Dzwonnica/Carillon sterowana Arduino: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Jest to zestaw dzwonków muzycznych, które są napędzane przez solenoidy i sterowane przez mikrokontroler Arduino. Jest 8 dzwonków obejmujących jedną oktawę. Dzwonkami można sterować z komputera, a wieża może stać sama i odtwarzać zaprogramowane melodie. Sprawdź ostatnią stronę, aby zobaczyć film z akcji.

Krok 1: Części

Użyto następujących części: 1 zestaw chromatycznych dzwonków. Dostałem je od mojego lokalnego Aldi za 20 USD. Obejmują zakres od C do C. (tj. c, d, e, f, g, A, B, C). Drewniany panel i wsporniki do przytrzymywania dzwonków i elektrozaworów na miejscu. 10,8 dolarów Elektromagnesy do uderzenia w dzwony. Miałem te leżące w moim śmietniku. Dostałem je od mechanika maszyn do pisania, który je wyrzucał. Prawdopodobnie znajdziesz podobne na mikrokontrolerze Ebay. Arudino. ~45 dolarów. Dostałem swoją od SparkFun electronics. Proto/Perf board i inne komponenty, aby stworzyć niestandardową „tarczę” dla arduino. 10 dolarów. Płytka sterownika Darlington. Użyłem jednego, który leżałem, ale wydaje mi się, że nie są sprzedawane osobno. Powinno być możliwe zrobienie tego za pomocą układu ULN2803 za kilka dolarów.

Krok 2: Obróbka drewna

Co zaskakujące, ten krok trwał najdłużej. Kodowanie i okablowanie zajęło mniej czasu niż wyschnięcie kleju. Rama do tego była dość prosta. Tylko kawałek sklejki do przechowywania wszystkich dzwonków, plus kilka sosnowych wsporników do elektrozaworów. Całość sklejono klejem PVA. Aby wsporniki elektrozaworów były bardziej powtarzalne, zrobiłem szablon w MS Visio a następnie przykleiłem go do drewna. To bardzo pomogło, aby wszystkie elektrozawory znajdowały się w stałej odległości od dzwonka. Jeśli to zrobisz, nie mogę wystarczająco podkreślić, aby dokładnie zmierzyć lokalizacje napastników. Dzwonki brzmią zupełnie inaczej w zależności od tego, gdzie się je uderzy i „wyrzutu” elektromagnesu.

Krok 3: Elektronika i okablowanie

Strona kierowcy: Miałem szczęście, że miałem wokół siebie sterownik Darlington, co znacznie uprościło projekt. Darlington to tranzystor mocy, którego można używać do napędzania cięższych obciążeń niż zwykle obsługiwane przez maleńkie styki mikrokontrolera. Płyta, której użyłem, jest oparta na chipie ULN2803, który jest dość powszechny i tani. Uwaga: solenoidy (zazwyczaj) nie są zaprojektowane do ciągłego napędzania! Mogą się stopić, jeśli to zrobisz! Zobacz sekcję oprogramowania, aby uzyskać więcej informacji. Strona Arduino: była to tylko kwestia znalezienia 8 pinów IO z arduino do sterowania wejściami Darlington. Ponieważ chciałem wysyłać i odbierać dane szeregowe, nie mogłem użyć pinów 0 i 1, więc skończyło się na użyciu cyfr 2, 3, 4 i 5 z jednej strony, a czterech analogowych pinów z drugiej strony jako wyjść cyfrowych. Dodałem również potencjometr podpięty do wejścia analogowego nr 5, który służy do kontrolowania tempa. Dwie diody LED służą do wizualnego sprzężenia zwrotnego sterownika. Piny 8-13 były bezużyteczne ze względu na funky odstępy między pinami arduino (grr…) Uwagi dotyczące zasilania: Chociaż pierwotnie podłączyłem to, aby użyć zewnętrznego zasilacza do napędzania elektrozaworów, odkryłem (przypadkowo), że zasilanie USB jest wystarczające. Obawiałem się, że nagły impuls prądu spowoduje spadek napięcia i „wypalenie” mikrokontrolera, ale wydaje się, że tak się nie dzieje. Twój przebieg może się różnić. Ponieważ wygodniej jest mi korzystać z zasilania USB, będę to robił, dopóki nie będę miał problemu.

Krok 4: Projektowanie oprogramowania

Strategia projektowa Celem było wysterowanie dzwonnicy z komputera. Łącze USBSerial Arduino było idealnym sposobem na zrobienie tego. Arduino odbiera dane szeregowe z komputera, które odpowiadają nutom do grania. Protokół jest prosty; wszystkie notatki są w ich odpowiednikach tekstowych ASCII. Istnieje również liczba liczbowa jako zmienna opóźnienia. Np. Komputer wysyła: „cde2fgABC”, a Arduino gra w dzwonki 1, 2, 3, odpoczywa na pół nuty, a następnie gra w dzwonki 4, 5, 6, 7 i 8. Czubek kapelusza dla Johna Plochera za jego projekt ServoBells, który częściowo zainspirował Ten projekt. Kod boczny Arduino: Kod arduino odbiera dane szeregowe, dekoduje nutę lub opóźnienie w odtwarzaniu, a następnie odpowiednio przełącza solenoidy. Upewnij się, że Twój kod jest zaprojektowany tak, aby solenoidy nie były włączone!. Jeśli przez pomyłkę zostawisz włączony solenoid, stopi się. Rozwiązałem to, blokując moje procedury notatek do momentu wyłączenia solenoidu, zamiast ciągłego odpytywania itp. Kod po stronie PC: Program klienta został napisany w C#. Posiada przyciski dla każdej indywidualnej nuty, a także przyciski dla zaprogramowanych melodii. Dane notatki są przesyłane do portu szeregowego. Kod źródłowy wszystkiego jest załączony. Miejsce na poprawę:

Nuty polifoniczne

Pominąłem możliwość grania dwóch dźwięków jednocześnie, ponieważ nie sądziłem, że będą ich wymagały melodie pasujące do 1 oktawy. Dodatkowo odpalanie więcej niż jednego solenoidu może

Zabijanie kolejki

Komputer wysyła duże zdania notatek do arduino, które następnie przetwarza je, aż kolejka się opróżni. Jednak w przypadku dużych melodii może to być męczące i może być pożądane przerwanie trwającej melodii. Można to osiągnąć, umieszczając inną literę w zdaniu seryjnym (np. „x”) jako kod do opróżnienia bufora.

Krok 5: Obsługa dzwonków

Obsługa dzwonków jest dość prosta. Podłącz kabel USB i otwórz oprogramowanie komputerowe. Możesz kliknąć poszczególne przyciski dzwonka, aby odtworzyć melodię. Opcjonalnie dostępne są przyciski do odtwarzania skal, wstępnie zaprogramowane melodie, a także pole tekstowe do swobodnego wprowadzania tekstu. Dołączyłem wideo z grających dzwonków. Jak na razie zaprogramowane są tylko proste melodie. Film jest tutaj: https://blip.tv/file/1521415(Jeśli ktoś wie, jak zagrać motyw Futuramy w oktawie C do C, proszę o informację….)