MIDI-integratie voor digitale orgels: Componenten & Handleiding

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools

• Solderbout
• Loode (loodvrij)
• Soldeervloeistof
• Kabelschroder
• Zijtang
• Platte tang

Apps en online services

• Arduino IDE

Over dit project

Deze handleiding laat zien hoe je een oude orgelconsole ombouwt zodat de manualen (handklavieren) en pedaal MIDI-berichten uitzenden via één Arduino Mega. De originele klankgeneratie wordt overgeslagen; de schakelaars van de toetsen worden direct uitgelezen.

Stap 1: Onderzoek de orgel

• Toetsentype bepalen: De code ondersteunt twee architecturen:
  • Gematrixte toetsenborden: Discrete schakelaars met diodes in een rij/kolom-matrix (bijv. 6×11 voor manualen, 6×7 voor pedaal).
  • Bus-toetsenborden: Alle schakelaars van een toets delen een gemeenschappelijke bus; diodes zijn wel nodig per schakelaar.
  Kies de codeversie die bij jouw orgel past.
• Schakelaartype meten: Meet met een multimeter of de toetsen Normaal Open (NO) of Normaal Gesloten (NC) zijn. De voorbeeldorgel had NO voor manualen, NC voor pedaal. Pas de code aan bij afwijkend type.
• Toegang en montage: Bepaal hoe je bij de contacten komt en waar de Arduino + MIDI-stekker gemonteerd kunnen worden. Vaak moet je een gat boren voor de DIN-stekker en een voedingsaansluiting voorzien (bijv. 3-polige stekker naar interne voeding).
• Matrixafmetingen: De voorbeeldorgel had 2 manualen van 6×11 en een pedaal van 6×7. Als jouw orgel een 8×8 matrix heeft, moet je of de code/herdraaien aanpassen, of de matrix ombouwen naar 6×11.

Stap 2: Monteer de Arduino

Gebruik de meegeleverde montageplaatje met kleine houtschroeven (#4) en machine schroeven. Plaats de Arduino eerst zodat je de kabellengtes kunt inschatten. Voorzie ook de voeding (USB of 5 V via de voedingspoort).

Stap 3: Kabels voorbereiden

Gematrixte toetsenborden

Elk handklavier heeft 61 toetsen. In het voorbeeld: 6 rijen (elke 6e schakelaar verbonden) en 11 kolommen (manualen) of 7 (pedaal). Knip voor elke rij en kolom een lengte AWM-kabel die van de contacten naar de Arduino loopt, met ruime marge. Strip de uiteinden.

Bus-toetsenborden

Verdeel het toetsenbord over 6 AWM-kabels (10 aders elk) + 1 losse draad voor de 61e toets. Strip alle uiteinden.

Stap 4: Kabeluiteinden solderen op manchetlabels

Zowel voor matrix als bus: soldeer de juiste kabeladern op de manchetlabels (of gebruik schroefklemmen). Zorg voor strakke, geïsoleerde verbindingen.

Stap 5: Overige kabeluide solderen op de schakelaars

Gematrixte toetsenborden

• Bestaande draden verwijderen (desolderen/afknippen). Behoud de rij-draden tussen schakelaars; verwijder alleen de draden naar de oorspronkelijke computer.
• Kolommen: als er al diodes zitten, koppel de diode-eind van de oorspronkelijke computer los en soldeer je eigen kolomdraad aan. Gebruik kabelbinders voor nette routering.
• Pedaal: het frontpaneel met reed-schakelaars moet vaak gedemonteerd worden om kabels door te voeren.

Bus-toetsenborden

Solder aan de niet-bus-zijde van elke schakelaar een diode (kathode/negatieve kant richting de schakelaar), en soldeer de anode van de diode aan één van de 10 aders in de kabel. Herhaal voor alle 61 toetsen over de 6 kabels.

Stap 6: MIDI-stekker aansluiten

Solder de 220 Ω weerstand aan pin 5 van de DIN-stekker (MIDI-out data). De andere kant van de weerstand gaat naar TX1 (pin 18) van de Arduino Mega. Pin 4 van de DIN-stekker gaat naar 5 V, pin 2 naar GND. Pins 1 en 3 blijven onverbonden.

Stap 7: Manchetlabels op Arduino steken

Stek alle manchetlabels in de juiste pinnen volgens het schema. Tip: IDC-sockets + man/man jumpers maken herverkabeling makkelijker tijdens ontwikkeling.

