Construye tu MIDI Thru Box sin coste y sin soldar

Tras revisar qué son el MIDI Thru y los MIDI Thru Boxes, te contamos algunas posibilidades DIY (constrúyelo tú mismo, si te va lo bricosónico) para atacar dos módulos o sintes desde un tercero que actúe como maestro. Incluso con coste cero y sin soldaduras.

Además de la salida ‘MIDI Out’ en la que cada equipo envía sus propios mensajes y la entrada ‘MIDI In’ en la que recibe órdenes del exterior, acertadamente la norma MIDI consideró la utilidad de definir un tercer conector ‘Thru’. El ‘MIDI Thru’ ofrece una réplica de los mensajes recibidos en el ‘In’. Eso permite montar una cadena (‘daisy chain’) en la que un único teclado puede hacer llegar sus mensajes a toda una serie de dispositivos, por ejemplo para tocar apilados sonidos de varios sintetizadores diferentes a la vez.

Pero la búsqueda de la reducción de costes da lugar a algunos productos que carecen del conector MIDI Thru dedicado, y en ese caso la cadena no puede proseguir. Esos equipos podrían ir al final, pero son incapaces de tener un ‘sucesor’. Hay ocasiones en que algunos ofrecen una única salida que puede desempeñar función Out o función Thru, según cómo la configuremos a través del panel del equipo. Incluso a veces permiten activar función ‘Merge’ para combinar sus propios mensajes internos y los que se reciben por el In, pero en ocasiones lo que hay es un par estricto In y Out, sin nada que permita hacer Thru o Merge, con lo que llegamos al ‘final de la vía’.

La solución oficial para ello es comprar un MIDI Thru box. Son sistemas con una entrada MIDI y varios ‘Thru’ que replican la información recibida en el ‘In’. La configuración ‘en línea’ que es propia de la conexión barata y sencilla que permite la existencia del conector ‘MIDI Thru’ es reemplazada aquí por una conexión ‘en estrella’ (en este caso pongo un DAW en vez de teclado como fuente que quiere lanzar mensajes a todos los equipos). Como son sistemas activos necesitan su propia alimentación, además de los cables MIDI que permitan llegar a los sistemas que queremos conectar.

No os dejéis embaucar por la publicidad a veces engañosa: la estrella, aunque implica menos ‘saltos’ no tiene ventajas prácticas frente a la cadena en términos de latencia/velocidad. Los mensajes llegan indistinguiblemente igual de veloces con la línea y con la estrella. Esto lo hemos tratado específicamente como parte de otro tutorial.

Pese a todo, MIDI Thru Boxes las hay tan singulares como una de Kenton con un In y 25 Thrus que por llamativa vino a nuestra portada.

El problema de la configuración en línea encadenando varios MIDI Thru de distintos equipos podría llegar a ser que tras un alto número de saltos en la cadena los flancos de los bits pueden acumular algo de jitter, pero de nuevo es algo irrelevante salvo con cables malos, largos y cadenas de muchísimos equipos que no se dan en la práctica.

No se trata de desacreditar porque sí los Thru Box. Tienen su papel, puede que te gusten para tener las cosas más ordenadas, etc. Pero si la complejidad de tu montaje MIDI no se soluciona con el cable en Y, seguramente más que un simple Thru Box puedes necesitar algo más potente, que permita varias entradas, varias salidas, y realice funciones de filtrado, enrutamiento, etc.

Si se trata simplemente de atacar dos equipos desde un solo MIDI Out, en ausencia de conector MIDI Thru en ellos, yo ni siquiera gasto en un Thru Box, preparo un cable en Y para poder derivar la señal de un MIDI Out hacia dos In y listo. En rigor la norma MIDI exige que cada salida sólo gobierne una entrada, y por tanto prohíbe las conexiones ‘pulpo’ sin elementos activos.

Pero para un interfaz de datos tan simple como MIDI (con enlace unidireccional y sin ningún control de flujo) el usar un cable en Y para atacar desde una salida a un par de entradas no es descabellado. Sencillamente una salida tiene capacidad de generar corriente para atacar más de una entrada. Para colmo MIDI en DIN 5 puntas exige optoaislamiento en cada receptor, y por tanto no hay conexión eléctrica entre los equipos haciendo aún más seguro el uso de ese sencillo cable. Ninguna conexión, ni siquiera sus masas están conectadas. La señal eléctrica que representa los bits se convierte en pulsos de luz con un LED en el MIDI In y allí mismo un foto detector regenera una nueva señal eléctrica para el equipo receptor. Realmente el led y el fotodetector van embebidos en un solo chip, un ‘optoacoplador’. Gracias a ello, aunque conectemos un único Out a varios In no puede haber ningún problema de retornos, masas ni nada semejante. Literalmente no hay contacto eléctrico. De hecho, es más que fácil que ese contacto eléctrico exista ya por vía de los cables audio. No lo habrá por vía MIDI.

Es una conexión supersegura en cuanto a que no hay conexión eléctrica ‘mala’ posible. Y respecto a la fiabilidad, mientras no se trate de cables de decenas de metros y no queráis extender el truco para en vez de cable en Y hacer un pulpo de 8 brazos, os funcionará bien. El cable en Y es puramente pasivo, sin alimentación. Y cable, al final siempre vais a necesitar con un thru box, así que la opción del cable en Y es no sólo barata sino más sencilla. Reduce la cantidad de cacharrería.

Pero ojo: el cable en Y sólo será útil para llevar una salida hacia varias entradas, nunca a la inversa. Repito, nunca lo uséis conectando dos salidas entre sí para intentar combinarlas hacia una entrada. Eso sí sería una mala práctica. Aunque difícilmente llegaría a estropear las salidas porque cuentan con resistencias de limitación de corriente, podría darse el caso. Y sobre todo no serviría para nada, porque la forma de mezclar dos flujos MIDI no es ‘unirlos’ sin más eléctricamente, hay que tener un sistema inteligente (MIDI Merge) que reciba cada flujo, entienda sus mensajes, y componga un nuevo flujo combinando en sucesión los mensajes de una y otra fuente.

Así que, si llega el caso de que necesitéis atacar desde un único MIDI Out a dos o tres MIDI In (con más no lo veo una solución robusta) podéis pasar unos minutos entretenidos y acabar solucionándolo vosotros mismos, aprovechando los cables MIDI que en todo caso íbais a tener que usar.

Un cable MIDI DIN 5 puntas tiene los dos conectores y el cable en sí mismo. MIDI sólo necesita un par de hilos para que circule el bucle de corriente, sobran pines. A efectos de lo que hablamos os da igual cuál es cuál, lo que os importa es que las puntas homólogas de los dos conectores están unidas. Y que las tres puntas importantes para MIDI son las que veis en la figura.

Veis los dos hilos para la señal (rojo y azul en la figura), más la punta del centro que está unida a la masa de apantallamiento que rodea en el cable a los hilos de señal. En rigor los cables para conectar equipos MIDI deben ser del tipo "twisted pair" (par entrelazado) y con esa malla de apantallamiento conectada en los dos extremos al pin central. Pero en caso de necesidad, en la práctica no suele haber problemas por utilizar otros tipos de cableado, por no incluir malla, etc. El máximo recomendado es de 15 m. de largo, terminando en conectores machos DIN 5 puntas, pero para la utilidad que estamos hablando siempre serán distancias mucho más reducidas.

Si cogéis dos cables MIDI y los cortáis, dejando así cuatro conectores con cable sin rematar, podréis ver los hilos y la masa. Muchas veces veréis más hilos, porque han unido todas las puntas y no específicamente las que IMI exige. Pero siempre veréis que esos hilos están coloreados. Pelad los hilos y unid los del mismo color retorciéndolos juntos y cubriendo cada grupo con cinta aislante (mejor todavía si os animáis a soldarlos), no os olvidéis de unir el apantallamiento y listo. Acabáis de crear un minipulpo MIDI de tres o cuatro brazos, según cuántos hayáis querido unir. Listo para usar, con receta fácil y económica a más no poder.

Si sabéis algo más de electrónica, controláis cómo soldar, y reconocéis lo básico de una resistencia, un diodo, o un circuito de puertas lógicas, armar un thru-box es súper sencillo y tampoco cuesta mucho dinero porque los componentes son muy convencionales y baratos.

Aquí tenéis un esquema:

Os comento varios detalles válidos para cualquiera que quiera hacerse un interfaz MIDI:

• Fijaos en el la masa de apantallamiento no está conectada en el extremo del circuito que monta la sección MIDI In, la norma dice que sólo se conecta cara a las salidas, y los Thru no dejan de ser una salida que 'clona' lo que entra por el In.
• Como decíamos el receptor debe ir optoaislado. Vale cualquier optoaislador con tiempos de subida y bajada menores de 2mseg y capaz de reaccionar ante 0,5mA de corriente. Por ejemplo el Sharp PC‑900 o el HP 6N138, siendo normalmente más barato el 6N138.
• Las resistencias Ra que aparecen tanto en la entrada como en cada uno de los Thru son de 220 Ohmios. La que hay en la entrada sólo está para limitar la corriente que llegue al optoacoplador, por si se conecta algo inadecuado.
• Otro tanto el diodo invertido que hay en la entrada del optoacoplador: es una mera protección ante posible conexión ‘invertida’. La norma MIDI inicial sugería un diodo 1N914 pero a día de hoy no es fácil de encontrar. Puede sustituirse por ejemplo por el 1N4148.
• El optoacoplador convierte los 1s y 0s que viajan en forma de paso de corriente por el cable a encendido y apagado de luz LED, y esa luz ataca al fototransistor que hay en el propio encapsulado del optoacoplador. Las conexiones a 5V y a GND y la resitencia Rb en la salida del optoacoplador forman el circuito que completa la acción de ese transistor para devolver al mundo eléctrico los 1s y 0s.
• La resistencia Rb puede variar en función del optoacoplador. Una de 270 Ohmios es habitual con el PC900 o el 6N138. En caso de usar otro optoacoplador, se ha de ajustar esa resistencia para resolver el compromiso entre disipación y retardo de conmutación que la elección de esa resistencia introduce (si es baja conmuta el transistor antes, pero se gasta un poco más de energía). En distintos equipos MIDI hemos visto emplear otros optoacopladores como el M151250 o el TIL 112 asociados a resistencias de valor distinto a los 270, pero realmente no es un parámetro excesivamente crítico. Aún así deberían realizarse pruebas para verificar que el comportamiento sea adecuado.
• Siguiendo el camino de la señal veis un primer inversor que actúa como ‘regenerador/buffer’. Es buena cosa que sea un inversor Schmidt-trigger, dado que estos tienen histéresis y ayudan a generar unas transiciones entre unos y ceros libres de rebotes y en cierta forma limpian el posible ruido que pudiera haber contaminado a la señal en la línea. Como los integrados de inversores suelen contener más de uno, típicamente 6, un solo integrado os permitiría montar varios MIDI Thru. Para cada uno de los MIDI Thru que deseéis un segundo inversor y ya las resistencias de salida (nuevamente 220 Ohmios, una en cada rama del bucle de corriente). Como veis súper sencillo. Os propongo el uso de inversores integrados en un chip por sencillez, aunque desde luego nada impide que os lo montéis con un diseño de buffers mediante transistor o lo que prefiráis.
• Los inversores que van justo antes de cada Thru idealmente deberían ser de tipo colector abierto, más indicados para excitar al bucle de corriente por permitir trabajar con mayor corriente, pero los Schmitd-trigger también cumplen suficientemente bien y se obtendría la ventaja de disponer de los 6 inversores en una sola pastilla tipo la 7414 (en la familia que prefiráis, yo muchas veces uso la HC7414). Por ejemplo con el esquema que tenéis más arriba, replicando la parte de cada thru, podríais montar un thru box de 5 salidas con una sola 7414.
• Si deseáis ir más allá, no deberíais cargar tanto la salida del primer inversor y sería preferible montarlo en varias etapas. O bien usar para un diseño con un buffer basado en transistor u otro elemento de una cierta potencia que os permita atacar con mejores garantías y sin demasiado 'skew' a un número ya tan alto de salidas individuales.

En el caso de usar el 6N138 como optoacoplador, la configuración con doble transistor permite montar un esquema de tipo par Darlinghton para obtener una alta corriente de salida, o también, gracias a estar disponibles la base y el colector del segundo transistor, alguna configuración más interesante para esta aplicación como esta que básicamente mejora los tiempos que se obtienen en las conmutaciones: