Arduino İle Kapasitif Algılama Cihazı Yapımı

Bu projemizde theremin müzik aletinin çalışma prensibine dayalı arduino tabanlı kapasitif algılama cihazının yapımından bahsedeceğiz.Öncelikle thermin hakkında bilgi verelim.

Theremin ilk elektronik ve çalarken temas gerekmeyen müzik aletidir. İsmini mucidi olan Rus Profesör Leon Theremin’den alır, 1928 de mucidi tarafından patenti de alınmıştır. Gerçek adı Termenvox veya Aetherphone’dur. Daha sonra ingilizceleşerek zamanla “Theremin” adını almıştır. Kontrolü iki metal anten arasında sağlanır, bu antenler aleti çalan kişinin ellerinin pozisyonunu algılarlar. Bir el ile titreşim dalgaları gönderilir diğer el ile de sesin şiddeti ayarlanır. Theremin ürkütücü sesler ile birleşik bir alettir. Elektrik sinyalleri Theremin uzerinde büyütülür ve bağlı olan hoparlörlere gönderilir.

Arduino tabanlı theremin yapımına başlayalım.

Malzemeler:

1. Arduino Uno
2. 74HC00N Yükseltici
3. Direnç
4. Kondansatör
5. Hoparlör

Elektronik Kısım:

Osilatör Devre Şeması:

Osilatör devremizi şemadaki gibi kurduktan sonra arduino bağlantılarına geçebiliriz.Devre şemasında görüldüğü gibi arduino 5v ve gnd pinlerine bağlantıları yapıyoruz.

Yazılım Kısmı:

#include <Stdio.h> 
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) >= ~_BV(bit)) 
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit)) 
 
//! Macro that clears all Timer/Counter1 interrupt flags. 
#define CLEAR_ALL_TIMER1_INT_FLAGS (TIFR1 = TIFR1) 
 
int pinLed = 13; // LED connected to digital pin 13 
int pinFreq = 5; 
 
void setup() 
{ 
pinMode(pinLed, OUTPUT); // sets the digital pin as output 
pinMode(pinFreq, INPUT); 
pinMode(8, OUTPUT); 
 
Serial.begin(57600); // connect to the serial port 
 
// hardware counter setup ( refer atmega168.pdf chapter 16-bit counter1) 
TCCR1A=0; // reset timer/counter1 control register A 
TCCR1B=0; // reset timer/counter1 control register A 
TCNT1=0; // counter value = 0 
// set timer/counter1 hardware as counter , counts events on pin T1 ( arduino pin 5) 
// normal mode, wgm10 .. wgm13 = 0 
sbi (TCCR1B ,CS10); // External clock source on T1 pin. Clock on rising edge. 
sbi (TCCR1B ,CS11); 
sbi (TCCR1B ,CS12); 
 
// timer2 setup / is used for frequency measurement gatetime generation 
// timer 2 presaler set to 256 / timer 2 clock = 16Mhz / 256 = 62500 Hz 
cbi (TCCR2B ,CS20); 
sbi (TCCR2B ,CS21); 
sbi (TCCR2B ,CS22); 
 
//set timer2 to CTC Mode 
cbi (TCCR2A ,WGM20); 
sbi (TCCR2A ,WGM21); 
cbi (TCCR2B ,WGM22); 
OCR2A = 124; // CTC at top of OCR2A / timer2 interrupt when coun value reaches OCR2A value 
 
// interrupt control 
 
sbi (TIMSK2,OCIE2A); // enable Timer2 Interrupt 
 
} 
 
volatile byte i_tics; 
volatile byte f_ready ; 
volatile byte mlt ; 
unsigned int ww; 
 
int cal; 
int cal_max; 
 
char st1[32]; 
long freq_in; 
long freq_zero; 
long freq_cal; 
 
unsigned int dds; 
int tune; 
 
int cnt=0; 
 
void loop() 
{ 
cnt++; 
// add=analogRead(0); 
 
f_meter_start(); 
 
tune=tune+1; 
while (f_ready==0) { // wait for period length end (100ms) by interrupt 
PORTB=((dds+=tune) >> 15); // kind of DDS tonegenerator / connect speaker to portb.0 = arduino pin8 
} 
tune = freq_in-freq_zero; 
// use the tune value here for your own purposes like control of servos, midi etc. 
 
// startup 
if (cnt==10) { 
freq_zero=freq_in; 
freq_cal=freq_in; 
cal_max=0; 
Serial.print( "** START ** "); 
} 
 
// autocalibration 
if (cnt % 20 == 0) { // try autocalibrate after n cycles 
Serial.print( " "); 
if (cal_max <= 2) { 
freq_zero=freq_in; 
Serial.print( " calibration "); 
} 
freq_cal=freq_in; 
cal_max=0; 
Serial.println( " "); 
} 
cal = freq_in-freq_cal; 
if ( cal < 0) cal*=-1; // absolute value if (cal &amp;gt; cal_max) cal_max=cal; 
 
digitalWrite(pinLed,1); // let LED blink 
Serial.print(cnt); 
Serial.print( " "); 
 
if ( tune < 0) tune*=-1; // absolute value 
sprintf(st1, " %04d ",tune); 
Serial.print(st1); 
Serial.print( " "); 
 
Serial.print(freq_in); 
Serial.print( " "); 
/* 
Serial.print(freq_zero); 
Serial.print(&amp;quot; &amp;quot;); 
Serial.print(cal_max); 
*/ 
Serial.println( " "); 
digitalWrite(pinLed,0); 
 
} 
//****************************************************************** 
void f_meter_start() { 
f_ready=0; // reset period measure flag 
i_tics=0; // reset interrupt counter 
sbi (GTCCR,PSRASY); // reset presacler counting 
TCNT2=0; // timer2=0 
TCNT1=0; // Counter1 = 0 
cbi (TIMSK0,TOIE0); // dissable Timer0 again // millis and delay 
sbi (TIMSK2,OCIE2A); // enable Timer2 Interrupt 
TCCR1B = TCCR1B | 7; // Counter Clock source = pin T1 , start counting now 
} 
 
//****************************************************************** 
// Timer2 Interrupt Service is invoked by hardware Timer2 every 2ms = 500 Hz 
// 16Mhz / 256 / 125 / 500 Hz 
// here the gatetime generation for freq. measurement takes place: 
 
ISR(TIMER2_COMPA_vect) { 
 
if (i_tics==50) { // multiple 2ms = gate time = 100 ms 
// end of gate time, measurement ready 
TCCR1B = TCCR1B > ~7; // Gate Off / Counter T1 stopped 
cbi (TIMSK2,OCIE2A); // disable Timer2 Interrupt 
sbi (TIMSK0,TOIE0); // ensable Timer0 again // millis and delay 
f_ready=1; // set global flag for end count period 
 
// calculate now frequeny value 
freq_in=0x10000 * mlt; // mukt #ovverflows by 65636 
freq_in += TCNT1; // add counter1 value 
mlt=0; 
 
} 
i_tics++; // count number of interrupt events 
if (TIFR1 > 1) { // if Timer/Counter 1 overflow flag 
mlt++; // count number of Counter1 overflows 
sbi(TIFR1,TOV1); // clear Timer/Counter 1 overflow flag 
} 
 
}