Tragbares kapazitives Touch-Piano mit Arduino & MPR121 – Bauanleitung

Benötigte Hardware

• Arduino UNO
• Adafruit 12× Kapazitiv-Touch-Shield (MPR121) (12 Kanäle, I2C)
• Piezo-Summer (PS1240) oder Lautsprecher + Widerstand
• Kupferfolienband mit leitfähigem Kleber (für Tasten)
• ProtoStax Acryl-Gehäuse für Arduino (stapelbar, modular, Deckel = Tastenfeld)
• 22 AWG Hook-Up Wire Kit (12 Stück, farbcodiert)

Projektidee

Ein kompaktes, tragbares Klavier mit **12 kapazitiven Tasten** (eine Oktave: C–B) auf der Gehäuseoberseite. Der MPR121-Chip erkennt Berührungen zuverlässig. Der Arduino spielt Töne per tone()-Library über den Piezo. **„Geheime“ Tastenkombinationen** lösen vorprogrammierte Melodien aus. Das ProtoStax-Gehäuse schützt die Elektronik und dient gleichzeitig als Tastenfeld.

Aufbau-Schritte

1. Arduino im Gehäuse montieren

Uno in die Base Plate des ProtoStax-Gehäuses schrauben, Gummifüße anbringen. Offener Zugriff für Entwicklung; später Side Walls & Top Plate aufsetzen.

2. MPR121-Shield vorbereiten

• 12 Drähte (22 AWG) in die Lötaugen der 12 Eingänge löten (zwischen den Alligator-Clip-Löchern).
• Piezo-Summer: ein Bein an Pin 12, anderes an GND löten.
• Freie Drahtenden abisolieren, farbcodieren (6 Farben × 2 für 12 Eingänge).

3. Gehäuse & Tastenfeld fertigen

1. MPR121-Shield auf Arduino stecken.
2. Upper Bracing Elements & Side Walls in ProtoStax einrasten.
3. **Top Plate modifizieren**: 12 Löcher (ca. 3 mm) per Laser oder Bohrer (Klebeband gegen Rissbildung) im Piano-Layout bohren.
4. Drähte von unten durch die Löcher führen (Eingang 0 = linkste Taste … Eingang 11 = rechtste Taste).
5. Drähte zurückschieben, nur Metallspitzen schauen heraus.
6. Kupferfolienband in Piano-Tastenform schneiden (Vorlage s. unten), abziehen, **leitfähige Klebeseite auf Drahtspitze & Gehäuseoberfläche kleben**.
7. Top Spacers & Schrauben befestigen – fertig.

4. Demo-Code & Bibliothek

• Library: Adafruit_MPR121 installieren (Library Manager).
• Demo-Sketch: GitHub Repo

Code-Highlights

Adafruit_MPR121 cap = Adafruit_MPR121();
uint16_t lasttouched = 0, currtouched = 0;
int scale[12] = {NOTE_C4, NOTE_CS4, NOTE_D4, NOTE_DS4, NOTE_E4, NOTE_F4, 
                 NOTE_FS4, NOTE_G4, NOTE_GS4, NOTE_A4, NOTE_AS4, NOTE_B4};

void setup() {
  cap.begin(0x5A); // Default I2C-Adresse
  pinMode(TONE_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  currtouched = cap.touched();
  for (uint8_t i = 0; i < 12; i++) {
    // Taste gedrückt (steigende Flanke)
    if ((currtouched & _BV(i)) && !(lasttouched & _BV(i))) {
      tone(TONE_PIN, scale[i]); // Note an
    }
    // Taste losgelassen & keine andere gedrückt -> Note aus
    if (!(currtouched & _BV(i)) && (lasttouched & _BV(i)) && !currtouched) {
      noTone(TONE_PIN);
    }
  }
  // Geheime Kombos (Bitmaske von currtouched)
  if (currtouched == 0b100010001001) { // C E G B (Bits 0,3,7,11)
    playTune(melody_twinkle, ...);
  } else if (currtouched == 0b000001011101) { // C D E F G
    playTune(melody_scale, ...);
  } // ... weitere Combos
  lasttouched = currtouched;
}

Vorprogrammierte Melodien (Geheimcodes)

• C E G B → „Twinkle Twinkle Little Star“
• C D E F G → Tonleiter rauf & runter
• C D A B → „Oh Susanna!“
• C C# A# B → „Frère Jacques“

Eigene Melodien hinzufügen

Struktur Note { int frequency; float duration; }. Noten als NOTE_C4, Dauer als NOTE_QUARTER etc. (aus pitches.h, noteDurations.h). Dotted Notes via DOTTED(NOTE_QUARTER). Einfach Array definieren & Combo-Bitmaske hinzufügen.

Weiterentwicklungsideen

1. Eigene Jingles & Geheimcodes definieren.
2. Zweiter Piezo + NewTone Library (nutzt Timer1) → 2-stimmige Polyphonie.
3. Zusätzliche Hardware-Taster für **Oktav-Umschaltung** (Shift-Taste gedrückt + Taste = höhere/untere Oktave).
4. MIDI-Output über USB (Arduino Leonardo/Micro) oder Serial-MIDI.

Vorlage & Schaltplan

• Piano-Tasten-Vorlage (zum Drucken & Bohren/Lasern der Top Plate)
• Schaltplan: MPR121 (I2C: A4/A5), Piezo an Pin 12, 12 Drähte zu Tasten.