Bateria Eletrônica com Arduíno

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1 Bateria Eletrônica com Arduíno Wasley Brito Almeida 1, Wyllian Fressatti 1 1 Universidade Paranaense (Unipar) Paranavaí PR Brasil wasleybrito@gmail.com, wyllian@unipar.br Resumo. O presente artigo apresenta os conceitos de uma bateria eletrônica (instrumento musical) desenvolvida por meio da plataforma de prototipagem Arduíno Mega 2560 sendo ele o principal componente utilizado para o processamento das informações programadas e implementadas nele. Sua principal virtude é o custo benefício dela, pois permite trabalhar no desenvolvimento de diversos projetos, a partir dessa foi criado um protótipo utilizando materiais acessíveis juntamente com a linguagem de programação c++ utilizada na implementação, tal projeto alcançou resultados similares ao de um produto convencional com sonoridades semelhantes, consequentemente um protótipo com qualidade, baixo custo e versatilidade. 1. Introdução A plataforma Arduino possui uma vasta área de atuação a ser explorada, através dela se faz possível sua implementação em protótipos, criando as mais diversas possibilidades de projetos nos quais são aplicados desde o meio corporativo até o residencial. O projeto da bateria eletrônica com arduino foi desenvolvido com o objetivo de alcançar a qualidade de um produto comercializável, superando as expectativas dos usuários, atuando com um custo benefício vantajoso e excelente qualidade. O trabalho foi desenvolvido utilizando esse e outros métodos como base para a elaboração do protótipo em questão; um dos fatores que está ligado a essa tecnologia é a plataforma Arduíno, utilizada para a elaboração dos projetos que através da programação recebida gera diversas utilidades funcionais como o controle de luzes, sensores, motores e diversas outras funções. Segundo Ferreira (2015, p. 3), Um Arduino é um pequeno computador que pode ser programado para processar entradas e saídas entre dispositivos e os componentes externos conectados a ele, um sistema que pode interagir com seu ambiente por meio de hardware e software. 2. Metodologia Para a elaboração do trabalho, foram realizadas pesquisas bibliográficas em artigos, livros, sites de internet, projetos relacionados ao protótipo dentro dos conceitos de automação, arduíno e eletrônica, onde a partir dessas informações foram feitas as aquisições dos materiais necessários e o desenvolvimento do projeto. 3. Plataforma Arduíno O projeto desenvolvido utilizou como principal componente a plataforma Arduino devido a seus vários recursos apresentados sendo eles ideias para a elaboração de projetos mais robustos, essa versão do Arduino Mega 2560 conta com 54 pinos para entrada e saída, 16

2 entradas analógicas e 4 portas para a comunicação serial, comparado com a versão UNO a versão MEGA dispõe de mais memória e maior quantidade de pinos tornando-se ideal para o projeto desenvolvido que irá necessitar de uma quantidade elevada de conexões de entrada, saída e memória. A alimentação do Arduíno mega pode ser feita tanto pela fonte externa que varia entre 7 e 12v quanto pelo conector USB tipo B, através de um Jack é realizado a conexão em fontes com limites entre 6v e 20v, tensões de 5v geram estabilidade na placa, caso sejam utilizadas tensões acima de 12v, o regulador pode sobreaquecer danificando a placa, para que isso seja evitado um fusível restável de 500 ma também realiza o controle de tensão impedindo que a conexão USB do computador queime caso ocorra algum erro no projeto ou falha no circuito. A comunicação com o computador realizada através da porta USB por meio de um microcontrolador ATMEL inserido na placa, tal controlador é responsável pelo amplo funcionamento da plataforma, no conector ICSP realizam-se atualizações de firmware por meio de um programador ATMEL, os leds (TX e RX) são controlados por um software embutido do microcontrolador indicando o recebimento e envio de dados da placa ao computador, as 54 entradas e saídas digitais são usadas conformes requerimentos do projeto por meio das funções pinmode(), digitalwrite() e digitalread(), suas 16 entradas analógicas entre os pinos A0 e A15 realizam a conversão para resoluções de 10 bits, de modo padrão a tensão referencial é conectada a 5V sendo ele alterado através do pino AREF pela função analogreference(). A Figura 1 ilustra detalhadamente todos os componentes dessa plataforma, uma excelente opção para projetos mais audaciosos devido a sua ampla infinidade de recursos, permitindo assim a criação de projetos de automação, robótica e demais áreas. Figura 1. Recursos do Arduíno (Fonte: Souza [2014]). 4. Histórico da Bateria Eletrônica Por volta do ano de 1950, iniciou-se a onda da utilização de sintetizadores musicais, junto dela vem acompanhado a história da bateria eletrônica, tais aparelhos sintetizadores possuíam a capacidade de produzir diversas sonoridades através de impulsos elétricos em formato digital ou analógico. O primeiro protótipo de bateria eletrônica foi desenvolvido na década de 70 por Graeme Edge juntamente com o professor de eletrônica Brian Groves da Universidade

