Bęben śmieciowy zasilany Raspberry Pi: 15 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Ten instruktaż pokaże Ci, jak zrobić robota perkusyjnego z napędem Raspberry Pi. To naprawdę zabawny, kreatywny, interaktywny projekt. Pokażę ci, jak wykonać wewnętrzne działanie, ale rzeczywista perkusja będzie zależeć od ciebie, dając ci możliwość stworzenia czegoś zupełnie wyjątkowego. Do mojej maszyny użyłem jak najwięcej znalezionych przedmiotów… młotki od pianina uratowane przez przeskok sąsiadów, sieć rybacką znalezioną na plaży, pusta puszka po fasolce, drewniane łyżki, pusta butelka po piwie, nasadki po piwie i między innymi dzwonek na biurko, ale pozwól swojej wyobraźni oszaleć - zobacz, co masz w domu, prawie wszystko, co wydaje dźwięk po uderzeniu, może być użyte, a to naprawdę sprawi, że Twój projekt stanie się własnym. masz 2 opcje:

• Sekwencja kroków oparta na przeglądarce, którą nazwałem PiBeat - To świetna zabawa i pozwala interaktywnie sterować automatem perkusyjnym z poziomu Pi lub dowolnego urządzenia w tej samej sieci (takiego jak telefon, tablet lub komputer). Zainstalujemy go później na Twoim Pi, ale podgląd można zobaczyć tutaj, a kod znajduje się w GitHub tutaj.
• Skrypt Pythona do programowania wzorca perkusji. To świetny sposób na stworzenie rytmu do jammowania na gitarze itp.

Staram się obniżać koszty i jak zobaczysz w następnym kroku, nie są potrzebne żadne drogie specjalistyczne narzędzia. Próbowałem również wyjaśnić, jak wszystko działa na każdym kroku, dzięki czemu jest to świetny projekt, nawet jeśli jesteś stosunkowo nowicjuszem w świecie Pi, kodowania i elektroniki oraz z ograniczonym budżetem.

OK, do roboty!

Krok 1: Idź na zakupy

Aby zbudować mechanizm wewnętrzny, będziesz potrzebować:

• 1x 40-pinowe Raspberry Pi z zainstalowanym Raspbianem na karcie SD, z kablem zasilającym i możliwością podłączenia do niego (użyłem Raspberry Pi Zero Wireless z wlutowanym nagłówkiem od ModMyPi)
• 1x5 v 8 kanałowy przekaźnik
• 1x zestaw żeńskich do żeńskich przewodów połączeniowych (potrzebne 10 przewodów)
• Listwy zaciskowe 2x3 A (Możesz użyć płytki stykowej lub perforowanej, ale listwy zaciskowe są tanie i zapobiegają poluzowaniu się kabli, a do tego nie miałem lutownicy)
• Zasilacz 1x12 v 10a
• Elektromagnesy 8x 12v 2a
• 8x 1N5401 diod prostowniczych
• 50 cm kabla 0,5 mm (zdjąłem rdzenie z jakiegoś kabla dwużyłowego, ponieważ był to opłacalny sposób na uzyskanie czerwonego, czarnego i podwójnego rdzenia), chociaż możesz użyć tylko 1 koloru, jeśli chcesz. Możesz nie chcieć kupować większej długości w zależności od obudowy, którą chcesz zbudować.

Potrzebne będą również następujące narzędzia:

• Nożyce do drutu
• Narzędzia do ściągania izolacji
• Mały śrubokręt płaski, około 3mm
• W zależności od listwy zaciskowej, którą otrzymasz, może być również potrzebny mały śrubokręt krzyżakowy

Nie wymieniłem żadnych części ani narzędzi do wykonania bębnów i obudów, do których nie chcesz ich wkładać. Pokażę ci, jak zrobiłem swoją później, ale jak powiedziałem wcześniej, pozostawiam tę część twojej wyobraźni.

