domingo, 19 de febrero de 2012

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.

domingo, 12 de febrero de 2012

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.



domingo, 5 de febrero de 2012

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.

sábado, 28 de enero de 2012

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.


jueves, 19 de enero de 2012

Descripción del Segundo Instrumento "Saxotronic"

Figura 1: Saxofón Electrónico
El segundo instrumento a simular  es un Saxofón, en la Figura 2 se muestran todos los fragmentos del mismo pero  las partes propuestas que son necesarias para poder lograr la simulacion del instrumento son: Boquilla, Cuerpo y Pabellón.
Figura 2: Partes de un Saxofón
Como se explicó en la primera entrada  en la Descripcion del Proyecto, vamos a capturar ciertas variables que manipularemos electrónicamente por medio de sensores, acondicionamiento y procesamiento de señales para reproducir los sonidos del instrumento mientras se manipula en tiempo real; en este caso se implementará un sensor que nos permita captar el  viento al soplar en la boquilla y para ello se utilizara un Microfono.  
Las notas en el "Saxotronic" seran capturadas por medio de sensores opticos (Fototransistores http://es.wikipedia.org/wiki/Fototransistor), siete en total que activaran las notas musicales, que seran colocados en el interior del cuerpo del Saxofón como lo indica la Figura 3.b, en frente de los "hoyos" (zona donde se colocaran los dedos para activar la nota). Las puntas de los dedos serán las superficies reflectivas para cada sensor, actualmente se esta buscando como mejorar la reflexión.
Se tiene pensado colocar un par de sensores mas (aun no esta definido el tipo de sensor) para  variar la intensidad del del sonido y la frecuencia del mismo (Octavas)
Figura 3: Sensor Optico (Fototransistor)
En las proximas publicaciones se darán a conocer las mejoras realizadas y otras especificaciones como (canal de adquisicion de datos y otros sensores a usar). En la Figura 4 se ejemplifica con una caricatura la forma y diseño del Saxotronic.


Figura 4: Forma caricaturizada de como se verá el Saxotronic al finalizar el proyecto

miércoles, 18 de enero de 2012

Descripción de uno de los instrumentos

Uno de los instrumentos a simular será un cello, entre sus partes se encuentran un mástil, un arco y 4 cuerdas cada una con su afinación. Existen otras partes importantes en el cello, pero estas mencionadas son las necesarias para simular dicho instrumento.
Debido a que se tienen que recolectar la información de acciones para luego procesarlas se utilizaran sensores. Se están evaluando varios tipos para conocer el abanico de opciones y seleccionar el más adecuado.

En vista de que la nota en un cello, al igual que en un violín, guitarra, entre otros instrumentos de cuerda, depende de la distancia en la cual se pise la cuerda contra el mástil se necesita conocer la distancia a la cual se esta pisando para conocer la nota. Para emular esto se están considerando dos opciones: usar sensores de ultrasonido o utilizar una cinta que presenta la propiedad de variar su resistencia en función de la distancia. Al tomar estos datos se podrá saber qué nota se esta produciendo.

La nota producida también depende de la cuerda frotada, debido a que cada cuerda esta en un plano diferente solo se toda una a la vez. Para recolectar la información de las cuerdas se tomarán en cuenta las siguientes opciones: utilizar optoacopladores, de forma que al interrumpir el paso del haz del transmisor del luz al receptor se interprete que se esta frotando una cuerda. Otra opción es utilizar sensores de efecto Hall, este sensor varía un parámetro medible en función de la variación de un campo magnético presente.

Se tiene pensado también variar la intensidad del sonido en función de la velocidad con la que se mueva el arco.

Descripción del Proyecto


Se plantea el proyecto de simular por medio de sintetizadores y computadoras algunos instrumentos musicales. Se realizará la captura de ciertas variables que serán manipuladas electrónicamente por medio de sensores, acondicionamiento y procesamiento de señales para reproducir los sonidos del instrumento mientras se manipula en tiempo real. El objetivo es interactuar con el instrumento y reproducir su sonido mediante un sintetizador que será realizado bajo una serie de lineamientos que serán definidos y presentados posteriormente.

Para ello habrá que seguir una serie de pasos que serán descritos cronológicamente a lo largo de las publicaciones. Existirán algunas actividades que pueden ser realizadas en paralelo y otras que necesitarán resultados de actividades anteriores, esto será descrito e informado oportunamente. Las etapas serán descritas mientras estén en su desarrollo para brindar un mayor detalle de las mismas.

Así mismo se irá describiendo cronológicamente los avances del proyecto, se proporcionará información que se considere necesaria para el entendimiento y seguimiento de las diferentes etapas del proyecto hasta llegar a su culminación.