lundi 29 mai 2017

Capteur de pression BMP180 et STM32 Nucleo

Aujourd'hui, je vous explique comment utiliser un capteur de pression barométrique BMP180 branché à une carte STM32 Nucleo que nous programmerons au moyen de mbed (si vous préférez utiliser un Arduino, lisez plutôt cet autre article).

Le capteur BMP180 utilise le protocole i2c pour transmettre la pression atmosphérique et la température.  Il peut évidemment être utilisé pour effectuer des mesures météorologiques, mais on peut également s'en servir pour déterminer indirectement l'altitude.  Il n'y a pas longtemps, je vous ai parlé de la fabrication d'une flûte à bec MIDI qui utilisait ce capteur pour détecter le souffle du flûtiste.

Le circuit:

On peut se procurer à faible coût un module BMP180 prêt à l'utilisation.  Le module comporte 4 connecteurs (2 connecteurs pour l'alimentation du module, et 2 connecteurs pour la transmission des données par le protocole i2c).



Les connections sont les suivantes:

VIN du BMP180:  3V3 du STM32 Nucleo
GND du BMP180:  GND du STM32 Nucleo
SCL du BMP180:  SCL/D15 du STM32 Nucleo
SDA du BMP180:  SDA/D14 du STM32 Nucleo



Importation du script dans mbed

J'ai trouvé sur mbed un programme et une bibliothèque qui m'ont donné d'excellents résultats, je ne vois donc aucune raison de vous proposer autre chose.



A) À l'intérieur du compilateur mbed, vous cliquez sur le bouton "Import" (en haut à gauche).
B) Cliquez sur l'onglet "Programs"
C) Dans le champ de recherche, écrivez "BMP180" et cliquez sur le bouton "Search".
D) Dans la liste des résultats de recherche, sélectionnez le programme "BMP_example" par Kevin Gillepsie.
E) Cliquez le bouton "Import!" à droite.

Si vous préférez, vous pouvez également importer le script à partir de sa page web.

Petit pépin:  le projet importé ne comporte pas le fichier "mbed.h", pourtant indispensable à son exécution!


Remède simple:  vous allez dans un autre projet stocké sur votre espace mbed (ou vous en créez un), vous y copier le document "mbed.h", et vous le collez dans BMP_180_example:


Vous pouvez maintenant compiler le programme et le téléverser sur votre carte Nucleo.

Résultats:

Le script de Kevin Gillepsie envoie de façon répétitive, par communication série, la pression en Pascals et la température en degrés Celsius.

Dans un premier test, j'ai enfermé le capteur BMP180 dans un récipient muni d'une petite ouverture (une petite coquille de Kinder Surprise) et j'ai soufflé à l'intérieur afin d'augmenter la pression.  J'ai utilisé le moniteur série de l'IDE Arduino pour capter les résultats.

Dans la liste ci-dessous, on peut voir que la pression augmente légèrement pendant que je souffle (lignes au milieu de la liste).  L'air sortant de ma bouche étant légèrement plus chaud que l'air ambiant, la température a également augmenté.



Ensuite, j'ai laissé le capteur au congélateur pendant quelques minutes, puis que l'ai ressorti à la température ambiante:  on peut constater que la température est beaucoup plus faible que précédemment, mais qu'elle augmente pendant que le capteur se réchauffe.



Yves Pelletier   (TwitterFacebook)


Pour vous procurer une carte Nucleo:     STMICROELECTRONICS NUCLEO-F103RB

samedi 27 mai 2017

Livre: Arduino Music and Audio Projects par Mike Cook



Arduino Music and Audio Projets
par Mike Cook
481 pages
Éditions Apress, 2015

Mes recommandations concernant Arduino Music and Audio Projets sont simples: si vous ne vous intéressez pas particulièrement au potentiel musical de l'Arduino, cette publication ne sera d'aucun intérêt pour vous.  Par contre, si vous aimeriez fabriquer des instruments de musique à base d'Arduino, ou encore utiliser l'Arduino pour produire ou modifier des sons, alors la lecture de ce livre est essentielle!

Mike Cook, qui est physicien de formation,  est également co-auteur du livre Raspberry Pi pour les Nuls. S'il vous arrive de fréquenter la version anglophone du forum Arduino, vous avez peut-être eu l'occasion de profiter de ses  interventions fort pertinentes rédigées sous le pseudonyme de Grumpy_Mike:  au moment où j'écris ces lignes, il y en a presque 50 000!

