Ideia de knob para Eurorack
(mitxela.com)- Para reduzir ao mesmo tempo o espaço de knobs e cabos de patch nos painéis estreitos do Eurorack, foi criado um protótipo de entrada híbrida que combina um conector de 3,5 mm com um encoder magnético
- O ponto central é que o encoder magnético AS5600 lê o ângulo e a intensidade do campo magnético de um ímã dentro do plugue, trazendo isso via I2C para determinar a rotação do knob e se ele está encaixado
- Na ponta do plugue TRS foi inserido um ímã de neodímio de 2 mm × 1 mm, e na PCB sob o soquete TRS foram colocados o AS5600, o CH32V003 e o circuito de indicação por LED
- Quando o knob magnético é encaixado, a intensidade do campo magnético é lida como cerca de 2000 numa escala até 4095, enquanto um cabo de patch comum dá 0 ou ocasionalmente 1, permitindo distingui-los
- Como a estrutura só ganha muito valor se for aplicada a todos os controles, a viabilidade comercial é incerta, mas um potenciômetro mecânico com conector TRS coaxial continua sendo uma alternativa prática com poucas mudanças nos circuitos existentes
A ideia de combinar knobs e cabos de patch
- No Eurorack, ao tentar colocar mais módulos em cases pequenos, a vantagem da interação física com o hardware acaba sendo facilmente sacrificada por causa do espaço do painel
- Este protótipo coloca um chip de encoder magnético diante de um conector de 3,5 mm e gira um pequeno ímã dentro do plugue para funcionar como uma espécie de híbrido entre knob e cabo de patch
- O objetivo é uma configuração de sintetizador em que qualquer knob possa ser removido e usado como cabo de patch, e qualquer conector possa receber um knob para definir um valor fixo
Fabricação do knob magnético
- A ponta do plugue TRS foi cortada com um disco de corte de Dremel para criar uma fenda, e nela foi colado um pequeno ímã de neodímio
- O ímã mede 2 mm de diâmetro por 1 mm de espessura
- Também foram comprados ímãs de 2 mm de espessura, mas eles exigiam uma fenda mais larga, o que pedia um método de corte mais preciso
- Para a colagem foi usado adesivo de cianoacrilato de viscosidade média, e depois da cura o excesso foi raspado com uma lâmina de barbear
- Após ajustar a parte rosqueada do plugue e a lingueta metálica, foi inserida uma peça de enchimento impressa em 3D para formar um cilindro reto na parte traseira e montar o knob
- O plástico impresso em 3D é um pouco flexível, então o parafuso de fixação entra no material e prende tudo com firmeza
Projeto do circuito com base no AS5600
- O encoder magnético usado foi o AS5600, facilmente encontrado em breakout boards e adequado para prototipagem por ter interface I2C
- O AS5600 fornece ângulo e intensidade de campo magnético usando dois sensores Hall em configuração XY e DSP
- O chip também tem saída PWM e DAC, mas como parecia exigir configuração por I2C para obter tensão analógica, nos testes o ângulo também foi lido por I2C
- Foi projetada uma placa para colocar o AS5600 sob o soquete TRS
- Em soquetes TRS verticais comuns, quase não há folga entre a ponta do plugue e o plano da PCB
- Os pinos passantes eram longos o suficiente para elevar o soquete acima da placa, e a placa FR4 de 1,6 mm funcionou como espaçador para o AS5600, que tem altura de cerca de 1,47 mm
- Na footprint do segundo soquete foi adicionado um recorte para o chip
- O contorno da PCB foi modelado com precisão no KiCad considerando uma fresa de topo de 2 mm, para que a fabricante da placa não interpretasse arbitrariamente os cantos internos
Circuito de indicação e proteção de entrada
- A placa recebeu também um CH32V003 e vários LEDs para permitir a exibição dos valores
- Para reduzir sinais de 0–5 V para 0–3,3 V, foram adicionados diodos de clamp e cerca de 100K de impedância de entrada
- A rede resistiva é um divisor de tensão com 33K e 66K
- Como o chip do encoder fica enterrado sob o soquete, também foram adicionados pads na parte inferior para permitir medir cada pino quando necessário
- A PCB fabricada foi encomendada na China, e depois vieram a montagem e os testes
Montagem e verificação de funcionamento
- Durante a montagem, houve atenção especial para posicionar o AS5600 exatamente no centro dos pads
- A parte inferior da placa foi destacada, as abas foram ajustadas e fios foram soldados nas posições dos pinos de alinhamento para unir com a placa superior
