LIRA 

 Su elaboración electrónica, es utilizando dos sensores de interrupción infrarojo, colocado de manera vertical en cada una de las columnas donde se encuentran las notas. Estos se activarán al tocar con la baqueta, midiendo la distancia donde fue tocada hasta el receptor. Este trabaja por reflexión. En donde cada nota tiene un rango de distancia especifica. El sensor es INFRARED PROXIMITY SHARP GP2Y0D21YK.

Asimismo se utiliza dos sensores láseres que al interrumpir su emisión cuando se toque con la baqueta, este me informa cual fue la columna la cual tuvo contacto. Una vez hecho esto, y con la distancia obtenida por el sensor de infrarojo se puede ubicar la nota que se toca,  para asegurar que suene la que se desea.

Etapas experimentales:

1.- Inicialmente, se experimentó con el módulo “MC9S08QE128”, reconociendo su estructura y modelo, asi como también  las características básicas de esta tarjeta (tales como corriente máxima de salida, voltaje máximo de alimentación, entre otros), y su microprocesador incorporado el cual permitió implementar la lógica  y procesamiento de las señales sensadas para el envío, mediante puerto serial, al sintetizador elaborado. Con la implementación de una cdificacion se puede condicionar lo que se espera en el instrumneto al momento de sonar, que luego haría el funcionamiento sin problemas del mismo. Esta estructura programática requiere de varios días de trabajo que se tuvieron que considerar.

2.- Al terminar con el reconocimiento del micro, se pasó a caracterizar y comprobar cada uno de los sensores utilizados para el desarrollo del instrumento que se propuso.

  2.1.- Para los sensores de proximidad infrarojo Sharp se estudiaron ciertas características.

2.1.1.- Características

·          Menos influencia en el color del objeto a detectar.

·          Detecta distancias de 10 a 80 cms.

·          Esta distancia es ajustable.

·          Un circuito de control externo es innecesario.

·          Supply voltaje (voltaje de alimentación): -0,3V a +7V.

·          Voltaje del terminal de salida: -0,3V a 0,3 V.

·          Temperatura de operación: -10°C a +60 °C.

·          Voltaje de alimentación para operar: es de 4,55V a 5,5V.

·          El voltaje del terminal de salida, en alto: debe ser mayor que 0,6V y menor que 1,9V.

·          El voltaje del terminal de salida, en bajo: es 0,6V como  valor máximo.

·          Diferencia del voltaje de salida: min: 1,65 V. tipica: 1,9V. Y la máxima es de 2,15V

·          Características de la distancia de salida: min: 21cm; típica: 24 cm. Max:27 cm.

·          Corriente media: típica 30 mA., Max:40 mA.

·          Tiempo para detectar el objeto a medir.

La manera de operar del sensor es que el aproximarse un objeto( en este caso la baqueta), en el área de 12 cm de diámetro del haz de luz, este es detectado. Sin ser necesario tocar la superficie donde se refleja. Entonces es a partir de la aproximación que empieza a correr el tiempo de medición.

2.1.2.-Teoría de Operación

Con la línea de detectores de GP2DXX SHARP, además de detectar objetos a una distancia, se cuenta con nuevos rangos  que ofrece mejor inmunidad a las condiciones de iluminación en el ambiente.

Estos rangos todos usan triangulación y una matriz lineal para calcular la presencia de objetos en el campo de visión. La idea básica es:

Un pulso de luz infrarroja es emitida por el emisor. Esta luz viaja  en el campo de visión, que bien golpea un objeto o sigue hasta el reflector.

EN el caso que se refleje un objeto, la luz devuelve al detector y crea un triangulo entre el punto de la reflexión, el emisor y el detector.

Los ángulos en este triángulo varían en función de la distancia al objeto. La porción de receptor de estos nuevos detectores es en realidad un lente de precisión que transmite la luz reflejada en varias porciones de la matriz adjunta. Los ángulos en este triángulo varían en función de la distancia al objeto. La porción de receptor de estos nuevos detectores es en realidad un lente de precisión que transmite la luz reflejada en varias porciones de la matriz adjunta lineal basado en el ángulo del triángulo descrito anteriormente. La matriz puede entonces determinar qué ángulo la luz reflejada vino de vuelta y por lo tanto, se puede calcular la distancia al objeto.

Este nuevo método de rango es casi inmune a la interferencia de la luz ambiente y ofrece una increíble indiferencia al color del objeto a detectar. La detección de un muro negro en plena luz del sol es ahora posible basado en el ángulo del triángulo descrito anteriormente. La matriz puede entonces determinar qué ángulo de la luz reflejada vino de vuelta  y por lo tanto, se puede calcular la distancia al objeto.
Este nuevo método de rango es casi inmune a la interferencia de la luz ambiente y ofrece una increíble indiferencia al color del objeto a detectar. 

La detección de un muro negro en plena luz del sol es ahora posibleHay que tener en cuenta la resolución del sensor es en centímetros.

Así como también que hay una región de operación a utilizar, pues el sensor debe estar a una distancia de 6cm de separación al área en donde es detectado el objeto, que en el caso del instrumento es la baqueta. Pues al obtener un ángulo de incidencia muy grande que llega al receptor, la tensión de salida toma su máximo valor, saturándose e impidiendo así una medición correcta.

Igualmente se tiene que utilizar un circuito de filtraje RC, en la salida del sensor Sharp, pues la misma viene con pulsos en su señal, con un alto contenido frecuencial. Que para obtener una señal aproximada a DC se debe de filtrar ciertos de ellos a una frecuencia de 10Hz.

