Adelantos en la construcción del instrumento

Ya se realizan los primero pasos para la construcción del instrumento, se adquirieron los materiales y llegó la hora de regresar al preescolar, cuando rayaba, cortaba, pegaba, pensaba como hacer las manualidades y todo salia mal. Pues desde ese entonces hasta acá las cosas debieron haber mejorado y las habilidades manuales que tenía en ese momento han mejorado notablemente, esperemos que no decaigan en el transcurso de la construcción.

En vista de que el dibujo de un cello no es muy sencillo y mis destrezas como dibujante quedaron junto con mis 7 años hice uso de una destreza que a esa edad no tenia, el uso de una computadora y el internet, busque un cello e hice una plantilla para hacer su forma lo mas simétrica posible. Con una cuchilla y un cartón gris hice el contorno del cuerpo, debido a que aun quedaban pendientes algunas baquelitas solo se pudo concretar ese corte, aunque ya esta todo pensado hace falta concretarlo.

En la entrada anterior se explicó como realizamos las baquelitas, pero se observan en las 3 fotos que 2 están hechas a computadora, utilizando el software Altium, mientras que la otra es a mano. La diferencia radica en como crear las pistas de cobre. A mano las pistas se dibujan con marcador de tinta indeleble, a computadora se plancha el diagrama sobre el cobre. Para explicar mejor este proceso pueden revisar el siguiente link:

http://usuaris.tinet.cat/fmco/download/Tutorial_placas.pdf

La única diferencia de hacer el diseño a mano o con una computadora es la manera de transferir las pistas al cobre, de resto es exactamente igual el procedimiento.

A continuación se mostraran algunas imagenes de las baquelitas realizadas.

Por ultimo, pero no menos importante, el desarrollo en labview del sintetizador ha esta cuesta arriba, hemos tenido logros importantes pero pequeños, ya podemos reproducir una nota con el tiempo de duración que nosotros dispongamos, ahora queda utilizar el protocolo de comunicación con los bytes destinados a cada efecto para reproducir las notas de cada instrumento.

Elaboración del Canal de Adquisición del TCRT1000 en Baquelita

Luego de la realización de diversas pruebas de este sensor en protoboard (anteriormente publicadas), esta vez nos centramos en probar el funcionamiento de los sensores en circuitos impresos. Para ello era necesario el diseño del diagrama de pistas donde realizaríamos el montaje de los canales de adquisición.

Fig1. Diseño en Altium del diagrama de pistas del TCRT1000

Primero tomamos la decisión de realizar dicho montaje en "baquelitas vírgenes" y no en baquelitas ya perforadas, eso nos permite mayor libertad al momento de hacer el diseño. Para el diseño de los diagramas se uso el programa Altium (Fig.1 y Fig.2) y en el caso del diagrama de pistas de los sensores del Saxofón fue realizado a mano alzada (Fig.3)

Fig2. Diseño en Altium del diagrama de pistas del nicrom

Para poder plasmar el diagrama en las baquelitas se realizaron ciertos pasos:

1.- Dibujar el diagrama en la baquelita.

2.- Resaltar las pistas con algún material que resista la corrosión creada por el ácido. En este caso usamos Marcador Indeleble, se puede usar también Corrector de Tinta de Bolígrafo.

3.- Sumergimos la baquelita en el acido (Cloruro Ferrico) para de esa forma eliminar toda la zona con cobre que no sera utilizado y asi quedarnos solamente con el diagrama de pistas diseñado.

4.- Perforamos los hoyos donde irán los componentes y luego los colocamos para proceder a soldarlos.

Fig3. Diseño a mano alzada del diagrama de pistas de los siete TCRT1000 para el Saxofon

Fig4. Prueba del TCRT1000 en Baquelita

Luego de la realización de un circuito impreso donde probaríamos el funcionamiento de un TCRT1000, procedimos a probar su funcionamiento usando el programa antes explicado de Labview. En la Fig.4 se muestra en la parte inferior derecha el circuito impreso, fue conectado de manera improvisada por medio del protoboard al DEMOQE128 para realizar la prueba.

