Arduino Programm für das Pedal

Thu, 13 Jun 2024 00:00:00 +0000

Einleitung

Bei meinem letzten Beitrag über den Umbau meines Orgelpedals habe ich versprochen, noch einmal das Programm für den Arduino zu teilen. Diesem Versprechen möchte ich nun endlich nachkommen. Den Code habe ich auf Github veröffentlicht unter https://github.com/klangpost/Orgelpedal/blob/main/code.ino

Im folgenden möchte ich diesen kurz erklären. Zum Anfang aber erst einmal die Grundüberlegung. Das Orgelpedal soll an einem Computer als MIDI Gerät erkannt werden und beim Drücken/Loslassen einer Taste ein entsprechendes MIDI Event senden. Da ich einen Arduino DUE verwende ist eine Tastenmatrix nicht notwendig. Die Reedschalter sind sofern eine Taste nicht gedrückt wird geschlossen. Die Reedschalter sind verbunden mit den Pin’s 22-52 und GND.

Variablen

Zuerst werden die Notwendigen Variablen erstellt:

#include <MIDIUSB.h>
 
//Variablen für Pedaltasten
// Array mit Pinnummern
const int pedalPins[] = {
  22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31,
  32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41,
  42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51,
  52
};
 
// Midi Noten
const int midiNote[] = {
  36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45,
  46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55,
  56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65
};
 
#define NUM_PEDALS (sizeof(pedalPins) / sizeof(int))  // Anzahl der Pedale berechnen
 
// Anzahl der Tasten ermitteln
bool pedalState[NUM_PEDALS];

#include <MIDIUSB.h> fügt die MIDIUSB Bibliothek hinzu, diese ermöglichst die Midi Funktionen über USB mit sehr wenig Aufwand. In der Konstante pedalPINS werden die Pinnummern eingetragen, an denen die Reedschalter angeschlossen sind und in midiNOTES befinden sich die dazugehörigen Midi Keycodes. Der tiefste Keycode mit der Nummer 36 entspricht dem Kontra C.

NUM_PEDALS enthält die Anzahl der Pedaltasten. Diese wird anhand der Arraygröße ermittelt. Bedeutet die Anzahl der verwendeten Pins aus pedalPINS ergibt die Anzahl der Tasten. Aus dieser Information wird auch noch das Array pedalState erstellt. Dieses beinhaltet die Information für jede Taste, ob diese nun gerade gedrückt ist, oder nicht.

Midi Funktionen

/**** Funktionen für MIDI ***************************************************/
void controlChange(byte channel, byte control, byte value) {
  midiEventPacket_t event = {0x0B, 0xB0 | channel, control, value};
  MidiUSB.sendMIDI(event);
}
 
void noteOn(byte channel, byte pitch, byte velocity) {
  midiEventPacket_t noteOn = {0x09, 0x90 | channel, pitch, velocity};
  MidiUSB.sendMIDI(noteOn);
}
 
void noteOff(byte channel, byte pitch, byte velocity) {
  midiEventPacket_t noteOff = {0x08, 0x80 | channel, pitch, velocity};
  MidiUSB.sendMIDI(noteOff);
}
 
bool MidiButton(int pin, byte midisig, bool tasteAlt) {      //Button-Pin, Noten-Nummer
  bool taste = digitalRead(pin);
  if(tasteAlt == LOW && taste == HIGH){
    
    Serial.print("NoteON MidiNote: ");
    Serial.print(midisig);
    
    noteOn(0, midisig, 64);  
    MidiUSB.flush();
    tasteAlt = taste;
    delay(100);
    return tasteAlt;
  }
 
  if(tasteAlt == HIGH && taste == LOW){
    Serial.print("NoteOFF MidiNote: ");
    Serial.print(midisig);
    noteOff(0, midisig, 64);  
    MidiUSB.flush();
    tasteAlt = taste;
    delay(100);
    return tasteAlt;
  }
}

Um nicht den Rahmen zu sprengen erkläre ich hier nur die Funktion MidiButton. An diese Funktion wird der PIN der Taste, der Midi Keycode und der letzte bekannte Zustand übergeben. Dann wird der aktuelle Zustand des PINS gelesen und mit dem letzten bekannten verglichen. Ist dieser identisch, dann hat sich nicht verändert. Sollte er abweichen, dann wurde die gedrückte Taste losgelassen, oder die nicht gedrückte Taste gedrückt. Entsprechend dem neuen Zustand wird über die Funktion noteOff oder noteOn ein Midisignal gesendet und eine Debug Information ausgegeben.