- Depois disso, o soquete TRS foi soldado por cima, completando a estrutura de sensor magnético sob o soquete
- A programação do CH32V003 seguiu o procedimento habitual, ajustando I2C, ADC e a exibição em gráfico de LEDs
- O valor da intensidade de campo magnético do AS5600 pode ser usado para detectar a presença do knob
- Com o knob magnético conectado, a intensidade fica em cerca de 2000 numa escala máxima de 4095
- Um cabo de patch comum retorna 0 ou ocasionalmente 1
- Como os cabos comuns em geral são feitos de metais não ferrosos, não houve confusão
Limitações para transformar isso em produto real
- O autor ficou satisfeito com o resultado do protótipo, mas não pretende desenvolver mais essa abordagem
- Para uso em um sintetizador modular real, o valor da ideia aumentaria apenas se o mesmo princípio fosse aplicado a todos os controles, o que dificultaria usar módulos de outras pessoas
- Muitos módulos existentes esperam um potenciômetro real, então não é simples portar isso com um encoder que só consegue gerar tensão
- Poderia funcionar se combinado com um potenciômetro controlado por tensão, mas o custo aumentaria ainda mais
- Não foi tentado patentear a ideia por falta de disposição e pelo alto custo
- A possibilidade comercial da abordagem magnética é incerta, mas um potenciômetro com conector TRS coaxial é visto como uma solução mecânica mais realista, porque não exige mudanças no esquema dos módulos existentes e permite distinguir visualmente o knob híbrido
- Os fontes de hardware e software do projeto estão publicados em github e git.mitxela.com
1 comentários
Comentários do Hacker News
O sonho de um sintetizador em que você pode tirar qualquer knob e transformá-lo em um cabo de patch, e inserir um knob em qualquer jack para definir um valor fixo, é legal, mas melhor ainda é uma combinação knob+jack.
Quando um cabo está conectado, o knob funciona como atenuador da entrada; caso contrário, funciona como knob independente. Pelo que sei, é um projeto bem comum.
Também já vi cabos de patch com atenuador embutido.
Normalmente, as entradas que precisam disso têm um atenuador, e esse atenuador é um knob pequeno tipo haste.
Já para as funções principais do módulo, usam knobs maiores.
Ex.: https://intellijel.com/downloads/manuals/rubicon_manual.pdf
O mais útil é a combinação jack+offset+atenuador, mas a maioria dos módulos escolhe apenas um deles por falta de espaço.
Eles colocam uma quantidade absurda de funções em uma combinação de um plugue e um knob.
Gosto da ideia, mas bons módulos já têm knobs e jacks para tudo.
Quando entra tensão de controle no jack, o knob funciona como atenuador ou atenuador com inversão de polaridade.
Por isso esses módulos geralmente ficam maiores, e a Make Noise costuma projetar assim, então seus módulos são consistentemente maiores que os de outras empresas.
Veja o Maths: ele é um gerador de inclinação e também um mixer, e é enorme, mas todo mundo tem um porque é programável por patch.
O problema do Eurorack é que ele tenta enfiar funções demais em pouco espaço, em vez de tornar as coisas programáveis por patch.
Por isso há muitos módulos com vários modos, em que o significado de botões e knobs muda conforme a “página” atual.
Detesto esse tipo de coisa e, quase sempre que experimento um módulo assim, acabo vendendo.
É verdade dizer que o núcleo do Eurorack é a interface.
Trata-se basicamente de conectar algo em outra coisa.
Módulos com estado oculto fazem você esquecer em que estado estão e o que cada knob significa, e no fim você passa a evitá-los.
Com cabos e knobs, o estado de todo o sistema fica visível.
É preciso gerenciar os cabos para não virar um espaguete, mas já fazemos algo parecido em código, então não é tão diferente.
A menos que eu esteja deixando passar algo, fico pensando se não bastaria colocar um potenciômetro no mesmo eixo, atrás de um jack TS de 3,5 mm.
Muitos jacks de 3,5 mm são abertos na parte de trás, então daria para fazer o eixo do knob mais longo, de modo que ele engatasse no potenciômetro.
Ou, se o Eurorack usa jacks TS para entradas de tensão de controle, usar jacks TRS no módulo daria um pino R extra, ao qual seria possível conectar um potenciômetro+knob removível.
Cabos TS comuns ainda poderiam ser plugados normalmente.
