『MU-4、じつはお得なMIDIメカニカルシステムなんです』

ナントカショッピングではありません。ハイエンドモデルを初心者向け製品に落とし込む話を。壊れない工夫もしました。
necobit
2021.06.05
誰でも

necobit は、2019年3月から明和電機 秋葉原店 ラジオスーパーに出店し、MIDI制御作品展示・製品販売を行なっています。2021年5月末に展示内容をリニューアル。

5/1に開催された Maker Faire Kyoto 2021 Online 内プログラム DIY MUSIC on DESKTOP でのライブ配信演奏で使った…

DIY MUSIC on DESKTOP ライブ配信中の様子(写真撮影:ゴトウさん)
DIY MUSIC on DESKTOP ライブ配信中の様子(写真撮影:ゴトウさん)

🎹キーボード演奏で六角ダイオードが輝く✨音と光のMIDI制御を展示しています。

展示は実際に鍵盤を弾くと光ります(秋葉原 東京ラジオデパート 2F)
展示は実際に鍵盤を弾くと光ります(秋葉原 東京ラジオデパート 2F)

で、この展示はレプリカではなく!ライブ配信で使った機材から…(下図参照)

DIY MUSIC on DESKTOP 2021 機材配置 <a href="https://necobit.theletter.jp/posts/86bf7960-ad49-11eb-a162-09f2853819e2">元の図と詳しい解説は→コチラ</a>
DIY MUSIC on DESKTOP 2021 機材配置 元の図と詳しい解説は→コチラ

必要最低限な部分を抜き出し👇…

楽器や音源を、コンパクトサイズなものに置き換え👇…

展示コンテナにすっぽり収めました!32個の六角ダイオードパネルは全く同じものです。

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さてさて。ここまでに出てきた図の中で、

共通点はどーこだ!?

ちょっと戻って⤴️⤴️⤴️スクロールすれば、この2つの図は上下に並んでますよ。見比べて共通点を見つけてみてくださいっ🧠💡

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🤔水色マーカーの文字?

👨‍🦲正解〜✨

  • MIDI端子のある楽器
  • 演奏のMIDI信号を分配
  • MIDI音源
  • MIDIメカニカルシステム

そのまま深く考えずに、この4つの要素のうち「MIDIメカニカルシステム」を「MU-4」に置き換えてみましょう

この写真の配置を、図にするとこう👀

🤔図がさっきの2つと似てるな?

👨‍🦲「MIDIメカニカルシステム」と「MU-4」やってることは、ほぼ同じなんです✨

  • 「MIDI端子のある楽器」から入力された演奏は「MIDI信号」となります
  • ➡️「演奏のMIDI信号を分配する」セクションで「MIDI音源」と「MU-4」に「MIDI信号」を分配します
  • ➡️「MIDI音源」は「MIDI信号」を受けることで演奏通りに音が鳴ります
  • ➡️「MU-4」で「MIDI信号」が「スイッチのON/OFF信号」に変換され、演奏のリズムと同じタイミングで、「MU-4」に接続したライトが点灯したりソレノイドが動いたりします

実際に動作させてみるとこうなります👇

この動画の💻パソコンに入力したMIDI演奏を再生する➡️MU-4がMIDI信号を変換する➡️🟡))ソレノイドが動いでビー玉をはじく

と、

ラジオスーパー展示の🎹MIDIキーボードを弾く➡️MIDIメカニカルシステムがMIDI信号を変換する➡️✨六角ダイオードが光る

は、同じ仕組みのMIDI制御です。

 

そもそも、MU-4は「ソレキット」や「電動ノックマンファミリー」をだれでも簡単にMIDI制御できる製品として作りました

電動ノックマンファミリー」は明和電機の商品。

ソレキット」はタカハ機工の商品です。

どちらも、USB基板付き5Vソレノイドの動力をカラクリ的に利用してうごく、組み立て工作キット。ソレノイドという電子部品を使いながら、全く電子工作しません。

なので、これらをMIDI制御するにあたって🔰MIDIや電子工作の初心者さん・未経験者さんも使えるものにしたい。

 

繋げば動く。制限があることで使いやすさを

MIDIメカニカルシステムを扱う場合、まずMIDIで動かしたいものがいくつ必要か

💭この楽器は25鍵だから、鍵盤を弾かせるために必要なソレノイドは25個、ソレノイド25個をMIDI制御するためには、DT-8が3枚と…DT-2が1枚と…

という感じに、動かしたいものから逆算して、MIDIメカニカルシステムのどのモジュールをいくつ使うかを決める必要があります。

🤔MU-4は「USB Type-A機器」が「最大4つまで」って決まってるからなんも考えなくていいと。

👨‍🦲そゆこと〜✨USBケーブルはUSBコネクタへ、MIDIケーブルはMIDIコネクタへ、電源は電源コネクタへ、必要なものを必要なところに繋げばMIDI入力や演奏で動きます!

🤔MIDIメカニカルシステムは色々な種類を使うのに、MU-4はひとつだけでソレノイドを動かしたりできるのはなんで?

