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

• Musical Floppy Drives: http://www.instructables.com/id/How-to-Make-Musical-Floppy-Drives/
• Arpa Láser: http://es.wikipedia.org/wiki/Arpa_l%C3%A1ser
• Conexión de LDRs a Arduino: http://arduino.cc/en/Tutorial/Tone2
• Método para generar humo: http://www.youtube.com/watch?v=e2izLHE0AWs