Электронная гитара для токарного станка на arduino

Тюнер гитары на контроллере Arduino

Электронная гитара для токарного станка на arduino

Сделайте ваш собственный настройщик гитары с помощью контроллера Arduino! Я решил сделать его потому, что хотел провести эксперимент с аудио входом и частотным детектированием. Я использовал метод Аманды Гассаи (Amanda Ghassaei) для частотного детектирования Arduino, чтобы получить значения частоты с помощью Arduino. Светодиоды загораются в соответствии с частотой аудио входа, индицируя, являются ли звуки, издаваемые струной, диезными, бемольными или настроенными.

Сверление отверстий

Просверлите предварительно намеченное отверстие на боковой стороне вашего корпуса с помощью перового сверла диаметром 1/8″. Рассверлите начальное отверстие с помощью долотчатого бура диаметром 13/16″, чтобы сделать большее отверстие для однополюсного кулисного переключателя. Кулисный переключатель будет служить в качестве выключателя питания тюнера.

Просверлите отверстие под отверстием для выключателя с помощью бура диаметром 23/64″. Это отверстие будет использоваться для аудио гнезда.

Двухпозиционный выключатель

Припаяйте красный конец коннектора одной из ваших батарей к одному из контактов на выключателе и красный провод к другому контакту выключателя. Пропустите защелкивающийся коннектор и провод через отверстие диаметром 13/16″ в вашем корпусе и закрепите его на месте с помощью монтажной гайки.

гнездо

Припаяйте зеленый провод к выходной клемме, а черный провод к заземляющей клемме на аудио гнезде. Вставьте аудио гнездо в отверстие диаметром 23/64″, которое вы просверлили и закрепите его на месте с помощью монтажной гайки и шайбы.

Разъем питания

Разберите разъем питания M-типа.

Припаяйте красный провод к штыревому выводу разъема, а черный провод к цилиндрическому выводу разъема. Пропустите оба провода через черный кожух и прикрутите черный кожух обратно на разъем.

Усиление и смещение

сигнал, исходящий от электрической гитары, должен быть усилен приблизительно до двойной амплитуды 5В (амплитуда от пика до пика сигнала) и смещен к центру до приблизительно 2.5В в противоположную сторону от 0В. Сигнал должен находиться в диапазоне между 0 и 5В для того, чтобы он мог быть считан аналоговым входом контроллера Arduino. Он должен иметь наибольшую возможную амплитуду без среза, чтобы получить более точные значения частоты.

Выше показана принципиальная схема, которую необходимо собрать.Я рекомендую изготавливать данную схему на макетной плате и протестировать ее с помощью осциллографа перед окончательным соединением и пайкой. Вашим аудио входом должен быть зеленый провод аудио гнезда. Подсоедините черный провод гнезда к земле. Присоедините щуп осциллографа к выводу смещения постоянной составляющей DC offset (где схема присоединяется к выводу A0 на контроллере Arduino). Постепенно увеличивайте уровень громкости на вашей гитаре и вставьте выход вашей гитары в аудио гнездо.

Поиграйте на каждой струне и проверьте показания осциллографа, чтобы убедиться, что сигнал находится по центру в значении приблизительно 2.5В, и что сигнал близок, но не превышает двойную амплитуду величиной 5В. 

Попробуйте запустить эту модифицированную версию кода Аманды для частотного детектирования для Arduino, чтобы протестировать вычисленное значение частоты Arduino.

Единственное изменение, которое я внес в ее код, состояло в том, что я удалил индикаторный светодиод амплитудного ограничения сигнала и вместо него ввел «амплитудное ограничения сигнала» во встроенный монитор последовательного интерфейса, когда сигнал срезается.

Читайте также  Нарезка конической резьбы на токарном станке

Встроенный монитор последовательного интерфейса должен отображать частоту, издаваемую струной. Струны гитары должны иметь следующие значения частоты:

E — 82.4 ГцA — 110 ГцD — 146.8 ГцG — 196 ГцB — 246.9 Гц

E — 329.6 Гц

Зачастую трудно заставит работать частотное детектирование, поскольку более высокие по звучанию струны имеют более низкую амплитуду сигнала, чем более низкие по звучанию струны. Код Аманды имеет переменную, которая называется ampThreshold (порог амплитуды). Данная переменная представляет собой минимальную амплитуду сигнала для контроллера Arduino, которая позволяет вычислить частоту.

