Raspberry Pi -käyttöinen roskarumpukone: 15 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä opastettava opastaa tekemään Raspberry Pi -käyttöisen robottirumpukoneen. Se on todella hauska, luova, interaktiivinen projekti. Näytän sinulle, kuinka tehdä sisäinen toiminta, mutta varsinaiset rummut ovat sinun valintasi, ja annat sinulle mahdollisuuden tehdä jotain täysin ainutlaatuista sinulle. Koneelleni olen käyttänyt niin monta löydettyä tavaraa kuin voin … naapureistani pelastetun pianon vasarat hyppäävät ohi, rannalta löytämäni kalastusverkon, tyhjän paahtopaputölkin, puulusikat, tyhjän olutpullon, olutpullon yläosat ja muun muassa pöytäkello, mutta anna mielikuvituksesi tulla hulluksi - katso mitä sinulla on talon ympärillä, melkein mitä tahansa, joka aiheuttaa melua, kun osuma voidaan käyttää, ja se tekee projektistasi todella oman. sinulla on 2 vaihtoehtoa:

• Selainpohjainen vaihejärjestys, jonka olen kutsunut PiBeatiksi - Tämä on hauskaa ja antaa sinun hallita rumpukonetta vuorovaikutteisesti Pi -laitteestasi tai mistä tahansa saman verkon laitteesta (kuten puhelimesta, tabletista tai tietokoneesta). Asennamme sen Pi -laitteeseesi myöhemmin, mutta esikatselu näkyy täällä, ja koodi on GitHubissa täällä.
• Python -skripti rumpumallin ohjelmoimiseksi. Tämä on loistava tapa luoda rytmi, jolla voit hillitä kitarasi kanssa jne.

Yritän pitää kustannukset alhaisina, ja kuten seuraavassa vaiheessa näet, kalliita erikoistyökaluja ei tarvita. Olen myös yrittänyt selittää, miten asiat toimivat jokaisessa vaiheessa, joten se on loistava projekti, vaikka olisit suhteellisen uusi tulokas Pi: n, koodauksen ja elektroniikan maailmassa ja rajoitetulla budjetilla.

OK, ryhdytään töihin!

Vaihe 1: Käy ostoksilla

Sisäisen mekanismin rakentamiseksi tarvitset:

• 1 x 40-nastainen Raspberry Pi, jossa Raspbian on asennettu SD-kortille, virtajohto ja mahdollisuus liittää siihen (olen käyttänyt Raspberry Pi Zero Wireless -laitetta, jossa on esijuotettu otsikko ModMyPistä)
• 1x 5v 8 -kanavainen rele
• 1x naaras -naarasliitinjohdot (tarvitaan 10 johtoa)
• 2x 3 ampeerin liitinliuskat (voit käyttää leipä- tai perfboard -levyä, mutta riviliittimet ovat halpoja ja estävät kaapeleiden irtoamisen, ja tätä tehdessäni en omistanut juotosrautaa)
• 1x 12v 10a virtalähde
• 8x 12v 2a solenoidit
• 8x 1N5401 Tasasuuntaajan diodit
• 50 cm: n 0,5 mm: n kaapeli (irrotin ytimet kahdesta kaksijohtimisesta kaapelista, koska se oli kustannustehokas tapa saada punainen, musta ja kaksoisydin), vaikka voit käyttää vain 1 väriä, jos haluat. Et ehkä halua ostaa suurempaa pituutta riippuen rakennettavasta asunnosta.

Tarvitset myös seuraavat työkalut:

• Lankaleikkurit
• Langanpoistimet
• Pieni litteä ruuvimeisseli, noin 3 mm
• Riippuen saamistasi liuskoista saatat tarvita myös pienen ristipääruuvimeisselin

En ole luetellut mitään osia tai työkaluja rumpujen valmistamiseen ja koteloa, johon et halua laittaa sitä. Näytän myöhemmin, miten tein omani, mutta kuten aiemmin sanoin, jätän tämän osan mielikuvituksesi varaan.

