O documento descreve um projeto que integra sensores nos degraus de uma escada para ativar sons quando alguém pisa nos degraus. Calhas de aço foram fixadas nos degraus e conectadas a um Arduino para detectar quando os degraus são pressionados e enviar sinais MIDI para ativar sons em um software de música. Quatro degraus foram equipados inicialmente como uma prova de conceito.

1. degraus
dinâmicos
Relatório Trabalho Final
Som Interactivo
“Degraus dinâmicos”
Rui Almas - Pedro Soares - Pedro Campos - José Sequeira
Som e Imagem 3º Ano • ESAD.CR • 24 de Janeiro de 2013
Docente: Ana Cristina Carrasco
ESAD . CR 2013

2. degraus
dinâmicos
Sinopse
Integrar um objecto nos degraus das escadas da ESAD, aproveitando as barras de aço
embutidas nas arestas dos degraus, através de um interruptor activado pela passagem
humana, nomeadamente o acto de pisar o degrau. O interruptor envia um sinal que faz tocar
um som ou conjunto de sons de forma independente.
Materiais
Arduino Uno Rev.3
Breadboard
Jumper wires
Cabo eléctrico multifilar de 2 x 2,5 mm
Cabo Cat.5 UTP
Resistências 10 Kohm
4 chapas perfil pladur em aço galvanizado [forma de L]
4 conectores borne
5 caixas de junção
Rolo velcro autocolante duro - mole
Fita isoladora preta
Fita cola dupla face
Poliestireno expandido
Ferro de soldar
Estanho
Gordura de soldar
Chave de fendas
X-acto
Alicate de corte
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3. degraus
dinâmicos
Diário do projecto
Inicialmente a instalação era para ser feita com corda de guitarra que, estando presa nas extremidades,
faria contacto na escada ao ser pisada. A maneira mais viável de fixar a corda seria prendê-la a dois
camarões, sendo preciso fazer dois furos por degrau, solução esta que não seria aceite pela direcção.
Optamos então por experimentar calhas de aço, já que se integravam muito bem no espaço das escadas e
para a sua fixação já não precisávamos de fazer furos.
1º Dia
Procura e deslocação ao local onde seria realizada a instalação. Para os primeiros testes usámos led’s para
testar a condução da barra de ferro chumbada na escada.
2º Dia
Após a mudança da corda da guitarra para a calha, começamos a pensar na melhor maneira de a fixarmos
à escada. Usámos fita-cola de dupla face para podermos fixar à calha de um lado e à escada do outro. Com
este método, a calha, ao final de algumas pisadelas e “tirar e por”, ia ficando deformada, ficando a fazer
contacto continuamente. Optamos por colocar a fita-cola de uma maneira diferente, dobrando-a, obtendo
mais volume e resultou.
3º Dia
Depois de termos colocado as calhas, verificámos que após o primeiro contacto com a escada, o circuito
continuava fechado. Primeiro pensámos que as calhas estavam mal montadas, depois que fossem
flutuações, mas depois concluímos que o portátil (ao qual o Arduino Uno estava ligado) não tinha ligação à
terra, ficando o Arduino confuso com os valores absolutos de referência de terra. Trocámos a extensão,
problema resolvido.
4º Dia
Depois de alguma ponderação, pensámos em usar esponja em vez da fita-cola, já que esta encolhia mas
depois voltava à sua forma original. Estava tudo a funcionar.
5º Dia
A calha mais utilizada para os testes começou a ficar cada vez mais “ondulada” de colocar e retirar o que
nos forçou a utilizar velcro autocolante para fixar nas extremidades, facilitando imenso a remoção fácil e
reajustes da posição da calha e também proporcionou a altura ideal para a calha se manter afastada a barra
de aço que cada degrau tinha.
6ª Dia
Verificou-se que a calha tinha um comportamento igual a uma corda de aço presa nas duas extremidades,
aquando da sua percussão, ficava em oscilação podendo fazer um efeito de rajada de contactos “on-off”.
Anulou-se esse problema com poliestireno expandido cortado em pequenos pedaços. colado na faces
interiores da calha, nas zonas de anti-nodos dos modos de oscilação da calha, visto o comportamento dela
ser como uma corda fixa nas extremidades, prevenido assim que oscilasse de forma livre após ser
percutida.
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4. degraus
dinâmicos
Observações de montagem e do material usado (Hardware)
Inicialmente todas as medidas
necessárias foram feitas e registadas.
Nem todas as medidas são relevantes
mas para efeitos de registo, era
importante manter informação para
consulta posterior sem ser necessário
voltar a fazer medições.