MIDIメカニカルシステムは、機能別の基板の組み合わせ次第で、動かせるものの種類・最大数も多様なMIDI制御を実現できるモジュールシステムになっています。

MIDIメカニカルシステム概要は<a href="https://necobit.com/denshi/midi-mechanical-system/">→コチラ</a>
MIDIメカニカルシステム概要は→コチラ

作る人が自由にシステムを構築できる、ということですね。スイッチやサーボ、モーターなどさまざまな機械をひとつのシステムにまとめてMIDI制御することができます。

 

MU-4は、MIDIメカニカルシステム最小限の組み合わせを一枚の基板にまとめています。

動かせるものは「USB Type-Aケーブルの付いた機器」が「最大4つまで」。機能を限定し、MIDI制御システムとしてそれ以上拡張ができない代わりに、必要なケーブルを繋げばかならず動く、というコンセプトを実現しました。

 

開発に実はちょっと苦労したところもある

タカハのソレキット規格に合わせてUSB-Aコネクタから5Vソレノイドを動かせる事を目的としてMU-4開発をスタート。

necobit.base.shop

設計開始時点で、タカハ機工から既に、ソレキットをマイコンやスイッチで動かせるコントローラーが出ていたので、デザインはそれを踏襲することに。

🤔四角くてつなぐところが4個。似てる〜

www.takaha.co.jp

というわけで、5VソレノイドをMIDI制御するMU-4を作り始めたわけですが……

 

🔌電源はケーブル1本で

MU-4に5Vソレノイドを繋いで動かす場合、PD対応モバイルバッテリーやUSB-ACアダプターからのケーブル1本で全ての電源を賄えるように設計。

🤔…電源1本て当たり前じゃない?

と思うでしょう。しかし、開発当初のMU-4は電源1本で動作させると中のマイコンがリセットしてしまう!という問題発生。

原因は、ソレノイドが動作した瞬間に一気に電流を吸ってしまうため⚡️マイコンの電圧が下がってリセット💧

マイコンには、パスコンと呼ばれるさまざまな補助的な役割を同時にこなす縁の下の力持ちなコンデンサを付けることが通例です。

0.1μF の電圧降下防止用コンデンサを付けていたのですがダメ、てことは…。

写真では隠れてしまっていますが C2 もあります
写真では隠れてしまっていますが C2 もあります

💡👨‍🦲0.1μF で足りないならば 1μF だ!!!容量10倍にしてやるァ!!!!!!

これにより解決✨(事実です)✨コンデンサに溜めた10倍の電力で一気に吸われた不足分を補い、リセットを免れることができました。

 

🔌🔌それでも電力が足りないなら追加すればいいじゃない

先程のマイコンリセット問題でも出てきたように、可愛い顔してソレキットや電動ノックマンたち(つまり5Vソレノイド)は、大きな電流を使います。

☹️MU-4買って繋いでみたけどうちのモバイルバッテリー電力不足でダメだ〜

👨‍🦲そんなこともあろうかと✨制御用の電源とソレノイド用の電源を2本に分けて接続できるようにしました。諦めないで〜〜〜

 PD対応電源を持ってなくても、モバイルバッテリーもう1個うちにある!という方はきっと多いでしょう。

 

🤖👌テキトーに繋いでも壊れない

ソレキット・電動ノックマンファミリーは対象年齢8才以上の商品です。MU-4にどのような繋ぎ方をしても壊れないようにするためにこれまた色々考えました。

そこで役に立ったのが PチャネルMOSFET

  • 電源ケーブル一本を正しい方(MAIN)に繋いだ時は⭕️そのまま正しく動作
  • 電源ケーブル一本を間違った方(SUB)に繋いだ時は⭕️基板の電源は入る❌USB Type-A機器は動かない
  • 電源ケーブルを(MAIN)(SUB)両方に繋いだときは⭕️⭕️それぞれが干渉せずに基板とUSB Type-A機器へ電力を供給

という具合に、電源のモード切り替えをして回路が壊れないよう保護しています。

ご興味のある方はMU-4のケース上部のネジを外してみてください。色々眺めてみると👀面白い点がさらに見つかるかもしれません。開けて設定変更できるちょっと上級者さん向けの使い方もありますよ…。

 

そんなこんなで、MIDIメカニカルシステムの機能をギュギュッと詰め込んで、だれでも簡単にMIDI制御体験できる「MU-4」が完成したのです。

MIDI/USBスイッチトランスレーター MU-4 <a href="https://necobit.com/denshi/midi-usb-mu4/">さらに詳しい機能紹介は→コチラ</a>
MIDI/USBスイッチトランスレーター MU-4 さらに詳しい機能紹介は→コチラ

MDF板を組み立てれば5Vソレノイドで動くものが作れる💡タカハ機工のソレキット・明和電機の電動ノックマンファミリーは、かなり画期的な商品だと思います。

USB基板付き5Vソレノイドは単体発売もされてますから、組み立てたソレキットなどの可動部分を参考にしてオリジナルを、さらにそれをMU-4でMIDI制御すれば、自動演奏楽器だって作れちゃいますよ🎶

***

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