Steirische Harmonika mit MIDI selber bauen (ohne Stimmzungen)

[Reinhard]

Wie nimmst du den Druck auf? Oder nur die Position?

 

[JuergM]

Ich verwende zwei Drucksensoren, einen im inneren des Balgs und einen direkt bei der CPU für den Umgebungsdruck. Die Differenz gibt einen dynamischen Druck. Damit werde ich noch experimentieren!

 

[JuergM]

Jetzt mit eingebautem Bass und er funktioniert!

 

[JuergM]

Kurzer Zwischenbericht:

- Die absoluten Drücke zu messen war ein Fehler. Es gibt sehr viele Differenzdrucksensoren mit 14- und 16-Bit Genauigkeit. Sie kosten zwischen 20 und 40 €.
- Die Tastaturen für die Steirische Harmonika und das Schwyzerörgeli umschaltbar zu machen ist zwar ein Gag, aber nicht wirklich brauchbar. Denn bei der Harmonika beträgt der Tastenabstand 20 mm beim Örgeli 17 mm. Die Harmonika hat bei der Diskanttastatur eine Reihenstufung von einigen Millimetern. Beim Örgeli ist der Bass in einem Radius seitwärts angeordnet, also nicht in einer zur Diskanttastatur parallelen Ebene.
- Das chinesische Akkordeon wählte ich unter anderem wegen des Balgs. Denn der Balg ist von der Machanik am schwierigsten herzustellen. Ich suchte bei den Harmonika Herstellern nach Bälgen, die man kaufen kann. Dabei vergass ich, dass es weltweit mehr Akkordeons als Harmonikas gibt: Hohner verkauft auch alle Bälge einzeln! Die Preise beginnen bei knapp 200 €.
- Knöpfe kann ich mitlerweilen mit dem Programm FreeCAD zeichnen. Wenn ich sie mit dem 3D-Drucker fertige, so kommt noch nicht das gewünschte Resultat heraus.

 

[JuergM]

Zwischenbericht:

- Den richtigen Differenzdrucksensor habe ich bei der "ABP2 Series" von Honeywell gefunden. Der Sensor hat einen I2C-Bus.
- Die Software dazu habe ich erstellt und getestet.
- Der Sensor ist aber noch nicht eingebaut. Dazu werde ich eine Durchführungsverschraubung verwenden (ist bestellt).
- Der Drucksensor hat eine Abtastrate von 6 ms bei einer Auflösung von einem Pascal.
- Der für Modellflugzeuge verwendete Benzinschlauch hat einen Innendurchmesser von 2.5 mm und passt damit zum Drucksensor.
- gemessener Stromverbrauch:

CPU-Board im "Leerlauf" mit eingeschaltetem Bluetooth 105 mA
Drucksensor 40 mA
LCD-Display 15 mA

also Total 160 mA

Übliche Power-Banks haben eine Kapazität von 10'000 mAh, d.h. eine Ladung würde bis zu 60 Stunden reichen!

- Diskant- und Bassplatine zum Schwyzerörgeli habe ich mit KiCad erstellt.

 

[JuergM]

Das Bassgehäuse zum Schwyzerörgeli möchte ich mit einem 3D-Drucker herstellen können, bzw. herstellen lassen. Die Preise sind im unteren zweistelligen Bereich.

Die Tastatur- und die Balgseite

Die 3D-Datei ist im Anhang.

Die Form habe ich mit der Programmiersprache Python aufbereitet. Damit kann ich die einzelnen Werte verändern und die Form neu generieren. Der Schlitz dient als Durchführung für den Breitband-Stecker. Befestigungen für die Platine sind auch vorhanden. Diese Form passt bei meinem China-Akkordeon und wird dort die "Bassseite" ersetzen.

 

[B-Greifer]

Das Bassgehäuse zum Schwyzerörgeli möchte ich mit einem 3D-Drucker herstellen können, bzw. herstellen lassen.
[...]
Die Tastatur- und die Balgseite
[...]
Diese Form passt bei meinem China-Akkordeon und wird dort die "Bassseite" ersetzen.