Vaihe 2: Kiinnitä Pi releeseen

Pi -piikkien suurin jännite on 5 V. Voisimme ostaa 5 voltin solenoideja ja käyttää niitä suoraan Pi: ltä, mutta se ei antaisi suurta iskua rumpukoneemme tarpeisiin. Siksi käytämme relettä, jonka avulla voimme kytkeä päälle ja pois päältä korkeamman jännitteen piirin (meidän tapauksessamme 12 voltin piirin, joka sisältää 12 voltin solenoidimme) matalamman jännitteen GPIO -piiristämme.

Releessämme on 8 kanavaa, mikä tarkoittaa, että voimme kytkeä jopa 8 solenoidia päälle ja pois itsenäisesti. Jokainen kanava sisältää 4 liitintä; 3 käytetään suurjännitepiirissä, jonka näemme myöhemmin, ja 1, joka on IN -nasta alemmassa jännitepiirissä, johon liitämme Pi. Kun Pi: n GPIO -nasta lähettää 5v tietylle kanavalle IN -nastalle, rele kytkee vastaavan 12v -piirin päälle.

Releen pienjännitepuolella on myös GND (maadoitus) -tappi, joka meidän on liitettävä PI: n maahan, ja VVC -nasta Pi: n 5 voltin teholle.

Kun Pi on kytketty pois päältä, kytke rele Pi: hen kytkentäkaapelien avulla kaavion mukaisesti. Sinun ei tarvitse käyttää samoja värisävyjä, mutta se voi auttaa kuvien seuraamisessa.

Vaihe 3: Tehdään melua

Se ei ehkä ole vielä täysimittainen rumpukoneemme, mutta tässä vaiheessa aiomme aiheuttaa melua, vaikka rele napsahtaa. Esittelemme python -skriptin rumpumallien ohjelmointiin, jolloin voimme testata tähän mennessä tekemäämme.

Käsikirjoitus on saatavilla, ja sen ydin on täällä.

Käynnistä Pi, avaa terminaali Pi: llä ja lataa komentosarja suorittamalla:

wget

Saatat haluta katsoa koodin ja kommentit saadaksesi käsityksen siitä, mitä se tekee, mutta anna tyydytystä ja suorita se:

python3 array-sequencer.py

Jos kaikki menee suunnitellusti, sinun pitäisi kuulla koskettimet releen avautumisessa ja sulkemisessa ja vastaavan kanavan valo vilkkuu. Katso käsikirjoituksen sisällä olevaa sekvenssimuuttujaa saadaksesi käsityksen siitä, mitä tapahtuu - kaikki kanavat käynnistetään yhdessä ja sitten kukin erikseen. Se jatkuu, kunnes poistut komentosarjasta painamalla Ctrl + C.

Ennen kuin jatkat, on hyvä kytkeä Pi pois päältä uudelleen, jos sattuu tahattomia oikosulkuja johdotuksen yhteydessä.

Vaihe 4: Luo piirimme positiivinen puoli

Yhdeksän virtalähteen syöttämiseksi 8 solenoidille luomme rinnakkaispiirin. Voit nähdä kaavion valmiista 12 voltin piiristä, mutta aiomme käydä sen läpi askel askeleelta.

Voit käyttää leipälautaa tai perfboardia, mutta valitsin liittimet, koska ne ovat halpoja, pitävät johdot tiukasti, enkä myöskään omistanut juotosrautaa luodessani tätä.

Käytännössä meidän on yhdistettävä kaikki solenoidit ja diodi kullekin solenoidille (lisää diodeista myöhemmin) virtalähteemme 1 positiiviseen johtoon.

Leikkaa leikkureilla oma liitinliuska niin, että sinulla on 8 parin lohko, joka leikkaa muovikärjessä, joka yhdistää kaksi lohkoa yhteen. Varo leikkaamasta metallia.

Meidän on nyt liitettävä kaikki liittimet nauhan toiselle puolelle. Leikkaa leikkureilla 7 kappaletta noin 35 mm pitkää punaista lankaa ja poista sitten langanpoistajilla noin 5 mm eristys jokaisen langan kummastakin päästä.

Käytä nyt johtoja ketjuttaaksesi kaikki liittimet yhteen nauhan toisella puolella pitäen johdot paikallaan ruuveilla. Ensimmäisessä ja viimeisessä ruuvissa on vain 1 johto, kun taas muissa on 2.