3 de Sussex, utilizavam de ímãs permanentes que se movimentavam dentro de uma bobina ligada a um circuíto principal gerando assim os sinais elétricos sintetizados,a estrutura desenvolvida era inserida na região traseira dos pads que seriam tocados pelas baquetas que através disso gerava um sinal manipulado no circuito por vários transistores, porém tal projeto ficou inviável para ser desenvolvido em larga escala e comercializado devido a sua grande complexidade no desenvolvimento. No ano de 1976, a primeira bateria eletrônica era comercializada pela empresa Pollard Industries, o equipamento era composto por um circuíto eletrônico analógico que através de um criador de funções manipulavam as ondas colhidas por filtros os modificando; quando uma determinada peça era tocada, um sinal era enviado pelo filtro produzindo a onda sonora selecionada chegando aos alto falantes, a partir de então várias empresas começaram a desenvolver novos modelos aumentando cada vez mais a inovação no ramo, sendo assim podemos notar que a estrutura das primeiras baterias eletrônicas desenvolvidas eram totalmente diferente dos padrões comercializado hoje em dia. 5. Eletrônica e Componentes A eletrônica é a ciência responsável pelo estudo do controle da energia através dos elétrons que são os principais componentes presentes nela, em definição concreta trata-se do estudo de circuitos formados através dos componentes elétricos e eletrônicos com o principal objetivo de transmitir armazenar ou processar informações; em seus diversos ramos estuda a transmissão de corrente pelos semicondutores e vácuos, sua abrangência também está direcionada na área da Física responsável pelo estudo de propriedades de comportamento, partículas elementares, fótons, elétron e ondas eletromagnéticas, seu trabalho divide-se em analógica e digital sendo tratados de maneira a obedecer ambos os formatos. Segundo Zanco (2007, p. 3), A indústria eletrônica é em grande parte responsável pelo significativo avanço na utilização de tecnologia de ponta nos diversos segmentos da sociedade. Seu papel se torna fundamental na evolução computacional, é aplicada tanto na forma analógica quanto digital através de sua invenção foi possível o desenvolvimento das tecnologias que temos e utilizamos hoje em dia, abordaremos nessa sessão sua história, características e atuação. Dentro do conceito de eletrônica, existem diversas grandezas, porém podemos classificadar as quatro grandezas fundamentais derivadas da elétrica, dentre elas estão a corrente elétrica, resistência elétrica, tensão elétrica e potência elétrica. Sua denominação também está ligada a área da ciência devido a seus circuitos utilizados formados através de componentes elétricos e eletrônicos realizando diversas ações como o controle de processo. Para o desenvolvimento do projeto, foram utilizados os componentes descritos abaixo, as principais características de sua utilização além de permitirem um produto de qualidade e istabilidade, são de um custo benefício amplo e favorável para a elaboração de protótipos relacionados que venham a utilizar tais produtos. O diodo é um componente responsável por controlar a corrente elétrica através de um semicondutor realizando um direcionamento uniforme; no mercado existem vários tipos de diodos onde cada um possuí características e funções específicas, em sua maioria são pequenos como na Diodo, um exemplo de diodo são os LEDS, que possuem a função de emitir luz.

