sábado, 7 de diciembre de 2013

TP4: CIRCUITOS PARA GENERAR Y PROCESAR SONIDO


INTRODUCCIÓN

     Para este trabajo decidimos realizar los siguientes circuitos:
  • Un generador de tonos con lógica CMOS
  • Un Atari Punk Console
  • Un Baby Sequencer de 8 pasos
  • Un teclado de jugete modificado para controlar pitch
  • Un amplificador
  • Un pedal booster MicroAmp


DESCRIPCIÓN

Generador de tonos y Atari Punk Console

     Estos generadores de tono y/o ruido permiten generar sonidos que luego pueden ser procesados por otros dispositivos, como el sequencer, el teclado, los pedales o cualquier filtro o efecto.

Baby Sequencer de 8 pasos

     Es un simple sequencer de 8 pasos. Lo que hace es enviar un loop pulsos de voltaje variable, donde cada paso es controlado por un potenciómetro. El tempo lo da un clock que se controla con un potenciómetro. Este dispositivo puede combinarse con los 2 anteriores.

Teclado modificado

     Teclado de juguete modificado que puede combinarse con los circuitos anteriores, para modificar el pitch del audio.

Amplificador

     Amplifica el sonido de los circuitos anteriores. Además cuenta con un parlante propio.

Pedal Booster

     Su función es de lo más simple: Incrementar el volumen de salida de un instrumento. Su aplicación más conocida es durante los solos, le da el boost necesario para destacarse de la mezcla principal. Posee diferente coloración dependiendo de como se lo conecte. Si se hace delante de una distorsión u overdrive, éste incrementa la saturación pero muy poco el volumen. En cambio si se coloca detrás de una distorsión o overdrive, éste incrementa sólo el volumen. Se puede utilizar para equilibrar los niveles en un cambio de guitarras con diferentes pastillas. Sirve además, para aumentar la potencia de la señal en un sistema en donde ésta se haya debilitado por la utilización de gran cantidad de pedales o cables muy largos.

REALIZACIÓN

Atari Punk Console + Sequencer


Elementos para el APC:
- Circuito integrado 556 (x1)
- Potenciómetros de 500 kΩ lineales (x2) 
- Capacitores de 0.1 µf (x2)
- Capacitor de 10 µf (x2)
- Resistencia de 1 kΩ (x1)
- Resistencia de 4.7 kΩ (x1)
- Resistencia de 10 kΩ (x1)
- Switch 1P1T (x1)
- Jack 1/4" (x1)
- Cable
- Placa perforada
- Lata o caja y agujereadora, para hacer el gabinete

Elementos para el Sequencer:
- Circuito integrado 4017 (x1)
- Circuito integrado 555 (x1)
- Potenciómetros de 100 kΩ lineales (x8)
- Potenciómetro de 1 mΩ lineal (x1)
- Capacitor de 1 µf (x1)
- Diodos 1N4148 (x8)
- Leds de 5,5mm (x8)
- Resistencias de 2.2 kΩ (x8)
- Resistencia de 100 kΩ (x1)
- Cable
- Placa perforada
- Lata o caja y agujereadora, para hacer el gabinete
- Bateria de 9v (x1, para alimentar ambos dispositivos)

     
Se construyó el Atari Punk Console, basándose en el esquemático de Collins Lab. Se probó y se decidió reemplazar los 2 potenciómetros de 1mΩ que proponía, por otros de 500kΩ, porque permiten controlar con mayor definición a cada uno de los 2 ociladores del 556.
Luego, se construyó el sequencer tomando como referencia el esquemático del Baby Sequencer de 10 pasos, pero reduciéndo los pasos a 8.
Para conectar ambos dispositivos entre sí, se utilizó este esquemático, que indica como conectar un clock al sequencer (para establecer el tempo del loop) y como conectar el sequencer al APC. Esto último, se resolvió utilizando un switch 1P1T, que permite enviar la tensión variable proveniente del sequencer a uno u otro oscilador del APC.


Esquemático del Circuito del Atari Punk Console + Sequencer




Imágenes del Proceso


























Demostración del Atari Punk Console + Sequencer


 

Amplificador


Pedal Booster MicroAmp


Elementos para el MicroAmp:

- Circuito integrado 4558 (x1)
- Potenciómetro de 500k Ω Rev. Log (x1)

- Resistencia de 22M Ω (x1)
- Resistencia de 10M Ω (x2)
- Resistencia de 1k Ω (x1)
- Resistencia de 100k Ω (x2)
- Resistencia de 2K7 Ω (x1)
- Resistencia de 56k Ω (x1)
- Resistencia de 10k Ω (x1)
- Resistencia de 470 Ω (x1)
- Capacitor de 0,1 µf (x1)
- Capacitor de 1 µf (x1)
- Capacitor de 15 µf (x1)
- Capacitor de 4,7 µf (x1)
- Capacitor de 50 pf (x1)
- Diodo 1N4148 (x1)
- Led de 5mm - Alta Luminosidad Color Azul (x1)