Vaihe 5: Lisää solenoideja ja diodeja

Koska solenoidit ovat sähkömagneetteja, diodeja suositellaan suojaamaan piiriäsi takaiskuilta (voit lukea siitä tarkemmin täältä). Siksi annamme kullekin solenoidille oman diodin releemme suojaamiseksi.

Aloita ensimmäisestä reiästä sen riviliittimen vastakkaisella puolella, johon olet liittänyt edellisen vaiheen. Työnnä 1 magneettivaijerin johto ja lisää sitten yksi diodin pää samaan reikään. Koska diodit sallivat virran kulun vain yhteen suuntaan, varmista, että diodin hopearaita on kohti liitinliuskaa. Kiristä ruuvi pitääksesi ne paikoillaan. Toista prosessi loput 7 reikää.

Yksi vastaanottamistani solenoideista oli viallinen, joten otin kuvien ottamisen yhteydessä sen pienemmäksi vahvistinmalliksi, jossa oli siniset johdot.

Vaihe 6: Liitä negatiivinen liitinliuska solenoidiin ja diodeihin

Kuten teimme positiivisen puolen kanssa, hanki 1 liitäntäliuska ja leikkaa se alas, jotta sinulla on toinen 8 parin liuska. Kierrä diodit ja solenoidit paikalleen tähän liittimeen niin, että se heijastaa plusliitintä.

Vaihe 7: Luo releen kytkentäjohdot

Olemme melkein valmiita liittämään releen, mutta ensin meidän on liitettävä se johonkin. Leikkaa 8 kappaletta noin 70 mm pitkää mustaa lankaa ja irrota sitten noin 5 mm irti kummastakin päästä. Kiinnitä jokainen johto miinusliittimen kahdeksaan muuhun liittimeen.

Vaihe 8: Johdota releen yhteiset liittimet

Katso rele, joka pitää puseroiden ja Pi: n yhdistämää sivua poispäin sinusta. Jokaisella kanavalla on 3 kosketinta, vasemmalta oikealle niitä kutsutaan normaalisti auki (NO), yhteiseksi (COM) ja normaalisti suljetuksi (NC). Haluamme vain, että solenoidimme kytkeytyvät päälle, kun kanavien IN -nastassa on korkea jännite, joten käytämme normaalisti avointa kosketinta. Jos käyttäisimme normaalisti suljettua kosketinta sen sijaan, tapahtuisi päinvastoin - solenoidi olisi päällä, kunnes korkea jännite lähetetään IN -napaan. Käytämme myös yhteistä kosketinta piirin loppuun saattamiseen.

Koska tämä on rinnakkaispiiri, ketjutamme ketjussa kaikki releen yhteiset koskettimet. Leikkaa 7 kappaletta noin 60 mm pitkää mustaa lankaa ja irrota 5 mm irti kummastakin päästä. Työskentele relettä pitkin, joka yhdistää kaikki COM -koskettimet (kunkin kolmen sarjan keskellä) yhteen. Ensimmäisessä ja viimeisessä on vain yksi johto, muissa on 2.

Vaihe 9: Liitä rele muuhun piiriin

Nyt on aika kytkeä rele muuhun piiriin. Ota mustan johtosarjan irrotamaton pää negatiivisen liittimen toisesta päästä ja liitä se joko releen ensimmäiseen tai viimeiseen normaalisti auki olevaan (NO) koskettimeen. Toista tämä 7 muulle johdolle, yhdistä jokainen johto seuraavaan NO -koskettimeen.

Vaihe 10: Liitä 12 voltin virtalähde

Ensinnäkin välttääksesi sähköiskuja, varmista, että virtalähde on kytketty pois päältä ja irrotettu verkkovirrasta.