Ich vermag's nicht recht zu deuten:
Stehen die Fläche zum Balg und die für die Knöpfe nicht normalerweise senkrecht zueinander (statt gegenüberliegend)?
Wie wird der Handgurt montiert, wie der Luftknopf?

 

[JuergM]

Die Basstasten-Ebene ist parallel zum Balg:

Die Hand liegt auf dem beigen Teil auf. Der Luftknopf liegt darüber. Da das Örgeli nur etwa 3 kg wiegt, genügt der Schultergurt auf der Diskantseite.

 

[JuergM]

Diese Platte für die Basstasten lasse ich mit einem 3D-Drucker fertigen. Ich bin gespannt, wie masshaltig die Platte wird. ABS ist ein Kunststoff mit guten mechanischen Eigenschaften. Ich erwarte die Platte in zwei bis drei Wochen.

 

[JuergM]

Ich habe einen Satz Tastenknöpfe bestellt. Sie werden mit einer Schichtdicke von 0.1 mm gedruckt. Ich hoffe, damit eine höhere Genauigkeit zu erhalten. Mit den Rampen auf den Seiten verkürze ich die Druckhöhe auf 3 mm.

 

[B-Greifer]

Hab kein Plan von 3D-Druck - klingt aber interessant.

Warum verkürzen denn die Rampen die Höhe?
Wäre es nicht insgesamt preiswerter, die Bassknöpfe gleich mitzudrucken?

 

[JuergM]

Wenn die Rampen das Cherry-Gehäuse berühren, dann geht es nicht mehr weiter. Aber das mit den Rampen war keine gute Idee, denn die Knöpfe lassen sich nicht gut aufpressen!

Ja, es wäre preiswerter die Bassknöpfe mitzudrucken, wenn ich die Knöpfe brauchen könnte. Leider sind die Tastenoberfächen so nicht brauchbar.

Ich werde nur die "Hälse" drucken lassen, den Knopf werde ich kaufen. Weiss jemand, wo ich diese günstig erhalte?

 

[JuergM]

Zwischenbericht:

- Der Drucksensor ist provisorisch eingebaut und funktioniert hervorragend. Jetzt gebe ich die Platinen für den Drucksensor in Auftrag.
- Die 3D-Druckteile sind nach dem Druck noch nicht brauchbar. Die Oberflächen sind sehr rau, aber ABS-Teile lassen sich gut bearbeiten, z.B. mit Schleifpapier.
- Ich fand das MIDI-Soundboard mit dem besten Preis/ Leistungsverhältnis und für den Kopfhörerbetrieb sensationell. Es kostet bei Mouser 19.75 Fr.:

Es arbeitet mit Stereo Samples, hat zu 128 verschiedenen Instrumenten Samples und ein Drum-Set.
Datenblatt: https://www.mouser.ch/datasheet/2/737/adafruit_music_maker_featherwing-1396514.pdf

 

[JuergM]

Audioaustattung

Für 9 € gibt es einen 3 Watt-Stereo-Verstärker mit sehr gutem Wirkungsgrad (mit MAX98306): https://www.mouser.ch/datasheet/2/737/stereo_3_7w_class_d_audio_amplifier-2488795.pdf
Ich werde nun eine Audio-Platine zusammenstellen. Am Eingang ist die MIDI-Schnittstelle, die mit dem Adafuit Soundboard verbunden ist. Danach wird an einem Stereo-Potentiometer die Lautstärke eingestellt. Mit Operationsverstärkern wird um Faktor zwei verstärkt. Dann auf die Kopfhörer-Buchse. Der MAX98306 ist ebenfalls mit der Buchse verbunden. Die Lautsprecheranschlüsse sind auf der MAX98306-Platine.

 

[B-Greifer]

@JuergM

Immer wieder interessant, die Funktion deiner Entwürfe (im Rahmen meiner Möglichkeiten) zu durchdenken.

Schwupps schau ich ein YT-Vid über Op-Amps und lerne was Interessantes über die positive Auswirkung von negativem Feedback.

Danke dafür.


