Introduction: Secuenciador De Juguetes - Toy Sequencer

Picture of Secuenciador De Juguetes - Toy Sequencer

En este tutorial veremos el paso a paso para construir un secuenciador de juguetes, usando un circuito analógico, cuyo prototipo nació en la Jameco Build Night  en el Laboratorio de Juguete , sumado a una batería electrónica Roland TR-505 modificada. Como Jameco nos envió un montón de 555s decidí hacer un proyecto que tenga muchos (8!) . Como está basado en relés, podrás prender y apagar cualquier cosa electrónica, eléctrica (siempre atendiendo a la potencia máxima del relé) e incluso señales de audio o video.  El tutorial constará de tres partes:
1) Modificación de la TR-505
2) Construcción del circuito electrónico
3) Modificación de juguetes para su uso en el secuenciador (salida de audio y disparador)

Antes de comenzar quiero agradecer a mi profesor, el Ingeniero Hernán Baldi por su ayuda en la concreción de este proyecto. 

MODIFICACIÓN DE LA TR-505
Usamos esta maravillosa máquinita de 1986, no tanto por sus sonidos como por su capacidad de guardar patrones y armar estructuras de patrones en canciones, lo que potencia enormemente las posibilidades rítmicas y musicales de este circuito. También tiene MIDI IN y OUT lo que permite sincronizar con otros dispositivos en incluso activar tus juguetes o luces o lo que quieras desde cualquier DAW usando una interfaz de audio con MIDI! Si no tenés una 505 o no te interesa modificarla, podés usar un circuito secuenciador analógico y saltearte este paso.
La modificación de la TR-505 está inspirada en el increíble bending de Burnkit2600 y la información que incluyen en la página. Vamos a usar los pulsos que genera el circuito para disparar los samples de batería. Son 8 en total y salen de un demultiplexor (4051 - Ver en el esquemático los puntos marcados en rojo)  Esos pulsos dipararán los circuitos encargados de encender los juguetes. Pero eso sucederá más adelante.
Desarma amorosamente tu 505 y busca los siguientes 8 puntos de conexión. Están identificados con un punto amarillo en la foto de abajo. Están entre un capacitor y una resistencia de 2.2M (código de color ROJO/ROJO/VERDE) . Tendrás que soldar un cable a este punto por debajo (ver imagen) o (más simple) soldar a los jumpers de alambre marcados con el punto verde.

Si querés alimentar al circuito que construiremos luego con la misma fuente que a la 505 suelda también dos cables (rojo para positivo y negro para tierra) a la entrada de alimentación de la 505 siguiendo la imagen de abajo. ATENCIÓN! El circuito analógico consta de 8 relés y cada uno de ellos drenará unos 100mA. Sugiero alimentar todo el sistema (505+circuito) con una fuente de 9VDC y no menos de 1,5 Amperes (para estar tranquilos). Podés usar una fuente para cada circuito. En este caso no olvidés conectar la tierra (GND) de ambos circuitos.

Si alimentarás al circuito posterior desde la 505, necesitarás un conector de no menos de 10 pines (8 para los triggers y 2 para la alimentación). Yo elegí un conector DB-15 de 15 pines.

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In this tutorial we'll see how to make a toy sequencer using an analog circuit which prototype was started in Jameco Build Ninght in Laboratorio de Juguete. Since Jameco sent us a bunch of 555s, I decided to make a project that uses many of them (8!) The circuit is attached to a modded Roland TR-505 drum machine. Since it's relay based, you'll be able to turn on and off almost anything electronic or even electric (just remember your relay's máximum power). You can even switch audio or video signals. This instructable has three main parts
1) TR-505 Modification
2) Circuit Schematics and tips to build it
3) Toys modification to use them in our sequencer

Befor I begin, I would like to thank my electronics professor, the amazing engineer Hernán Baldi for helping me developing the circuit.

TR-505 MOD

I used this marvelous and cheap little machine from mid 80's, not so much because of its sounds but rather because its capability of  storing patterns  and building many of them into songs. This enhances musical and rhytmical possibilities of the circuit. It allso has a complete MIDI IN and OUT implementation that will allow you to synck this to other devices or even activate your toys or lights or wathever from any DAW using a MIDI interface.
If you don't have a 505 or you're not interested in hacking it, you can build an analog sequencer and skip this step. This mod is inspired in the incredible work of Burnkit2600 and the information in their web page.
The main purpose of the mod  is to take the pulses that triggers the drum sounds out of the machine. They're 8 in total and caome out of a demultiplexer (4051). You can see them marked in red in the schematic below. These pulses will trigger the circuits that turn our toys on and off.
Gently tear your 505 appart and search for the 8 trigger points. They are identified with a yellow circle in a picture. Those points mark the joint between a capacitor and a 2.2M resistor (red/red/green) . You'll have to solder wires in this point. You have two choices: doing it from the other face of the board (as I did)  or (much more simple) solder them to the jumpers marked in green.