En el video a continuación demostramos el buen funcionamiento del sensor, de "soundtrack" usamos "I´m sexy and I know it" de LMFAO para amenizar la muestra, cabe destacar que la gráfica obtenida esta acorde con el ritmo de la música gracias a la variación de la velocidad con la que se colocaba la mano en frente del sensor y así tener esa respuesta en el programa. Disfrútenlo! =D

Adquisicion con el protocolo de comunicacion

Esta semana se continuaron con los avances, en esta oportunidad, en vista de que lunes fue carnaval solo contamos con una sesión. En esta se culminaron los objetivos que quedaron pendientes la semana anterior (enviar el protocolo de comunicación con la función sendblock y utilizando una estructura).

Al entrar al laboratorio se culminó con el envío correcto de los datos, una vez logrado esto se probó con un acelerómetro el envío de la data, dicha prueba fue satisfactoria y se observaba como al mover el acelerómetro los datos en los gráficos de Labview cambiaban. Acto seguido se colocaron el optoacoplador y un sensor piezoelectrico para ver la adquisición. Mientras se hacían estas pruebas se continuaba mejorando los canales que eran necesarios.

Luego se puso el nicrom para ver como al variar el punto donde se pisa se observa un dato distinto digitalizado, en el siguiente video se observa como varía la gráfica al variar el sitio donde se pisa el nicrom.

Se observan ciertos picos entre un valor y otro, también en un nivel estable existe una pequeña variación, esto es debido a la sensibilidad del ADC, la cual es de 12mV, lo que quiere decir que cada 12mV cambiará el número binario en una unidad. En el momento de reproducir las notas se tomará en cuenta este factor para no afectar los sonidos.

Así mismo se han hecho modificaciones al montaje físico del mástil, se ha hecho más estable, con mejor precisión que el anterior y mayor estética. En las siguientes fotos se pueden observar las mejoras.

Se mantiene a una distancia prudencial el nicrom para que a la hora de pisarlo él mismo regrese a su sitio y no haga contacto con el papel de aluminio.

Se están haciendo investigaciones para hacer los circuitos impresos y en breve se hará la primera prueba, ya los materiales para hacerlos los tenemos, falta utilizar el software e imprimir el diagrama de pistas para hacer el PCB. Igualmente se trabaja en el sintetizador en Labview.

Logros, sufrimiento y logros nuevamente

Para esta semana se han logrado adelantos importantes, con sus respectivos momentos de sufrimiento pero al final de la jornada resulto ser satisfactoria.

En el laboratorio se logró una prueba satisfactoria con el optoacoplador, de forma que, al colocar delante del sensor un objeto el voltaje en la salida del circuito es diferente al voltaje cuando no hay presencia de ningún objeto. Una vez alcanzado este logro surgió el sufrimiento común de la electrónica, para que un circuito presente fallas basta con que funcione correctamente, pues a los minutos el circuito se dañó, sin ningún indicador del porqué, simplemente dejó de funcionar, se montó el mismo circuito en otra zona del protoboard obteniendo los mismos resultados, hasta que tomamos la decisión de continuar en la próxima sesión con ese mismo circuito.

En la siguiente imagen se observa el circuito en funcionamiento, es interesante el punto rojizo que se ve a la izquierda del sensor, esto no se ve a simple vista, ya que la luz del emisor es invisible al ojo humano, pero la cámara si la puede captar.

Para que el sensor detecte la presencia y ausencia de un objeto se utilizó un encoder, consta de un rectángulo dividido en segmentos blancos y negros de cualquier espesor. Un optoacoplador por reflexión, como el que se esta utilizando aquí, cambia su salida en función de la cantidad de luz que recibe. Con este encoder de la figura, siendo un versión improvisada para una primera prueba, se logra ver el correcto funcionamiento del circuito.

El siguiente video muestra como cambia el voltaje mientras se desliza el encoder en frente del sensor.

Durante esa misma sesión se hicieron intentos por adelantar en la programación del microcontrolador y el conocimiento de funciones que permitieran la manipulación de los datos a enviar de una manera más sencilla que la forma en que se venía desarrollando. En estas pruebas no se logró avance alguno, por lo que en los días sucesivos se continuaría con ello.

Al igual que con el microcontrolador, en Labview también se hicieron adelantos con resultados satisfactorios, se hizo el programa para la extracción de los datos que serán enviados por el microcontrolador con el protocolo de transmisión desarrollado. Este programa se encarga de tomar y graficar el valor los bytes donde se encuentra la información ya que el protocolo contiene un byte de inicio y otro de fin.