Was ich noch nicht verstehe:

Wozu dienen denn die jeweils 4 Kondensatoren um den LM358 und
warum sind sie gerichtet (Wechselspannung)?

Wozu dient der rot markierte Teil?

 

[JuergM]

Die Schaltung habe ich von (mit Erklärungen)
https://www.mikrocontroller.net/articles/Operationsverstärker-Grundschaltungen
Die Kaufempfehlung vom LM358 ist ebenfalls von dieser Seite.

 

[Klangbutter]

Spannend!
Die Druckrichtung scheint super zu funktionieren. Die Geschwindigkeit der Dynamik konnte ich aus Deinem Filmchen noch nicht beurteilen.
Der Sound klingt gut. Aber ist auf dieser Platine auch ein schöner Bass drauf? Oder ist das für Dich nur zweitrangig? Immerhin kann ja alles Mögliche hinter dem MIDI Funk hängen.

Ich habe hier mehrere WLAN und Bluetooth MIDI Funkstrecken.
Der schnellste ist Roland und durchaus brauchbar.
Für professionellen Einsatz sind mir aber ALLESAMT zu unsicher.
Bei mehr als 5 m Entfernung, bekomme ich Angst vor Verbindungsabriss.

Beeindruckend finde ich die Korpusverwandlung aus dem chinesischen Akk zum Örgeli.

 

[JuergM]

@Klangbutter
Im Filmchen waren noch die beiden Drucksensoren eingebaut, die den absoluten Druck messen. Jetzt mit dem Differenzdurck-Sensor ist die Dynamik gut - soweit ich das als Laie beurteilen kann.
Nein, der Bass ist nicht zweitrangig und es gibt einige schöne Bässe auf dem "Accordion Master XXL". Aber ich kann noch nicht beidseitig spielen.
Es gibt neben Bluetooth auch noch einen Din-5 MIDI-Ausgang. Bluetooth bietet sich an, weil auf der CPU-Platine Bluetooth mit verbaut ist.

Mein Ziel war es, ein Kopfhörer-Örgeli bzw. eine Kopfhörer-Harmonika für den privaten Gebrauch zu bauen. Dabei soll der Preis möglichst niedrig sein. Mit dem chinesischen Akkordeon liegt der Materialpreis unter 500 €! Ein weiterer Punkt war, mit der Harmonika gemachte MIDI-Aufnahmen, in der "virtuellen Harmonika" richtig abspielen zu können, also Druck und Zug mit dem richtigen Knopf anzuzeigen. Das mache ich, indem ich für jede Tastenreihe einen unterschiedlichen Kanal wähle. Also für die Diskantreihen die Kanäle eins bis vier und für die Bassreihen fünf und sechs. Die Balginformation wird ebenfalls als MIDI-Control ausgegeben. Damit ist die MIDI - Griff - Zuordnung zusammen mit der Harmonika-Stimmung eindeutig.
Die Abspielsoftware gibt es bereits von mir: https://github.com/juerg-mueller/MidiSequenzer
Die Geschwindikeit kann verändert werden und Loops können eingebaut werden. Das habe ich hier abgeschaut: https://shop.ziachfuchs.com/products/ziachfuchs-ziffernblock-zzb

Das Örgeli sollte eine Balgbreite von 17 cm haben. Das chinesische Akkordeon hat aber eine Breite von 14 cm. Das reicht nicht, weil die Handauflage seitlich ist und nicht oben, wie bei der Harmonika.

 

[JuergM]

Die Audio Platine ist bestellt. Ich gehe davon aus, dass noch Korrekturen nötig sein werden, da ich im Analog- weniger geübt bin als im Digitalbereich.
Platine mit Stereo-Synthesizer, Stereo-Lautstärkeregler, Kopfhörer-Buchse und Stereo-Verstärker mit je 3.7 Watt:

 

[B-Greifer]

Vll. den Vol. Poti nicht direkt auflöten, sondern an einer besser erreichbaren Stelle verbauen?

Wie verteilst du eigentlich Diskant/Bass auf L/R? Kannst du das mischen/balancieren/vertauschen?