Krok 2: Podłącz Pi do przekaźnika

Maksymalne napięcie dostarczane przez piny na Pi wynosi 5V. Moglibyśmy kupić solenoidy 5V i zasilać je bezpośrednio z Pi, ale to nie dałoby wielkiego wrażenia, jakiego potrzebuje nasz automat perkusyjny. Dlatego używamy przekaźnika, który pozwala nam włączać i wyłączać obwód wyższego napięcia (w naszym przypadku obwód 12V zawierający nasze solenoidy 12V) z naszego obwodu GPIO o niższym napięciu.

Nasz przekaźnik ma 8 kanałów, co oznacza, że możemy niezależnie włączać i wyłączać do 8 elektrozaworów. Każdy kanał zawiera 4 złącza; 3 są używane przez obwód wysokiego napięcia, który zobaczymy później, a 1, który jest pinem „IN” w obwodzie niskiego napięcia, do którego podłączymy nasze Pi. Gdy pin GPIO Pi wyśle 5V na dany pin IN kanałów, przekaźnik włączy odpowiedni obwód 12V.

Po stronie niskiego napięcia przekaźnika znajduje się również pin GND (masa), który musimy połączyć z masą PI, oraz pin VVC do zasilania 5 V z Pi.

Przy wyłączonym Pi postępuj zgodnie ze schematem, aby podłączyć przekaźnik do Pi za pomocą kabli połączeniowych. Nie musisz używać zworek w tym samym kolorze, ale może to pomóc w śledzeniu obrazów.

Krok 3: Zróbmy trochę hałasu

Może nie jest to jeszcze nasz pełnoprawny automat perkusyjny, ale w tym kroku będziemy trochę hałasować, choć klikamy z przekaźnika. Wprowadzimy skrypt Pythona do programowania wzorców perkusyjnych, co pozwoli nam przetestować to, co zrobiliśmy do tej pory.

Skrypt dostępny jest tutaj.

Uruchom swoje Pi, otwórz terminal na Pi i pobierz skrypt, uruchamiając:

wget

Możesz chcieć przejrzeć kod i komentarze, aby zorientować się, co robi, ale zdobądźmy trochę gratyfikacji i uruchommy go:

python3 array-sequencer.py

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, powinieneś usłyszeć, jak styki w przekaźniku otwierają się i zamykają, a lampka na odpowiednim kanale miga. Spójrz na zmienną sekwencji w skrypcie, aby zorientować się, co się dzieje - wszystkie kanały będą wyzwalane razem, a następnie każdy z nich będzie wyzwalany indywidualnie. Będzie działać, dopóki nie wyjdziesz ze skryptu, naciskając Ctrl + C.

Przed kontynuowaniem dobrze jest ponownie wyłączyć Pi na wypadek przypadkowych zwarć podczas podłączania.

Krok 4: Stwórz pozytywną stronę naszego obwodu

Do zasilania 8 elektrozaworów z jednego zasilacza stworzymy układ równoległy. Możesz zobaczyć schemat ukończonego obwodu 12V, ale zajmiemy się nim krok po kroku.

Możesz użyć płytki stykowej lub płyty perforowanej, ale wybrałem listwy zaciskowe, ponieważ są tanie, mocno trzymają przewody, a podczas tworzenia tego nie miałem lutownicy.

W efekcie musimy podłączyć wszystkie elektrozawory oraz diodę dla każdego elektrozaworu (więcej o diodach później) do 1 przewodu dodatniego naszego zasilacza.

Używając nożyków, wytnij własną listwę zaciskową, aby uzyskać blok składający się z 8 par, przecinając plastikową końcówkę, która łączy ze sobą dwa bloki. Uważaj, aby nie przyciąć żadnego metalu.

Musimy teraz połączyć wszystkie zaciski po jednej stronie paska. Za pomocą nożyc odetnij 7 kawałków czerwonego drutu o długości około 35 mm, a następnie za pomocą szczypiec do zdejmowania izolacji usuń około 5 mm izolacji z każdego końca każdego przewodu.

Teraz użyj przewodów, aby połączyć szeregowo wszystkie zaciski wzdłuż jednej strony paska, przytrzymując przewody na miejscu za pomocą śrub. Pierwsza i ostatnia śruba będzie miała tylko 1 przewód, a reszta będzie miała 2.

