Waarom zou je een gitaartuner kopen als je er zelf een kunt bouwen? Met een voordelig boardje van TI en een slim signaalverwerkingsalgoritme biedt dit doe-het-zelfproject een nauwkeurige, realtime gitaartuner die zowel technisch kek is, als prettig in gebruik.
Waarom een gitaartuner kopen als je er zelf eentje kunt bouwen? Met een goedkoop bordje en een slim signaalverwerkingsalgoritme levert dit DIY-elektronicaproject een nauwkeurige, real-time gitaartuner die technisch indrukwekkend is én leuk om te gebruiken.
Waarom zelf een gitaartuner maken?
Tuurlijk, je kunt gewoon een professionele podiumtuner kopen voor je gitaar. Maar waar is dan de lol? In 2014 bewees Emile van de Logt dat het veel leuker is om er zelf eentje te bouwen. Het idee klonk simpel: pak het gitaarsignaal, bepaal de grondfrequentie en laat met een paar leds zien hoe ver de toon afwijkt. Maar zoals bij de meeste embedded projecten, bleek de werkelijkheid een stuk ingewikkelder – en ook veel leuker.
Net als veel gitaristen zocht Emile naar een snelle, nauwkeurige manier om zijn gitaren te stemmen. Commerciële pedaltuners doen hun werk prima, maar de goede zijn duur en op het podium soms lastig af te lezen. Nadat hij een professioneel model had gekocht, begon hij meteen te schetsen hoe een zelfgemaakte versie zou werken – en hoe een beetje signaalverwerking zowel geld als bureauruimte kon besparen.
Het prototype
Toen gaf een collega hem een Texas Instruments TM4C123GXL Launchpad-board. Met een snelle ARM Cortex-M4F-microcontroller aan boord (inclusief floating-point unit en DSP-ondersteuning) had Emile de perfecte basis voor audio-signaalanalyse. En voor maar $13 destijds, was de prijs-kwaliteitverhouding lastig te verslaan.
Het schema en de software-integratie
Het ontwerp van de gitaartuner combineert hardware en software voor nauwkeurige, real-time toonhoogtedetectie. Het analoge gitaarsignaal gaat eerst door een zesde-orde laagdoorlaatfilter met een afsnijfrequentie van 1700 Hz, ontworpen met TI’s WebBench Filter Designer. Hoewel het originele ontwerp een TI-opamp voorschrijft, kan een standaard LM833 ook prima werken.
Het schema bevat niet veel onderdelen. Het meeste gebeurt op het TM4C123GXL-bordje.
Daarna wordt het signaal bemonsterd door de ADC van de TM4C123GXL-MCU op 125 kHz, met 16-voudige hardware-middeling voor extra stabiliteit. Het systeem verzamelt 600 samples elke 100 milliseconden, genoeg om frequenties tot 20 Hz te analyseren.
De samples worden opgeslagen in een ringbuffer en doorgestuurd naar het Yin-algoritme, dat de grondfrequentie bepaalt. Deze waarde wordt vervolgens gekoppeld aan de dichtstbijzijnde muzikale noot via een opzoekfunctie, die ook de toonhoogteafwijking in cents berekent. (Voor muzikanten: een “cent” is een eenheid voor muzikale intervallen. 1 cent = 0,01 halve toon.)
De weergave gebeurt via een interruptroutine op 200 Hz. Die stuurt aan:
Twee 7-segmentdisplays voor de noot en het octaaf
Een 21-led toonhoogtebalk die laat zien of de toon te hoog of te laag is
Een geanimeerd led-patroon als de snaar perfect gestemd is
Het resultaat is een snelle en goed afleesbare tuner die audio in real-time verwerkt. Perfect voor gitaristen die precisie willen zonder een dure pedaltuner te kopen.
De uiteindelijke printplaat is anders dan het prototype.
Eindmontage en gebruik
Voor de behuizing koos Emile een Hammond-kastje met een op maat gemaakt frontpaneel. Door de behuizing worden de leds via headers aangesloten in plaats van direct op de printplaat gesoldeerd. De printstapel (Launchpad onder, shield boven) zorgt voor een compacte en stevige bouw.
Het opstarten is simpel:
Sluit de USB aan en kijk of het decimale punt knippert op het display
Gebruik de Flat Tuning-knop om door de offsets te bladeren
Steek de gitaar in en pluk een snaar
De tuner toont de noot, het octaaf en de afwijking
Stem totdat de middelste led oplicht. Klaar!
Het originele project
Het originele artikel, “Stage Tuner for Guitars,” verscheen in Elektor juli/augustus 2014. Je kunt het artikel gratis lezen in de twee weken na publicatie van dit nieuwsbericht. Als je je eigen schema ontwikkelt, deel dan je voortgang op het Elektor Labs-platform!
Noot van de redactie: Dit artikel verscheen oorspronkelijk in een 2014-editie van Elektor. Gezien de leeftijd van het project zijn sommige onderdelen of producten mogelijk niet meer verkrijgbaar, en kunnen sommige ontwerptechnieken wat ouderwets lijken. Toch denken we dat het project je zal inspireren om zelf nieuwe DIY-elektronicaprojecten te starten.
Discussie (0 opmerking(en))