Só que no texto “TRS” é usado de forma solta, querendo dizer na prática “TS”; aqui estou distinguindo literalmente os termos.
A grande desvantagem — e também vantagem — parece ser que o knob teria de ser inserido na orientação exata para a ponta do eixo encaixar na ranhura do potenciômetro.
Isso pode ser um pouco incômodo, mas, por outro lado, mesmo ao remover o knob o potenciômetro mantém seu estado, e você não muda o valor por engano ao recolocar o knob.
Retrucando a quem está sendo pedante: acho que o eixo do knob teria de ser maior que 15 mm, não?
“3,5 mm” é o diâmetro de um jack T(R)S pequeno, não o comprimento.
É uma ideia interessante e uma implementação realmente engenhosa, mas acho que é preciso olhar para a causa, não o sintoma.
O sintoma é que alguns jacks não têm um knob correspondente; a causa é que projetistas de módulos ou usuários são obcecados demais por miniaturização.
Se era um parâmetro que realmente deveria ter um knob e o projetista o removeu para deixar tudo menor, a culpa é do projetista; se o usuário quer lotar tanto o case que não sobra espaço nem para um módulo que emita uma tensão DC definida por knob, a culpa é do usuário.
Existem muitos módulos que fazem isso, muitos deles também com atenuação com inversão de polaridade, e alguns são bem pequenos.
Um exemplo citado com frequência são os equipamentos da E-mu.
Ela começou nos anos 70 como uma empresa que fazia grandes modulares, dominou por cerca de 10 anos o segmento de samplers/romplers, depois quebrou na bolha das pontocom e foi absorvida pela Creative.
O ponto positivo dos sintetizadores da E-mu era que quase todos tinham uma grande matriz de modulação, mas os usuários se frustravam com frequência por causa do LCD de 2 linhas dos romplers.
Só que algo estranhamente ausente entre os destinos de modulação era a ressonância do filtro.
Os módulos posteriores tinham uma quantidade enorme de tipos de filtro, mas, por eficiência computacional, não era possível ajustar a ressonância enquanto uma nota estava tocando.
Ao mexer no painel, a maioria das pessoas quer mover o cutoff mais do que o Q, então isso não era um grande problema; mas a impossibilidade de modulá-lo acabou revelando por acaso uma limitação do projeto do filtro.
Ao escolher equipamento, eu fico do lado de “deixem modular tudo”, mas ao mesmo tempo respeito bastante o projeto de sintetizadores com personalidade forte, que reduzem a flexibilidade e maximizam os pontos em que é fácil obter bons sons.
Às vezes, mesmo com uma faixa de timbres limitada, um instrumento que reage de forma muito consistente dentro dela e torna “difícil tirar um som ruim” pode ser melhor.
É uma ideia sem dúvida interessante, mas fico curioso para saber como seria a sensação tátil ao girar o knob de verdade
Como parece ter pouca ou nenhuma resistência, imagino que isso tornaria bem difícil usá-lo em situações que exigem movimentos rápidos e precisos, como em uma performance
Um grande bônus seria uma resistência configurável por software — não resistência elétrica, mas resistência física mesmo
Ao criar módulos DIY, passei muito tempo procurando knobs adequados ou maneiras de ajustar a resistência dos knobs existentes; se isso pudesse ser controlado digitalmente, abriria uma diversão totalmente nova
Essa abordagem é complexa mesmo desconsiderando o display e os elementos decorativos, então dificilmente seria usada com frequência por causa do custo
Só que não sinto muita necessidade de controlar a sensação de tensão por software
Por exemplo, tenho alguns controles remotos dual joystick de alto nível para aeromodelos RC, e eles usam mecanismos de joystick de efeito Hall bem caros; nos bons modelos, dá para ajustar a tensão de cada eixo pela parte inferior
Seja nesse tipo de controle, em um gabinete de arcade ou em um controle de console premium, depois que ajusto a tensão ao meu gosto, não quero ficar mudando de novo
Então, se o EuroKnob não tiver tensão nenhuma, poucas coisas seriam tão horríveis quanto um knob frouxo balançando; mas, pessoalmente, um simples ajuste de arrasto baseado em atrito já seria suficiente
Fico pensando por que parar por aqui
Na prática, fizeram um potenciômetro rotativo unidimensional, então também daria para acrescentar mais duas dimensões, como nos analógicos de polegar de controles de videogame
Também fico curioso se existem controles com um analógico de polegar que possa ser torcido
