ว่าไงน้อง! สวัสดีครับรุ่นน้องช่างทุกคน

นี่คือชุดกลองชุดจิ๋วแต่แจ๋วที่เราทำจาก Arduino UNO ครับ

ก่อนอื่นเลย ไปดูไอเดียพื้นฐานจากเว็บสอนทำของเล่นช่างๆ กันก่อนก็ดีนะ (ลิงก์เดิมที่พี่เห็นน้องเค้าแชร์กันไว้)

ตั้งแต่พี่เริ่มทำไอ้เจ้านี่ขึ้นมา พี่ก็ติดหนึบกับโลกของ Piezo กับกลองอิเล็กทรอนิกส์ไปเลยครับ

มันน่าทึ่งมากๆ ที่กลไกของกลองอิเล็กทรอนิกส์มันเรียบง่ายแค่นี้ แล้วก็มีสิ่งประดิษฐ์สุดเจ๋งอย่าง MIDI มาช่วยอีก

พูดง่ายๆ คือ พี่ทำแค่แผ่นตี (Pad) อย่างเดียวมันไม่สะใจแล้ววว!

ชุดกลองชุดนี้แบ่งการทำออกเป็น 2 ส่วนหลักๆ ครับ

1. แผ่นตี (Pad) ที่ทำจากเครื่องพิมพ์ 3D กับกระดาษหนาๆ

2. ตัวแปลงสัญญาณเป็น MIDI ด้วย Arduino UNO (Trigger MIDI Converter)

สัญญาณที่ส่งมาจาก Pad ในข้อ 1 จะถูกประมวลผลโดย Arduino ในข้อ 2 แล้วแปลงเป็นสัญญาณ MIDI จากนั้นสัญญาณ MIDI ก็จะถูกส่งจาก Arduino ไปยัง iPhone, laptop หรืออะไรก็ตาม แล้วเสียงก็ดังออกมาครับ

ดีงามคือ ไม่ต้องหาแหล่งจ่ายไฟอื่นนอกจากสมาร์ทโฟนหรือ PC เลย สะดวกสุดๆ

ภาพรวมโปรเจค (Project Overview)

โปรเจค "MIDI-Mechatronics" นี้คือการลงลึกแบบจริงจังในเรื่อง การตรวจจับสัญญาณจากการกระทบ (Percussive Signal Forensics) และ การจัดการโปรโตคอล USB-MIDI (Protocol Orchestration) โดยการผสานโครงสร้างกลไกจากเครื่องพิมพ์ 3D เข้ากับตัวรับรู้แรงกดแบบ Piezoelectric ที่มีความไวสูง โปรเจคนี้แปลงพลังงานการเคลื่อนไหวทางกายภาพให้เป็นข้อมูล MIDI ที่แม่นยำ ระบบนี้มีฟีเจอร์พิเศษคือ Heuristic ของ DFU Bootloader ที่ทำให้ Arduino Uno ถูกคอมพิวเตอร์มองเห็นเป็นอุปกรณ์ MIDI โดยธรรมชาติเลย โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์แปลงสัญญาณเพิ่ม ความแม่นยำของการแปลงจาก "การตีไปเป็น MIDI" เป็นสิ่งสำคัญของโปรเจคนี้ ซึ่งรวมถึงการปรับเทียบแบบเรียลไทม์สำหรับค่า Threshold, Sensitivity และการจัดการสัญญาณรบกวน

ของที่ต้องเตรียม (What You'll Need)

เครื่องมือ (Tools)

・เครื่องพิมพ์ 3D

・เครื่องตัดเลเซอร์ (มีเพิ่มก็ดี)

・ประแจ Allen (Hex wrench)

・คัตเตอร์

・ที่ตัดวงกลม (Circle cutter)

・หัวแร้งบัดกรี

・ที่ตัดท่อ (Pipe Cutter)

・ไขควงปากแฉก หรือสว่านมือ (Driver drill)

