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Keyboard CV/GATE/MIDI

Carte I2C to 16CV

La carte 16CV est une carte permettant de convertir des valeurs de tensions disponible sur un bus I2C en tensions continues servant de Control Voltage (CV).

Les valeurs souhaitées des tensions sont transmises par le microcontrôleur Maître (Teensy sur la carte CPU) à un ATmega328p installé en Esclave I2C. L'ATmega328p décode ces valeurs pour les transmettre à un double DAC 12 bits qui envoi successivement les valeurs vers les sorties au travers de deux multiplexeurs huit voies.

Documents 

Schéma
La nomenclature
Le PCB
L'implantation
Dernière mise à jour documentaire :  16/10/2020

Schéma

Le microcontrôleur est un ATmega328p avec bootloader Arduino. Le bus I2C est raccordé au connecteur "I2C" au travers de MOSFET BSS138 pour adapter les différences de tensions entre l'ATmega328p et le Teensy.

Par defaut l'adresse ATmega328p en esclave est de 11. Elle est réglable entre 4 et 11 par le jeu des résistances connectées à la broche 26.

Le DAC (MCP4822) est raccordé à l'ATmega328p par le bus SPI. Les AOP permettent d'établir le gain nécessaire pour adapter le 0->4095mV des sorties DAC aux 0->8 Volts souhaités.  

Le réglage du zéro peut se faire en installant une résistance de 4M7 et un ajustable de 50K par voie. Ceci est facultatif car ce réglage sera réalisé par logiciel.Le pilotage des multiplexeurs CD4051 est assuré par l'ATmega328p au travers d'un SN7407 pour adapter les tensions de commandes. Les registres A0, A1, A2 sont commun et les entrées 'enable' sont séparées. 

Chaque tension sortante des DAC/AOP passe au travers des multiplexeurs et est transmise à un 'sample and hold' constitué par un condensateur de 10nF et un AOP suiveur par voie. Cette construction est une conception assez classique utilisée dans les synthétiseurs analogiques.

J1 permet de forcer toutes les sorties à Zéro. Pour cela, il doit être fermé à la mise sous tension de la carte. Cette fonction J1 permet de choisir des AOP à faible offset ou bien de régler le zéro. 

J2 permet de forcer toutes les sorties à la tension maximum (4095mV x gain des AOP). Pour cela, il doit être fermé à la mise sous tension de la carte. Cette fonction permet de vérifier le gain des AOP réglé par la résistance de 104K. Si nécessaire ajuster cette résistance pour avoir entre 8,02 et 8,07 volts. L'étalonnage précis se fera par la suite et par logiciel.

La LED permet de visualiser :

  • La mise sous tension est l'initialisation de la carte par trois allumage de courte durée.
  • Le passage en Maintenance (allumage permanent) lorsque J1 ou J2 sont utilisés, ou bien lors de l'étalonnage. (cf. carte CPU)
  • Un très bref scintillement à chaque réception de données su le bus I2C. 

Composants, Montage,

Hormis les BSS138 en CMS, le reste du montage du PCB  ne pose pas de difficulté particulière. Je recommande de mettre des condensateurs 10nF WIMA, certe plus cher, mais plus efficaces pour cette application.

Cette carte est utilisable en cumul de huit cartes pour obtenir 8x16CV. Pour l'application 'Keyboard CV/GATE/MIDI' :

  • ne pas installer de strap sur les positions '1', '2' et/ou '4' de la définition de l'adresse. Par défaut cette adresse sera de 11.
  • installer des straps sur les positions des huit résistances de 1K en sortie des CV1 à CV8.

Les connecteurs HE10-xx peuvent être des connecteur coudés ou bien des connecteurs droit.

La résistance de 104K peut être obtenu en mettant en série une 100K et une 3K9.

La led doit être une basse consommation à 2mA.

Programmation,

La programmation de l'ATmega328p doit être réalisé avant l'intégration dans le Keyboard.

Vous devez installer le logiciel applicatif 'XXXXXXXX' disponible dans la section téléchargement du site. Dès que celui sera installé , la LED rouge s'illuminera Trois fois.

Une procédure d'installation des fichiers ".hex" dans un ATMega est  décrite ici.

Réglage

Normalement aucun réglage n'est nécessaire en fin de montage de la carte 16CV.

Simplement :

  • vérifier le Zéro en utilisant le jumper J1. Les petits écarts d'offset (jusqu'a 7mV)  seront corrigés logiciellement, au delà, et surtout si l'écart est négatif, faite un changement d'AOP ou installer les 4M7 et 50K.
  • vérifier le Gain en utilisant le jumper J2.  La valeur de sortie doit être entre 8,02V et 8,07V. Si ce n'est pas le cas, ajuster la résistance de 104K.

L'étalonnage des CV sera fait par un lissage en 9 points à l'aide de la carte CPU. Ceci est décrit dans la section 'ENSEMBLE'.

Raccordements

Connecteur Nom DESTINATION
HE10-14 ALIMENTATION Vers carte Alimentation
HE10-6 I2C Vers carte CPU
HE10-10 CV1-8 Vers carte GLIDE
HE10-10 CV9-16 Vers Panneau de Face ARRIERE
Broche 1 : CV AFTERTOUCH
Broche 2 : CV MOLETTE MODULATION (LIN)
Broche 3 : CV VOLUME
Broche 4 : NA RESERVE
Broche 5 : NA RESERVE
Broche 6 : NA RESERVE
Broche 7 : NA RESERVE
Broche 8 : NA RESERVE
Broche 9 : MASSE
Broche 10 : MASSE

Évolution

Logiciel : voir sur page Keyboard CV/Gate/MIDI

Hardware :

  • PCB P1 : Juillet 2020 : Version Initiale

 Photos en vrac


Date de création : 01/10/2020 @ 10:39
Catégorie : Do It Yourself -
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