8.4 KiB
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🧰 Bauteilliste USB-MIDI-Controller
📋 Komplette Bauteilliste
Hauptkomponenten
| Anzahl | Bauteil | Typ | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| 1x | Arduino Pro Micro | MCU | ATmega32u4, 5V/16MHz |
| 2x | MCP23017 | I2C I/O Expander | 16-Bit, DIP-28 oder SOIC-28 |
| 1x | CD74HC4067 | Multiplexer | 16-Kanal Analog Mux, DIP-24 |
| 8x | Potentiometer | B10K | Linear, 10kΩ, mit Knopf |
| 4x | Schieberegler | 10K | Linear, 10kΩ, 60mm Weg |
| 20x | Tact Switch | Button | 6x6mm, THT |
| 20x | LED | 5mm | Rot/Grün/Blau nach Wahl |
Widerstände
| Anzahl | Wert | Typ | Verwendung |
|---|---|---|---|
| 2x | 4.7kΩ | 1/4W, 5% | I2C Pull-Up (SDA/SCL) |
| 20x | 10kΩ | 1/4W, 5% | Button Pull-Up (falls extern) |
| 10x | 200Ω | 1/4W, 5% | LED-Vorwiderstände (Weiß) |
| 4x | 150Ω | 1/4W, 5% | LED-Vorwiderstände (Rot/Weiß Agatige) |
| 3x | 125Ω | 1/4W, 5% | LED-Vorwiderstände (Grün) |
| 3x | 110Ω | 1/4W, 5% | LED-Vorwiderstände (Blau) |
| 4x | 10kΩ | 1/4W, 5% | MCP23017 Pull-Up (optional) |
Kondensatoren
| Anzahl | Wert | Typ | Verwendung |
|---|---|---|---|
| 6x | 100nF | Keramik | Entstörung (Abblockkondensatoren) |
| 2x | 10µF | Elektrolyt | Spannungsglättung |
| 1x | 470µF | Elektrolyt | Haupt-Pufferkondensator |
Sonstige Bauteile
| Anzahl | Bauteil | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1x | Breadboard | 830 Kontakte oder größer |
| 1x | Lochrasterplatine | 10x15cm (für finalen Aufbau) |
| 1x | USB-Kabel | Micro-USB, Datenübertragung |
| ~50x | Jumper-Kabel | Verschiedene Längen |
| 1x | Gehäuse | Kunststoff/Aluminium, nach Wahl |
🔌 Exakte Widerstand-Platzierung
I2C Pull-Up Widerstände (4.7kΩ)
R1: 4.7kΩ Pull-Up für SDA
├── VCC (+5V)
└── Arduino Pin 2 (SDA) ──── MCP23017 #1 Pin 13 ──── MCP23017 #2 Pin 13
R2: 4.7kΩ Pull-Up für SCL
├── VCC (+5V)
└── Arduino Pin 3 (SCL) ──── MCP23017 #1 Pin 12 ──── MCP23017 #2 Pin 12
LED-Vorwiderstände (angepasst für Amazon-Buttons)
HUAZIZ LED-Buttons (B09QQJWTL5) - Verschiedene Farben:
R3-R12: Weiß LEDs (3.0V, 10mA) ──── 200Ω ──── LED Anode ──── LED Kathode ──── GND
R13-R15: Rote LEDs (2.0V, 20mA) ──── 150Ω ──── LED Anode ──── LED Kathode ──── GND
R16-R18: Grüne LEDs (2.5V, 20mA) ──── 125Ω ──── LED Anode ──── LED Kathode ──── GND
R19-R22: Blaue LEDs (2.8V, 20mA) ──── 110Ω ──── LED Anode ──── LED Kathode ──── GND
Agatige LED-Buttons (B09JCH9WVB) - Weiß mit Kabeln:
R23-R42: Weiße LEDs (2.0V, 20mA) ──── 150Ω ──── LED Anode ──── LED Kathode ──── GND
WARNUNG: Diese LEDs haben KEINE eingebauten Vorwiderstände!
Ohne passende Widerstände brennen die LEDs sofort durch!
Button Pull-Up Widerstände (10kΩ) - Optional
Falls externe Pull-Ups gewünscht (MCP23017 hat interne):
Buttons 0-15:
R23-R38: VCC ──── 10kΩ ──── MCP23017 #1 Pin [0-15] ──── Button ──── GND
Buttons 16-19:
R39-R42: VCC ──── 10kΩ ──── MCP23017 #2 Pin [0-3] ──── Button ──── GND
MCP23017 Reset Pull-Up (10kΩ) - Optional
R43: VCC ──── 10kΩ ──── MCP23017 #1 Pin 18 (RESET)
R44: VCC ──── 10kΩ ──── MCP23017 #2 Pin 18 (RESET)
⚡ Exakte Kondensator-Platzierung
Abblockkondensatoren (100nF)
C1: Arduino Pro Micro
├── VCC Pin
└── GND Pin
(Platzierung: So nah wie möglich an VCC/GND Pins)
C2: MCP23017 #1
├── Pin 9 (VDD)
└── Pin 10 (VSS)
(Platzierung: Direkt am Chip, kurze Leitungen)
C3: MCP23017 #2
├── Pin 9 (VDD)
└── Pin 10 (VSS)
(Platzierung: Direkt am Chip, kurze Leitungen)
C4: CD74HC4067
├── Pin 24 (VCC)
└── Pin 12 (GND)
(Platzierung: Direkt am Chip, kurze Leitungen)
C5: Potentiometer-Spannungsversorgung
├── VCC Rail (bei Potis)
└── GND Rail (bei Potis)
(Platzierung: Zentral bei den analogen Reglern)
C6: LED-Spannungsversorgung
├── VCC Rail (bei LEDs)
└── GND Rail (bei LEDs)
(Platzierung: Zentral bei den LEDs)
Spannungsglättung (10µF Elektrolyt)
C7: Haupt-Spannungsversorgung Arduino
├── Arduino VCC
└── Arduino GND
(Platzierung: Am Arduino-Eingang, Polarität beachten!)
