Тюнер для гитары ардуино

Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

Гитарная педаль эффектов на Arduino своими руками

Если вы заядлый гитарист и разбираетесь в электронике, то, наверное, пробовали самостоятельно собрать свою гитарную педаль эффектов и, возможно, не одну. Ламповые педали, конечно, очень хороши в звучании, но относительно дороги в создании, зато педали на дискретных компонентах можно собирать с малой себестоимостью, и их создание доступно даже новичкам в области звукотехники.

Но, как правило, одна педаль дает один эффект, а зачастую хочется, чтобы их было больше для колоритного звучания. В этом случае нужен целый процессор эффектов. Но сегодня даже новичок может собрать свою гитарную педаль с возможностью программирования для нее различных эффектов благодаря плате Arduino.

Теперь для Arduino Uno можно собрать специальный шилд pedalSHIELD UNO, исходники которого находятся в открытом доступе. С помощью pedalSHIELD UNO можно довольно легко сделать программируемую гитарную педель эффектов. Этот шилд собирается на основе широко доступных компонентов и не требует глубоких знаний в программировании алгоритмов цифровой обработки сигналов. Вот так внешне выглядит шилд pedalSHIELD UNO:

Схема подключения разъемов, кнопок и других компонентов к плате Arduino Uno показана на изображении ниже. Здесь входной сигнал гитары через джек заводится на аналоговый ввод A0 и впоследствии считывается с помощью АЦП. Выходной сигнал обеспечивается ШИМ-каналами 9 и 10.

Далее представлена принципиальная схема, на которой подробно изображена структура входного и выходного каскадов.

Список компонентов схемы шилда pedalSHIELD UNO:

C5,C2, C7, C8, C9 конденсаторы 6.8 нФ
C3, C6, C10 конденсаторы 4.7 нФ
C1, C11 конденсаторы 100 нФ
C4 конденсатор 100 пФ

R12,R13, R10, R9, R6, R4, R3 резисторы 4.7 КОм
R5, R7, R8 резисторы 100 КОм
R1, R2 резисторы 1 МОм
R11 резистор 1.2 МОм

RV1 потенциометр 500 КОм
D1 светодиод 3 мм синий
U1 операционный усилитель TL972
pdip-8 разъем для 8-выводных DIP-корпусов
SW1 тройной переключатель-кнопка
SW2 переключатель
SW3, SW4 кнопки
J1, J2 аудиоразъемы-джеки

Для того чтобы запрограммировать Arduino для реализации определенного гитарного эффекта, нужно скачать архив со скетчами, обеспечивающими эти эффекты. На данный момент представлено одиннадцать скетчей, и среди них есть такие популярные звучания, как дисторшн (distortion), тремоло (tremolo), задержка (delay) и ряд других.

Таким образом, собрать гитарную педаль своими руками с помощью Arduino представляет собой довольно простой процесс. Конечно, она не получится такой же качественной по звучанию, как педали именитых производителей Fender, Marshall или Boss, но благодаря этому проекту можно многое чему научиться в деле проектирования звукотехники.

Источник

Схемы: Гитарный тюнер Arduino: 15 шагов (с картинками) — 2021

Table of Contents:

Создайте свой собственный тюнер для электрогитары с помощью Arduino! Я решил сделать это, потому что хотел поэкспериментировать с аудиовходом и определением частоты. Я использовал метод Аманды Гассеи для определения частоты Arduino, чтобы получить показания частоты с использованием Arduino. Я использовал светодиоды, которые загораются в соответствии с частотой аудиовхода, указывая, является ли воспроизводимая струна четкой, ровной или настроенной. Это работает как любой другой гитарный тюнер, но вы можете сделать это самостоятельно!

Расходные материалы:

Шаг 1: что вам нужно

(x1) Arduino Uno (RadioShack # 276-128)
(x1) TL082 Двойной входной операционный усилитель JFET (RadioShack # 276-1715)
(x1) 6x4x2 «проектный корпус (RadioShack # 270-1806)
(x6) 5 мм желтый светодиод (RadioShack # 276-021)
(x6) 5-мм красный светодиод (RadioShack # 276-041)
(x1) 5-миллиметровый зеленый светодиод (RadioShack # 276-022)
(x13) Резистор 150 Ом (RadioShack # 271-1109)
(x2) Батарея 9 В (RadioShack # 23-1134)
(x2) 9V Snap-Connector (RadioShack # 270-324)
(x1) Штепсельная вилка M-типа (RadioShack # 274-1569)
(x1) Клавишный переключатель SPST (RadioShack # 275-693)
(x1) 1/4 «монофонический аудиоразъем (RadioShack # 274-255)
(x1) Подходящая печатная плата (RadioShack # 276-170)
(x1) Печатная плата в виде сетки (RadioShack # 276-149)
(x3) Резистор 100 кОм (RadioShack # 271-1347)
(x1) Резистор 22 кОм (RadioShack # 271-1339)
(x1) 10 мкФ конденсатор (RadioShack № 272-1025)
(x1) 100 нФ конденсатор
(x1) 6x4x.125 «Акриловый лист

