Objetivos de la clase:
El curso está organizado para nivelar a los alumnos con los conceptos y destrezas básicas para la inclusión de recursos electrónicos y digitales (microcontrolador) en proyectos creativos; específicamente de concepción artística y principalmente orientados a la sonoridad.
Metodología:
Las sesiones son mayormente de carácter práctico a partir de la exploración, a través de ejercicios guiados, de herramientas y componentes electrónicos, así como también del uso de microcontroladores compatibles con Arduino.
Al finalizar el curso, cada alumno deberá haber propuesto un proyecto realizado a partir de los conocimientos adquiridos durante las clases. Este proyecto dará lugar a una evaluación coeficiente uno.
Planificación:
Cronograma, evaluaciones y asistencia
(cada uno en una pestaña diferente).
Bitácora
Cada alumno deberá llevar una bitácora en donde anotará de forma sostenida los procesos que emerjan a partir de los contenidos del curso.
Se sugiere usar Evernote.
Materiales:
Cada alumno deberá contar con un set de materiales que deberá ser llevado a cada clase. La lista de componentes será informada oportunamente antes de cada sesión.
Dónde comprar los componentes y herramientas
http://www.victronics.cl/
http://www.olimex.cl/
http://www.casaroyal.cl/
— Digital Electrónica: San Antonio 32 (subterráneo), Stgo. Centro. F: 226324511
– Barrio San Diego:
– Ibarra: Calle San Diego 928 Santiago – Santiago, Chile, F: 2 672 39 63 / 2 672 94 05
– Electrónica Orfali: San Diego 955, Santiago, F: 2 698 83 76
Bibliografía
Handmade Electronic Music – Nicolas Collins
Sitio web proyectos personales
www.etab.cl
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C1
John Cage
https://www.youtube.com/watch?v=_qWPCoayhjY
Tristan Perich
1bit Music: 1 bit Music
1bit Symphony: http://www.1bitsymphony.com/
Breathing Potraits: https://vimeo.com/15259734
Microtonal Wall: http://tristanperich.com/#Artwork/Microtonal_Wall
Microtonal Wall: https://vimeo.com/45225412
Interval Studies: https://vimeo.com/9218458
Peter Vogel
Tanzperformances: http://www.petervogel-objekte.de/PerfTanz.html
Klangobjekte: http://www.petervogel-objekte.de/ObjKlang.html
The Sound of Shadows website: http://vogelexhibition.weebly.com/
The Sound of Shadows video: https://vimeo.com/59829961
Página personal: http://www.petervogel-objekte.de
Christina Kubisch
https://vimeo.com/54846163
Zimoun
http://www.zimoun.net/2013-329.html
http://www.zimoun.net/2014-20.html
http://www.zimoun.net/2009-25.html
Circuitos
Tabla código de color resistencia
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C2
https://www.youtube.com/watch?v=QBHfYtvcGmU&list=PLefIU1gavt25SMAUzmfX-SzsfYIxUF4OV&index=4
Vumeter from Monica Bate on Vimeo.
http://itp.nyu.edu/~mbv227/?p=1943
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Amplificadores Operacionales
Los amplificadores operacionales (op amps) son muy útiles porque pueden ser utilizados en un sinnúmero de aplicaciones. Un OpAmp típico es un circuito integrado con un input inversor, un input no-inversor, dos pines para ser energizados por corrientes contínua (DC: positivo y negativo), un terminal de salida (output), y otros pines especializados para ‘ajustes finos’.
Los pines de suministro energético positivo y negativo, así como también los de ajuste-fino, a veces son obviados de los diagramas / esquemáticos. Si en el circuito no se ven pines de suministro, habrá que asumir que se está usando estos pines de suministro dual mencionados anteriormente.
Ref: http://www.sentex.ca/~mec1995/gadgets/741/741.html
LM386
Hoja de referencia del LM386
El LM386 es un amplificador operacional diseñado específicamente para operar de mejor manera dentro del rango de frecuencias audibles (20 a 20000Hz). Este dispositivo es generalmente usado en pre-amplificadores, sistemas de audio, receptores de radio AM-FM, amplificadores, intercomunicadores, etc. Este popular amplificador de bajos voltajes, tiene una ganancia que está fijada internamente en un valor de 20 veces, pero que puede ser incrementado hasta a 200 veces con un condensador externo y una resistencia ubicada entre los pines 1 y 8. El LM386 puede funcionar con voltajes entre 4 y 12 Volts, un rango ideal para aplicaciones que funcionan con baterías.
LM358
Diagrama de circuito de preamplificador para micrófono.
