MIDI Drum Machine

[ 1,837 keer bekeken / views ]

Rond januari 2023 vond ik een instructable van Peter Balch voor het maken van een Drum Machine. Ik was direct geboeid door het ontwerp en wilde deze Drum Machine namaken.

Voor de hele Drum Machine zijn de volgende onderdelen nodig:

• Arduino Nano
• VS1053
• 2.8″ ILI9341 SPI display (touch display)
• PAM8403 (audio versterker)
• 21 weerstanden
• Push Button
• Rotary Encoder met Push Button
• Power Jack
• 100-200 uF elco

Peter heeft als basis een gaatjesboard gebruikt om alle onderdelen op te bevestigen. Ik wilde er een mooie printplaat (PCB) voor ontwerpen én ik wilde de Drum Machine geschikt maken voor een ESP32.

Voor de ILI9341 heeft Adafruit een mooie bibliotheek gemaakt maar deze was voor de Drum Machine niet snel genoeg. Daarom heeft Peter een eigen grafische bibliotheek geschreven. Om de benodigde snelheid te realiseren is deze bibliotheek grotendeels in assembler geschreven … iets waar ik niet aan durf te beginnen. Dus het plan om de Drum Machine voor de ESP32 geschikt te maken heb ik helaas moeten laten varen.

Wat overblijft is een één-op-één kopie van wat Peter Balch heeft gemaakt met alleen een door mij ontwikkelde PCB. Het is een leuke puzzel om alle onderdelen op een zo klein mogelijke printplaat te groeperen en zodanig dat je ze ook nog kunt solderen. Dit heb ik bedacht:

Het schema van Peter Balch overgenomen in KiCad ziet er zo uit:

En dit is het ontwerp van de printplaat:

Snel de Gerber Files naar PCBWay gestuurd en na vier weken (helaas: Chinese Nieuwjaar en dan ligt echt álles stil in China) de PCB’s in de brievenbus.

Maar ik moet haast wel een black-out gehad hebben, want ik heb niet eerder een PCB ontworpen waar zóveel fouten in zaten.

Het begon al met de Power Jack

Ik heb al tientallen PCB’s met een Power Jack plug ontworpen, maar om één of andere reden dit keer zoals in het linker plaatje. En dat is écht fout (pin 1 is Vcc, pin 2 is GND)! Omdat een aantal onderdelen (VS1053, PAM8403 en ILI9341) niet als zodanig als Symbol en Footprint beschikbaar zijn in KiCad heb ik deze zelf getekend. En ook dáár kun je behoorlijk wat fouten mee maken. In mijn geval had ik de aansluitingen in het PAM8403 Symbol genummerd van 1 naar 9 maar in de Footprint gaat deze van 9 naar 1. Het mag duidelijk zijn dat je dan een probleem krijgt.

Verder had ik de voeding (Vcc en GND) niet doorverbonden naar de Arduino Nano en niet naar de VS1053 (vreemd want de Electrical Rules Check had dit probleem niet gesignaleerd) én ik had geen verbinding tussen MOSI van de VS1053 en MOSI (pin 14) van de Nano.

Kortom: het PCB dient bijna alleen nog om de onderdelen op zijn plaats te houden 😉
Ik heb de problemen op kunnen lossen door een aantal sporen weg te frezen en een aantal verbindingen met draadjes te maken. Niet de meest elegante oplossing, maar een nieuw PCB laten maken is ook weer zowat. Uiteraard heb ik het PCB ontwerp wél aangepast, dus mocht ik ooit nóg een Drum Machine willen maken dan is het PCB nú in ieder geval goed.

Een mooie projectbox maakt het geheel af: