Im zweiten Teil wird Registereinheit und Bassteil umgebaut und wir widmen uns der Software.
Aus der Registereinheit wird die Steuereinheit
Ich habe die Displays, Taster und LED‘s in vier getrennte Elemente montiert. Jeweils ein Element für die Displays für Bass und Diskant und jeweils ein Element zur Steuerung von Midikanal, Oktave und Instrument. Auf dem Steuerelement für Bass befinden sich auch die LED’s zur Anzeige für Akkordbass, Grundbass und Synchron. Das wird mit den vorhandenen Bassregistern gesteuert. Zu den Bassregistern kommen wir später.
Die beiden Bilder zeigen, wie die Registereinheit vorher und nachher aussieht.
Sämtliche Diskant-Registerschalter werden entfernt, so dass nur noch die Schiene übrig bleibt. Das kann man mit einem Dremel oder einer kleinen Metallsäge machen.
Die beiden Potis werden entfernt und durch zwei Drehregler ersetzt. Ich habe dazu den Typ KY-040 verwendet. Die Dinger sind preiswert und funktionieren zuverlässig. Es würde auch nach entsprechender Programmänderung mit den Original-Potis funktionieren. Ich fand die Drehregler praktischer. Die Potis haben den Nachteil, dass Schwankungen nie ganz zu verhindern sind. Außerdem ist die Lautstärke mit einem Poti fest eingestellt und wird somit für alle Instrumente übernommen. Das ist unpraktisch, weil die Instrumente unterschiedliche Lautstärke haben.
Auf dem zweiten Bild fehlen in dem Basselement noch die Leuchtdioden. Ich hatte mich erst später dazu entschieden, eine Möglichkeit zu schaffen, Grund- und Akkordbass getrennt voneinander einzustellen oder nach Wahl synchron. Die Version inklusive der LED’s sieht man auf dem Foto in Teil1.
Die Taster und Displays können je nach Wunsch auch in einer anderen Front und vollkommen anders angeordnet werden. Das ist reine Geschmacksache.
Das nächste Bild zeigt eine Seitenansicht. Die vier Elemente sind einfach aufgeschoben. Das war für die Entwicklungszeit sehr praktisch. Montage und Demontage ist sehr einfach möglich.
Jedes Element ist für sich verdrahtet und mit Steckern versehen. Auf dem Bild sieht man links die vier Leitungsstränge für die vier Elemente. Die Länge der Leitungen sollte ungefähr der Leitungslänge der Diskanttasten entsprechen. Letztendlich müssen die Stecker bequem auf die Platinen zu stecken sein, die in die roten Plastikschienen geschoben werden.
Jetzt wird die Leiste mit den Bedienelementen wieder angeschraubt:
Die Druckobjekte für die einzelnen Elemente können hier heruntergeladen werden. Deckel und Korpus sind getrennt. Sie werden nach Montage der Schalter und Displays verklebt. Man kann auch erst verkleben und dann die Schalter und Displays montieren und verlöten. Das wird aber sehr eng und somit unbequem.
Die Displays werden mit Sicherungsringen fixiert. Die Sicherungsringe sind als Druckobjekt enthalten.
Für die Beschriftung braucht man nicht unbedingt einen Drucker mit zwei Extrudern. Das geht auch mit einem normalen 3D Drucker. Falls Interesse besteht, kann ich das gerne beschreiben.
Die USB Buchse
Die Halterung mit der Anschlussbuchse wird abgeschraubt und die Hohner Anschlussbuchse mit einer USB Buchse getauscht. Das Plastikteil für die Buchse ist ein 3D Druck. Das lässt sich auch aus Holz, Alu oder anderem Material herstellen.
Ich habe hier einfach zwei USB Einbaubuchsen gegenüber auf einer Platine gelötet und miteinander verbunden. Weil sich die Buchsen gegenüber liegen, muss die Verbindung über Kreuz erfolgen.