Для тюнера гитары значение ampThreshold должно быть достаточно высоким, чтобы контроллер Arduino вычислил частоту более высоких по звучанию струн, но в то же время достаточно низким, чтобы не получить слишком много шума от более низких по звучанию струн. Я обнаружил, что значение ampThreshold = 20 работает. Вы должны играть на более высоких по звучанию струнах сильнее, чтобы контроллер Arduino выбрал их, и при этом частотное детектирование будет хорошо работать.

Вы может экспериментировать с другими значениями, чтобы детектирование работало в соответствии с вашими требованиями. Значения от 10 до 30 хорошо подходят. Для получения более подробной информации о работе алгоритма Аманды обратитесь к ее инструкциям: Частотное детектирование Arduino.

Припаивание микросхемы

Припаяйте контроллер TL082 к печатной плате с нанесенной сеткой.

Припаивание усилителя и некоторых компонентов к выводу DC Offset

Припаяйте резисторы для усилителя и провод к выходу усилителя. Припаяйте конденсаторы и резисторы к выводу DC offset. Припаяйте провода к выводу DC offset, которые будут подсоединяться к выводу 5В, земля и A0 на Arduino.

Припаивание питания и входа

Припаяйте красный провод на выключателе питания к +VCC (вывод 8) на микросхеме TL082. Припаяйте черный провод к земле.  Припаяйте черный провод защелкивающегося коннектора второй батареи к -VCC (вывод 4) на микросхеме TL082, а красный провод к земле. Припаяйте зеленый провод аудио гнезда к положительному входу операционного усилителя на TL082 (вывод 3), а черный провод к земле.

Припаяйте красный провод разъема питания к +VCC (вывод 8), а черный провод к земле и вставьте разъем в контроллер Arduino. Вставьте провода для 5В, земли и A0 от вывода DC Offset в контроллер Arduino.

Изготовление передней панели

Для изготовления передней панели тюнера гитары я использовал лазерную резку. Мне нравится вид белого акрила и возможность выгравировать буквы и символы на передней панели. Я прикрепил шаблон для передней панели тюнера гитары. Для создания шаблона я использовал программу CorelDRAW. Также файл шаблона приложен и в формате EPS.

Если у вас нет лазерной резки можно использовать обычную крышку от корпуса и просто просверлить в ней отверстия.

Используйте перовое сверло диаметром 13/64″ и просверлите шесть отверстий для светодиодов, соответствующих шести различным струнам, которые нужно настроить и семь отверстий для светодиодов, которые будут показывать, является ли струна диезной или минорной. Поставьте метки на наборе из шести отверстий E, A, D, G, B и E слева направо. Поставьте метку на среднем отверстии набора из семи отверстий в виде треугольника, вершиной по направлению к отверстию.

Поставьте на самое правое отверстие музыкальный символ диез, а на самое левое отверстие музыкальный символ бемоль.

Светодиоды

Припаяйте светодиоды к вашей макетной печатной плате. Разместите светодиоды так, чтобы они входили в отверстия акриловой передней панели. Для этого положите переднюю панель сверху вашей печатной платы и нанесите метки в соответствии с отверстиями на плате с помощью ручки. Таким образом, вы будете знать точное место на плате, куда нужно припаять светодиоды. 

Припаяйте резисторы номиналом 150 Ом к анодам каждого светодиода. К другим концам этих резисторов припаяйте провода, которые будут присоединены к соответствующим выводам контроллера Arduino.Я выбрал красные провода для светодиодов, которые будут показывать, что струна настроена и зеленые провода для светодиодов, которые показывают, что струну нужно настроить.

Читайте также  Токарный станок ИЖ 1ис611в технические характеристики

Припаяйте катоды светодиодов и черный провод к земле. Этот черный провод необходимо подсоединить к заземляющему выводу контроллера Arduino.

Сборка

Установите переднюю панель тюнера на печатную плату с припаянными светодиодами. Подсоедините провода на печатной плате к контроллеру Arduino. Далее показан список соответствия светодиодов и выводов контроллера. 