Como outros comentários disseram, isso também pode virar um jack, então seria possível ter um jack-knob-analógico
Por que parar aí
Também daria para colocá-lo sobre um potenciômetro linear ou um slider
Por que parar aí, me ajudem
Também daria para fazer uma daisy chain de pilhas de jacks de analógicos rotativos encaixáveis
A loucura o engoliu
Vêm à mente o Doepfer a-174-4 e o Intellijel Planar; o Doepfer também gera um terceiro sinal ao torcer o knob
Por exemplo, o knob principal dos controladores MIDI Komplete Kontrol série S (https://www.native-instruments.com/en/products/komplete/keyb...) combina encoder rotativo, entrada direcional em 4 eixos, botão de pressão e anel indicador de LEDs
Tenho um S61, e a implementação desse knob é muito intuitiva, responsiva e funcional
Para ser preciso, não é exatamente um joystick sobre uma base em forma de esfera com um knob torcível em cima; é um knob embutido que você empurra levemente para cima, para baixo, para a esquerda ou para a direita, com um clique satisfatório em cada direção
Se ainda houver alguma loja de música com teclados controladores MIDI de alto nível expostos para testar, recomendo experimentar pessoalmente
Entrei aqui justamente para sugerir a mesma ideia para o EuroKnob
A entrada direcional em 4 eixos é basicamente um módulo de direcional, comum em controles de videogame, e acho esse controle de knob rotativo + entrada direcional muito eficaz
Mas há uma ressalva importante
Esse tipo de controle também pode ser implementado de forma péssima; assim como o S61 é excelente, já vi equipamentos com implementações ruins
Parece ser preciso certo refinamento de engenharia para acertar uma boa combinação de responsividade e feedback tátil
Também já vi na prática a ideia de combinar um knob rotativo com um slider linear, mas é algo extremamente raro
Tendo usado um pessoalmente, posso confirmar que a razão de ser raro não é que seja apenas ruim, e sim especialmente ruim
Dois controles que funcionam tão bem separadamente se tornam inesperadamente horríveis quando combinados em um só
Muito tempo atrás, na época em que o Cubase ainda era demonstrado no Atari ST, experimentei em um pequeno estande nos fundos da NAMM um mixer customizado de uma empresa cujo nome nem sei, com um knob rotativo em cima do slider do mixer
Ao tentar ajustar dois parâmetros ao mesmo tempo, acho que puxei a mão por reflexo e soltei algo como “urgh!”
Normalmente sou educado ao testar novas ideias de interface, mas há algo profundamente antinatural para humanos em tentar combinar simultaneamente dois movimentos proporcionais precisos, porém de direções diferentes, vindos de articulações distintas como o punho e o cotovelo
A sensação era tão estranhamente errada que parece que algum pesquisador de cinemática ergonômica deveria ter escrito um artigo premiado dizendo “os humanos evoluíram para jamais fazer isso”
Ainda assim, se uma das duas ideias deu certo, já foi um bom dia
É interessante, mas ainda não caí no Eurorack
Fico me perguntando se as pessoas realmente querem deixar na mesa de mixagem não só um monte de cabos de patch, mas também um monte de knobs
Eurorack e sintetizadores modulares em geral me parecem objetos meio estranhos, como pedais de guitarra
Parece haver muitos entusiastas que passam muito mais tempo mexendo do que tocando de fato
Vendo Rick Beato e seus convidados no YouTube, muitos músicos parecem estar buscando mais simplicidade
Por exemplo, alguns pedais com som bom, idealmente cada um com apenas um ou dois knobs
Mas entusiastas de sintetizadores talvez tenham uma mentalidade completamente diferente
Por outro lado, também já pensei que seria bom se alguns furos de patch fossem substituídos por knobs, para poder girar e avaliar a modulação sem montar o patch de fato
Essa ideia de knobs pode ser, basicamente, muito útil para prototipagem de patches
É certamente verdade que uma grande parte da comunidade está mais próxima de ficar mexendo do que de fazer música
Mas com programação é a mesma coisa: uma grande parte da comunidade está mais no ato de codar em si do que na resolução de problemas
Tudo bem, cada um tem motivações diferentes
Para mim, pessoalmente, o que foi útil foi me conectar com pessoas que são artistas primeiro e por acaso usam sintetizadores modulares, em vez de pessoas que mexem com sintetizadores modulares mas não fazem música nem se apresentam de verdade
Que bom que você não caiu no Eurorack
Um amigo me puxou para esse abismo sombrio há um mês, e é muito divertido e muito dispersivo