Virtalähteeni tuli eBaysta, kun 12 voltin urospistoke oli jo irrotettu. Olettaen, että sinulla on edelleen pistoke, voit joko ostaa sopivan naaraspuolisen DC -liittimen tai katkaista pistokkeen ja irrottaa sen takaisin kahteen johtoon, kuten minun. Joka tapauksessa sinun on päätettävä 2 johtoon, punainen (positiivinen) ja luultavasti valkoinen (negatiivinen). Kytke virtalähteen positiivinen johto positiivisen riviliittimen ensimmäiseen koskettimeen ja negatiivinen releen ensimmäiseen yhteiseen koskettimeen. Tämän helpottamiseksi käytin noin 150 mm punaista ja mustaa johtoa, joiden päät irrotettiin liitäntöjen väliin ja liitettiin liittimellä.

Vaihe 11: Sytytä se

Kun virtalähteesi on edelleen pois päältä, tarkista kaikki liitännät nopeasti. Kun olet onnellinen, käynnistä Pi uudelleen. Suorita komentosarja vaiheesta 3 uudelleen:

python3 array-sequencer.py

Solenoidisi eivät liiku vielä, mutta sinun pitäisi kuulla releen napsahdus ja syttyä samalla tavalla kuin vaiheessa 3. Lopeta komentosarja (Ctrl + C), ja nyt on hetki, jota olet odottanut - kytke virta toimittaa! Suorita käsikirjoitus uudelleen, kaikkien tanssivien solenoidiesi pitäisi nyt elää. Hyvää työtä!

Olin epäonninen - kuten videosta näet, toinen solenoideistani ei toiminut, mutta tämä oli minun vikani, koska vahingoittelin sitä aiemmin kiristämällä kiinnitysruuvia.

Vaihe 12: Array-sequencer.py-tiedoston muokkaaminen

Ota vähän aikaa pelataksesi array-sequencer.py-ohjelmaa. Käytä suosikkieditoriasi (nano, geany jne.) Tehdäksesi muutoksia käsikirjoitukseen. Yritä tehdä seuraava ja suorittaa komentosarja uudelleen jokaisen muutoksen jälkeen nähdäksesi sen vaikutuksen:

• Vaihda bpm -muuttuja arvosta 120 toiseen numeroon, esimerkiksi 200, lisätäksesi tempoa.
• Vaihda sekvenssimuuttujassa muutama nolla 1: ksi, jos haluat soittaa enemmän rumpuja.
• Kopioi viimeiset 3 riviä ennen sulkevaa hakasuletta sekvenssimuuttujassa lisätäksesi lisää lyöntejä silmukkaan

Vaihe 13: Asenna rumpusekvensseri

Nyt tämä on silloin, kun asiat muuttuvat todella hauskoiksi, aiomme asentaa sekvensserin Pi -laitteeseesi. Tämä antaa meille web -käyttöliittymän, jonka avulla Python voi laukaista GPIO -nastat verkkoliitäntöjen yli.

Lähdekoodi on saatavana Githubissa täältä, mutta olettaen, että seurasit Instructable -laitteen johdotusta, voimme ladata ja suorittaa esipakatun version. Avaa päätelaite Pi -laitteellasi ja suorita seuraava

# Luo projektisi hakemisto ja siirry siihen

mkdir pibeat cd pibeat # Lataa lähdekoodi wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Pura tiedostot tar -zxf pibeat.tar.gz # Asenna python -vaatimukset pip3 install -r vaatimukset. txt # Suorita verkkopalvelin python3 server.py

Jos kaikki onnistuu, tulosteessa pitäisi näkyä seuraava lähtö:

======== Käynnissä osoitteessa https://0.0.0.0:8080 ========

(Lopeta painamalla CTRL+C)

Etsi Pi: n IP -osoite. Avaa verkkoselain ja kirjoita IP -osoite ja sen jälkeen: 8080/index.html (tämä on portti, jota sovellus kuuntelee ja jota seuraa tiedostonimi) osoiteriville. Jos esimerkiksi Pi: si IP -osoite on 192.168.1.3, kirjoita 192.168.1.3:8080/index.html osoiteriville. Rumpusekvensseri tulee näkyviin.

Paina toistopainiketta ja rumpukoneen pitäisi alkaa soida. Pelaa sekvensserillä, kunnes sydämesi on tyytyväinen.

Niin kauan kuin Piin on verkkoreitti, voit käyttää Pi: n verkkokäyttöliittymää miltä tahansa laitteelta - kokeile sitä matkapuhelimellasi tai tabletillasi.