Krok 5: Dodaj solenoidy i diody

Ponieważ solenoidy są elektromagnesami, zaleca się stosowanie diod, które chronią Twój obwód przed cofaniem się (dokładnie przeczytasz na ten temat tutaj). Dlatego każdemu elektrozaworowi damy własną diodę do ochrony naszego przekaźnika.

Po przeciwnej stronie listwy zaciskowej, do której podłączono w poprzednim kroku, zacznij od pierwszego otworu. Włóż 1 przewód elektrozaworu, a następnie dodaj jeden koniec diody do tego samego otworu. Ponieważ diody umożliwiają przepływ prądu tylko w jedną stronę, upewnij się, że srebrny pasek na diodzie jest skierowany w stronę listwy zaciskowej. Dokręć śrubę, aby utrzymać je na miejscu. Powtórz ten proces dla pozostałych 7 otworów.

Jeden z elektrozaworów, które otrzymałem był uszkodzony, więc w momencie robienia zdjęć wymieniłem go na niższy model wzmacniacza z niebieskimi przewodami.

Krok 6: Podłącz ujemną listwę zaciskową do elektromagnesu i diod

Podobnie jak w przypadku strony dodatniej, weź 1 listwę zaciskową i odetnij ją, aby uzyskać kolejny pasek 8 par. Przykręć diody i solenoidy do tej listwy zaciskowej tak, aby odzwierciedlała ona dodatnią listwę zaciskową.

Krok 7: Utwórz przewody łączące przekaźnika

Jesteśmy już prawie gotowi do podłączenia przekaźnika, ale najpierw musimy coś z czym połączyć. Wytnij 8 kawałków czarnego drutu o długości około 70 mm, a następnie zdejmij około 5 mm z każdego końca. Podłącz każdy przewód do 8 pozostałych złączy na ujemnej listwie zaciskowej.

Krok 8: Podłącz wspólne złącza przekaźnika

Spójrz na przekaźnik trzymający z dala od ciebie stronę połączoną zworkami z Pi. Każdy kanał ma 3 styki, od lewej do prawej nazywane są normalnie otwarte (NO), wspólne (COM) i normalnie zamknięte (NC). Chcemy, aby nasze elektrozawory włączały się tylko wtedy, gdy na pinach IN kanałów jest wysokie napięcie, więc użyjemy styku normalnie otwartego. Gdybyśmy zamiast tego używali normalnie zamkniętego styku, stałoby się odwrotnie - elektrozawór byłby włączony, dopóki na pinie IN nie zostanie wysłane wysokie napięcie. Wykorzystamy również wspólny styk do zakończenia obwodu.

Ponieważ jest to obwód równoległy, połączymy szeregowo wszystkie wspólne styki na przekaźniku. Wytnij 7 kawałków czarnego drutu o długości około 60 mm i zdejmij 5 mm z każdego końca. Pracuj wzdłuż przekaźnika, łącząc ze sobą wszystkie styki COM (środek każdego zestawu 3). Pierwszy i ostatni będzie miał tylko jeden przewód, reszta będzie miała 2.

Krok 9: Podłącz przekaźnik do reszty naszego obwodu

Teraz nadszedł czas, aby podłączyć przekaźnik do reszty naszego obwodu. Odłączony koniec czarnego przewodu należy wyciągnąć z jednego końca ujemnej listwy zaciskowej i podłączyć do pierwszego lub ostatniego z normalnie otwartych (NO) styków przekaźnika. Powtórz to dla pozostałych 7 kawałków przewodu, łącząc każdy przewód z następnym stykiem NO.

Krok 10: Podłącz zasilacz 12 v

Po pierwsze, aby uniknąć porażenia prądem, upewnij się, że zasilacz jest wyłączony i odłączony od sieci.