If you want to power the circuit attached to the 505 and the drum machine with the same power source, you'll have to solder two wires (red for + and black for GND) to the power input in the 505 board. The picture below will help you. WARNING! Our circuit uses 8 relays. Each one of them will drain about 100mA. I suggest powering the whole system with a 9VC and no less than 1,5A power source. If you 're not sure, and prefer to use two different power sources, remember to connect Ground between them in both circuits.

If you will power everything with the same source, you will need a connector with no less than 10 pins (8 for the triggers and 2 for power). I chose a DB-15 (15pin) connector.

Step 1: El Circuito - the Circuit

Picture of El Circuito - the Circuit

En este segundo paso veremos el diseño del circuito que activa los relés cuando recibe los triggers desde la 505. Se compone de 3 partes principales:
1) Una compuerta inversora  CMOS  (CD4049) que hace las veces de buffer inversor para no drenar excesiva corriente del pulso de la 505 y separar las etapas (por seguridad)
2) un 555 en configuración MONOESTABLE que recibe el pulso de la compuerta inversora y varía la duración de encendido de los relés entre algunos microsegundos y más de un segundo...(una suerte de "envolvente")
3) Un transistor darlington  (ULN2803) que recibirá el pulso del 555 y le dará al relé la corriente necesaria para activarse.

La lista de materiales es para controlar 8 relés usando los 8 triggers de la 505.  Verás un regulador de voltaje al principio del esquemático. Ésto se debe a que sólo conseguí relés de 5V. Si conseguís relés de 9V, no será necesario.
Para conectar los juguetes, elegí conectores miniplug MONO (aunque en el esquemático salen como stereo). Pero podés elegir el conector de dos polos que quieras.
Como Jameco nos dio los materiales para la noche donde nació este proyecto, incluimos la lista de componentes para descarga por si querés comprar directamente en jameco.com
Resistencias (1/4W):
10M ----------------------------- 8
1M ------------------------------  8
47k -----------------------------  8
220ohm -----------------------  8

Condensadores o capacitores
2.2uF -------------------------- 8
10uF --------------------------  2

Potenciómetros
1Mega ------------------------- 8

Circuitos integrados
555 ---------------------------- 8
ULN2308 -------------------- 1
CD4049 ---------------------- 2

Zócalos
2x4 ----------------------------- 8
2x8 ---------------------------- 2
2x9 ---------------------------- 1

Otros
interruptores de palanca ---------16 (8 más si los relés son doble inversor)
leds difusos ------------------------- 8
relés (9V o 5V) --------------------- 8
Jack miniplug mono -------------- 8 (o 16 si los relés son doble inversor)
Regulador 7805 ------------------- 1
Placa experimental perforada 10x20 ----- 1
Conectores de varios pines (mínimo 10) ----- 2 hembras y 2 machos

Debajo verás el esquemático (podés descargarlo en tamaño grande acá ) . El mismo incluye sólo dos triggers, y en consecuencia, dos compuertas inversoras, dos circuitos monostables y dos relés. Ésto tiene por fin simplificar el dibujo. Para sumar los triggers sólo tenés que replicar 6 veces mas el diseño. No incluyo el paso a paso del soldado y montaje del circuito. Es un proyecto de cierta dificultad y asumo que tenés alguna experiencia armando circuitos si querés armar ésto. Si no tenés experiencia previa, sugiero que construyas un par de circuitos sencillos, antes.  Aún así, si te queda alguna duda, simplemente dejame un comentario e intentaré disiparla.

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In this second step, we'll see the design of the circuit that activates the relays when it recieves trigger pulses from the 505. It has 3 main parts:

1) a CMOS inverting bufffer (CD4049) that separates stages and avoids draining too much current from the trigger pulse.
2) a 555 Monostable circuit that recieves the pulse from the inverting buffer. It's used to decide the amount of time that the relays will be on (or off) when they recieve the pulse (a sort of "envelope") .
3) a Darlington transistor (ULN2803), that will recieve the pulse from 555 and will drive a relay, giving it the current and voltage needed.