самый левый красный светодиод (самый низкий) — вывод 8следующий красный светодиод справа — вывод 9следующий красный светодиод справа — A5зеленый светодиод (настроенный) — A4первый красный светодиод справа от зеленого — A3следующий красный светодиод справа — A2

самый правый красный светодиод (самый высокий) — A1

Самый левый светодиод с меткой «E» — вывод 2Светодиод с меткой «A» — вывод 3Светодиод с меткой «D» — вывод 4Светодиод с меткой «G» — вывод 5Светодиод с меткой «B» — вывод 6

Самый правый светодиод с меткой E» — вывод 7

На втором изображении выше также показаны метки. Черный провод на печатной плате необходимо подсоединить к заземляющему выводу контроллера Arduino. 

Включите тюнер и проверьте его, чтобы убедиться в правильности подключения светодиодов.

Установка в корпус

Аккуратно прикрепите переднюю панель к передней крышке корпуса. Убедитесь, что все провода надежно подсоединены. Установите переднюю крышку корпуса на место и закрепите с помощью винтов.

Настройка

Подсоедините вашу гитару к тюнеру и выполните настройку!

Скачать список элементов (PDF)

Оригинал статьи

Прикрепленные файлы:

  • Guitar_Tuner.pde (5 Кб)
  • Guitar tuner front.rar (417 Кб)

Источник: https://cxem.net/sound/music/music36.php

Электронная гитара для токарного станка, какую выбрать, особенности сборки на Arduino

Электронная гитара для токарного станка на arduino

  ›  Токарные станки  ›  Один из способов автоматизации работы на токарном станке — электронная гитара

Электронная гитара для токарного станка представляет собой узел, который направлен на уменьшение или увеличение скорости вращения или подачи. Обеспечивают возможность смены частоты вращения дополнительные зубчатые колеса, их может быть несколько пар (от 1 до 3).

Что это такое, функционал

Заводские токарные станки обычно довольно тяжело настраиваются для смены шага. Изменение подачи и нарезания резьбы получается выполнить только с помощью сменных шестерен. Задача требует большого количества времени — от получаса для замены и настройки деталей.

Важно!

Зачастую металлорежущие станки не позволяют нарезать левую резьбу, так как автоподача производится исключительно влево.

https://www.youtube.com/watch?v=DdsQXt88euE

Блок для «электронных шестерен» позволяет:

  • менять направление нарезки;
  • изготавливать резьбу, шаг которой легко регулируется;
  • использовать синхронную и асинхронную подачу;
  • получать левую резьбу;
  • наглядно видеть угол наклона шпинделя (выполняет функцию делительной головки).

Конструкция

Электрогитары для станков состоят из:

  1. Сменных зубчатых колес (2–6 штук). Гитары с одной парой шестеренок встраиваются в цепи, работа которых не связана с точной настройкой. Две и три пары используют, когда необходима точная настройка кинематической цепи. Токарно-винторезные станки оборудуют набором колес, число присутствующих зубьев кратно 5. Обычно данный класс оборудования оснащен комплектом таких шестеренок, их количество составляет 22 штуки.
  2. Двух осей, на которые крепятся шестерни. Оси служат для вращения зубчатых колес.
  3. Шпинделя (или шпинделей), выполняющего функцию закрепления инструмента (сверла, развертки и др.).
  4. Энкодера, закрепляемого на шпинделе и измеряющего его вращение. Данную деталь можно достать из старого струйного принтера. Доставать лучше сразу с датчиком, его затем рекомендуется вставить в корпус из оргстекла.
  5. Блока управления, отвечающего за формирование сигналов.
  6. Кабелей.

Вращение, которое производит первая шестерня, сидящая на выходном валу передней бабки, передается на последующие зубчатые колеса, откуда импульс переходит на входной вал коробки подач.