Ref: https://courses.cit.cornell.edu/ee476/FinalProjects/s2007/jsc59_ecl37/jsc59_ecl37/report2.html
Ref: http://johnhenryshammer.com/TEChREF/opAmps/opamps.html
Referencias arte y microfonía:
Paul Kos
Zimoun
Jie Qi
John Cage
Christian Oyarzún
Otros proyectos interesantes:
http://mintakaconciencia.net/squares/parabolic-mic/
http://www.w-ear.com/about-us/
Parlante direccional (paramétrico): http://www.soundlazer.com/
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Ejercicio para comentar la próxima clase:
– Armar (o terminar de armar) el circuito “Vumetro” que iniciamos durante esta clase. El esquemático está en este mismo link, más arriba.
– Una vez armado, probar cambiar la resistencia por otras de otros valores.
– ¿qué pasa si pongo dos resistencias en serie?
– Cambiar también los condensadores por otros de otro valor. Ver qué pasa.
– Agregar más leds: en el circuito original aparecen tres leds en serie. ¿Qué pasa si agrego más leds? ¿Qué pasa si los conecto en paralelo?
– Documentar todos los experimentos hechos a partir de este circuito. Si es necesario y de utilidad, anotar los valores y observaciones resultantes de cada prueba.
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C3
Conexiones MICs
Electret
Piezo
Electret stereo
PDF Timer555 – 1
PDF Timer 555 – 2
Timer 555: construcción de un oscilador
Otro circuito astable:
Funcionamiento de un Timer 555 en modo astable:
El 555 toma su nombre de las 3 resistencias de 5k que se muestran en el diagrama (más abajo). Estas resistencias actúan como un divisor de voltaje de 3-pasos entre Vcc y tierra. La parte superior de la resistencia de 5k de más abajo (+ input to comparator 2) está configurada a 1/3 de Vcc, mientras que la parte superior de la resistencia de 5k (- input to comparator 2) está configurada a 2/3 de Vcc.
Las dos comparadores emiten ya sea una alta o baja tensión (voltaje / diferencia de potencial) basada en los voltajes analógicos que están siendo comparados en sus entradas (inputs).
Si una de las entradas positivas de los comparadores es mayor que su entrada negativa, su nivel de salida lógica se vuelve ‘1’ (high); si el voltaje de la entrada positiva es menor que el voltaje de la entrada negativa, el nivel de la salida lógica se vuelve ‘0’ (low).
Las salidas de los comparadores son enviados a los inputs de un biestable RS (Flip-flop SR). El biestable revisa las entradas R y S; y produce un 0 (low) o un 1 (high) basado en el estado del voltaje en las entradas.
*imagen de http://www.unitechelectronics.com/NE-555.htm
Pin 1: (ground / tierra) Tierra del circuito integrado.
Pin 2: (trigger / disparo) Entrada al comparador 2, que es usado para configurar el biestable (flip-flop). Cuando el voltaje en el pin 2 va de más a menos de 1/3 Vcc, el comparador cambia a ‘1’ (high), configurando el biestable (flip-flop).
Pin 3: (output / salida) La salida del 555 es manejada por un buffer inversor capaz de hacer sourcing o sinking al rededor de 200mA. El voltaje de salida depende de la corriente de salida, pero son aproximadamente Vout (high) = Vcc – 1.5 V and Vout (low) = 0.1V.
Pin 4: (reset / reinicio) Reinicio activo a nivel bajo (low / 0), que fuerza el estado de -Q- a ‘alto’ (high / 1) y al pin 3 (output / salida)
a bajo (low / 0).
Pin 5: (control) Usado para anular el nivel de 2/3Vcc, si fuera necesario, pero normalmente va a tierra a través de un condensador de bypass (capacitor) de 0.01uF (este condensador ayuda a eliminar el ruido de Vcc). Si se aplica aquí un voltaje externo, configurará entonces un nuevo nivel de voltaje de disparo (trigger).
Pin 6: (threshold / umbral) Entrada al comparador superior, cuya función es reiniciar (resetear) el biestable (flip-flop). Cuando el voltaje en el pin 6 va de menos de- a más de 2/3Vcc, el comparador cambia a estado ‘alto’ (1 / high), reiniciando (reseteando) el biestable (flip-flop).
Pin 7: (discharge / descarga) Conectado al colector abiertode transistor NPN. Su función es conectar el pin 7 a tierra cuando -Q- está en ‘alto (high / 1) y pin 3 en bajo (0 / low). Esto provoca que se descargue el condensador.
Pin 8: (suministro de voltaje / Vcc) Normalmente entre 4.5 y 16 Volts para los timer 555 tipo TTL de uso general. (Para las versiones CMOS, el suministro de voltaje puede ser desde 1V).