Stap 8: Software uploaden

1. Sluit USB-kabel aan, open Arduino IDE.
2. Kies de juiste sketch: Matrixed of Bussed.
3. Nieuwe sketch aanmaken, code plakken, board/poort selecteren, Upload drukken.

Stap 9: Testen

• Sluit MIDI-interface aan op PC, verbind orgel MIDI-out met interface-in.
• Gebruik MIDI-monitoringsoftware (bijv. MIDI-OX, Hairless MIDI, of DAW) om te controleren of elke toets/pedaal de juiste Note On (bij indrukken) en Note Off (bij loslaten) stuurt.
• Voor standalone gebruik: 5 V voeding op de Arduino (via USB-lader of interne 5 V).

Code

Twee complete sketches worden geleverd. Kies degene die bij jouw toetsenbordarchitectuur past.

1. Matrixed Keyboard Code (6×11 manualen + 6×7 pedaal + 2 expressiepedalen)

Deze sketch scant drie matrices (toetsenbord A, B, C) via rij/kolom-multiplexing met interne pull-ups. Toetsen worden afgedempt (debounced) door statusvergelijking met lastA/B/C arrays. MIDI-kanaal 1, 2 en 3 worden gebruikt. Expressiepedalen op A0/A1 sturen CC#11 op kanaal 6/7.

De volledige code is te lang voor hier; zie de originele projectpagina voor het complete bestand. Belangrijkste structuur:

• setup(): pinnen initialiseren, Serial op 31250 baud (MIDI-snelheid).
• loop(): rijen achtereen laag trekken, kolommen inlezen, status vergelijken, MidiSend() aanroepen bij wijziging.
• Pedaal (toetsenbord C) heeft geïnverteerde logica voor NC-schakelaars.
• MidiSend(cmd, note, vel) schrijft 3 bytes naar Serial1.

2. Bussed Keyboard Code (4× 61-toets bussen + 3 expressiepedalen)

Deze versie scant vier bussen (A, B, C, D) via 4 kolompinnen (A9–A12) die achtereen laag getrokken worden. Alle 61 toetsen per bus delen dezelfde 61 rij-pinnen (2–53, A0–A8). Diodes op de schakelaars voorkomen ghosting. Drie expressiepedalen op A13–A15 sturen CC#11 op kanaal 6, 7, 8.

Ook deze code is uitgebreid; download het volledige bestand van de projectpagina. Belangrijkste punten:

• Pin 13 (onboard LED) moet voor betrouwbaarheid uitgeschakeld worden (LED fysiek verwijderen of vernietigen).
• Werkt minder betrouwbaar met fosforbronzen busstaven; overweeg dan 12 V keying (niet ondersteund door dit project).
• Inclusief uitgebreide commentaar voor inversie van NC-schakelaars (uitgecommentarieerd).

Expressiepedaal-hardware (voor schuifpotmeters)

Een zelfgemaakte beugel koppelt de pedaalbeweging aan een lineaire schuifpotmeter:

• Bevestiging aan pedaal: Een "L"-beugel (bouwmarkt) op een bestaande of nieuwe borggat met machinebout + borgmoer + 2 ringetjes (teflon-ring voor gladde draaiing).
• Stang: 1/4″ aluminiumstang met oogbout (JB Weld) aan de potmeterzijde, meubilairbeugel aan de pedaalzijde.
• Potmeterbeugel: Twee acrylaatplaten (3″×4,5″ en 3″×0,5″) met JB Weld gelamineerd, potmeter ertussen. Onderste plaat op meubilairscharnier gemonteerd aan orgelvloer.
• Gleufbus: PTFE-blok (3/4″ dik) met 1/4″ gat voor de stang, geschoven op acrylaatbeugel.
• Alle bouten/moeren #4, boormachine, zaag, schroevendraaiers, kwast, schroefklemmen benodigd.

Zie de gedetailleerde stappen in de originele handleiding (bijgewerkt 9 dec. 2021) voor exacte maten en montagevolgende.

Schema's

• Matrix-schema: 6×11 matrix voor manualen, 6×7 voor pedaal, met diode-richting en potmeter-aansluitingen.
• Bus-schema: 4 bussen van 61 toetsen, gedeelde rij-pinnen, 4 kolompinnen, 3 potmeter-ingangen.

Laatste opmerking

De Arduino Project Hub stuurt geen notificaties bij reacties. Voor snellere hulp: post je vraag op het bijbehorende forumbericht (link in oorspronkelijke project).