Mój zasilacz pochodził z serwisu eBay z odciętą wtyczką męską 12 V. Zakładając, że twój nadal ma wtyczkę, możesz kupić pasujące żeńskie złącze prądu stałego lub odciąć wtyczkę i rozebrać ją z powrotem do 2 przewodów, takich jak mój. Tak czy inaczej, musisz skończyć z 2 przewodami, czerwonym (dodatni) i prawdopodobnie białym (ujemnym). Podłącz przewód dodatni zasilacza do pierwszego styku na dodatniej listwie zaciskowej, a ujemny do pierwszego wspólnego styku przekaźnika. Aby to ułatwić, użyłem około 150 mm czerwonego i czarnego przewodu z odsłoniętymi końcami, aby przejść między połączeniami i połączonymi za pomocą listwy zaciskowej.

Krok 11: Odpal to

Przy wyłączonym zasilaniu szybko sprawdź wszystkie połączenia. Gdy będziesz szczęśliwy, ponownie uruchom Pi. Uruchom ponownie skrypt z kroku 3:

python3 array-sequencer.py

Twoje elektrozawory jeszcze się nie ruszają, ale powinieneś usłyszeć, jak przekaźnik klika i zapala się tak jak w kroku 3. Zakończ skrypt (Ctrl + C), a teraz jest ta chwila na którą czekałeś - włącz zasilanie dostarczać! Uruchom skrypt ponownie, wszystkie tańczące solenoidy powinny teraz ożyć. Dobra robota!

Miałem pecha - jak widać na filmie inny z moich elektrozaworów nie działał, ale to była moja wina, bo wcześniej jeden z nich uszkodziłem zbyt mocno dokręcając śrubę mocującą.

Krok 12: Edycja Array-sequencer.py

Poświęć trochę czasu na zabawę z array-sequencer.py. Użyj swojego ulubionego edytora (nano, geany itp.), aby wprowadzić zmiany w skrypcie. Spróbuj wykonać następujące czynności i ponownie uruchomić skrypt po każdej zmianie, aby zobaczyć jej efekt:

• Zmień zmienną bpm ze 120 na inną liczbę, powiedzmy 200, aby zwiększyć tempo.
• W zmiennej sekwencji zmień kilka zer na jedynki, aby zagrać więcej bębnów.
• Powiel ostatnie 3 wiersze przed zamykającym nawiasem kwadratowym w zmiennej sekwencji, aby dodać więcej beatów do pętli

Krok 13: Zainstaluj sekwencer bębnowy

Teraz robi się naprawdę fajnie, zainstalujemy sekwencer na twoim Pi. To da nam interfejs sieciowy, który pozwala Pythonowi wyzwalać piny GPIO przez gniazda sieciowe.

Kod źródłowy jest dostępny na Github tutaj, ale zakładając, że postępowałeś zgodnie z okablowaniem w Instructable, możemy pobrać i uruchomić prekompilowaną wersję. Otwórz terminal na swoim Pi i uruchom następujące

# Utwórz i przejdź do katalogu dla naszego projektu

mkdir pibeat cd pibeat # Pobierz kod źródłowy wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Wyodrębnij pliki tar -zxf pibeat.tar.gz # Zainstaluj wymagania Pythona pip3 install -r wymagania. txt # Uruchom serwer WWW python3 server.py

W danych wyjściowych, jeśli wszystko się powiedzie, powinieneś zobaczyć następujące dane wyjściowe:

======== Działa na https://0.0.0.0:8080 ========

(Naciśnij CTRL+C, aby wyjść)

Znajdź swój adres IP Pi. Otwórz przeglądarkę internetową, a następnie wprowadź adres IP, a następnie:8080/index.html (jest to port, na którym nasłuchuje aplikacja, a następnie nazwę pliku) w pasku adresu. Na przykład, jeśli adres IP twojego Pi to 192.168.1.3, wpisz 192.168.1.3:8080/index.html w pasku adresu. Pojawi się sekwencer perkusyjny.

Naciśnij przycisk odtwarzania, a twój automat perkusyjny powinien zacząć grać. Baw się sekwencerem, aż twoje serce będzie zadowolone.

Dopóki istnieje trasa sieciowa do twojego Pi, możesz uzyskać dostęp do interfejsu internetowego Pi z dowolnego urządzenia – wypróbuj go z telefonu komórkowego lub tabletu.