El dia miercoles se realizó nuevamente el montaje defectuoso y se logró, seguidamente se modificó para que las transiciones de voltaje fueran con mayor rapidez. En el siguiente video se observa la transición.

Luego se realizó la prueba con un encoder, esta vez el encoder es mejor realizado para que los resultados de la prueba sean lo mas próximos a los finales.

Una vez culminada la prueba con el optoacoplador se realizó un avance con el sensor del nicrom que estará en el mástil, para esta oportunidad se modificó el montaje físico del alambre de manera de que los resultados de las mediciones fuesen mejores y más apegados a la realidad del funcionamiento final. En el siguiente video se observa como varía el voltaje a la salida en función del sitio donde se aprete para hacer contacto con el soporte del mástil.

En paralelo se continuó con las pruebas del microcontrolador y se obtuvo un resultado satisfacotorio, se logró el conocimiento de las funciones para manipular la data y se creó una estructura que será empleada por el protocolo de comunicación. Al igual que se integró este resultado con el desarrollo en Labview de manera exitosa.

Posteriormente se intentó conectar los sensores al microcontrolador para realizar la primera prueba con esta nueva forma de enviar los datos, pero no se logró observar de forma correcta en Labview las variaciones de los sensores.

Canal de adquisición

Esta semana no ha tenido muchos avances, aunque se ha logrado uno importante. Utilizaremos labview durante el proyecto. En los avances logrados se encuentra la recepción de la salida del ADC por medio de labview, y en funcion de la variación del potenciómetro se veía gráficamente a traves de una interfaz hecha en labview. En este momento no me es posible mostrar dicho avance, en cuanto pueda hacerlo lo colocaré.

Asi como se logro ver por labview la salida del ADC del microcontrolador también logramos conectar uno de los sensores y ver que el ADC esta trabajando correctamente, en este caso el sensor que se coloco fue el micrófono del saxofón que se realizará.

En otros avances se esta trabajando en el mástil del cello, se han probado varios circuitos para utilizar el que mejor se ajuste a las necesidades, pero aun no se ha logrado encontrar este. Ya se tienen mas claras algunas ideas solo falta la implementación en concreto, cuando se trata de electrónica, a veces, es mas fácil pensar las cosas que hacerlas funcionar.

Este el uno de los circuitos de prueba que se esta empleando.

La idea es construir una fuente de corriente con un regulador de tensión, se esta utilizando el lm317. En pruebas anteriores se hizo un espejo de corriente con 2 transistores 2N2222, pero por reducción de circuito se evalúa esta opción, de resultar satisfactoria sera empleada.

También el mástil esta tomando forma física, este es el primer prototipo sujeto a modificaciones en función de las mejoras en su funcionamiento.

Transmisión serial, conversión analógica-digital y canal de adquisición

Esta semana fue un poco atareada, ya que para el día de mañana (lunes) tenemos una entrega importante de los avances del proyecto para la cual no estábamos del todo preparados, aunque hemos estado trabajando.

Se nos pidió tener el canal de adquisición listo con un sensor por lo menos, tomar la salida de dicho canal y colocarla en la entrada del microcontrolador, procesar los datos adquiridos, transmitirlos a una computadora y recibirlos por medio de LabView (programa que se utilizará extensamente a lo largo del desarrollo del proyecto) para visualizarlos.

Entre los sensores que se utilizarán en el cello se encuentra el nicrom, que es un alambre con la propiedad de cambiar el valor de su resistencia dependiendo de su distancia, se realizó el canal de adquisición para este sensor. Se hizo circular una corriente conocida a través él, al realizar la medición del voltaje entre dos puntos sobre el alambre se obtiene un valor, al variar la distancia, el valor medido cambia proporcionalmente, este voltaje se amplifica para luego ingresar a los pines de entrada del ADC (Conversor Analógico-Digital) del microcontrolador.

