Ocarina electrónica

Esta ocarina electrónica,desarrollada con arduino, utiliza chinchetas a modo de botones capacitivos, se alimenta con una pila de 9 voltios y se puede conectar a un amplificador.

Utilizando los mismo principios que en el proyecto anterior he decidido hacer una ocarina, esta vez usando Arduino, un proyecto de hardware libre que permite el desarrollo de multitud de proyectos electrónicos y el estudio de las bases de la electrónica.

Material necesario:

• 1 arduino, en mi caso he utilizado UNO pero pueden servir otros modelos como NANO, FIO, MINI o LYLYPAD.
• 8 condensadores(capacitor) de 1 nF.
• 8 chinchetas.
• 1 cápsula electret.
• 1 resistencia de  1 KΩ.
• 1 pequeño altavoz.
• 1 transistor NPN- El BD135 puede servir.
• 1 resistencia de  1 KΩ.
• 1 diodo IN4007 DC
• 1 pila de 9V y un conector donde enchufarla.
• 2 diodos led.
• 2 resistencias de 3,3 KΩ.
• 1 clavija mini jack con desconexión.
• Algunos cables.

Esquema electrónico:

Teoría:

1. Las entradas(sensores):

• Botones: Este proyecto se fundamenta en el uso de las entradas digitales de arduino como sensores capacitivos sin hardware adicional desarrollado en el playground de la web de arduino.
  El código indicado en ese ejemplo utiliza el tiempo de carga de un pin previamente descargado para detectar si se está tocando el pin o no. En caso de que se esté tocando el pin tarda más en cargarse.
  Aunque no es necesario, resulta conveniente insertar un condensador entre cada chincheta y cada pin para filtrar el ruido de 50Hz(hum). 

• Sensor de soplido:  el uso del micrófono ha sido desechado en el proyecto final por cuestiones prácticas(me resulta más cómodo tocar sin tener que soplar), así que, aunque lo integre en el diseño, el desarrollo os lo dejo a vosotros.

2. Las salidas(altavoz y amplificación):

• La forma más sencilla de hacer sonido con arduino es utilizar las salidas digitales en su función PWM, esto permite encender y apagar estas salidas a distintas frecuencias generando tonos de onda cuadrada, aunque no permite el control directo del volumen. Esta señal nos da un máximo de 5v que es necesario amplificar.
• Amplificador: para amplificar la señal y que el altavoz suene más alto he usado un transistor, este componente permite, dados dos voltajes(en mi caso de 5v y 9v) variar uno en función del otro, lo que nos permite amplificar la señal emitida por arduino. Para usar el transistor como amplificador necesitamos una resistencia que estabilice la entrada de 5v y un diodo que evite la entrada de los 9v en el arduino.
• La salida minijack: aquí he usado la corriente directa del arduino por lo que la clavija está situada antes del transistor, al ser una clavija con desconexión, al insertar el jack abro el circuito que lleva la energía al altavoz y este deja de sonar. La inserté a modo de naríz entre la boca y los ojos.

3. Los leds: 

• Como el soporte de mi ocarina daba mucho juego(no sabía que los juguetes para perro podían ser tan punkis) decidí insertarle un par de leds rojos en los ojos, para ello usé la alimentación que llegaba al altavoz y una resistencia que evitase picos que podrían fundir los leds.

4. La alimentación:

• La pila debe ir conectada a la entrada del arduino y además debemos conectar el + a uno de los bornes del altavoz.

DIAGRAMA DE INTERACCIÓN:

CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN:

// Ocarina electronica by Jordi Arnal 2012. Chromatophones.blogpost.com                       *

//Código original excepto:                                                                    *

// readCapacitivePin(). Función para leer la capacitancia de los pines  digitales de entrada. *

//Original code by Mario Becker, Fraunhofer IGD, 2007 Updated by: Alan Chatham               *

//**************************************************************************

//  Input: Arduino pin number

//  Output: A number, from 0 to 17 expressing

//  how much capacitance is on the pin

//  When you touch the pin, or whatever you have

//  attached to it, the number will get higher

uint8_t readCapacitivePin(int pinToMeasure){

  // Variables used to translate from Arduino to AVR pin naming

  volatile uint8_t* port;

  volatile uint8_t* ddr;

  volatile uint8_t* pin;