As calhas tinham em cada extremidade da face
interna, dois pequenos pedaços de velcro duro
autocolante.
Em cada face do degrau, estava o
correspondente velcro mole autocolante.
Um dos fios (castanho) que fechava o circuito
ficava preso com fita isoladora à barra de ferro
(seta a indicar), sem entrar em contacto com a
calha de aço.
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5. degraus
dinâmicos
As chapas de aço levaram um pequeno corte numa das
extremidades de forma a conseguir-se fixar e estanhar de melhor
forma o conector e o fio (azul) que era o condutor dos 5 volts.
Os quatro degraus que foram
utilizados estavam ligados ao
cabo UTP por intermédio de
caixas de junção, possibilitando a
rápida remoção e ajuste,
garantido a continuidade do
sinal.
Todos os cabos de cor única foram ligados à
saída de 5 volts do Arduino Uno.
Os cabos de cor alternada estavam ligados à breadboard de
forma independente, tendo cada uma das ligações, uma
resistência de 10kΩ com ligação à terra, e a consequente
ligação à respectiva porta digital do Arduino Uno.
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6. degraus
dinâmicos
Observações de montagem e do material usado (Software)
Foi carregada uma Standard Firmata, que faz parte dos utilitários do programa Arduino 1.0.2 de forma a poder
utilizar-se o programa open source Pd-Extended 0.42.5 para Mac OS X, com um patch genérico de teste, que
recebe ou envia informação ao dispositivo, para fazer a interpretação dos sinais recebidos pelo Arduino.
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7. degraus
dinâmicos
No patch foi feita uma modificação nas saídas 4,5,6 e
7, de forma a gerir o “on - off” da forma que nos
interessava.
Aproveitando o facto de cada caixa de “toggle” do Pd
enviar informação ao ligar e ao desligar, colocou-se
um “select” de forma a sperar o 1 (ligado) do 0
(desligado) e assim controlar se o degrau estava
pressionado ou não, à passagem da pessoa.
O “select” ao receber a informação 1
(ligado), faz activar um “bang” que coloca o
valor numa caixa numérica, por intermédio
da caixa de mensagem com um valor fixo.
Esses valores são a referência do
comando “ctlout” que envia mensagens
de controle MIDI (CC’s) para fora do
programa Pd e correspondem ao valor
de controle 0 - 127, número do
controlador e número do canal.
O “toggle” ao enviar a informação que se desligou, emite um 0 que quando chega à caixa “select” faz activar
um “bang” que por intermédio de uma caixa de mensagem, coloca o valor de controle em zero, sendo a
indicação de que a mensagem de controle MIDI terminou.
Cada caixa “ctlout” tem um canal MIDI independente ( 1 , 10 , 20 , 30) escolhidos ao acaso, que envia a
informação para um interface MIDI virtual interno do Mac OS X.
Desta forma, qualquer “DAW” (neste caso utilizou-se o Ableton Live 8.3.4) consegue receber os CC’s MIDI e
servir para activar / desactivar sons, sinetizadores, efeitos ou controlar volume ou valores dentro da “DAW”.
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8. degraus
dinâmicos
No Ableton Live 8, fez-se uma
orientação dos CC’s MIDI para
quatro ficheiros áudio de forma
independente.
Na imagem dá para ver cada
CC e o correspondente som
que activa / desactiva cada vez
que um degrau é pisado.
Para cada som, activou-se o modo de lançamento “gate” (seta indicadora vermelha), que mantinha o som
activo enquanto o degrau estivesse a ser pisado, e desligava o som assim que não houvesse pressão no
respectivo degrau.
O clip estava em modo loop (seta indicadora azul) o que fazia com que o som estivesse em reprodução
permanente enquanto o degrau estivesse a ser pisado.
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9. degraus
dinâmicos
Aspecto final da instalação
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10. degraus
dinâmicos
Notas finais
Com este sistema, as opções de interacção seriam muito variadas, caso fosse instalado em mais degraus.
Após a instalação das calhas, ficou evidente que seria muito mais vantajoso um maior espaçamento entre os
degraus com interruptores ou a instalação de outras calhas em mais degraus, dando assim mais possibilidades
de interacção e flexibilidade para colocar efeitos e outros elementos para enriquecer a instalação.
Mesmo assim, apenas com 4 degraus “activos” o simples acto de subir ou descer as escadas foi alterado para
uma postura de brincadeira ou tentativa de criação de uma lógica de sons, fazendo a pessoa perder alguns
minutos naquela zona de degraus, subindo e descendo várias vezes para interagir com os sons.
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