Calculadora de ciclos – circuito astable :
http://gzalo.com/555/
Otros:
Atari Punk Console (timer 556)
https://www.youtube.com/watch?v=Oi3dmSMpjsU
Cómo soldar:
http://www.nicolascollins.com/hackingtutorial04.htm
Sintetizador victoriano (por Nicolas Collins):
http://www.nicolascollins.com/hackingtutorial03.htm
Ejercicio de aplicación
Pensar a partir de los circuitos construidos hasta ahora (VUmetro y 555 astable, amplificador con 386), una salida creativa a partir de la reflexión acerca del sonido / luz que emite y sus características físicas (como objeto).
El ejercicio puede ser pensado para dar lugar a un objeto, como instalación, intervención de un espacio, etc. y a partir de la integración de este con otros elementos y materiales. Por ejemplo, ¿qué pasaría si a este circuito lo integro en una estructura metálica o de papel?, ¿Qué pasa si alargo los cables que conectan al parlante con el circuito y este cuelga balanceándose desde el techo (cómo se percibirá el sonido)?, ¿Qué pasa si construyo un dispositivo que permita a un espectador interactuar con el potenciómetro para controlar los pulsos? Podría también replicarse el mismo circuito y trabajar un resultado a partir de la reiteración. Un ejemplo extremo de esto, son los trabajos de Zimoun que revisamos en la primera clase, en donde el cuerpo del objeto se genera a partir de la reiteración de un mismo recurso.
El objetivo de este ejercicio, es lograr extender los alcances de este recurso más allá del resultado técnico, cargándolo de sentido ya sea formal, conceptual o simbólico.
C4
Presentación de anteproyectos de aplicación de los circuitos oscilador 555 y vumetro.
Consultas técnicas de construcción de circuitos
C5
Presentación de proyectos (actividad que dura toda la sesión).
C6
Physical Computing y microcontroladores
Esta es la imagen que inicia el primer libro dedicado a la computación física o Physical Computing. Su primera edición fue publicada en 2004 y fue una respuesta a la inquietud de profesores y estudiantes de distintas áreas interesados en el trabajo creativo que implicaba una respuesta física ante rutinas digitales o vice/versa.
En el libro se hace referencia a esta imagen para explicar el cómo nos relacionamos con los computadores, específicamente en cómo somos percibidos por estos. Hasta ese entonces la forma casi única para una persona de comunicarse con un computador era a partir del mouse y el teclado y por otro lado a través de la vista y los oídos.
Se comenzó a usar microcontroladores de fácil programación para expandir las posibles formas de interacción con la máquina: Basic Stamp, Pic y otros, eran los microcontroladores más utilizados, sin embargo en 2003 en el instituto Ivrea en Italia quisieron hacer aún más fácil el uso de estos dispositivos, así como también más económicos para los estudiantes.
Fue así entonces como comenzó a desarrollarse la placa Arduino y su software en el contexto de una tesis de Magister en el mismo instituto Ivrea por el colombiano Hernando Barragán, quien en ese momento inició su proyecto Wiring en el que luego se basó el proyecto Arduino conducido por un grupo constituido por Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, and David Mellis. También hubo directa influencia del proyecto Processing iniciado por Casey Reas y Ben Fry
Luego de Arduino (que es un proyecto Open Source) comenzaron a aparecer distintas placas basadas en ella como RBBB o Makey Makey entre otras.
Otra característica que vale la pena mencionar es que gracias a las características de Arduino, es bastante fácil aumentar sus capacidades de fábrica gracias a los shields que son placas adosables a Arduino para por ejemplo, usar de manera más fácil motores, aplicaciones con sonido, acceder a internet, etc.
También cabe mencionar que hace algunos años se han desarrollado otras placas como Raspberry Pi, Beagle Bone y más recientemente Arduino Galileo (entre otras) que entran dentro de la categoría de pequeños computadores por lo que tienen más capacidad de procesamiento de datos, se les puede instalar un sistema operativo, programas y aceptan periféricos como monitor, teclado, mouse, etc, así como también conexión a Internet sin necesidad de enchufarlos a un shield.
Esta reseña es para contextualizar brevemente en qué situación se generan las herramientas que presentaré las próximas clases. Lo que da para pensar es el rol de estas en las posibilidades de uno generar herramientas propias, que pueden ser personalizadas según las propias necesidades y concepto de un proyecto. Al igual que aprender programación, se generan libertades que no se dan al ocupar máquinas y softwares que no pueden ser modificados.
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Ejercicio hecho en clases a partir de los ejemplos del programa Arduino
OUTPUT
Desde el IDE de Arduino revisamos los ejemplos de:
1) File –> Examples –> Basics —> Blink
2) File –> Examples –> Basics —> Fading
3) File –> Examples –> Digital —> Tone Melody
4) Output con motor DC con código Blink y/o Fading
5) File –> Ejemplos –> Servo –> Sweep (circuito: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Sweep)
6) El auto fantástico
Ciclo For
Modulación por ancho de pulsos – Pulse Width Modulation
Actuadores
Visualizar los valores de entrada y/o salida en el monitor serial (Serial.println)
El ejercicio para la próxima semana es probar nuevamente los circuitos y códigos que revisamos en clases; y modificarlos. Opcionalmente se pueden probar los ejemplos 4, 5 y 6.