  // Here we translate the input pin number from

    //  Arduino pin number to the AVR PORT, PIN, DDR,

  //  and which bit of those registers we care about.

  byte bitmask;

  if ((pinToMeasure >= 0) && (pinToMeasure <= 7)){

    port = &PORTD;

    ddr = &DDRD;

    bitmask = 1 << pinToMeasure;

    pin = &PIND;

  }

  if ((pinToMeasure > 7) && (pinToMeasure <= 13)){

    port = &PORTB;

    ddr = &DDRB;

    bitmask = 1 << (pinToMeasure - 8);

    pin = &PINB;

  }

  if ((pinToMeasure > 13) && (pinToMeasure <= 19)){

    port = &PORTC;

    ddr = &DDRC;

    bitmask = 1 << (pinToMeasure - 13);

    pin = &PINC;

  }

  // Discharge the pin first by setting it low and output

  *port &= ~(bitmask);

  *ddr  |= bitmask;

  delay(1);

  // Make the pin an input with the internal pull-up on

  *ddr &= ~(bitmask);

  *port |= bitmask;

  // Now see how long the pin to get pulled up

  int cycles = 17;

  for(int i = 0; i < 16; i++){

    if (*pin & bitmask){

      cycles = i;

      break;

    }

  }

  // Discharge the pin again by setting it low and output

  //  It's important to leave the pins low if you want to

  //  be able to touch more than 1 sensor at a time - if

  //  the sensor is left pulled high, when you touch

  //  two sensors, your body will transfer the charge between

  //  sensors.

  *port &= ~(bitmask);

  *ddr  |= bitmask;

  return cycles;

}

//***************************************************************************

//*****Código Ocarina*********************************************************

String patron;//patron actual de pulsación

String patrones[]={//lista de patrones útiles

  "11111111",//DO

  "11111110",//DO#

  "11111011",//RE

  "11101011",//RE#

  "11110011",//MI

  "11100011",//FA

  "10100011",//FA#

  "11000011",//SOL

  "01000011",//SOL#

  "10000011",//LA

  "10000010",//LA#

  "00000011",//SI

  "00000010"//DO};

int notas[]={//lista de notas correspondientes a los patrones

  523, //NOTE_C5

  554, //NOTE_C5#

  587, //NOTE_D5 

  622, //NOTE_D5#

  659, //NOTE_E5 

  698, //NOTE_F5

  740, //NOTE_F5#

  784, //NOTE_G5

  830, //NOTE_G5 #

  880, //NOTE_A5

  932, //NOTE_A5 #

  988, //NOTE_B5

  1046 //NOTE_C6

};

//int flujo=0;//flujo de aire captado por la cápsula electret

float calibre=0;//calibrado del  flujo

void setup(){//inicialización de variables

  //Serial.begin(9600);//Se inicia el puerto serie(pruebas)

  /*for(int i=0;i<100;i++){//este bucle hace 100 mediciones del flujo

    calibre+=analogRead(0);

  }

  calibre/=100;*/ //se saca la media de las mediciones anteriores

}

void loop(){//bucle principal

  patron="";//iniciamos el patron a “”

  flujo=analogRead(0);//leemos el flujo

  //Serial.println(flujo);

 // if(abs(calibre-flujo)>10){//si la diferencia absoluta entre el flujo y el calibre es mayor a 10 suena

    for(int i=0;i<8;i++){//recorre los agujeros y crea el patrón de pulsación

      if(readCapacitivePin(i+2)>1){//si tocamos el pin añade 1 al patrón

        patron+="1";

      }else {//si no tocamos el pin añade 0 al patrón

        patron+="0";

}

      }

    }

    //Serial.println(patron);

    for(int i=0;i<14;i++){//busca en la matriz de patrones…

      if(patrones[i]==patron){//… si el patron existe…

        tone(11, notas[i], 20);//…hace sonar la nota correspondiente…

        //Serial.println("tone");

        break;//…y sale del bucle.

      }

    }

  //}

  delay(10);//retardo de 10 milisegundos para aligerar

}