Шаг 2: Тренировка

Просверлите отверстие стартера на боковой стороне корпуса с помощью сверла 1/8 «. Просверлите отверстие стартера с помощью сверла 13/16», чтобы создать большее отверстие для клавишного переключателя SPST. Кулисный переключатель будет служить в качестве выключателя для тюнера.
Просверлите отверстие под отверстием переключателя вкл / выкл, используя 23/64 «бит. Это отверстие для вашего аудиоразъема.

Шаг 3: Включение / выключение

Припаяйте красный конец одной из ваших батарей, прикрепив ее к одному из выступов на коммутаторе, и припаяйте красный провод к другому выступу на коммутаторе.
Пропустите защелку и провод через отверстие 13/16 «в корпусе и закрепите его с помощью монтажной гайки.

Шаг 4: Аудио Джек

Припой зеленый провод к выходной клемме и черный провод к клемме заземления на аудио разъем.
Вставьте аудиоразъем в отверстие 23/64 «, которое вы просверлили, и закрепите его на месте с помощью монтажной гайки и шайбы.

Шаг 5: штепсельная вилка

Разберите вилку M-типа.
Припаяйте красный провод к наконечнику штекера и черный провод к стержню штекера штекера.
Пропустите оба провода через черный корпус и снова прикрутите корпус к штекеру.

Шаг 6: Усиление и смещение

Аудиосигнал, поступающий от электрогитары, должен быть усилен, чтобы он составлял около 5 В от пика до пика, а смещение должно быть сосредоточено около 2,5 В, а не 0 В. Сигнал должен быть между 0 и 5 В, чтобы его можно было прочитать с аналогового контакта Arduino. Он также должен иметь максимально возможную амплитуду без ограничения, чтобы получить более точные вычисления частоты.
Выше схематически схема, вам нужно будет сделать это.
Я рекомендую собрать эту схему на макете и проверить ее с помощью осциллографа, прежде чем паять ее вместе. Ваш аудиовход должен быть зеленым проводом аудиоразъема. Подключите черный провод гнезда к земле. Подключите зонд области к выходу смещения постоянного тока (где цепь подключена к A0 на Arduino). Увеличьте громкость на гитаре до конца и подключите гитару к аудиоразъему. Проиграйте каждую струну и проверьте на осциллографе, чтобы убедиться, что ваш сигнал центрируется около 2,5 В и что сигнал близок, но не превышает 5 В от пика до пика.
Попробуйте запустить эту модифицированную версию кода Аманды для определения частоты Arduino, чтобы проверить вычисление частоты Arduino. Единственное, что я изменил в ее коде, это то, что я убрал светодиод индикатора отсечения и вместо этого напечатал «отсечение» на последовательном мониторе всякий раз, когда сигнал прерывается.

Последовательный монитор должен печатать частоту воспроизводимых струн. Струны гитары должны иметь следующие частоты:
E — 82,4 Гц
А — 110 Гц
D — 146,8 Гц
G — 196 Гц
B — 246,9 Гц
E — 329,6 Гц
Так как более высокие строки имеют намного более низкую амплитуду сигнала, чем более низкие строки, может быть сложно заставить детектор частоты работать. Код Аманды имеет переменную ampThreshold, которая является минимальной амплитудой сигнала для Arduino для расчета частоты. Для гитарного тюнера ampThreshold должен быть достаточно высоким, чтобы Arduino вычислял частоту более высоких струн, но также и достаточно низким, чтобы он не воспринимал слишком много шума из более низких струн. Я обнаружил, что ampThreshold 20 работает. Чтобы заставить Arduino поднять их, вам нужно немного сильнее взяться за высокие струны, но обнаружение частоты работает хорошо. Вы можете экспериментировать с другими значениями, чтобы заставить его работать на вас. Значения от 10 до 30 работают нормально. Для получения дополнительной информации об алгоритме Аманды для определения частоты, ознакомьтесь с ее Instructable: Arduino Frequency Detection.

Шаг 7: Припой чип

Припой TL082 к плате в стиле решетки.

Шаг 8: Припой усилитель и смещение

Припой резисторы для усилителя и провода для выхода из усилителя.
Припой конденсаторы и резисторы для смещения постоянного тока.
Припой провода к смещению постоянного тока, который будет подключаться к 5 В, заземления и A0 на Arduino.