Vaihe 14: Rakenna rummut ja kotelo

Täällä voit muuttaa elektronisen spagetin kasan todelliseksi rumpukoneeksi. Kuten aiemmin sanoin, mitä teet täällä, on sinun tehtäväsi. Lähes mitä tahansa, joka tuottaa melua osumasta, voidaan käyttää, ja siellä voit todella muuttaa projektisi ainutlaatuiseksi sinulle.

Minulla oli hyvä kurkistelu kotini ympärillä saadakseni ideoita rummuille, joista olutpullo, tölkki, ravistin, pullonpäät ja lusikat saatiin. Kalastusverkko löytyi rannalta, ja pöytäkello ja krokotiilikastanja tuli eBaysta. Löysin rikkinäisen pianon hyppypussista, mikä tarjosi vasarat pullolle ja tölkille sekä puiset tapit, joilla kello pysyi paikallaan, ja metallitangot kääntää ja pitää lusikat paikallaan.

Tein jokaisesta rummusta itsenäisen komponentin, joten jos yksi rikkoutuu tai en ole siihen tyytyväinen, voin vaihtaa sen toisella ilman liikaa hälyä.

Solenoidien mukana toimitetaan M3 -pultteja vaativat pultinreiät. Reikien poraaminen puuhun oli hieman hankalaa, koska sinun on saatava oikea asento, mutta havaittiin pitävän solenoidia paikallaan ja merkitsemällä reiät bradawlilla ennen porausta.

Käytin enimmäkseen 6 mm: n MDF -levyä (katkaisuja paikallisesta DIY -kaupastani) rumpuihin muutaman puunpalan varrella, joita pidettiin yhdessä joko liimalla tai ruuveilla.

Tölkin ja olutpullon vasarat ovat luultavasti tarpeettomia, koska voit saada vain hyvän osuman suoraan solenoidista, mutta halusin saada koneessa mahdollisimman paljon liikettä, jotta se olisi visuaalisesti mielenkiintoinen.

Asuminen

Kotelo on yksinkertainen karkea ja valmis laatikko, joka on valmistettu 3,6 mm: n vanerista, 18 mm: n MDF -levystä ja joistakin nauhoista. Halusin ohuen vanerin laatikon etuosaan, jotta se resonoi lusikalla osuessaan, mutta puuvalinnat vaikuttivat pääasiassa siihen, mitä minulla oli jo varastossa ja puuraaka -alue paikallisessa DIY -kaupassani. Tein alustan laatikon alaosaan elektroniikan säilyttämiseksi ja toisen alustan rumpujen pitämiseksi. Laatikon tekeminen:

1. Leikkaa 2 samankokoista MDF -levyä päiden tekemiseksi2. Leikkaa 4 nauhaa (käytin 34 mm x 12 mm) 50 mm lyhyempää kuin haluttu laatikon leveys3. Naulaa nauhat 2 MDF -päähän laatikon muodon muodostamiseksi. Aseta nauha noin 1 cm: n päähän laatikon ylä- ja alaosasta. Leikkaa 2 kpl vaneria laatikon leveyden ja korkeuden mukaan. Kiinnitä nämä laatikon etu- ja takaosaan naulaamalla mdf- ja nauhapuu 5. Leikkaa vanerikuutio, joka mahtuu laatikkoon, ja aseta nauhan alaosien päälle elektroniikan pitämiseksi. Tein omani noin puoleen laatikon pituudesta.6. Leikkaa toinen vaneripala rumpujen kiinnittämiseksi. Tämä istuu nauhan yläosien päälle. Leikkaa alareunan lähelle reikä virtajohtojen syöttämiseksi.

Maalaus

Maalaukseen käytin akryylipohjamaalia ja sen jälkeen Crown Matt -testiruukkuja. Testiruukut ovat hyvä tapa saada erilaisia värejä halvalla.

Vaihe 15: Istu alas ja pidä hauskaa

Ja siinä se on, aika siisti rumpukone. Youtube -videon jakson ydin löytyy täältä.

Jos jatkat ja teet omasi, jaa, haluaisin nähdä, mitä keksit. Pidä hauskaa!