Читайте также  Токарный станок 1а616 технические характеристики

Технические характеристики

  • синхронная подача: 0.01-0.25 мм/об;
  • асинхронная подача: 5–132 мм/мин;
  • произвольность шага: 0.001-4.500 мм;
  • точность угла поворота шпинделя — 0,05 градуса;
  • делитель шпинделя, с шагом в 0.1 градус, калькулятор деления;
  • наличие программных упоров (можно сохранить понравившиеся параметры для последующей работы);
  • ускоренная подача;
  • автоматическое нарезание резьбы;
  • многопроходный цикл точение/торцевание;
  • перемещение в масштабе с помощью РГИ.

Плюсы и минусы

Среди достоинств устройства следует выделить:

  1. Возможность более точной автоматизации производства. Человек здесь нужен только для проверки инструментов, их накладки, а также для установки и снятия заготовок. Таким образом, один мастер может работать сразу на нескольких токарных станках.
  2. Повышение производственной гибкости. При необходимости изготовления иной детали нужно всего лишь подкорректировать программу.
  3. Высокая точность работы станка, а также повторяемость обработки деталей. Благодаря этому токарный станок будет обрабатывать детали нужное количество раз и его производительность при этом не будет страдать в отличие от мастера, который устает в процессе работы.
  4. Возможность расчета времени обработки заготовок, т. к. на каждую отведено определенное количество времени. Это помогает планировать производство более регламентировано.
  5. Доступная стоимость деталей для сборки.

К недостаткам электронной гитары для токарного станка можно отнести:

  1. довольно высокую стоимость при покупке данного оборудования. Гораздо бюджетнее собрать приспособление самостоятельно. Однако и самостоятельная сборка, установка и настройка довольно непростой процесс. Новый станок с ЧПУ обойдется мастеру не менее, чем в 2 000 000 рублей.
  2. Сложность в подборе редуктора. Некоторые из-за высокочастотной подачи разгоняют станок так, что тот выходит за пределы номинала. Усилие также может превышать требуемое, поэтому рекомендуется учитывать работу используемого редуктора и других составляющих, они несомненно повлияют на качество работы.
  3. Если разрешение энкодера малое, есть вероятность возникновения проблем при работе с резьбой, шаг которой больше 10 мм.

Как правильно подключить?

План подключения электрической гитары, следующий:

  1. Перед началом подключения следует установить энкодер на шпиндель. Корпус устройства крепят к передней бабке (ПБ) латунными втулками (8 мм), энкодер крепят на втулке, которая поджимает задний подшипник шпинделя.
  2. Датчик удобно закрепить на шпинделе вместо шестеренки, а корпус датчика — на ПБ токарного станка.
  3. На вал подачи крепим шаговый двигатель. При желании можно убрать детали, предназначенные для крепления шестеренок.
  4. Для защиты электроники от летящей стружки прячем ее в кофр из оргстекла. Плату рекомендуется оборудовать USB разъемом, его удобно использовать для подключения датчика, а также кабелем, через него к электрогитаре можно подсоединить клавиатуру и кнопки. Макетная плата Ардуино легко позволяет включить все необходимые составляющие.
  5. На основании платы закрепляем отдельный выключатель питания и разъем, благодаря которому удастся подключить блок питания драйвера.

Важно!

Для защиты от перегревания систему следует оборудовать вентиляторами. Они обеспечат охлаждение, что поможет работать на токарном станке с подключением электронной гитары длительное время.

  1. Блок питания (для питания Ардуино хватит механизма на 12 вольт) устанавливается под блок управления. От него будут получать электроэнергию и вентиляторы, если они будут установлены.
  2. Управление можно облегчить, изготовив раздельную индикацию и кнопки.

Настройка электронной гитары:

  1. Для начала следует выполнить фазировку энкодера так, чтобы в момент прямого вращения шпинделя (на себя) угол увеличивался. В случае уменьшения угла следует поменять выходы А и В в энкодере местами.
  2. Далее, необходимо настроить количество рисок энкодера и подач.
  3. Вывести минимальные биения посадочного фланца.
  4. Выполнить настройку количества резьбы.

Электронная гитара для токарного станка довольно удобный инструмент для мастеров, которые ценят свое время и хотят добиться высокого качества и производительности труда. При грамотном подходе к сборке данного устройства удастся добиться превосходного эффекта в автоматизации производства.

Источник: https://vseostankah.com/tokarnye-stanki/elektronnaya-gitara-kakuyu-vybrat-arduino.html