4 O resistor é um componente eletrônico que possui a função de resistir e dificultar a passagem da corrente elétrica, sua identificação é feita através de um código de cores utilizado pelos fabricantes, de maneira prática os resistores limitam a intensidade da corrente que percorre o circuito, suas medidas são realizadas em OHM, em um exemplo de sua aplicação podem ser associados a luzes de LED para o controle da corrente elétrica que será recebida por ele, a Resistor descreve detalhadamente. Os piezos são denominados como componentes eletrônicos por pressão conforme destacado na Piezo, através de alguns cristais geram a tensão elétrica através da pressão mecânica apresentando a polarização elétrica, uma interação eletromecânica linear. 6. Protótipo Conforme proposto no trabalho desenvolvido, foi utilizada a linguagem de programação C++ implementada na plataforma através do próprio Software Arduino versão para o devido funcionamento das funções que foram programadas, cujo principal objetivo é oferecer um produto de qualidade e baixo custo aos que vierem utilizá-lo. Na primeira etapa, foi definido quais as ferramentas que seriam utilizadas no processo de desenvolvimento do protótipo, sendo elas os softwares Hairlees MIDI v 0.4 responsável em transformar as informações da conexão serial da plataforma Arduíno em formato padrão sonoro musical MIDI, juntamente com o software LoopBee atuando como um dispositivo MIDI virtual, tais aplicações foram utilizadas no software Addictive Drums V que simula os sons da bateria. Na segunda etapa do processo, foi realizada a montagem do protótipo, para isso foram utilizados alguns componentes como resistor, diodo e piezo, e para meio de testes funcionais uma protoboard para obter a ligação das peças juntamente com o Arduíno. Na terceira etapa do processo, utilizou-se do mapeamento padrão estabelecido pelo software Addictive Drums, conforme programado e ilustrado na figura 2, onde cada numeração no PadNote representa uma nota correspondente a uma peça do instrumento, como pratos, tons, surdo, condução e bumbo, gerando asssim os respectivos sons. Figura 2. Código de implementação.

5 7. Considerações Finais O Arduino juntamente com os demais componentes fundamentais gerou um projeto funcional que resultou em qualidade, atendendo as expectativas de modo geral tendo assim uma utilidade satisfatória suprindo as necessidades que foram trabalhadas. Foi possível obter uma grande possibilidade de sons na bateria eletrônica devido aos padrões sonoros, utilizando como base o Arduino que permitiu a criação de um protótipo com resultados consideráveis por meio da interface que realizará o processamento das informações sonoras entre o computador e a aplicação garantindo total integridade dos sons. Os equipamentos utilizados para a comunicação são de extrema importância, pois a qualidade do hardware da placa de som influenciará na qualidade final dos timbres que se buscam obter. O projeto atendeu sem dúvidas a proposta no qual seu principal objetivo era o custo benefício. Referências Chedid, R. (2015). Protótipo de uma bateria eletrônica musical sem fio. UFRS. Ferreira, E. A. (2015). Aplicação da plataforma arduíno para a determinação de parâmetros atmosféricos e ambientais. 15 o Conic. Noble, J. (2013). Arduino em ação. Novatec. Santos, N. P. (2009). Arduíno introdução e recursos avançados. Escola Naval. Silva, C. (2005). Diodo zener. Clube da Eletrônica. Souza, F. (2014). Arduino mega Zanco, W. S. (2007). Eletricidade. CC E CA. Éder Uno, Ferraz, W., da Paz, R., and Prini, T. (2012). Introdução a engenharia elétrica. Facens.