
Florent
Liam Lacey
Hey Florent,

Thanks for the kind words and for spotting this mistake.
The code above has now been updated to the correct version.

Thanks,
Liam.
Florent
Thanks! So I need this Midi.h file? Best, Florent
Liam Lacey
Yes, you need to download and install the Arduino MIDI library from http://playground.arduino.cc/Main/MIDILibrary. Best, Liam.
Florent
It's perfectly working now ! Thank you so much !
Organist
Great article thanks @Liam. I am embarking on a charity project as part of a education outreach project for our local 'large' parish church and wonder whether you would be able to give me some help with some sticking points (understand if not)...

Project = allow young people to explore (play) the out-of-reach pipe organ from a wireless-midi capable keyboard.

So far... I have an arduino, a wireless midi transmitter/receiver (Medeli WIMIDI - tested and quite surprised by performance), a breadboard (cables, female midi socket etc).

I want to connect the wireless midi transmitter to the out socket of the remote keyboard and the wireless midi receiver to the arduino (I need to solder connect to arduino via breadboard). With the arduino midi library I presume I will then be able to receive the incoming midi signal ? This is where it becomes tricky for me to ascertain next steps!... I then want to translate the midi in to individual note signals (much like what you have done in this article). Is this possible?

If this is doable, my last sticking point is how to get the individual note signals 'transferred' to the organ console. I have seen an article where someone attaches a solenoid for each note to a wooden board and then rests the board over the top of the organ keyboard. However, the organ we are planning to work on already has access to the rear of the keyboard and each note has a visible switch (2 cables to each note) on a low voltage (12v) system. Is it possible to intercept each of these switches with the arduino outputs for each note? My apologies if this is a stupid question!?
Emin
Hej Liam!

This is an awesome tutorial. It'll help me a lot with what I want to do cause the setting is similar but usage is completely different.

I wonder if the amount of the contact mics can be different? Is there any maximum we can connect?

Also, is it possible to use condenser mics instead of piezos, possibly with a little trick?? Otherwise do you have any suggestions of how I can do it?

Thanks a lot!
Liam Lacey
Hey Emin,

The number of piezo sensors you can connect depends on the number of analog inputs that your microcontroller has e.g. on an Arduino Mega you have 16 analog inputs. However it is possible to expand this number using multiplexer components - see https://playground.arduino.cc/Learning/4051. There are also Arduino IO expander shields that can do this for you.

Regarding using consider mics instead, the extra complexity depends on whether you are just trying to detect a sound level, or trying to capture actual sound data. For just detecting sound levels see http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Arduino-microphone-circuit.php as an example, however recording actual audio is more complex (e.g. see http://www.instructables.com/id/Arduino-Audio-Input/).
Emin
Hey Liam!

Thanks a lot for your answer.

I have an Ard.Mega and I indeed only need to use them to retrieve vibration data - not sound.

Do you think I can use your setup the same, but differ the code to make it receive only vibration level - say from 0 to 100? In that case, would you mind sharing how the code shall be?

Many thanks.
manirbangladesh
It's very specific tutorial. Great. Anyone can learn from this tutorial. I will use this guide for a midi drum. 9 piezos will be used.
I had a question. You used 18 piezo. But the Arduino mega allows only 16 input. What ambi missing?
Liam Lacey
Hey manirbangladesh. Contrary to the photos of the piano, I only actually used 16 piezos due to the 16 input limit on the Arduino Mega (originally I was going to use a multiplexer to allow for 18 piezos, however I later decided to abandon this idea for simplicity sake, but then forgot to remove the extra 2 piezos).
manirbangladesh
I used your code for my 10 piezo drum. All worked well. I will be very happy to know if i can change the treshold of each individual piezo by following line ?
""""const int THRESHOLD = {5,6,8,4,2,5,7,8,5,6};""""

What is the highest treshold value ?
Can you please tell me how i can separately change treshold, and limit the maximum & minumum velocity of each individual piezo?
If possible, write me another command line where i can adust the time amount for the gap between two stroke to avoid double triggering problem.
Thank you.

Liam Lacey
To create individual threshold values for each sensor you could create an array of const int values, e.g. const int THRESHOLD[NUM_OF_KEYS] = {5,6,8,4,2,5,7,8,5,6}; .

The highest value a piezo sensor can send using an Arduino is 1023, so threshold values could be anything up to this.

If you just want to 'clip' limit the velocity value, you could change the values on lines 'if (midiVelocityVal[count] > 127) midiVelocityVal[count] = 127;' to set a lower max value, and you could do the same kind of thing for the minimum limit e.g. 'if (midiVelocityVal[count] < 10) midiVelocityVal[count] = 10;'.

To limit how often a stoke can happen you could use the Arduino Millis Library (https://www.arduino.cc/en/Reference/Millis) to store a time for every stoke and then only process a new stroke if it's time is greater than the last time by a certain amount.
manirbangladesh
Thank you... i have learned a lot from you. Thank you again
manirbangladesh
Millis library is not a safe thing to try i think. Anything else?
I saw padcycles in some sketch. I think it's about avoiding double triggering. I am not sure though. I tried Google. Didn't get enough learning about that term.
manirbangladesh
Hello Again...
I have been playing my DIY arduino midi drum for a year.
your code works flawlessly. Recently i have decided to use a foot switch instead of using 2 separate pads for closed & open hat.
I use Arduino meda...Can you please guide me how the momentary switch should be wired to my arduino ?
And what modification i have to make into my current code for activating the switch functionality ?
My current Code is given below...

/*
Midi drum ..with 10 piezo.. no pedal(2 separate pad with 2 separate piezo for closed hat and open hat), Kick,snare, open hat, closed hat, tom1, tom2, tom3, crash1, crash2, ride
*/

#include
MIDI_CREATE_DEFAULT_INSTANCE();

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

//Set this value to the number of keys/piezos you are using
const int NUM_OF_KEYS = 10;

//Adjust this value to change the sensitivity of the piezos
const int THRESHOLD = 10;

//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 = 10;

//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] = {36, 38, 60, 61, 49, 52, 48, 47, 43, 84};

//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,};

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

//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);
Serial.begin(115200); //REMOVE THIS LINE IF USING HIDUINO INSTEAD OF HAIRLESS
}

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 / 1523.0);

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

//make sure we don't go out of range
if (midiVelocityVal[count] > 127)
midiVelocityVal[count] = 80;

//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);
}

manirbangladesh
can you help...?
I want to add a momentary switch as a foot pedal which will triggers note between 61 & 60 ( Closed & open HiHat). Thank You

Want to join the discussion?

Create an account or login to get started!