Arduino Music and Audio Projets est divisé en trois parties:

Première partie:  MIDI et OSC

Dans cette première partie, qui occupe à elle seule plus de la moitié des pages du livre, l'auteur nous présente les protocoles MIDI et OSC, qui permettent la communications entre instruments de musique électroniques.

Plusieurs projets complets, de niveaux de difficulté variables, nous sont présentés:  même note jouée simultanément sur plusieurs canaux, accord à un doigt, arpégiateur, écho, délais, looper MIDI, Spoon-o-Phone (un clavier MIDI rudimentaire qui se joue au moyen d'une cuillère), thérémine MIDI (à base de télémètres infrarouge SHARP), MIDI air drums (avec Wii Nunchuck), jeu de lumière contrôlé par MIDI, harpe MIDI (comportant une vraie harpe dont chaque corde peut être pincée par un mécanisme à moteur), Dunocaster (un instrument qui rappelle une guitare électrique), monome OSC, pendule MIDI, clavier MIDI géant (actionné en marchant sur les touches), Glockenspiel MIDI (chaque lamelle étant frappée par un solénoïde).

À titre d'exemple, la vidéo ci-dessous montre l'Arduinocaster en action.



Deuxième partie:  synthèse de son

Alors que dans la première partie, l'Arduino servait à produire ou à relayer des messages MIDI ou OSC, on s'attaque ici à la production d'un signal sonore au moyen de l'Arduino, auquel on a branché un haut-parleur:  onde carrée, triangulaire, en dent de scie ou sinusoïdale, polyphonie.  Ces concepts sont mis en pratique dans la fabrication d'un SpoonDuino:  un autre instrument  contrôlé par une cuillère, capable de produire des sons complexes (voir la vidéo ci-dessous).




Troisième partie: traitement de signal sonore

Finalement, cette troisième partie consiste à échantillonner de véritables sons et les modifier avant de les transmettre à un haut-parleur. Par exemple:  enregistrer votre voix et la rejouer un octave plus haut ou plus bas, ajouter de l'écho, des filtres, etc.   Ici, on s'approche des limites (mémoire et rapidité) de l'Arduino Uno, ce qui oblige à faire certains compromis concernant la durée des échantillons, la fréquence d'échantillonnage et la résolution.  Pour certains projets, on doit même utiliser l'Arduino Due, plus puissant que l'Uno.

Tout est clairement expliqué:  Mike Cook ne se contente pas de vous fournir la recette, il vous explique de façon détaillée comment les choses fonctionnent et les raisons pour lesquelles on procède de cette façon (c'est quand même un livre de 500 pages).  Évidemment, tous les sketches sont fournis (et peuvent être récupérés en ligne sur gitHub).

En lisant ce livre, vous aurez l'occasion d'apprendre tout un tas de concepts concernant l'acoustique, l'électronique et la programmation.  Je ne le recommanderais pas à un débutant, toutefois:  pour profiter pleinement du contenu, vous devriez avoir déjà eu l'occasion de réaliser quelques projets simples avec l'Arduino.

Bien sûr, il faut comprendre l'anglais...puisqu'il s'agit d'un livre très spécialisé, je serais surpris qu'il soit un jour traduit en français.

Yves Pelletier   (TwitterFacebook)

mercredi 17 mai 2017

Jouer une mélodie avec le STM32 Nucleo (mbed)


Aujourd'hui, nous allons faire en sorte que notre carte STM32 Nucleo joue une petite mélodie.

Il est possible de faire de la synthèse de son assez sophistiquée grâce au STM32, mais nous nous limiterons à la génération d'un signal PWM dont nous ferons varier la fréquence, afin d'obtenir un résultat similaire à l'utilisation des instructions "tone" et "noTone" sur une carte Arduino.

Le circuit

Tel que discuté dans un précédent article, il est plutôt risqué de brancher un haut-parleur directement à une sortie du Nucleo:  la résistance d'un haut-parleur étant typiquement très faible (inférieure à 10 Ω), il en résulterait un courant trop intense qui risquerait à la longue d'endommager le STM32.  Une méthode beaucoup plus appropriée consiste à insérer un transistor entre la sortie du Nucleo et le haut-parleur.