El conversor analógico-digital se encarga de realizar una "traducción" del voltaje que se encuentra en su entrada. Dicha "traducción" es tomar el nivel de voltaje y convertirlo en un número binario equivalente, por ejemplo, si el ADC tiene una resolución (valor de voltaje para detectar un cambio) de 1 voltio, si el voltaje en la entrada es de 1 voltio en la salida se obtendrá el número 1 en binario, si el nivel en la entrada cambia a 5 voltios su salida también lo hará al número 5 en binario y mientras el voltaje no llegue a 6 voltios el número en la salida de ADC seguirá siendo 5. De esta manera se tiene la información en niveles discretos para poder procesarlos en la computadora.

Esta semana se realizó la primera prueba tanto de transferencia de datos vía serial como uso del ADC para posteriormente realizar ambas actividades en conjunto. Se hizo un código para enviar datos desde el microcontrolador y recibirlos en la computadora, luego se realizó un programa para utilizar el ADC y mostrar la salida en binario en los leds del módulo DEMOQE128 para finalmente enviar vía serial a la computadora los valores obtenidos a la salida del ADC.

En el siguiente video se muestra la prueba del ADC y colocando los datos obtenidos en los leds:

En el video se observa como al girar el potenciómetro los leds van prendiéndose y apagándose de forma secuencial (esta secuencia es el conteo en números binarios, es de uso común para quienes conocen o trabajan con la tecnología).

Luego de comprobar el correcto funcionamiento tanto de la conversión analógica-digital como la transmisión de los datos hacia la computadora, se procedió a enviar la data obtenida del ADC a la computadora y observar lo recibido por medio de realterm.

En el video se ve, al igual que en el video anterior, los leds cambian, pero ademas se evidencia que lo recibido en la computadora (números binarios en representación hexadecimal para mejorar la visualización) varía al girar el potenciómetro.

El siguiente video es la pantalla para distinguir mejor los datos recibidos.

Esos fueron los avances en cuanto a software esta semana, igualmente se esta trabajando en el primer prototipo del mástil del cello para probar el funcionamiento y aplicar los correctivos necesarios para el montaje final.

Inicios con el canal de adquisición y el microcontrolador

Esta semana se ha estado avanzando en dos aspectos que pueden ser realizados en paralelo. El canal de adquisición de la señal y el conocimiento del módulo DEMOQE128, que sera en el encargado de ser la interfaz entre el circuito electrónico que adquiere las señales que representaran notas, velocidad, efectos, entre otros (canal de adquisición) y la computadora que procesará dichas señales para reproducir los sonidos.

Entre las primeras actividades realizadas con el módulo del microcontrolador se encuentra el encendido y apagado de leds, en vista de que es sencillo conceptualmente, permite la familiarización con la manera de programar el microcontrolador, anteriormente se utilizaba lenguaje ensamblador, y éste se programará con lenguaje C y aplicaciones que tiene el software para programar el microcontrolador.

Se hizo un programa que encendiera y apagara cada 500 ms los 8 leds con los que cuenta el módulo. Dicha prueba puede ser vista en el siguiente video:

Actualmente se están realizando otras pruebas para manejar correctamente el módulo y sus características.

Otra actividad que se ha realizado es el comienzo del canal de adquisición en físico, ya se disponen de los sensores a utilizar y se ha realizado el primer montaje del mismo para ver su respuesta. Se ha decidido utilizar optoacopladores para las cuerdas del cello y nicrom para marcar las notas en el mástil. Este sensor optoacoplador tiene entre sus características principales el cambio de voltaje en el receptor al acercar un objeto, ya que el emite un haz de luz, al encontrar algun objeto dicha luz rebota, el receptor (que se encuentra en paralelo al emisor) recibe la luz y cambia el voltaje, pudiéndose sensar así la cercanía de un objeto. Dicho cambio de voltaje es proporcional a la distancia a la que se encuentre el objeto.

En el caso del cello se utilizarán para identificar que cuerda se esta tocando y qué intensidad tiene la nota. El arco se realizará de forma tal que el sensor logre identificar cambios de movimiento del mismo. Dicho cambio se reflejará con los colores negro y blanco, se colocarán franjas negras y blancas intercaladas, esta superficie será la encargada de la devolucion de la luz emitida por el receptor y la cantidad de luz reflejada será diferente debido a que el negro absorbe mas luz que el blanco, con lo que el receptor tendrá distinta medida en funcion de la luz que percibe.