Em Barcelona, onde moro, há uma comunidade ativa de sintetizadores modulares, o que ajuda
Só que é caro, e o VCVRack não chega perto da mesma experiência
Então, no fim, talvez isso seja tocar música
A ideia de que você está fazendo “errado” se não grava e lança uma faixa é meio ridícula
Dedilhar uma guitarra ou tocar alguns acordes no piano sem gravar sempre foi um hobby “ok” e não era considerado “não musical”
Brincar com sintetizadores e sequenciadores não é diferente
Músicos estão espalhados por todo esse espectro
Os dois extremos são muito visíveis, e há também bastante gente que separa a música do “trabalho principal” da parte de ficar mexendo
Entre músicos bem-sucedidos, também houve muitos que gostavam de fuçar e estavam sempre procurando nova inspiração
Como bons artesãos, eles têm certo orgulho das próprias ferramentas, e muitas vezes me surpreendi ao ver o quanto se aprofundavam tecnicamente em eletrônica
Quando aparece um leilão no Reverb de um músico famoso, é sempre engraçado descobrir que o baixista de uma banda pop-punk tinha um monte de sintetizadores esquisitos
Pedais simples de 1 ou 2 knobs também são uma grande área, mas há muitíssimos profissionais que fazem turnês com setups de modelagem muito complexos e todo tipo de equipamento
A partir de certo ponto, você sabe exatamente que som quer, e a capacidade de chegar nele passa a ser importante
Num contexto de banda, há uma tendência à simplicidade, mas conheço muita gente que quer um pedal de drive com 10 knobs para chegar ao som que está ouvindo na cabeça
Em algum trailer, acho que um fabricante de módulos disse algo no sentido de “se só as pessoas que fazem música de verdade com sintetizadores comprassem módulos, eu iria à falência”
Agora não consegui encontrar esse trailer, ou talvez não tenha assistido com atenção suficiente
Há vários trailers no YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=rQSxqha62j0
Quando entusiastas passam mais tempo mexendo do que tocando de verdade, isso se chama “design de som”
O timbre do baixo em onda dente de serra, que não pode ser nem um pouco igual ao anterior, precisa ficar perfeito antes de eu poder começar a música
Ao ver a parte de que “dá para encaixar um knob em qualquer jack e definir um valor fixo”, achei meio surpreendente que não tenham começado por colocar um pequeno acelerômetro, MCU e bateria dentro do knob, para gerar algum sinal de saída por um plugue comum conforme a orientação do knob em relação à gravidade
Colocar eletrônica dentro do plugue é quase uma marca registrada do mitxela
https://mitxela.com/projects/flash_synth
Se desse para simplesmente plugar nos soquetes existentes, acho que eu compraria
Com bateria, parece que 50 a 100 horas seriam possíveis; fico curioso se também daria para usar um sistema de dar corda, como num relógio mecânico
Além disso, são necessários muitos knobs, jacks e plugues
Até um único sensor de efeito Hall pode sair do ponto ideal em termos de custo
Quando tive essa ideia, também enxerguei desse jeito
A frase “é um sonho bonito. Um sonho muito caro, mas bonito” pode estar certa, mas o que é caro para mim pode ser troco para outra pessoa
Só que não vi preço em lugar nenhum, então foi muito difícil entender isso
Se preciso perguntar o preço, provavelmente é caro para mim, mas mesmo que eu não possa comprar um MacPro completo, pelo menos consigo ver o número
Parece realmente limpo e também parece um projeto divertido de fazer
Mas acho difícil encaixar isso naturalmente em tudo
Com certeza exige mais esforço e trabalho do que simplesmente colocar um knob e um jack para um controle específico
Especialmente porque, pela convenção normal, o knob controla o valor e, quando um jack é conectado, esse mesmo knob passa a funcionar como atenuador daquele sinal
Teria sido bom se houvesse uma imagem do esquema ou um PDF para entender corretamente o projeto
Dá para ver no GitHub, mas este computador não tem o KiCad instalado
Tenho curiosidade especialmente sobre o comportamento de normalização
Quero saber se, quando um sinal que não é um potenciômetro é conectado ao jack, esse sinal simplesmente passa direto ou se precisa passar por esse chip
O fato de que, para isso funcionar, é preciso fornecer alimentação de 3 V também vira um requisito adicional para que seja útil em circuitos Eurorack comuns
Não é um impedimento total, mas acrescenta mais requisitos e componentes ao projeto
De todo modo, é uma ideia realmente muito legal