Setup / Loop

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Öffnet die serielle Schnittstelle bei 9600 Bit/s:
  Serial.print("Setup beginnt");
  Serial.println();
 
  // Setze alle Pedalpins als Eingang mit internen Pull-up-Widerständen (passe dies nach Bedarf an)
  for (int i = 0; i < NUM_PEDALS; i++) {
    pinMode(pedalPins[i], INPUT_PULLUP);
    pedalState[i] = HIGH;
  }
  
  Serial.print("Setup abgeschlossen");
  Serial.println();
}
 
void loop() {
  //Pedaltasten
  for (int i = 0; i < NUM_PEDALS; i++) {
    bool currentState = pedalState[i];
    pedalState[i] = MidiButton(pedalPins[i], midiNote[i], currentState);
  }
}

In der Funktion Setup wird zuerst eine serielle Schnittstelle geöffnet mit 9600 Bit/s. Danach werden alle angegebenen Pins als Eingang mit einem Pull-up-Widerstand gesetzt. Die loop Funktion ist sehr kompakt und geht nur endlos alle Pins durch um den Zustand zu ermitteln. Am Ende angekommen, geht es wieder von vorne los… Es gibt kein Ende 🙂

Dies sollte die einfachste Variante sein. Natürlich kann man dieses Projekt auch mit einem kleineren Arduino realisieren. Dann wäre aber eine Tastenmatrix aufzubauen mit Dioden. In meinem Fall war mir dies aber zu viel Arbeit. Eine 8×8 Matrix wäre z.B in der Lage mit nur 16 Pins 64 Tasten abzufragen. Bei einem Pedal mit 30 Tasten wäre auch eine 5×6 Matrix sinnvoll.

Zusätzlich wird in diesem Basisprogramm keine Taste entprellt. Das recht Hohe Delay von 100 Millisekunden ist recht hoch und da fällt in meinem Aufbau kein Prellen auf. Wer eine möglichst geringe Latenz möchte, der sollte die Tasten zusätzlich entprellen.

Vielleicht ist das Programm für den einen oder anderen nützlich. Nutzt es gerne und passt es an eure Bedürfnisse an.

Orgelpedal midifizieren

Fri, 10 May 2024 00:00:00 +0000

Einleitung

Die letzten Wochen habe ich wieder einmal ein Orgel Pedal midifiziert, welches ich geschenkt bekommen habe, inklusive einer passenden Bank. Hier ein kurzes Bautagebuch dazu.

Das Pedal hat 30 Tasten und eine Breite von rund 1,4 Meter. Es hat also einen Tonumfang von C (große Oktave) bis zum f (eingestrichene Oktave). Alle Tasten sind gefedert und mit Filz gedämpft. Nach einiger Abwägung habe ich mich entschieden Reed Kontakte zu benutzen, da ich hiermit schon Erfahrungen sammeln konnte. Da ich auf das löten einer Tastenmatrix verzichten wollte, habe ich mich für den Arduino Due entschieden. Dieser bietet genügend Pins für 30 Tasten. Wichtig war mir so wenig Veränderungen wie nur möglich am Pedal vorzunehmen (keine Schrauben, etc). Ich habe mich für fertige Reed Module von Iduino entschieden, da diese als fertige kleine Module einfach nur noch angebracht werden müssen. Dies ist sehr viel angenehmer als mit losen Reeds. Natürlich auch etwas teurer mit 0,90 € pro Modul. Magnete habe ich in eckiger Form für 0,40 € das Stück. Module sowie Magnete habe ich verklebt mit Heißkleber. Das ist vielleicht nicht die übliche Art, aber der Vorteil ist eben, dass es schnell geht und keine Materialbeschädigung stattfindet. Mit Heißluft lässt sich dies wieder vollständig entfernen. Für die Belastungen die auftreten ist das auch mehr als ausreichend. Nur für die Kabelführungen habe ich Schrauben angebracht.

Die Magnete sind so angebracht, dass sich diese in der Nähe der Kontakte befinden und diese somit geschlossen sind. Wenn die Taste gedrückt wird öffnet sich der Kontakt. Das hat sich meiner Meinung nach gut bewährt als umgekehrt. Wobei beide Variationen gleichwertig funktionieren.

Bilder

Ausblick

Somit ist mein Spieltisch wieder fast vollständig. Im Moment fehlt noch die Verblendung welche ich neu machen muss und das obere Manual muss noch getauscht und verblendet werden. Aber dafür ist dann noch später Zeit. Ich habe in diesem Arbeitsschritt auch noch meinen Mini PC ersetzt durch eine Workstation, welche ich günstig bekommen habe. Ich möchte die Schalter für die Register dann auch noch durch einen kleinen 10″ Touchmonitor ersetzen. Gerade beim experimentieren mit verschiedenen Samplesets ist die Konfiguration der Schalter doch eher lästig. So sieht der noch unfertige und nicht verkleidete Spieltisch aus

Aufnahme

Und hier noch etwas Musik (Wer nur den lieben Gott lässt walten). Als Software nutze ich noch ein Windows, welches durch meine Linux Orgel Distribution (eigenes Projekt) ersetzt wird und Sweelinq.

Ihr Browser unterstützt das Audio-Element nicht.

Midi on Christian Hofmann

Arduino Programm für das Pedal

Einleitung

Variablen

Midi Funktionen

Setup / Loop

Orgelpedal midifizieren

Einleitung

Bilder

Ausblick

Aufnahme