Carrefour numérique² - fablab

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====== Luminarpe #1 (Harpe LED+infrarouge)  ======

<!-- Complétez la fiche projet ci dessous -->
{{{project
picture:
machines:decoupe_laser impression_3d fer_à_souder arduino
materiaux:medium
logiciels:inkscape arduino processing FreeCAD
sources:
liens:
tags:luminarpe musique harpe LED infrared arduino
usager:ldillusion 
licence:cc-by-sa
}}}


<!-- Indiquez ici une petite introduction au projet, qui apparaîtra dans la liste des projets. -->

La luminarpe est un instrument de musique électronique conçu par l'association L d'Illusion,
L'objectif de l'association est d'améliorer l'accès à la culture pour tous (notamment les personnes en situation de handicap sensoriel), nous avons souhaité créer un instrument de musique permettant de sensibiliser et de manipuler à volonté les retours sensoriels liés à la pratique musicale.
C'est également l'occasion de montrer que la pratique d'un instrument n'est pas impossible pour les personnes malvoyantes ou malentendantes.


===== Conception =====

<!-- Présentez ici la phase de réflexion et de conception de votre projet, vos choix, etc. ... -->
Le premier objectif est de dématerialiser la corde et de la remplacer par une source lumineuse, nous avons préféré l'utilisation de LED au lieu de laser pour des raisons de coûts, de sécurité et de complexité (le laser étant cher, complexe à utiliser en permanence et parfois dangereux).
Le capteur utilisé pour détecter l'utilisation d'une corde est un couple émetteur/récepteur infrarouge. Ainsi quand l'utilisateur passe le doigts devant le trio de diode LED/émetteurIR/récepteurIR, il réfléchit des infrarouge avec le bout de son doigt et le récepteur va les capter.

La deuxième étape a été d'identifier les différents retours sensoriels et de les contrôler :
  * vue : en branchant la carte arduino sur un ordinateur, on peut communiquer via le serial/USB pour contrôle un programme visuel codé sous processing, on peut donc modifier une interface visuelle type "winamp"
  * ouïe : il est possible de brancher un shield musical sur la carte arduino ou d'utiliser également la connexion serial afin de pouvoir jouer la musique souhaitée lorsqu'une corde est activée
  *   * toucher : la vibration des cordes est représentée par des moteurs vibrants qui sont activés quand une corde l'est

===== Réalisation =====
La carte utilisée est une [[http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560|Arduino Mega 2560]] afin d'avoir le plus de pin disponibles (plus de pin, plus de cordes !)

===CORDE ET POTAR===
Une corde est composée de :
  * 1 LED classique (bleu/rouge/vert...)
  * 1 émetteur infrarouge
  * 1 récepteur infrarouge (d'une longueur d'onde similaire que l'émetteur /!\)
  * 3 résistances (1 pour la LED, 1 pour l'émetteur, 1 pour le récepteur)
  * 1 câble d'alimentation en 5V pour la LED et le récepteurIR (branché sur le 5V de la carte arduino)
  * 1 câble d'alimentation en sortie digitale arduino pour l'émetteurIR (branché sur une sortie digitale arduino)
  * 1 câble de mesure pour le récepteur IR (branché sur une entrée analogique arduino)
  * 1 câble de masse (branché sur le GND arduino)

Un potentiomètre rotatif branché sur le 5V, le GND ainsi que sur une entrée analogique arduino permet de régler le seuil de déclenchement de chaque corde.

Dans ce projet :
  * la LED est une diode de couleur classique
  * sa résistance associée est une 220 ohms
  * l'émetteur IR a été acheté sur sélectronic [[http://www.selectronic.fr/led-infrarouge-5mm-35mw-sr-940nm.html]|[exemple]]
  * sa résistance est une 100 ohms
  * le récepteur IR a été acheté sur sélectronic [[http://www.selectronic.fr/catalog/product/view/id/78903/s/phototransistor-pt334-6b/category/3/]|[exemple]]
  * sa résistance est une 10 Kohms

Pour le choix des IR, on cherche une ouverture de faisceau assez faible afin qu'une corde ne contamine pas une autre et une longueur d'onde la plus haute possible afin de s'éloigner du rouge. Le récepteur doit être dans un boitier fumé (en générale bleu) pour être plus efficace et pouvoir fonctionner en plein jour.