Voici le schéma du circuit que j'ai utilisé.  Le potentiomètre est facultatif:  il permet de contrôler le volume sonore.

Plutôt qu'un MOSFET, vous pouvez utiliser un transistor NPN avec une résistance de quelques kΩ à sa base (plus de détails ici).

Le script

Voici un script programmé dans mbed.  Après avoir défini la pin D9 comme une sortie PWM au moyen de la fonction PWMOut, on peut régler sa période et son rapport cyclique.  La période est liée à la hauteur de la note jouée, alors que le rapport cyclique permet de contrôler le volume.

La constante "note" est un tableau contenant la fréquence associée aux 11 notes contenues dans un octave.

La mélodie se trouve dans la constante "melodie".  Il s'agit d'un tableau bi-dimensionnel contenant chacune des notes devant être jouée, de façon séquentielle.  Chaque note comporte trois paramètres:  la valeur de la note (0 pour do, 1 pour do#, 2 pour ré, jusqu'à 11 pour si), le numéro de l'octave (1 pour l'octave le plus grave, 2 pour l'octave suivant, etc.), et finalement la durée de la note (1 pour une croche, 2 pour une noire, 4 pour une ronde).

Vous pouvez facilement modifier le contenu de la constante "melodie" afin de faire jouer autre chose par votre carte Nucleo, sans avoir à changer quoi que ce soit au reste du programme.


Vidéo de la carte Nucleo en action



Yves Pelletier   (TwitterFacebook)

dimanche 14 mai 2017

Horloge temps réel DS1307 et MSP430 Launchpad (Energia)

Aujourd'hui, je vous propose un petit guide qui vous guidera dans l'utilisation d'un module RTC (horloge temps réel) DS1307 avec votre carte MSP430 Launchpad.  Ça peut s'avérer particulièrement utile si vous désirez fabriquer une horloge au moyen de votre Launchpad, ou si votre projet nécessite que votre Launchpad connaisse la date et l'heure exacte en tout temps (dans un système de data logging, par exemple).  Pour programmer le Launchpad, nous utiliserons le logiciel Energia.

Mise en garde

J'ai utilisé un module DS1307 parce c'est ce que j'avais sous la main.  Mais  en théorie, le DS1307 nécessite une tension d'alimentation de 5 V, alors que votre Launchpad fonctionne sous 3,3 V. Mon propre module a parfaitement fonctionné sous cette faible tension, mais il serait exagérément optimiste de supposer que tous les modules DS1307 peuvent s'accommoder d'une tension aussi basse. Donc, si vous disposez déjà d'un module DS1307, vous pouvez vérifier s'il accepte de fonctionner sous 3,3 V, tout comme le mien.  Mais si vous vous apprêtez à faire l'acquisition d'un module RTC dans le but de l'utiliser avec un Launchpad, il serait nettement plus approprié de vous procurer un module RTC conçu pour fonctionner sous 3,3 V (le PCF8523, par exemple).

Le module RTC DS1307

C'est la compagnie Maxim qui fabrique le circuit intégré DS1307, mais c'est plus pratique d'utiliser un module déjà prêt à l'emploi, comportant une petite pile qui permettra à votre horloge de conserver la bonne heure même pendant que votre Launchpad n'est pas sous tension.  J'ai utilisé un module chinois qui est très similaire au module commercialisé par Adafruit.

Téléchargement de la bibliothèque

J'ai utilisé d'excellents résultats avec la bibliothèque RTCLib.  Notez que cette bibliothèque n'est pas spécifique au Launchpad: c'est exactement la même version que pour l'Arduino.

Branchements

Ici, les choses peuvent se compliquer un peu.    Je commence par vous présenter le montage le plus simple, qui a très bien fonctionné pour moi.  Ensuite, au cas où ça ne fonctionnerait pas si bien pour vous, nous verrons quelques modifications pouvant être apportées à ce montage.

Le module RTC comporte 7 connecteurs, ce qui peut à première vue sembler un peu intimidant.   Mais pour une utilisation de base, seuls 4 connecteurs nous seront utiles:  deux connecteurs qui servent à l'alimentation du module, et deux connecteurs servant à la communication au moyen du protocole  i2c.


