Polyflûte: 8 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Le projet Polyflûte conste à réaliser un instrument de musiquenumérique.

Le but est de créer un instrument de musique respectant des condition particulières? Cet instrument doit être:

-Αυτόματο και φορητό (μπαταρία, σωρός…)

-Autodidacte (Enseigner à l’utilisateur à partir d’un site internet, le fonctionnement et la construction de l’appareil)

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

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

Βήμα 1: Création Du Circuit Analogique

Notre système se base sur le principe de la détection delumière: On place une LED και photodiode face à face séparé par une hélice propulsé en roue libre par un ventilateur. 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 de daller un circuit d'émission et un circuit de réception. Το κύκλωμα είναι διατροφικό για 6 πασσάλους επαναφορτιζόμενους με τάση 1,2 V ή συνολικά 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 placée pour éviter les retours de courants). Le circuit d'émission se constitue d'une photodiode dont le signal is amplifié par un AOP? ainsi que de 2 filtres passe bas d’ordre 1 filtrant à environ 80 Hz (fréquence maximale de rotation de l'hélice).

Βήμα 2: Choix Des Composants

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

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

LED: SFH 4550

Αεριστήρας: MB40200V1 (5V)

Δίοδος: 1N4001

Φωτοδίοδος: SFH 203

AOP: LM358N

ΜΠΟΡΕΙ: MCP3008

Αντίσταση R1 (LED): 47 Ohms

Αντίσταση R2 (Φίλτρο 1): 220 Ohms

Αντίσταση R3 (Φίλτρο 2): 220 Ohms

Αντίσταση R4 (Filtre en sortie de Vref): 1 kOhms

Συμπυκνωτής C1 (Filtre): 10nF

Συμπυκνωτής C2 (Filtre): 10nF

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

Ρυθμιστής: 0J7031 reg09b

Connecteur 40 ακίδες

Raspberry PI 2 Μοντέλο Β

Hélice d'hélicoptère de 3, 8 εκ

6 σωρούς επαναφορτιζόμενα 1,2 V

Βήμα 3: Επαναπροσαρμογή 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 (9 εκατοστά μήκος, 5 εκατοστά μεγάλο). Le routage fut la partie la plus délicate, car la carte étant imprimé en double couche nous devions décidés de la disposition des connections en couche Top ou Bottom. Une fois la carte imprimée, nous avons soudés les composants sur des piştgiries afin de pouvoir enlever les compositors en cas de défaillances ou de changesements de composants. Nous avons également dû placer sur la carte le connecteur reliant le PCB et la Rasberry. Nous avons pour cela dû identifier les ports SPI de la Rasberry et faire la bonne correspondence avec le PCB.

Vous trouverez les fichiers Gerber (fichier Altium Designer).

Βήμα 4: Réalisation De La Partie Mécanique (υποστήριξη Et Instrument)

Το συστατικό του σωλήνα είναι φτιαγμένο από σωλήνα από PVC (plomberie), καθώς και από 15 cm και 4, 1 cm από διάμετρο. Στο retrouve 4 trous de 1 cm de diamètre espacé chacun de 2 cm. A l'intérieur on retrouve une hélice soutenu par une tige en plastique de 2 cm. Le PCB et le tube sont fixés sur une plaque en bois à fixé l'aide d'entretoises et de vis. Sur la partie gauche du tube on a fixé le ventilateur à l'aide d'un scotch de câble électrique. De l'autre côté, le tube est bouché par un morceau de carton.

- σωλήνας και PVC

πλάκα en bois d'environ 30 cm x 30 cm

- 4 entretoises de 3, 5 cm

- 4 οκ

- Un interrupteur 2 θέσεις κλασικό

- Υποστήριξη σωρού

- Χαρτοκιβώτιο

Βήμα 5: Σύνδεση MCP-Βατόμουρο

Η σύνδεση MCP-3008/Rasberry είναι απαραίτητη για την επικοινωνία, τη μετάδοση των παραγγελιών.

La connexion Raspberry/MCP est détaillée dans les images.

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

Βήμα 6: Απόκτηση Des Données

Une fois la Raspberry connectée à un convertisseur analogique/numérique de type MCP3008 à l'aide d'un bus SPI, il faut maintenancemant accérir les données souhaitées. Δεν σχετίζεται με τον τύπο 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 διευκολυντές για αλγόριθμους μετατροπής του Fourier à 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 à 80Hz. Pour respecter Shannon notre fréquence d'échantillonnage doit être supérieure à 160Hz, nous avons choisi une Fe à 250Hz.

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

Βήμα 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.

On use pour cela la bibliothèque GSL qui permet à 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 συνεχίζεται, στο peut retrouver l'indice i de la fréquence qui a la plus forte amplitude à l'aide de la formule suivante: Freq = i*Fe/(2*Nb_Points).

Notre fréquence d'échantillonnage étant 250Hz και nombre de points κεκτημένο étant 512.

Βήμα 8: Génération Du Son

Maintenant que l'on a récupéré la fréquence du signal il suffit de générer un sinus pour avoir un son. Deux solutions se sont ouvertes ous nous: Émettre un sinus directement à partir des fréquences accises en les multipliant pour les rendre audible, ou bien associer des fréquences προδιαγράφει aux plages des différentes notes de notre prototype.

Nous avons testé les deux méthodes et nous avons finalement retenu la seconde plus concluante. Les notes jouées sont celle de la gamme 4, cependant les contraintes de notre système nous permet seulement d'avoir 8 plages distinctes et ainsi de jouer 8 νότες διαφορετικές: Do, Ré, Mi, Fa, Sol, Sol bémol, La et Si.

Οι κωδικοί Enfin vous trouverez les ολοκληρώνουν τις λύσεις για τις άλλες περιοχές.