Il est très important d'utiliser des LED de même couleurs ou de couleur similaire pour les différents cordes de la harpe, en effet une LED rouge va produire plus d'infrarouges qu'une LED bleue et va changer la sensibilité du récepteur associé or il n'y a qu'un seul potar de réglage de la sensibilité.

Tous les composants sont fixés sur un carré de planche à souder de 2cm de côté afin de pouvoir facilement les disposer dans la boîte de la harpe. On peut aussi souder toutes les corde sur une même plaque ce qui donnera plus de résistance global à l'instrument.


===OUÏE===
**Avec le shield :**
Le shield utilisé est le [[http://www.adafruit.com/product/1790|Music Maker Shield]] fabriqué par [[http://www.adafruit.com/|adafruit]]
Il permet de lire des fichiers audio divers (mp3, ogg...) stockés sur une micro carte SD.
La librairie utilisée avec Arduino est très simple et l'utilisation du shield est presque immédiate après achat.
Ici, tout n'est que programmation Arduino, il s'agit de jouer le morceau lorsqu'on met le doigt au dessus de la corde.

**Avec l'ordinateur**
Il suffit juste d'utiliser la librairie [[http://code.compartmental.net/tools/minim/]|[Minim]] sur Processing et le tour est joué (enfin c'est pas si simple mais je vous conseille de vous pencher dedans si ça vous intéresse)

===VUE===
Programme sous processing (voir ci dessous)

===TOUCHER===
Nous avons choisi de faire une empreinte de main en plâtre pour fixer les moteurs vibrants dessus. Afin de permettre le passage de fil sans avoir à percer le plâtre, nous avons réalisé sous FreeCAD des contre moules par impression 3D. {{:gallerie:gallerie:luminarpe:moulemoteur.stl|}}

A l'intérieur de chacun des 5 trous de l'empreinte en plâtre, nous avons placé un [[http://www.adafruit.com/product/1201|moteurs vibrants]] achetés sur le site d'Adafruit.


Pour les petites mains j'ai essayé de faire un petit dôme en [[http://www.creavea.com/pate-autodurcissante-giotto-plastiroc-blanc-1kg_boutique-acheter-loisirs-creatifs_7523.html]|[pâte à sécher]] mais plus c'est petit, plus il est difficile de différencier les vibrations.

===BOITE===
En utilisant le [[projets:generateur_de_boites|générateur de boîte]], j'ai créé le modèle de boîte suivant à découper sur une plaque de médium de 3mm.{{:projets:boiteluminarpe.pdf|}}


===ARDUINO ET PROCESSING===
Vous pouvez télécharger le {{:gallerie:luminarpe:luminarpe_computeronly.zip|code arduino}} et .{{:gallerie:luminarpe:luminarpeprocessing.zip|le code processing}}

<!-- Expliquez ici, pas à pas, la fabrication et la réalisation concrète de votre projet. -->


===== Difficultés rencontrées =====
Récepteurs IR fumés pour ne pas être gêné par la lumière extérieure.
Debounce le capteur IR (analogRead)
Impossibilité de synchroniser les moteurs vibrants avec la musique sans complexifier encore plus la harpe (micro...)
Câblage

<!-- Présentez ici les problèmes et difficultés rencontré durant votre réalisation, et comment vous avez pu y remédier. -->


===== Suites du projet =====

<!-- Présenter ici les évolutions possibles du projet, les améliorations que vous aimeriez y apporter, etc. ... -->
Je veux améliorer l'ergonomie de la boite pour que ça soit plus facile à jouer sans la vue
Je souhaite créer plusieurs visualisations sous processing (j'en ai déjà 2 à télécharger au dessus)

===== Photos =====
<!-- Quelques photos du rendu final du projet, mais aussi si c'est possible des differentes etapes si elle n'ont pas déja été documentées visuellement -->
Les photos de la fête de la science 2015...
<!-- La Structure "Conception / Réalisation / Difficultés rencontrés / Suite du projet " est bien sur indicative, vous pouvez l'adapter à votre guise. N'hesitez pas a vous inspirer des documentations deja existance pour realiser la votre. -->
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