J'ai branché le module RTC de la façon suivante:
  • Pin GND du module RTC --- Pin GND du Launchpad
  • Pin Vcc du module RTC --- Pin VCC du Launchpad
  • Pin Sda du module RTC --- Pin P2.2 du Launchpad
  • Pin Scl du module RTC --- Pin P2.1 du Launchpad
Si vous vous inquiétez de l'absence de résistances pull-up, c'est qu'elles sont déjà présentes à l'intérieur de mon module RTC (3,3 kΩ, d'après ce que j'ai mesuré).  J'ignore si tous les modules RTC à base de DS1307 comportent déjà ces résistances ou non.

Si ce circuit ne fonctionne pas de votre côté, plusieurs raisons sont possibles:

- Peut-être que votre module RTC n'est pas muni de résistances pull-up, et que vous devez les ajouter vous-mêmes (4,7 kΩ devraient faire l'affaire).

- Si vous utilisez une vieille version d'Energia, les connecteurs I2C pourraient se trouver plutôt aux pins P1.6 et P1.7  (assurez-vous alors de retirer le jumper qui permet d'allumer la LED 2 intégrée à la carte).

- Ça pourrait être parce que votre module nécessite 5 V (ce qui est normal:  il s'agit de la tension recommandée par le fabricant).  Il existe une sortie 5 V non-officielle sur votre Launchpad:  il s'agit de souder un connecteur dans le trou "TP1" situé sous le port mini-usb.



Vous pouvez alimenter le module RTC sous 5 V en utilisant cette sortie, mais tout en évitant que les lignes de communication (Sda et Scl) ne dépassent 3,3 V.  Si votre module ne comporte pas déjà de résistances pull up reliant Vcc à Sda et Scl, le circuit ci-dessous serait approprié.


Sketch

Puisque la bibliothèque TRCLib a été conçue en fonction d'une utilisation avec l'Arduino, les exemples qui l'accompagnent utilisent une vitesse de communication de 57600 bauds:  ça semble trop rapide pour le Launchpad, car Energia n'a accepté d'afficher les messages qu'à 9600 bauds.

Voici un sketch fortement inspiré de l'exemple "ds1307".  Il affiche dans le moniteur série l'heure et la date, dans deux formats différents.




Yves Pelletier   (TwitterFacebook)

mercredi 10 mai 2017

Kit: générateur de basses fréquences ICL8038

Je n'avais pas vraiment besoin d'un nouveau générateur de basses fréquences, mais le prix (environ 2 euros) m'a intrigué.  J'ai donc commandé sur eBay ce kit comportant tous les composants nécessaires à la fabrication d'un petit générateur basse fréquence pouvant produire un signal sinusoïdal, carré ou triangulaire dans une gamme de fréquences allant de 50 Hz à 5000 Hz.

Le kit

Il s'agit d'un kit, donc on doit soi-même souder les 24 composants au circuit imprimé.  Mon exemplaire était livré sans la moindre trace de documentation, mais les indications qui sont gravées sur le circuit imprimé permettent malgré tout de placer les composants au bon endroit sans la moindre ambiguïté.


Le kit contient les éléments suivants (les symboles entre parenthèses sont ceux qui figurent sur le circuit imprimé):

A) Circuit imprimé (6 cm X 4 cm)
B) 2 triples borniers à vis pour l'alimentation et les sorties (J1 et J2)
C) Circuit intégré ICL8038, probablement contrefait (U1)
D) Interrupteur pour sélectionner les hautes ou les basses fréquences (S1)
E) Condensateur 1 nF "102" (C3)
F) Condensateur 10 nF "103" (C4)
G) 2 condensateurs 100 nF "104" (C1 et C2)
H) Condensateur électrolytique 220 µF (le circuit imprimé indique 100µF) (C5)
I) Potentiomètre 20K "203" pour le réglage du rapport cyclique (VR3)
J) Potentiomètre 100 K "104" pour atténuer la distorsion du signal (VR4)
K) Potentiomètre 5K pour le réglage de la fréquence (VR1)
L) Potentiomètre 5K pour le réglage fin de la fréquence (VR2)
M) Diode 1N1007 (D1)
N) LED rouge (D2)
O) Bouton du potentiomètre VR1
P) Résistance 200 ohms (R1)
Q) 3 résistances 10 K (R2 R3 R4)
R) 4 résistances 33 K (R5 R6 R7 R8)

Pour les curieux, voici un lien vers la fiche technique du ICL8038, et un schéma du circuit, trouvé sur la page eBay du vendeur (attention, les symboles du schémas ne concordent pas avec ceux qui sont gravés sur le circuit imprimé).