Von Innen wird einfach die mit dem Arduino Leonardo mitgelieferte USB Leitung angeschlossen. Der rote Draht ist die Plusleitung für den Arduino Mega.
Die Druckdatei für die Buchse kann hier heruntergeladen werden. Eventuell passen die Löcher für die Schrauben nicht richtig und müssen somit angepasst werden. Hohner hat wohl im Laufe der Zeit Modelländerungen vorgenommen.
Das Bassteil
Die Platine links wird entfernt. Die Widerstände werden abgelötet und die Leitungen direkt an den Kontakten angelötet. Eines der beiden Balgpotis ebenfalls an die Leiste löten.
So sollte das aussehen:
Die Platine vom inneren des Bassteils auf der linken Seite wird ebenfalls entfernt:
Das nächste Bild zeigt die Platine der Basskontakte. Auf der linkem Seite sieht man eine eingelötete Brücke für den Pluspol. Der wird auf der rechten Seite ausgeführt zur Steckerleiste.
Die benötigten Leitungen der Bassregisterschalter bitte dem Schaltplan in Teil 0 entnehmen.
Die Leitungen werden wie schon die Leitungen des Diskantteils mit Steckern versehen. Die Belegung ergibt sich aus den Plänen in Teil 0.
Einrichten der PC Software Kontakt von Native Instruments
Wer das Programm Kontakt nicht nutzen möchte, kann das Kapitel übergehen. Die Akkordeonorgel funktioniert auch mit anderen Playern.
Das Programm Kontakt kann von der Native Instruments Seite heruntergeladen werden. Man hat weniger Instrumente zur Verfügung als in der Vollversion und es können keine eigenen Instrumente erzeugt werden. Man muss sich für den Download einmal registrieren.
Die hier gezeigte Version ist Nummer 6. Ich selber nutze Version 5. Beides funktioniert.
Die Installation ist nicht schwierig. Einfach durchklicken. Es gibt von Native Instruments ein gutes Manual zu der Software, falls Fragen zu der Bedienung aufkommen.
Nach der Installation lässt man sich die Librarys und das Keyboard anzeigen.
Das sollte so aussehen:
Im Menü auf das Diskettensymbol klicken, dann New Instrument Bank wählen. Es wird eine leere Instrumenten Bank angezeigt. Auf das Schraubensymbol klicken, um die Bank aufzuklappen. Die erste Instrumentenbank bekommt automatisch den Midikanal 1 zugewiesen, die zweite den Kanal 2, und so weiter. Pro Bank gibt es 128 mögliche Einträge, wovon wir aber nur maximal 10 nutzen. Wir erzeugen 16 Bänke, haben also hinterher 160 Instrumente zur Verfügung. Die Instrumente der ersten 10 Bänke sind für die Diskantseite vorgesehen, die Instrumente der restlichen 6 Bänke für die Bassseite.
Es macht wenig Sinn, mehr Instrumente einzusetzen. Das kostet zu viel PC-Speicher.
Auf der linken Seite auf „Instruments“ einer Library klicken. Die gewünschten Instrumente können einfach mit der Maus per Drag & Drop in die Instrumenten Bank gezogen werden.
Damit die Mühe nicht umsonst war, wird das Ganze als Standard gespeichert. Vor dem Speichern das erste Instrument des ersten Midikanals, also das Instrument links oben anklicken, ansonsten ist die Anzeige an der Orgel und am PC nicht synchron.
Zum Speichern auf das Diskettensymbol klicken, dann „Save as defaullt Multi“ wählen. Save Mode sollte „Patch only“ sein. kontakt_def anklicken, speichern, überschreiben. Wenn man Kontakt schließt und wieder startet, sollte es so aussehen, wie man es verlassen hat.
Arduino Programmierung
Wir benötigen 2 Arduino Mikrocontroller. Arduino Leonardo und Arduino Mega. Die beiden Arduinos sind über die I2C Schnittstelle miteinander verbunden. Bitte hierzu Teil 0 beachten.