Krok 14: Budowanie bębnów i obudowy

Tutaj możesz zmienić swój stos elektronicznego spaghetti w prawdziwą maszynę perkusyjną. Jak powiedziałem wcześniej, to, co tutaj zrobisz, zależy od Ciebie. Prawie wszystko, co wydaje dźwięk po uderzeniu, może być użyte i jest miejscem, w którym naprawdę możesz przekształcić swój projekt w coś wyjątkowego dla siebie.

Poszperałem w domu w poszukiwaniu pomysłów na bębny, z których pochodziła butelka piwa, puszka, shaker, nasadki do butelek i łyżki. Sieć rybacka została znaleziona na plaży, a dzwonek na biurko i kastaniet krokodyla pochodziły z eBaya. Znalazłem rozbite pianino w skrzynce, to dostarczyło młotków do butelki i puszki, wraz z drewnianym kołkiem do utrzymywania dzwonka na miejscu i metalowymi prętami do obracania i utrzymywania łyżek na miejscu.

Każdy bęben zrobiłem samodzielnym komponentem, więc jeśli jeden się zepsuje lub nie jestem z niego zadowolony, mogę go zamienić na inny bez zbytniego zamieszania.

Elektrozawory mają otwory na śruby wymagające śrub M3. Wiercenie otworów w drewnie było nieco trudne, ponieważ trzeba było ustawić właściwe pozycjonowanie, ale okazało się, że trzymanie solenoidu w pozycji, a następnie zaznaczanie otworów bradawlką przed wierceniem, działało dobrze.

Do bębnów używałem głównie 6mm MDF (resztki z mojego lokalnego sklepu dla majsterkowiczów) i kilka kawałków drewna, sklejonych klejem lub śrubami.

Młotki na puszce i butelce piwa są chyba niepotrzebne, bo prosto z elektrozaworu można było po prostu trafić, ale chciałem uzyskać jak najwięcej ruchu w maszynie, aby była ciekawa wizualnie.

Mieszkania

Obudowa to proste, szorstkie i gotowe pudełko wykonane ze sklejki 3,6 mm, płyty MDF 18 mm i odrobiny listew. Chciałem mieć cienką sklejkę na przód pudełka, aby rezonowała po uderzeniu łyżką, ale wybór drewna zależał głównie od tego, co już miałem w szopie i sekcji złomu drewna w moim lokalnym sklepie z artykułami do majsterkowania. Zrobiłem platformę na dole pudełka do przechowywania elektroniki i kolejną platformę do przechowywania bębnów. Aby zrobić pudełko:

1. Wytnij 2 równe rozmiary płyt MDF, aby wykonać końce2. Wytnij 4 kawałki listew (użyłem 34mm x 12mm) o 50mm krócej niż pożądana szerokość pudełka3. Przybij listwę do 2 końcówek MDF, aby uformować kształt pudełka. Odłóż listwę około 1 cm od góry i dołu pudełka.4. Wytnij 2 kawałki sklejki, aby dopasować je do szerokości i wysokości pudełka. Przymocuj je z przodu i z tyłu pudełka, przybijając gwoździami do płyty mdf i stripwood.5. Wytnij kawałek sklejki, aby zmieścił się w pudełku i umieść na dole kawałki listew, aby utrzymać elektronikę. Zrobiłem mój około połowy długości box.6. Wytnij kolejny kawałek sklejki, do którego przymocujesz bębny. To siedzi na najwyższych kawałkach stripwood.7. Wytnij otwór w pobliżu dolnej platformy, aby poprowadzić kable zasilające.

Obraz

Do malowania użyłem podkładu akrylowego Undercoat, a następnie pojemników testowych Crown Matt. Doniczki testowe to dobry sposób na uzyskanie różnorodnych kolorów w niskiej cenie.

Krok 15: Usiądź wygodnie i baw się dobrze

No i masz to, całkiem fajny automat perkusyjny. Istotę sekwencji w filmie na youtube można znaleźć tutaj.

Jeśli pójdziesz dalej i stworzysz własne, podziel się, chciałbym zobaczyć, co wymyślisz. Baw się dobrze!