- Porta Led de 5mm (x1)
- Jack Stéreo Hembra (x1)
- Jack Mono Hembra (x1)
- 3pdt Footswitch True Bypass (x1)
- Ficha de alimentación hembra (x1) 
- Zócalo de 8 (x1)
- Borne de 3 (x1)
- Cable

- Plaqueta de Pertinax cobreado
- Cloruro Férrico
- Pie de Goma Antideslizante (x4)
- Perilla Xotic Negra (x1)
- Caja de aluminio
- Bateria de 9v (x1)
- Taladro, Mecha de Acero rápido (1mm), Soldador y Estaño.




Se construyó este pedal booster, basándose en el modelo clásico de MXR. Se hicieron varios reemplazos de componentes ya que no pudimos encontrarlos. El diodo que pedía el circuito era el 1N270, y éste fue reemplazado por un 1N4148. Se soldaron en paralelo dos resistencias de 10M Ω para reemplazar a la de 22M Ω. Se colocó un capacitor de cerámico de 47pF en vez del de 50pF (Este último no es una medida comercial). Se invirtieron las entradas de un potenciómetro logarítmico de 500k, reemplazando así uno anti-logarítmico que es algo raro y difícil de conseguir.

El esquemático del circuito para la plaqueta se imprimió en papel de revista (funciona igual que el papel ilustración, y es más barato), con una impresora láser (Solamente utilizar impresoras con tóner, ya que éste es  que se pega al cobre de la plaqueta. Una fotocopiadora también serviría). Luego se cortó la plaqueta a la medida del modelo de la impresión y se cortó bien delimitado además el circuito de la hoja impresa.
Se apoyó la impresión sobre la placa, y se dio calor por varios minutos (5 minutos aprox.) con una plancha (De planchar ropa). Después se dejó enfriar la placa en agua fría por los minutos necesarios hasta que se humedezca el papel y prácticamente se desprenda solo. Se remarcó con fibra permanente algunas de las líneas que parecían más débiles.
Por último se dejó de remojo la plaqueta en el cloruro férrico hasta que éste se coma el cobre que no se necesite. Luego se limpió el tóner con acetona y algodón, y con una mecha de 1mm de acero rápido se hicieron las perforaciones.

El circuito se armó en una protoboard para verificar el correcto funcionamiento. Y después de que anduviera se soldaron con mucho cuidado los componentes a la plaqueta.

Finalmente se soldaron los jacks, una resistencia de 1k al led, y las fichas de alimentación.
Se perforó la caja para colocar el potenciómetro, el portaled, el jack de entrada y el jack de salida, el footswitch y la ficha de alimentación para transformador de 9v.


Esquemático del Circuito 




Esquemático de la plaqueta




Imágenes del Proceso



Demostración 






REFERENCIAS

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jueves, 14 de noviembre de 2013

TP3: PROYECTOS CON ARDUINO


INTRODUCCIÓN

     Para este trabajo decidimos realizar los siguientes instrumentos, utilizando la plataforma de hardware libre Arduino y el software libre Pure Data:
  • Un instrumento polifónico, utilizando 4 disqueteras de 3 ½
  • Un instrumento polifónico, basado en la famosa arpa láser, realizado con 5 lásers de baja potencia
  • Un controlador activado por viento, más específicamente por el soplido del ejecutante


MOTIVACIÓN

Floppy Disk Musicales

     La primera idea fue realizar este proyecto para poder reciclar disqueteras de 3½, aprovecharlas y darles un uso interesante ya que hoy en día son prácticamente una tecnología obsoleta. Además de que todos teníamos alguna olvidada en nuestras casas.

Arpa Láser

     Esta idea surgió porque a todos nos interesaba desde lo visual y podía funcionar como un controlador para cualquier sampler o sintetizador, e incluso combinarse con el proyecto de las disqueteras.

Controlador de Viento

     A partir del conocimiento de que un motor girado manualmente genera tensión, se nos ocurrió generar un controlador de viento, que consiste en una especie de trompa (fabricada con materiales reciclados) con un cooler a la salida, el cual se activaría mediante el soplido del ejecutante.

REALIZACIÓN

Floppy Disk Musicales


Elementos:
- Placa Arduino
- Fuente de alimentación de PC.
- Disqueteras de 3 ½ (x4)
- Cable
- Piezoeléctrico (x4)
- Ficha plug hembra (x4)
- Estructura: Madera, clavos y pintura negra.


     Después de leer gran cantidad de tutoriales, se llegó a la conclusión de que todos ellos estaban basados en uno en común, ya que en todos los casos utilizaban los mismos recursos.
En un inicio, se probaron las disqueteras para confirmar su  funcionamiento, conectando los pines manualmente a una fuente de alimentación de PC.
     Luego se descargaron las librerías de Arduino necesarias y se instalaron.
Además, se instaló el entorno de desarrollo basado en Java NetBeans, con el cual se controlan las disqueteras, aparte de darles la capacidad de interpretar archivos MIDI .
     Se realizó la conexión del IDE NetBeans con Arduino, a través de una de las librerías y se conectaron las cuatro disqueteras con Arduino. Se configuró para que cada una de éstas ejecute un canal MIDI
 diferente, teniendo así hasta 4 voces posibles.
     Finalmente, se armaron micrófonos piezoeléctricos para amplificar la intensidad sonora generada por las disqueteras, y una estructura con forma de cajón en donde colocar estas.


Conexionado de las Floppy Disks con Arduino








Arpa Láser


Elementos:
- Placa Arduino
- Lásers (x5)
- Sensores LDR (x5)
- Potenciómetro de 10k Ω (x1)
- Botón pulsador (x1)
- Resistencias de 10k Ω (x6)
- Cable
- Pinheaders
- Soldador y estaño
- Estructura del arpa y pedal de expresión: madera, telgopor, sierra, lija, tornillos, clavos, destornillador, agujereadora y pintura negra.
- Fuente de alimentación: transformador de 12v, diodos N4003 (x4), capacitor electrolítico 2200µf (x1), regulador de voltaje positivo 78L05 (x5), resistencias de 330 Ω (x5).
- Humo: glicerina líquida, agua desionizada, recipiente de metal, soporte y velas


     Para empezar se buscó en el sitio de Mercado Libre Argentina, un lugar en donde comprar los lásers a un precio económico ($10).
     Se decidió que el tipo de sensor que se utilizaría para captar los lásers serían celdas fotoresistivas (LDR), delimitando el umbral con luz día en una habitación vs. la intensidad del láser.
     A continuación se diseñó una estructura para el "Arpa", que sirva de soporte para los lásers y los sensores. En una primera instancia, se realizó un prototipo sencillo en telgopor, para poder realizar la programación y las primeras pruebas. Finalmente se reemplazó por una estructura de madera.
     Se hizo el armado del circuito con el Arduino, los LDR, un potenciómetro (para hacer el pedal de expresión) y un botón pulsador (para controlar el menú de selección del instrumento).


Esquemático del Circuito 

En este esquemático puede verse el conexionado del Arduino con los LDR, el potenciómetro y pulsador.


      Se programó en el entorno de desarrollo de Arduino, para que la plataforma realice la lectura de los datos de los dispositivos analógicos (los LDR y el potenciómetro) y de los digitales (el botón pulsador). Se limitó y mapeó la variable proveniente del potenciómetro. Finalmente, se imprimieron todas las variables en el puerto serie.
     Por otro lado, se realizó un programa en el entorno de Pure Data (PD), el cual recibe los datos que envía el Arduino por el puerto serie y los rutea, produciendo que las variables que provienen del LDR disparen notas, el botón pulsador sirva de selector del sonido a utilizar y el potenciómetro controle algunos parámetros de la síntesis. Hay que destacar además que en ese mismo Patch de Pd, se programaron sintetizadores y un sampler, que son los utilizados para sonorizar "las cuerdas láser" del arpa.
     Finalmente, se construyó una fuente de corriente regulada para alimentar los lásers y así poder independizarlos del uso de baterías. Ésta provee una corriente de 19mA aprox. a cada uno de lásers, los cuales no toleran más de 25mA.
     Se investigó sobre una manera casera y simple para generar humo no tóxico, y se encontró una receta de Halloween, que consiste en mezclar agua deionizada con glicerina líquida en un recipiente de aluminio. Luego, calentar éste con una vela hasta que haga humo.
     Se hicieron pruebas con diferentes proporciones de las sustancias, así como también se probaron varios métodos para calentar la mezcla, pasando por velas, hornallas y hasta con una pava eléctrica. Después de varios intentos, se descubrió que el "truco" consistía en calentar muy bien el recipiente, no llenarlo con la mezcla completamente, y básicamente tener mucha paciencia al esperar que alcance la temperatura necesaria.



Demostración del Arpa Láser






Imágenes del Proceso de los Proyectos:





Controlador de Viento (Proyecto pendiente)


Elementos:
- Placa Arduino
- Cooler de PC
- Botellas de plástico
- Cable


     Se hicieron pruebas conectando un cooler al Arduino, para confirmar si podía utilizarse como un sensor y analizar qué resolución ofrecía éste (de 0 a 300 aprox.). Se limitaron y mapearon los valores de 0 a 100.
     La realización del controller consiste en construir una trompa con botellas de plástico y ubicar el cooler a la salida de esta, para que se mueva con el soplido del ejecutante y genere una tension variable.




REFERENCIAS

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