Die Softwareinstallation der Entwicklungsumgebung und die Kompilierung werde ich hier nur ganz kurz beschreiben. Wer tiefer in das Thema Einsteigen will oder eine ausführlichere Anleitung braucht, wird im Internet zahlreiche Seiten dazu finden.
Zuerst wird die aktuelle Arduino Entwicklungsumgebung installiert. Die findet man hier: https://www.arduino.cc/en/software
Die Installation mit allen Standards vornehmen, die Gerätesoftware bestätigen, den Zugriff auf private Netzwerke zulassen.
Arduino Mega
Den Arduino Mega an die USB Schnittstelle anschließen und die installierte Anwendung Arduino starten. In den Voreinstellungen die ausführliche Ausgabe aktivieren. Normalerweise klappt die Kompilierung ohne Probleme aber wenn es einmal haken sollte, ist diese Einstellung sehr sinnvoll.
Das Programm für den Arduino Mega heißt MasterMidi. Dieses Programm, auch Sketch genannt, kann entweder mit Doppelklick oder mit Datei öffnen geladen werden. Das Programm ist in mehrere Tabs aufgeteilt. Das macht das Ganze übersichtlicher:
Unter Werkzeuge / Board das passende Board Arduino Mega wählen.
Unter Werkzeuge / Port den COM Port wählen.
Auf Sketch klicken, Überprüfen / Kompilieren. Es sollte nun die Meldung Kompilierung abgeschlossen erscheinen:
Achtung! Wenn das Board schon eingebaut ist, muss der Stecker von Port 0 und Port 1 entfernt werden, andernfalls kann das Programm nicht geladen werden.
Im Menü Sketch Hochladen wählen. Nach ein paar Sekunden ist das Programm hochgeladen.
Arduino Leonardo
Das Programm für den Arduino Leonardo heißt SlaveMidi. Dieses Programm mit Doppelklick oder mit Datei / öffnen laden.
Unter Werkzeuge / Board das passende Board Arduino Leonardo wählen.
Unter Werkzeuge / Port den COM Port wählen.
Für die Displays und für die Midi Funktion müssen die passenden Libraries installiert werden.
Mit Werkzeuge / Bibliotheken verwalten die Funktion Bibliotheksverwalter starten. Im Suchfeld MIDIUSB eintippen und suchen lassen.
Die Bibliothek „MIDIUSB by Arduino“ nun installieren.
Im Menü Sketch / Bibliothek einbinden / .ZIP- Bibliothek hinzufügen wählen und die Datei LiquidCrystal_I2C-master.zip einbinden.
Nun kann das Programm kompiliert und hochgeladen werden.
Im ersten Tab befindet sich das Hauptprogramm mit dem Array für die Instrumente. Leider gibt es keine Möglichkeit, die Bezeichnungen der Instrumente vom Programm Kontakt in das Sketch zu laden. Damit man die jeweiligen Bezeichnungen in den Displays sieht, müssen die Zahlen durch die Instrumentennamen ersetzt werden. Oder man lässt es einfach so und macht sich eine Liste, welches Instrument hinter welchem Midikanal und Instrumentennummer steckt.
Die einzelnen Instrumente sind im Array mit dem Midikanal und der laufenden Instrumentennummer gekennzeichnet. 1_1 entspricht also in meinem Beispiel Clavinett, 1_2 E-Piano, 2_3 Shakuhachi und so weiter. Bitte keine langen Instrumentennamen übernehmen sondern die Namen kurz halten. Maximal 10 Zeichen verwenden, möglichst weniger. Der Speicher des Arduino Leonardo ist leider sehr begrenzt. Die Namen haben keinen Einfluss auf die Funktion des Programms. Das ist nur für die Anzeige auf den Displays. Hätte ich zum Beispiel als ersten Namen Gitarre eingetragen, würde trotzdem Clavinet angesteuert. Nur das Display würde fälschlicherweise Gitarre anzeigen.