En la próxima sesión (C7) cada uno presentará los ejercicios y modificaciones a los códigos y circuitos que hayan hecho. No olvidar de documentar en Evernote.
C6
INPUT: SENSORES
De la Rae:
Sensor:
1. m. Dispositivo que detecta una determinada acción externa, temperatura, presión, etc., y la transmite adecuadamente.
Del libro Sensor Technology Handbook,editor John S. Wilson:
‘A sensor is a device that converts a physical phenomenon into an electrical signal. As
such, sensors represent part of the interface between the physical world and the world
of electrical devices, such as computers. The other part of this interface is represented
by actuators, which convert electrical signals into physical phenomena’.
Los sensores son dispositivos que convierten distintos tipos de energía física, permitiendo al microcontrolador leer o percibir cambios en el mundo físico (temperatura, ubicación, inclinación, etc.)
Los sensores más sencillos leen cambios en la energía mecánica, usualmente a través de mover contactos eléctricos. Por ejemplo, el botón o tact switch convierte energía mecánica en energía eléctrica a través de cerrar el contacto entre dos contactos de metal. El potenciómetro es otro sensor que lee cambios de energía mecánica: un contacto metálico llamado “wiper” o “puntero” se arrastra a lo largo de una resistencia, provocando una especie de corto-circuito efectivo en la resistencia. Esto es, creando un circuito divisor de voltaje.
Tipos de sensores:
– resistivos
– ópticos
– de rango (ranging sensos)
– Mems (micro electromechanical system)
… entre otros.
Hoja de datos / datasheet:
Nunca olvidar la HOJA DE DATOS de los sensores. Estas ayudan a comprender el sensor (o cualquier componente electrónico) a través de descripciones, gráficos de respuesta, funcionalidad, diagramas, datos de voltaje, etc.
Ejemplo de hoja de datos: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/174761/ATMEL/ATTINY85.html
Ejercicios con sensores por entradas digitales
Conexión de un tact switch o pulsador por un pin digital en Arduino:
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
Conectando un sensor por entrada digital, evitando el ruido eléctrico (bounce)
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/InputPullupSerial
Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –> Digital –> DigitalPullPullup
Debounce
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Debounce
Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –>Digital –> Debounce
https://youtu.be/jYOYgU2vlSE
Tact switch
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button
Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –> Digital –> Button
¿cómo se pueden fabricar tact switches?
Sensores por entradas analógicas
AnalogInOutSerial
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInOutSerial
Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –>Analog –> AnalogInOutSerial
— Función map
— Función constrain
Smoothing
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Smoothing
Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –>Analog –> Smoothing
Ejemplo: Theremin
https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesson-10-making-sounds/pseudo-theramin
Código
Condicional: If statement
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/IfStatementConditional?from=Tutorial.
En Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –> Control –> IfStatementConditionals
Switch Case
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SwitchCase
En Arduino IDE: Archivo –> Ejemplos –> Control –> switchCase
Links:
Sensores: https://www.sparkfun.com/search/results?term=sensor&what=products
Divisores de voltaje:
https://learn.sparkfun.com/tutorials/voltage-dividers
Encargo nº 2
INPUT –> OUTPUT
Objeto tecnológico && portables
Según todo lo conversado en clases, construir un objeto o artefacto portátil que como pie forzado considere el uso de Arduino, sensores y una respuesta sonora.
Aún cuando el objeto debe ser portátil, este ejercicio no considera restricciones en cuanto a las dimensiones; es importante eso sí, que este pueda emplazarse en distintos lugares o pueda ser portado de alguna manera; excluyendo así lo instalativo. Para construir este objeto, habrá entonces que reflexionar en cuanto a cómo la portabilidad o transportabilidad otorga sentido al objeto y de cómo abordar este aspecto en términos formales (materialidad, forma, etc,).
La entrega de este encargo deberá ser hecha a través de la bitácora que han desarrollado durante el semestre, incluyendo cada una de las siguientes secciones:
– Descripción
– Fundamentación
– Ficha técnica que describa las tecnologías y materialidades utilizadas.
– Registro fotográfico
– Video de documentación del objeto* en donde se escuche claramente su respuesta sonora.
*En el caso de no poder incrustar el video, se puede inlcuir el vínculo a youtube o vimeo.
Un ejemplo de video de documentación de proyecto: https://vimeo.com/48021362
Fecha de entrega:
6 de Junio