Шаг 9: Припой питания и ввода

Припаяйте красный провод на выключателе в положение + VCC (контакт 8) на микросхеме TL082. Припой черный провод к земле.
Припаяйте черный провод другой батарейной защелки к -VCC (контакт 4) на микросхеме TL082 и припаяйте красный провод к земле.
Припаяйте зеленый провод аудиоразъема к положительному входу операционного усилителя на TL082 (контакт 3) и черный провод к земле.
Припаяйте красный провод вилки питания к + VCC (контакт 8), а черный провод — к земле и вставьте вилку в Arduino.
Подключите провода для 5 В, заземления и A0 от смещения постоянного тока в Arduino.

Шаг 10: Программа

Загрузите следующий код в Arduino.
Этот код содержит определение частоты и управляет светодиодами, которые вы скоро добавите в свой тюнер.

Шаг 11: Создай фронт

Для моего гитарного тюнера я выбрал лазерную резку передней части. Мне нравится внешний вид белого акрила и возможность выгравировать буквы и символы на лицевой стороне. Я прикрепил шаблон для передней части гитарного тюнера. Я использовал CorelDRAW для его создания, но я также прикрепил его в формате EPS.
Если у вас нет лазерного резака, вы можете использовать обычную крышку для корпуса и просверлить в ней отверстия. Используйте сверло 13/64 «и просверлите шесть отверстий для светодиодов, указывающих, какая из шести различных струн настраивается, и семь отверстий для светодиодов, указывающих, насколько резкой или плоской является струна. Пометьте набор из шести отверстий с помощью E, A , D, G, B и E. слева направо. Пометьте среднее отверстие набора из семи треугольником, направленным к отверстию. Отметьте крайнее правое отверстие музыкальным символом для острого и крайнее левое отверстие музыкальным символом для плоский.

Шаг 12: светодиоды

Припой светодиодов к вашей плате ПК. Разместите светодиоды так, чтобы они подходили к отверстиям вашей акриловой передней части. Самый простой способ сделать это — положить переднюю часть на верхнюю часть вашей печатной платы и пометить расстояния между отверстиями на вашей доске с помощью ручки. Таким образом, вы точно знаете, куда паять свои светодиоды.
Припаяйте резистор 150 Ом к аноду каждого светодиода и провод от этого резистора, который пойдет на один из выводов Arduino.
Я выбрал красный провод для светодиодов, указывающий, настроена ли строка, и зеленый провод для светодиодов, которые показывают, какая строка воспроизводится.
Припаяйте катоды светодиодов к земле и припаяйте черный провод к земле. Этот черный провод соединится с землей Arduino.

Шаг 13: соедините это

Поместите переднюю крышку тюнера на плату ПК со светодиодами.
Подключите провода на плате ПК к Arduino. В следующем списке указано, какой светодиод должен быть подключен к какому контакту.
крайний левый красный светодиод (самый плоский) — контакт 8
следующий красный светодиод справа — вывод 9
следующий красный светодиод справа — A5
зеленый светодиод (в настройке) — А4
первый красный светодиод справа от зеленого светодиода — A3
следующий красный светодиод справа — A2
крайний правый красный светодиод (самый острый) — A1
Крайний левый светодиод с надписью «E» — контакт 2
Светодиод с маркировкой «A» — контакт 3
Светодиод с маркировкой «D» — контакт 4
Светодиод с маркировкой «G» — контакт 5
Светодиод с маркировкой «B» — контакт 6
Крайний правый светодиод с меткой «E» — контакт 7
На втором изображении также есть метки, чтобы помочь.
Черный провод на плате ПК должен быть заземлен на Arduino.
Включите тюнер и проверьте его, чтобы убедиться, что ваши светодиоды подключены правильно.

Шаг 14: закрой его

Аккуратно поместите переднюю часть тюнера на переднюю часть корпуса, убедившись, что ни один из проводов не отсоединен.
Вверните винты, прилагаемые к корпусу, чтобы закрепить переднюю часть на месте.

Источник

Тюнер гитары на контроллере 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.

Аудио 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

Аудио 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.

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

E — 82.4 Гц
A — 110 Гц
D — 146.8 Гц
G — 196 Гц
B — 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.

Программный код содержит значения частотного детектирования и элементы управления светодиодами, которые будут добавлены в схему тюнера позже.

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.

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 8
следующий красный светодиод справа — вывод 9
следующий красный светодиод справа — A5
зеленый светодиод (настроенный) — A4
первый красный светодиод справа от зеленого — A3
следующий красный светодиод справа — A2
самый правый красный светодиод (самый высокий) — A1

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

Источник