Ich habe als Beispiel die ersten beiden Instrumentennamen geändert. Zugegeben, es ist etwas umständlich die Liste synchron zu halten und jede Änderung wieder neu hochladen zu müssen. Man kann auch erst einmal mit den Zahlen arbeiten und dann später ändern, wenn man einigermaßen sicher ist, dass man seine Lieblingsinstrumente gewählt hat.
In der folgenden ZIP Datei sind die Programme für die beiden Arduinos enthalten. Eine kommerzielle Nutzung, auch auszugsweise, ist ohne mein Einverständnis ausgeschlossen.
Akkordeonorgel autark
Wer es bemängelt, dass man immer ein Computer oder Expander braucht, um der Orgel Töne zu entlocken, muss noch ein bisschen mehr basteln.
Ins Bassteil passt ein Mini ITX Mainboard wie man auf dem folgenden Foto sieht.
Ich habe hier ein Mainboard welches schon Grafikkarte und Prozessor integriert hat genutzt. Der Prozessor ist ein Quadcore mit 2,4 GHz, was vollkommen ausreichend ist. Rechts auf dem Mainboard sieht man das gesteckte Pico Netzteil. Das wird wiederum mit einem externen 12 Volt Netzteil versorgt, was man auch für Notebooks benutzt. Ich habe ein 5 Ampere Netzteil vom Schnäppchenmarkt. Das Mainboard ist sehr sparsam im Stromverbrauch.
Ein normales PC Netzteil hätte nicht in die Orgel gepasst.
Die Festplatte, eine 250 GB SSD, fand unter dem Mainboard Platz. Ein wenig RAM braucht man auch. das Mainboard ist mit zwei 4 GB Riegeln versehen.
Die Audioverbindung ist eine Verbindung per Klinkenstecker zum Diskantdeckel. Dort ist eine Klinkenbuchse eingebaut, an der man entweder Kopfhörer oder Verstärker oder Mischpult anschließen kann. Der USB Anschluss geht zur USB Buchse nach vorne und zum Arduino Leonardo.
Es hat sich prinzipiell nichts geändert, nur dass der PC in die Orgel gewandert ist. Natürlich kann man immer noch einen Expander oder ein anderes Midigerät an die vordere USB Buchse anschließen.
Wenn man auf den internen PC zugreifen will, hat man erst einmal ein Problem. Man müsste jedes Mal die Orgel öffnen. Deshalb wurde ein USB Wlan-Stick ans Mainboad angeschlossen. Nun kann man per RDP oder einer anderen Fernsteuer Software auf den internen PC zugreifen. Wahlweise geht es auch per HDMI und Maus und Tastatur. Dazu habe ich den HDMI Anschluss über einen kleinen Adapter ins Gehäuse gebaut. Das ist die schwarze Leitung über dem Mainboard im oberen Teil.
Die zusätzlichen Kosten belaufen sich auf ca. 170 Euro.
So sieht die Akkordeonorgel jetzt aus. Neben dem Hohner Schriftzug sieht man den Regler für den Audio Ausgang, der sich rechts daneben befindet. Daneben ist die Powerleuchte vom Mainboard, damit man sieht, wann der interne PC eingeschaltet und ausgeschaltet ist. Dann folgt der Ein- und Aussschalttaster. Darunter befindet sich die Buchse für das 12 Volt Netzteil. Die USB Buchse ist geblieben und hat noch die gleiche Funktion. Allerdings hat der interne PC nur Verbindung zum USB wenn 12 Volt anliegen. Das wurde über zwei Relais gesteuert. Andernfalls würde es nicht funktionieren, wenn man die Orgel mit einem externen Midigerät koppeln will. Dazu muss das Netzteil aus sein bzw. darf es nicht angeschlossen sein.