・ดอกสว่านขนาด 9mm / 10mm

วัสดุ (Material)

・กระดาษหนา 1mm

・เส้นพลาสติก PLA

・โฟมแผ่นหนา 5mm / 10mm

・แผ่น MDF หนา 2.5mm / 5.5mm (มีเพิ่มก็ดี)

・สลักเกลียวและนอต M6 ขนาด 70mm

・สลักเกลียวและนอต M6 ขนาด 50mm

・สลักเกลียวและนอต M3 ขนาด 10mm

・สลักเกลียวและนอต M3 ขนาด 15mm

・สลักเกลียวและนอต M3 ขนาด 25mm

・สกรู M2

・ท่อสแตนเลสเส้นผ่านศูนย์กลาง 13 mm

อุปกรณ์สำหรับกลอง (Drum Hardware)

・หัวกลองแบบ Mesh (Mesh head) ขนาด 10 นิ้ว / 8 นิ้ว (หาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์ดนตรีหรือออนไลน์ทั่วไป)

・ขาตั้งสแนร์ (อันไหนก็ได้ ตัวพี่ใช้ YAMAHA SS662.)

・ขาตั้งไฮแฮท (อันไหนก็ได้ ตัวพี่ใช้ YAMAHA HS650A)

・กระเดื่อง (อันไหนก็ได้ ตัวพี่ใช้ YAMAHA FP7210A)

・ไม้ตี

Step 1 : พิมพ์ 3D กันเลย

ไฟล์งานทั้งหมดมีให้ดาวน์โหลดใน Thingiverse และ GitHub. ไปหามาโหลดกันเองนะน้อง

สำหรับขอบ (rim) ใช้เวอร์ชัน 2 นะ

พี่พิมพ์ด้วย infill 20% ความหนาชั้น (layer height) 0.3 mm

หรือถ้าใครมีเครื่องตัดเลเซอร์ ก็เอาไปตัดแผ่นแพดได้เลย ไฟล์เวกเตอร์ก็มีให้เหมือนกัน

Step 2 : ประกอบชิ้นส่วน

ใช้สลักเกลียวและน็อต M3-10mm ต่อชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน

ส่วนตรงกลางให้ใช้สลักเกลียว M3-15 mm หรือ M3-25 mm เพื่อยึดส่วนล่างเข้าด้วยกัน

Step 3 : ทำตัวถัง (Shell)

เริ่มจากความสูงของตัวถังคือ 55 มม.

ตัดแถบวัสดุ (เช่นไม้หรืออะคริลิค) กว้าง 55 มม. ให้ได้ 3 แถบ

ความยาวให้ตัดยาวกว่าขนาดรอบวงของแพดนิดนึง

เพราะด้านล่างจะมีช่องว่าง ให้ลองสอดแถบแรกเข้าไปในช่องนั้น

แล้วค่อยๆ ตัดแต่งให้ได้ความยาวที่พอดีเป็นวงกลมสมบูรณ์

ทำแบบนี้ซ้ำ 3 รอบ แล้วเอามาทับซ้อนกันโดยใช้กาว

รอให้ตัวถังแห้งดี จากนั้นติดหัวเมช (mesh head) ไว้ก่อน แล้วเจาะรูเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 มม. สำหรับใส่ซ็อกเก็ต

จะใช้น็อตผีเสื้อก็ได้ แต่พี่ทำคีย์ปรับตึง (tuning keys) ที่ขันด้วยน็อตธรรมดาได้ด้วย เอาไปใช้กันได้เลยจ้า

สำหรับยึดหัวเมช ใช้สลักเกลียว M6-70 mm

พอเจาะรูเสร็จ ให้ถอดหัวเมชออกอีกทีเพื่อใส่ไพโซ

Step 4 : ต่อไพโซ (Piezo)

SNARE

สำหรับสแนร์ ใช้ไพโซ 2 ตัวตามรูปเลย

ต่อสายแดงของไพโซแต่ละตัวเข้ากับขา tip กับ ring ของแจ็ค

สายดำทั้งสองเส้นต่อเข้ากับขา sleeve ร่วมกัน

ห้ามลืมร้อยสายไฟผ่านรูในแผ่นเซนเซอร์ก่อนจะบัดกรีนะ ไม่งั้นต้องรื้อใหม่!

ไพโซสำหรับหัว (ตัวที่ต่อกับ tip) ต้องประกบด้วยโฟมสปอนจ์หนา 10 มม. ตามรูป

วางด้านล่าง 1 ชิ้น ด้านบน 3 ชิ้น แล้วตัดโฟมด้านบนให้เป็นทรงกรวยแบบในรูปด้วย สู้งานนะน้อง!

จากนั้นก็เอาไปวางบนแผ่นเซ็นเซอร์ (Sensor Plate) โลด

KICK (เบสดรัม)

เพราะ Kick Pad ใช้ Piezo แค่ตัวเดียว เลยใช้ได้แค่ส่วนปลาย (Tip) นะจ๊ะ

ไม่ต้องใช้แผ่นเซ็นเซอร์หรอก เอาโฟมฟองน้ำหนาๆ 2 ชั้นไปรองใต้ Piezo ซะ

วางเซ็นเซอร์ให้เยื้องออกจากจุดศูนย์กลางนิดนึง

เหตุผลก็คือ ถ้าไม้ตีโดนเซ็นเซอร์ตรงๆ Arduino มันจะวัดความแรงของการตีไม่ได้ไงล่ะ อย่าให้มันช็อตนะตัวนี้

HI-HAT

วงจรเหมือน Kick Pad เป๊ะเลย

เอาโฟมฟองน้ำหนา 10 มม. ไปวางใต้ Piezo อีกที

ข้อสำคัญ: Piezo มันบอบบางมาก ระวังอย่าให้มันงอหรือโดนทำร้ายล่ะ

ลงลึกแบบช่างๆ (Technical Deep-Dive)

นิติวิทยาศาสตร์การสั่นของ Piezoelectric (Piezoelectric Vibrational Forensics):
- การวินิจฉัยด้วยการตรวจจับพีคของ ADC (The ADC Peak-Detection Diagnostics): ตอนตีแผ่นดรัม ตัว Piezo จะสร้างแรงดันชั่วขณะสูงๆ $(V_{peak} > 50\text{V})$ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับ หน้าต่างสแกนการสั่น (Vibrational Scanning-Window) โดยที่ Arduino จะสุ่มตัวอย่างจากพิน Analog เป็นเวลาหลายมิลลิวินาที $(\text{Scan Time})$ เพื่อจับค่าสูงสุดสัมบูรณ์ (absolute peak magnitude) มา แล้วก็แมปค่าดังกล่าวแบบเส้นตรง (linearly mapped) ไปเป็นค่า MIDI Velocity 7-bit $(0-127)$ เพื่อให้ระดับเสียงใน DAW สัมพันธ์กับแรงตีจริงๆ ตามหลักนิติวิทยาศาสตร์
- ฮิวริสติกส์เรื่องความสมบูรณ์ของสัญญาณและการป้องกัน (Signal Integrity & Protection Heuristics): เพื่อป้องกันไม่ให้ ADC พังเพราะแรงดันเกิน (high-voltage overspikes) วงจรนี้ใช้ไดโอด Zener $5.1\text{V}$ เป็นโหนดวินิจฉัยแบบตัดสัญญาณแข็ง (hard-clipping diagnostic node) ตัวต้านทาน $1\text{M}\Omega$ ทำหน้าที่ลดอิมพีแดนซ์ (impedance-decay forensics) เพื่อให้สัญญาณกลับสู่ระดับฐานได้เร็วพอสำหรับการตรวจจับการตีสองครั้งความเร็วสูง (high-speed double-stroke detection)