Warum ein Stimmgerät kaufen, wenn man es selbst bauen kann? Mit einer preiswerten Platine und einem ausgeklügelten Signalverarbeitungsalgorithmus entsteht mit diesem DIY-Projekt ein präzises, echtzeitfähiges Gitarrenstimmgerät – technisch anspruchsvoll und zugleich äußerst zufriedenstellend in der Anwendung.
Warum einen Gitarrenstimmer kaufen, wenn Sie einen selbst bauen können? Mit einer günstigen Platine und einem cleveren Signalverarbeitungs-Algorithmus liefert dieses DIY-Elektronik-Projekt einen präzisen, Echtzeit-Gitarrenstimmer, der sowohl technisch beeindruckend als auch angenehm zu bedienen ist.
Warum einen Gitarrenstimmer selbst bauen?
Klar, Sie können einen professionellen Bühnenstimmer für Ihre Gitarre kaufen. Aber wo bleibt da der Spaß? Bereits 2014 bewies Emile van de Logt, dass es viel befriedigender ist, einen Gitarrenstimmer selbst zu bauen. Die Idee klang einfach genug: Gitarrensignal aufnehmen, dessen Grundfrequenz bestimmen und die Tonhöhenabweichung mit ein paar LEDs anzeigen. Aber wie bei den meisten Embedded-Projekten stellte sich die Realität als viel komplexer – und lohnender – heraus.
Wie viele Gitarristen suchte Emile nach einer schnellen, genauen Möglichkeit, seine Gitarren zu stimmen. Während kommerzielle Pedal-Stimmer die Aufgabe erledigen, sind die guten Modelle teuer und auf der Bühne nicht immer gut ablesbar. Nachdem er ein professionelles Modell gekauft hatte, begann er sofort, zu skizzieren, wie eine Eigenbau-Version funktionieren könnte – und wie ein wenig Signalverarbeitung sowohl Geld als auch Platz sparen könnte.
Der Prototyp
Da übergab ihm ein Kollege ein Texas Instruments TM4C123GXL Launchpad-Board. Mit einem schnellen ARM-Cortex-M4F-Mikrocontroller (inklusive Gleitkommaeinheit und DSP-Unterstützung) hatte Emile die perfekte Plattform für die Audio-Signalanalyse. Und bei nur 13 $ (Preis damals) war das Preis-Leistungs-Verhältnis unschlagbar.
Die Schaltung und Software-Integration
Das Design des Gitarrenstimmers kombiniert Hardware und Software, um eine präzise Echtzeit-Tonerkennung zu ermöglichen. Das analoge Gitarrensignal durchläuft zuerst einen Tiefpass-Filter 6. Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 1700 Hz, entworfen mit TIs WebBench Filter Designer. Während das Originaldesign einen TI-Operationsverstärker vorsieht, könnte ein Standard-LM833 ebenso gut funktionieren.
Der Schaltplan enthält nicht viele Bauteile. Die meiste Funktionalität befindet sich auf dem TM4C123GXL-Board.
Von dort wird das Signal vom ADC des TM4C123GXL-MCUs mit 125 kHz abgetastet, mit 16-facher Hardware-Mittelung zur Stabilitätsverbesserung. Das System erfasst alle 100 Millisekunden 600 Samples, was ausreicht, um Frequenzen bis zu 20 Hz zu analysieren.
Die Samples werden in einem Ringpuffer gespeichert und an den Yin-Algorithmus übergeben, der die Grundfrequenz des Signals ermittelt. Dieser Wert wird dann mit einer Lookup-Funktion der nächstliegenden musikalischen Note zugeordnet, die auch die Tonhöhenabweichung in Cent berechnet. (Für Musiker: Ein „Cent“ ist eine Maßeinheit für musikalische Intervalle. Hinweis: 1 Cent = 0,01 Halbtöne.)
Die Anzeige wird von einer 200 Hz-Interrupt-Routine gesteuert. Diese treibt:
Zwei 7-Segment-Anzeigen für Note und Oktave
Eine 21-LED-Anzeigeleiste, die zeigt, ob der Ton zu hoch oder zu tief ist
Ein animiertes LED-Muster, wenn die Saite perfekt gestimmt ist
Das Ergebnis ist ein reaktionsschneller und gut ablesbarer Stimmer, der Audio in Echtzeit verarbeitet. Eine Lösung für Gitarristen, die Präzision wollen, ohne ein kommerzielles Pedal zu kaufen.
Die finale Platine unterscheidet sich vom Prototyp.
Endmontage und Verwendung
Für das Gehäuse wählte Emile ein Hammond-Chassis mit einer individuellen Frontplatte. Aufgrund des Gehäuses werden die LEDs über Steckverbinder angeschlossen und nicht direkt auf die Platine gelötet. Der Platinenstapel (Launchpad unten, Shield oben) sorgt für einen kompakten und stabilen Aufbau.
Die Inbetriebnahme ist einfach:
USB verbinden, auf einen blinkenden Dezimalpunkt auf der Anzeige achten
Mit der Flat-Tuning-Taste durch die Offsets schalten
Gitarre einstecken und eine Saite zupfen
Der Stimmer zeigt Note, Oktave und Tonhöhenabweichung
Stimmen, bis die mittlere LED leuchtet. Fertig!
Das ursprüngliche Projekt
Der Originalartikel „Bühnenstimmer für Gitarren“ erschien in Elektor Juli/August 2014. Sie können den Artikel kostenlos lesen , in den zwei Wochen nach der Veröffentlichung dieser Nachricht. Wenn Sie Ihre eigene Schaltung entwickeln, teilen Sie bitte Ihre Fortschritte auf der Elektor-Labs-Plattform!
Hinweis der Redaktion: Dieser Artikel erschien ursprünglich in einer Ausgabe von 2014 der ElektorMag. Angesichts des Alters des Projekts sind einige Bauteile oder Produkte möglicherweise nicht mehr verfügbar, und manche Designtechniken mögen veraltet wirken. Wir glauben jedoch, dass dieses Projekt Sie inspirieren wird, neue DIY-Elektronikprojekte zu starten.
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