Utilisation du générateur

Le générateur doit être alimenté avec une tension continue de 12 volts (l'ICL8038 pourrait en principe tolérer au moins le double, mais pas le condensateur électrolytique, limité à 16 V!).

Lorsque le commutateur est en position "basse fréquence", le signal peut prendre une fréquence allant de 50 Hz à 500 Hz, alors qu'en position "haute fréquence", la fréquence peut être réglée à une valeur située entre 500 Hz et 5000 Hz.

Il existe une sortie distincte pour chaque forme de signal (sinus, carré ou triangulaire).

L'amplitude ne peut malheureusement pas être modifiée:  elle est d'environ 1 V pour le sinus, 1,5 V pour le signal triangulaire et 4 V pour le signal carré.   Le signal alternatif se superpose à une tension continue d'environ 5 V.

Pour 2 €, il s'agit d'une acquisition intéressante si vous ne disposez pas déjà d'un tel instrument. L'impossibilité de modifier l'amplitude du signal est un inconvénient; il pourrait être intéressant d'ajouter un étage d'amplification à gain variable afin de combler cette lacune.








Yves Pelletier   (TwitterFacebook)



lundi 8 mai 2017

Fabrication d'une flûte à bec MIDI (Arduino)

J'ai fabriqué une flûte à bec MIDI.  J'admets qu'elle n'est pas très esthétique, mais elle fonctionne plutôt bien.



C'est quoi, une flûte MIDI?

C'est un contrôleur MIDI qui fonctionne exactement comme une flûte à bec, sauf que les trous ont été remplacés par des boutons poussoirs:  vous appuyez sur la bonne combinaison de boutons et, lorsque vous soufflez dans l'embouchure, un message MIDI est transmis à un clavier MIDI (ou un logiciel MIDI), qui joue les notes avec une sonorité de flûte...ou celle d'un autre instrument, si c'est ce que vous préférez.

Tout comme pour une vraie flûte à bec, le volume sonore de la note jouée dépend de la force avec laquelle vous soufflez dans l'embouchure (plus vous soufflez fort, plus la note aura un volume élevé). Quant à la hauteur de la note, elle dépend de la combinaison de boutons qui sont enfoncés.

Matériel

Pour fabriquer ma flûte MIDI, j'ai principalement utilisé une carte Arduino Uno, un capteur de pression BMP180, 11 boutons poussoirs, et un bâton de bois ayant à peu près la taille d'une flûte à bec,

L'embouchure

Pour détecter si le flûtiste est en train de souffler de l'air ou non, j'ai choisi d'utiliser un capteur de pression barométrique BMP180 (que j'avais déjà exploré dans un précédent article).

Pour que le souffle du musicien ait un effet perceptible sur la pression, il convient d'enfermer le capteur à l'intérieur d'un récipient semi-hermétique.  J'ai choisi ce que j'avais sous la main: une coquille de Kinder Suprise en plastique. Pour que ce soit plus confortable dans la bouche du flûtiste, j'y ai ajouté un tube provenant d'un stylo à billes.

Ça fonctionne raisonnablement bien, mais soyez conscients que j'ai utilisé ce qui traînait dans mon atelier.  Vous pouvez obtenir d'excellents résultant en utilisant du matériel totalement différent (en particulier:  quelque chose dont la forme ressemblerait un peu plus à l'embouchure d'une véritable flûte à bec...).

Il faut prévoir une ouverture dans le récipient pour faire passer les fils qui relieront le capteur BMP180 à l'Arduino, mais également pour laisser sortir l'air (de façon à ce que le musicien ait vraiment l'impression de souffler dans une flûte).






Tests de l'embouchure

Après avoir fabriqué mon embouchure rudimentaire, j'ai effectué quelques tests pour avoir une idée de la pression mesurée lorsqu'on ne souffle pas dans la flûte, lorsqu'on souffle doucement, ou énergiquement, etc.