The list of materials is for building the circuit to control 8 relays using the 8 triggers from the 505. You'll see a 7805 (5V) regulator at the beginning of the schematic. This happens because I only got 5V relays. If you get 9V relays, you won't need it.
Since Jameco gave us bunch of 555 and other components and some breadboards to do these experiments, I include a list to buy directly from them if you want to.

Here's the  bill of materials.

Resistors (1/4W):
10M ----------------------------- 8
1M ------------------------------  8
47k -----------------------------  8
220ohm -----------------------  8

Capacitors
2.2uF -------------------------- 8
10uF --------------------------  2

Potentiometers
1Mega ------------------------- 8

ICs
555 ---------------------------- 8
ULN2308 -------------------- 1
CD4049 ---------------------- 2

Sockets
2x4 ----------------------------- 8
2x8 ---------------------------- 2
2x9 ---------------------------- 1

Others
iToggle switches ---------16
Red (or whatever color) LEDs------------------------- 8
relays (9V or 5V) --------------------- 8
3,5mm TS jacks -------------- 8
7805 Regulator (if needed) ------------------- 1
Perfboard (a big one) ----- 1
At least 10 pin conectors (i.e. DB-15) ----- 2 male and two female

Below you will see the schematic (you can download its bigger size here). It only includes the circuits for using two triggers (in order to simplify the drawing) You just have to replicate it 6 times to use the 8 triggers. I don't explain how to solder and assemble the circuit. It's a rather complex circuit to build and I assume that you have previous experience if you are planning to build this one. Anyway, if you have any doubts or questions, just comment below and I will try to help you.

Step 2: Cómo Modificar Juguetes Para Usarlos Con El Secuenciador / How to Modify Toys to Use Them With the Sequencer

Picture of Cómo Modificar Juguetes Para Usarlos Con El Secuenciador / How to Modify Toys to Use Them With the Sequencer
El último paso es aprender a modificar juguetes sonoros para usarlos con el secuenciador. Haremos dos modificaciones:
1) un conector para prender el juguete con el secuenciador,
2) salida de audio para conectarlo a una consola.

Para hacer estas modificaciones, seguí las instrucciones descriptas en cada imagen abajo. Para este ejemplo elegí sencillos llaveros con sonido. Podés usar cualquier juguete sonoro cuyos sonidos se activen mediante un botón. Lo que hace nuestro secuenciador es "cerrar" el circuito mediante el relé como si se estuviera presionando el botón. Podés elegir las fichas de conexión que quieras, preferentemente de distinto tipo para cada función así no se confunden. En este caso usé miniplug mono para el botón y plug mono para el audio. Seguí los pasos valiéndote de las fotos y sus comentarios. Cuando esté todo listo y conectado, al presionar los botones de las voces de batería de la 505, los juguetes se encenderán. Para aprender a crear patrones y canciones, podés leer el manual de la máquina de ritmo aquí (en inglés)
Acá de nuevo el circuito en funcionamiento con cuatro juguetes.



Si tienes dudas, consultas, sugerencias o aplicaciones diversas de este circuito, no dudes en dejar un comentario. Gracias! Y gracias a Instructables y Jameco por otra Build Night increíble...

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------El juguet

The last step is learning to modify sound toys to use them in the sequencer. We'll make two mods:

1) a connector to turn the toy on and off from the sequencer
2) an audio output to amplify the signal

In order to make the mods, follow the steps described on each picture. For this example I chose simple keychains with sound but you can use any toy which sounds are activated with a button. What sequencer does is "closing" the circuit as if you were holding the button down. Remember to choose different connectors in order not to mix audio signal and button. In this case I used 3,5mm TS connector for connectig the toys to the relays and bigger 1/4 TS phone connector for audio signals. When everything is ready and set up,  if you press a certain drum sound pad in the 505, a toy will sound. If you program this drum pads in patterns, they will play alone generating rather complex patterns! If you need to learn how to creat patterns and songs in the TR-505, download the owner's manual here:
If you have any doubts, comments, questions or corrections, just comment below. Thanks a lot! And thanks Instructables and Jameco for another amazing Build Night

Comments

WacoRadioWeirdo (author)2013-10-02

you rocks !!!!!!!!!!!!

2bam (author)2013-10-01

Muy bueno y completo, me encantó.

bitmondo (author)2013-10-01

Excelente Jorge, gracias por siempre compartir tu experiencia, un abrazo!!!

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