Pedal Shield + Arduino Due - Tutoriais #002

    A idéia desse Pedal Shield apareceu após iniciar a disciplina de DSP para Áudio e Vídeo, ministrada pelo Professor Fernando Pacheco, no segundo semestre de 2015. Devido ao fato de o projeto final da disciplina ser o desenvolvimento de efeitos para áudio, iniciei as pesquisas por pedais programáveis Hand Made, até que encontrei o site ElectroSmash.

    O Pedal Shield é uma shield para o Arduino Due. Foi desenvolvido em uma plataforma Open Source & Open Hardware, para desenvolvedores que gostam de tocar guitarra, ou para guitarristas que gostam de desenvolver eletrônica. É uma excelente ferramenta para iniciar o aprendizado sobre processamento digital de sinal (DSP), meu caso.

   O vídeo abaixo mostra a disposição e layout dos pinos, conectores e potênciometros da Shield.

Hardware  

    A Shield é composta de três partes:

    1. Estágio de Entrada (preamp): Amplifica o sinal da guitarra e envia para o microcontrolador processar o sinal.

   2. Processamento: A aquisição de sinal no microcontrolador é realizada através de dois ADCs 12bits. O microcontrolador que está presente no Arduino Due é um Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3, que faz todo o processamento digital de sinal (DSP) modificando o sinal e adicionando o efeito programado (delay, echo, distortion, volume, octaver, chorus).

    3. Estágio de Saída: Após o processamento, os DACs enviam o sinal para o amplificador diferencial de saída. Esse amplificador é um amplificador Summing muito utilizado para efeitos com atraso, como echo, delay e chorus.

   A utilização de dois ADCs e dois DACs apenas aumentam a resolução de processamento.

Especificações 

    

    Microcontrolador

• 84MHz 32bit Atmel SAM3X8E ARM Cortex-M3
• 96KB RAM, 512KB Fash Memory
• DMA Integrado
• 12 bit ADC e DAC

    Interface

• 3 potênciometros
• 2 chaves 
• Led
• Footswitch com True Bypass

    Conectores

• Input Jack P10
• Output Jack P10
• Power Suply 9V
• USB Program

  

    Como ja foi dito anteriormente esta shield se trata de um projeto da ElectroSmash e foi desenvolvido em uma plataforma Open Source & Open Hardware. O hardware foi criado usando o KiCAD e o circuito pode ser dividido entre fonte de alimentação, estágio de entrada, estágio de saída, inteface de usuário e conectores, conforme mostra a imagem a baixo.

Esquemático da Shield

    Segue link para dowload do esquemático e layout pcb. Como dito anteriormente os arquivos devem ser aberto no KiCAD.

Download Schematics

    O link abaixo traz a lista de materiais necessários.

Donwload Bill of Materials

Efeitos

    Os efeito que testei e funcionaram estou disponibilizando no GitHub. Esses efeitos não foram programados por mim, apenas implementado. Estou estudando os códigos e ao final da disciplina de DSP para Áudio e Vídeo espero conseguir criar novos efeitos.

    

    Testes dos efeitos:    

Echo

Delay

 

Overdrive

Chorus + Vibrato

Observações

    

    Todos os componentes foram comprados no Brasil, por incrível que pareça. Alguns componente foram substituidos como o caso do Voltage Switching Regulator TC1044 pelo TLC7660S e os Diodos Schottkys 20V 1A 1N5817 por um diodo ultra rápido que tinha na loja de componentes eletrônicos, esses diodos são usados para proteger os ADCs do Arduino Due.

Montagem da Shield sob o Arduino Due