Pour ce faire, j'ai utilisé le sketch publié dans mon précédent article sur le capteur BMP180.

Conclusion:  Lorsque je ne souffle pas dans l'embouchure, la pression atmosphérique est de 983,90 hPa, mais elle peut atteindre 1025 hPa lorsque je souffle.




Prenez garde, toutefois, de vous réserver une bonne marge de manoeuvre:  la pression atmosphérique varie d'une journée à l'autre (c'est d'ailleurs une façon d'effectuer des prédictions météorologiques). Suite aux mesures affichées ci-dessus, j'avais conçu un sketch qui considérait qu'une pression supérieure à 985 hPa signifiait qu'on soufflait dans l'embouchure;  le lendemain, ma flûte jouait toute seule...


Les boutons



Une flûte à bec comporte une dizaine de trous:  9 sur le dessus de la flûte, et un en-dessous.  Sur ma flûte, chaque trou est remplacé par un interrupteur (bouton poussoir).  J'ai respecté la taille et l'espacement des trous d'une vraie flûte mais, si c'était à refaire, j'utiliserais probablement des boutons plus gros et un peu plus espacés, pour une meilleure ergonomie.

Les trous situés près de l'extrémité de la flûte (contrôlés par l'annulaire et l'auriculaire de la main droite) sont doubles:  la note jouée ne sera pas la même selon que les deux trous sont couverts, ou qu'un seul trou est couvert, ou que les deux trous sont laissés découverts.

Sur ma flûtes, ces paires de trous sont remplacés par deux boutons placés côte à côte, mais il n'est pas nécessaire d'appuyer sur les deux boutons avec le même doigt:  appuyer sur un des boutons est l'équivalent de couvrir les deux trous, alors qu'appuyer sur l'autre bouton est l'équivalent de couvrir un seul des deux trous.

Il en va de même pour le trou du dessous, contrôlé par le pouce de la main gauche:  pour produire certaines notes, il faut couvrir ce trou à moitié.  J'ai donc placé deux boutons sous ma flûte:  un bouton pour produire la note qu'on obtient lorsque le pouce recouvre la totalité du trou, et un deuxième bouton pour produire la note qu'on obtient lorsque le pouce ne recouvre que la moitié du trou.


L'illustration ci-dessous indique le numéro de chaque bouton (c'est la numérotation que j'ai utilisée dans mon sketch).  Voici la liste des boutons qu'il faut enfoncer pour produire chaque note:

Do 1:  1-3-4-5-6-7-8-10
Do# 1: 0-3-4-5-6-7-8-10
Ré 1: 3-4-5-6-7-8-10
Ré# 1:  2-4-5-6-7-8-10
Mi 1: 4-5-6-7-8-10
Fa 1: 1-3-5-6-7-8-10
Fa# 1: 3-4-6-7-8-10
Sol 1: 6-7-8-10
Sol# 1: 3-4-5-7-8-10
La 1: 7-8-10
La# 1: 6-8-10
Si 1:  8-10
Do 2: 7-10
Do# 2: 7-8
Ré 2: 7
Ré# 2: 2-4-5-6-7-8-9
Mi 2: 4-5-6-7-8-9
Fa 2: 3-5-6-7-8-9
Fa# 2: 4-6-7-8-9
Sol 2: 6-7-8-9
Sol# 2:5-7-8-9
La 2: 7-8-9
La# 2: 3-4-5-7-8-9
Si 2: 4-5-7-8-9
Do 3: 4-5-8-9

Pour les combinaisons qui ne sont pas indiquées sur cette liste, la flûte ne produira aucun son.  Si désiré, on pourrait choisir d'assigner d'autres notes à ces combinaisons manquantes, même si elles ne correspondent pas à ce qu'on obtiendrait sur une flûte réelle.  Si vous n'êtes pas flûtiste, vous pouvez aussi assigner à vos boutons des notes qui sont plus facile à mémoriser.

On remarquera aussi qu'une flûte est un instrument qui ne produit qu'une seule note à la fois:  cette contrainte nous facilitera un peu la vie lors de la conception du circuit et du programme.  Mais ici encore, rien ne vous empêche d'inventer un instrument à vent polyphonique.