Este circuito es un Filtro Pasa Bajo de aproximadamente una  frecuencia de corte de 10Hz, que experimentalmente es de 9,94Hz.

2.1.4.-Estudio de los tiempos en la implementación del sensor.

Asimismo, la duración mínima que es relevante para el sensor, que permanezca el objeto en ese sitio es de 4,8ms. Luego de esto, para que en el terminal de voltaje de salida sea mostrado un nivel alto, hay una duración de 1,9ms como medida mínima. Igualmente esto ocurre, cada vez que se toque con la baqueta. 

Ahora haciendo una totalización de los tiempos tenemos:

Duración de medida mínima: 4,8ms. (Tiempo que dura el objeto en el área de detección)+ 1,9ms. Para que se muestre en la salida+ 3us. (Tiempo del conversor ADC) +40us.(Tiempo de simulación)+30us(Tiempo de Labview en abrir el .wav)=6,77ms.

Obteniéndose así un tiempo de latencia menor a 10 ms. Que es lo que se desea.

La frecuencias de muestreo debe ser igual: f. muestreo = 2 f. máxima, siendo igual 295,29 Hz. Para asi satisfacer el teorema de muestreo de Nyquist. 

La familia de Sharp de infrarrojos detectores de distancias son muy populares para la robótica y la automática de aplicaciones de medición de distancias. Un inconveniente de estos sensores es  que su respuesta no es del todo lineal. En otras palabras se produce en la señal de salida cuando esta está en alto,  unos picos de gran potencial, que deben ser filtrados con un filtro pasa bajo con una frecuencia de corte de 10Hz.

Es importante resaltar que para acceder al micro controlador para trabajar con su conversor ADC y enviar lo medido, es necesario limitar el voltaje de 0V a 3V, en lo que respecta a la salida del sensor este no sobrepasa los 2,8V. Siendo este su Voltaje máximo.

2.1.5. Mediciones de voltajes de cada nota.

Se pudo observar que la variación fue alrededor de 99mV. Por cada nota.

La medición se realizo con el Oscloscopio por mas precisión.

2.1.6. Data que condiciona cada nota en la codificación

SENSOR LÁSER

Asimismo, se utiliza sensores laser, que al interrumpir su emisión cuando se toque con la baqueta, este me informa cual fue la columna la cual tuvo contacto. Una vez hecho esto, y con la distancia obtenida por el sensor de infrarojo se puede ubicar la nota que se toca,  para prevenir que suene la que se desea.

 Al producirse la emisión de luz de laser, esta es interrumpida al tocar con la baqueta, esto produce un cambio del valor de la impedancia de la fotoresistencia, produciéndose a su vez una variación de voltaje. Luego esto entra a un comparador de 5V que me permitirá saber si hubo una variación de voltaje y finalmente pasa a un divisor de tensión limitándome mi voltaje de 0v a 3V, permitiéndose la adquisición al  micro-controlador y así poder proteger al mismo de variantes de voltaje.

 La señal es digital, que mientras haya emisión de luz estará en alto, es decir en Vo=3V y al haber una interrupción esta cambiara a 0,19V-0,2V.

El potenciómetro me permite medir el valor de la resistencia que debe colocarse para obtener el voltaje de comparación experimental asi como también me permite calibrar mis voltajes a la salida.

Adicionalmente en el emisor de luz se colocaron resistencias de protección de 100 ohms. Y un switch que encenderá en paralelo a todos los láseres y es alimentado a 4V.

Igualmente se utilizo un adaptador que envía mis salidas Vo al microcontrolador.

Y Para garantizar la correcta alimentación del circuito se utilizo un regulador de 5V.LM7805CV con la siguiente configuración.

Materiales a utilizar:

·          6 diodos laser.

·          6 foto resistencias como sensor laser.

·          6 LM311, comparadores.

·          9 Resistencias de 220 ohms.

·          6 Resistencias de 510 ohms.

·          6 Resistencias de 1Kohms.

·          6 Resistencias de 100ohms.

·          1 switch

·          2 Adaptadores de cables prolongados

·          LM7805CV

·          Capacitor 0.1uF

·          Capacitor 0.33uF.

visión general de la programación del instrumento.

 Lira

Para la lira se usara  lasers y sensores de proximidad los cuales emiten los datos referentes a la distancia ubicados en la lira  vía serial, mientras que los lasers dirán en que sección de la lira se esta, izquierda o derecha.

La información de los laser es adquirida por  un circuito lógico de 6 entradas a 2 salidas (dos laser por lugar de la lira)  y las salidas son ubicación de izquierda o derecha.

La compuerta lógica a usar fue T4LS04 (OR). 

Cada región de la lira (izquierda o derecha) tendrá 3 lasers  los cuales dirán que se toco una tecla con esa región, luego con el sensor de proximidad se determina en que parte teniendo entonces como trasmisión al chip 2 pines de comunicación serial y dos pines de  lugar. Esta información que llegara al puerto c por comunicación serial una parte y por lectura de puerto la otra si se tiene, será usada para emitir los datos de memoria de las octavas ya previamente guardados, es decir si se tiene que se toco la parte izquierda a y la tecla mas baja. La lógica binaria de lugar será 10 y se tendrá por puerto serial la distancia a la que se y si  el rango del valor de la distancia está entre x y W valor, se escoge un pack de memoria que contiene el numero del tono que se está tocando lo cual será procesado por labview. Se necesitaría 2 byte del protocolo midi . El de estatus  y el dato  del número de tono.