C8: MCP23017 Spannungsversorgung
├── Gemeinsame VCC-Schiene der MCPs
└── Gemeinsame GND-Schiene der MCPs
(Platzierung: Zentral zwischen beiden MCPs)
Pufferkondensator (470µF Elektrolyt)
C9: Haupt-Pufferkondensator
├── USB +5V Eingang
└── USB GND
(Platzierung: Am USB-Eingang, stabilisiert Spannungsspitzen)
(WICHTIG: Polarität beachten! + zu +5V, - zu GND)
🔧 Detaillierte Schaltungsdetails
LED-Schaltung (pro LED)
MCP23017 Pin ──── R(330Ω) ──── LED Anode (+)
│
LED Kathode (-)
│
GND
Berechnung Vorwiderstand:
R = (Vcc - Vled) / Iled
R = (5V - 2.1V) / 8.8mA = 330Ω
Bei 20 LEDs: Gesamtstrom = 20 × 8.8mA = 176mA
Button-Schaltung (pro Button)
VCC
│
│ (R = 10kΩ Pull-Up, intern im MCP23017)
│
├─── MCP23017 Pin (Input)
│
┌────┴────┐ Button (Tact Switch)
│ │
GND GND
Bei gedrücktem Button: Pin = LOW (0V)
Bei losgelassenem Button: Pin = HIGH (5V via Pull-Up)
Potentiometer-Schaltung (pro Regler)
VCC ──── Pin 1 (CCW/Links/Oben)
Signal ── Pin 2 (Wiper/Mitte) ──── Multiplexer Kanal
GND ──── Pin 3 (CW/Rechts/Unten)
Optional: 100nF Kondensator zwischen Signal und GND
für Entstörung bei langen Leitungen
📐 Layout-Empfehlungen
Breadboard-Aufbau
Sektion 1: Arduino Pro Micro
├── C1 (100nF) direkt an VCC/GND
├── C7 (10µF) an VCC/GND
└── C9 (470µF) an USB +5V/GND
Sektion 2: I2C-Bus
├── R1 (4.7kΩ) SDA Pull-Up
├── R2 (4.7kΩ) SCL Pull-Up
├── Kurze Verbindungen zu MCPs
└── Twisted Pair bei längeren Leitungen
Sektion 3: MCP23017 #1
├── C2 (100nF) direkt am Chip
├── 16× R(330Ω) für LEDs
└── Buttons mit internen Pull-Ups
Sektion 4: MCP23017 #2
├── C3 (100nF) direkt am Chip
├── 4× R(330Ω) für LEDs
└── Buttons mit internen Pull-Ups
Sektion 5: CD74HC4067
├── C4 (100nF) direkt am Chip
├── C5 (100nF) für Analog-Versorgung
└── Sternförmige Verteilung zu Potis
Sektion 6: Potentiometer/Slider
├── Saubere VCC/GND-Verteilung
├── Geschirmte Signalleitungen
└── C5 (100nF) zentrale Entstörung
PCB-Design Hinweise
Layer 1 (Top): Komponenten + Signale
├── Kurze Leitungen für I2C
├── Sternförmige GND-Verteilung
└── Abblockkondensatoren nah an ICs
Layer 2 (Bottom): Masse-Fläche
├── Durchgehende GND-Plane
├── VCC-Flächen getrennt
└── Thermische Vias bei Stromversorgung
Leitungsführung:
├── I2C: < 10cm, Twisted Pair
├── Analog: Geschirmt, < 20cm
├── Digital: Unkritisch, < 50cm
└── Power: Sternförmig, dicke Leitungen
⚠️ Wichtige Hinweise
Kondensator-Polarität
Elektrolytkondensatoren (10µF, 470µF):
+ (längeres Bein) ──── zu VCC/Plusspannung
- (kürzeres Bein) ──── zu GND/Masse
Keramikkondensatoren (100nF):
Keine Polarität - können beliebig eingebaut werden
Widerstand-Farbcodes
4.7kΩ (Gelb-Violett-Rot-Gold): Pull-Up Widerstände
330Ω (Orange-Orange-Braun-Gold): LED-Vorwiderstände
10kΩ (Braun-Schwarz-Orange-Gold): Pull-Up Widerstände
Stromverbrauch-Kalkulation
Arduino Pro Micro: ~40mA
MCP23017 #1: ~1mA
MCP23017 #2: ~1mA
CD74HC4067: ~1mA
LEDs (20× 8.8mA): ~176mA (alle an)
GESAMT: ~220mA (bei allen LEDs an)
USB 2.0 kann max. 500mA liefern ✓
Einkaufsliste Elektronik
- Widerstände: Sortiment 1/4W, 5% (E12-Reihe)
- Kondensatoren: Keramik-Sortiment + Elkos
- LEDs: 5mm Standard, verschiedene Farben
- Tact Switches: 6×6mm, THT, >100k Zyklen
- Potis: Logarithmisch oder linear je nach Anwendung
- Jumperkabel: Buchse-Buchse, verschiedene Längen
Diese detaillierte Aufstellung gibt dir alles was du brauchst, um deinen MIDI-Controller erfolgreich aufzubauen! 🎛️