Le circuit complet



Lorsque j'ai construit mon clavier MIDI, et même mon pédalier d'orgue MIDI, j'avais eu besoin de registres à décalages et de matrices d'interrupteurs.  Mais puisque ma flûte ne comporte que 11 boutons, j'ai décidé, pour simplifier les choses au maximum, d'assigner chaque bouton à une entrée de l'Arduino. Si vous préférez économiser les entrées de l'Arduino (pour ajouter d'autres contrôles, un afficheur LCD, etc.), libre à vous d'utiliser un ou deux registres à décalage HC165.

De plus, j'ai activé les résistances pull-up internes de l'Arduino, ce qui m'a évité de devoir ajouter une résistance externe à chaque bouton.

Le capteur de pression barométrique BMP180 se branche de la façon suivante:

VIN du BMP180:  3V3 de l'Arduino
GND du BMP180:  GND de l'Arduino
SCL du BMP180:  A5 de l'Arduino
SDA du BMP180:  A4 de l'Arduino

En ce qui concerne la communication MIDI, j'ai utilisé le module MIDI que j'avais jadis fabriqué (plus de détails ici), mais puisqu'il ne s'agit que d'une sortie (on n'a pas besoin d'une entrée MIDI sur notre flûte), la connexion est plutôt simple.

Biblothèque BMP180

Mon sketch nécessite l'installation de la bibliothèque BMP180 conçue par Sparkfun.  La communication MIDI ne requière quant à elle aucune bibliothèque.

Le sketch

Au départ, on définit la liste des configurations de boutons qui produisent une note connue, grâce à la matrice bidimensionnelle "notes" (25 notes constituée de 11 boutons pouvant être enfoncés ou non).

Puisque j'utilise les résistances pull-up internes, le niveau logique est "1" lorsque le bouton n'est pas enfoncé, et "0" lorsqu'il est enfoncé.  Par exemple, lorsqu'on produit la note "sol 1" en appuyant sur les boutons 6-7-8-10 , les éléments de la variable "boutons" prendront les valeurs suivantes "1111100010".  Lorsqu'on appuie sur les boutons 1-3-4-5-6-7-8-10 pour produire la note "do 1", la variable "boutons" devient "10100000010".

Par défaut, une commande "program change" règle le timbre à une sonorité de flûte.  Il serait utile d'ajouter un moyen de modifier cette valeur, afin que le flûtiste puisse jouer un solo de guitare électrique, par exemple.

À l'intérieur de la boucle principale, le sketch vérifie d'abord si le flûtiste est en train de souffler dans l'embouchure.  Si c'est le cas, la pression est convertie en un nombre situé entre 0 et 127, qui sert à envoyer à l'instrument MIDI un message de contrôle de volume (ainsi, le volume de la note jouée dépendra de la force avec laquelle le flûtiste souffle dans l'embouchure).

Si un souffle est détecté, on vérifie l'état de chacun des 11 boutons de la flûte (variable "boutons"), et on compare la configuration actuelle avec chacune des configurations associées à une note (variable "notes").  Si l'état des boutons correspond à une configuration associée à une note, on envoie un message "note on" pour jouer cette note.  Chaque fois qu'on change la configuration des boutons ou qu'on cesse de souffler, il faut envoyer un message "note off", qui est en fait un message "note on" avec une vélocité nulle,



Améliorations possibles


  • Pour une utilisation fréquente, il serait utile de remplacer la communication filaire par une communication sans fil (comme dans ce projet).  L'Arduino Uno pourrait alors être remplacé par un Arduino Nano ou Pro Mini, fixé directement sur la flûte, et alimenté par une pile.
  • Dans sa version actuelle, la flûte ne comporte pas de bouton permettant de changer la sonorité de l'instrument ("program change").  Ce serait relativement facile à ajouter (il reste encore quelques entrées disponibles sur l'Arduino).
  • Le capteur de pression peut détecter si le flûtiste inspire au lieu d'expirer:  on pourrait programmer la flûte pour qu'elle se comporte d'une certaine façon lors d'une inspiration (jouer la note avec une sonorité différente, peut-être).
  • Il devrait être facile de modifier ce projet afin d'imiter un autre instrument à vent: clarinette, saxophone, trompette, etc.

Yves Pelletier   (TwitterFacebook)

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