Eine mit Raspberry Pi betriebene Junk-Drum-Maschine - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Dieses Instructable zeigt Ihnen, wie Sie eine mit Raspberry Pi betriebene Robotertrommelmaschine herstellen. Es ist wirklich ein lustiges, kreatives, interaktives Projekt. Ich zeige Ihnen, wie Sie die internen Abläufe erstellen, aber das eigentliche Schlagzeug liegt bei Ihnen und gibt Ihnen die Möglichkeit, etwas völlig Einzigartiges für Sie zu kreieren. Für meine Maschine habe ich so viele Fundstücke wie möglich verwendet… Hämmer von einem Klavier, das ich aus dem Müll meiner Nachbarn gerettet habe, ein Fischernetz, das ich am Strand gefunden habe, eine leere Dose mit Backbohnen, Holzlöffel, eine leere Bierflasche, Bierflaschendeckel und eine Schreibtischklingel unter anderem, aber lassen Sie Ihrer Fantasie freien Lauf - sehen Sie, was Sie im Haus haben, fast alles, was beim Schlagen Geräusche macht, kann verwendet werden, und es wird Ihr Projekt wirklich zu Ihrem eigenen machen. du hast 2 möglichkeiten:

• Eine browserbasierte Schrittsequenz, die ich PiBeat genannt habe - Das macht großen Spaß und ermöglicht es Ihnen, Ihre Drum-Machine interaktiv von Ihrem Pi oder jedem Gerät im selben Netzwerk (wie Ihrem Telefon, Tablet oder Computer) zu steuern. Wir werden es später auf Ihrem Pi installieren, aber eine Vorschau ist hier zu sehen, und der Code ist hier in GitHub.
• Ein Python-Skript zum Programmieren eines Drum-Patterns. Dies ist eine großartige Möglichkeit, einen Rhythmus zu erstellen, mit dem Sie auf Ihrer Gitarre usw. jammen können.

Ich versuche, die Kosten niedrig zu halten und wie Sie im nächsten Schritt sehen werden, sind keine teuren Spezialwerkzeuge erforderlich. Ich habe auch versucht zu erklären, wie die Dinge in jedem Schritt funktionieren, was es zu einem großartigen Projekt macht, auch wenn Sie ein relativer Neuling in der Welt von Pis, Codierung und Elektronik sind und ein begrenztes Budget haben.

Okay, machen wir uns an die Arbeit!

Schritt 1: Einkaufen gehen

Um den internen Mechanismus aufzubauen, benötigen Sie:

• 1x 40 Pin Raspberry Pi mit Raspbian auf einer SD installiert, mit Stromkabel und Anschlussmöglichkeit (ich habe einen Raspberry Pi Zero Wireless mit vorgelötetem Header von ModMyPi verwendet)
• 1x 5V 8-Kanal-Relais
• 1x Packung Buchse zu Buchse Überbrückungsdrähte (10 Drähte benötigt)
• 2x 3-Ampere-Klemmenleisten (Sie könnten ein Steckbrett oder Perfboard verwenden, aber Klemmenleisten sind billig und verhindern, dass sich Kabel lösen, und bei der Herstellung besaß ich keinen Lötkolben)
• 1x 12v 10a Netzteil
• 8x 12V 2a Magnetspulen
• 8x 1N5401 Gleichrichterdioden
• 50 cm 0,5 mm Kabel (ich habe die Adern von einigen Doppeladern abgezogen, da dies eine kostengünstige Möglichkeit war, Rot, Schwarz und Doppelader zu erhalten), obwohl Sie nur 1 Farbe verwenden können, wenn Sie möchten. Je nachdem, welches Gehäuse Sie bauen möchten, möchten Sie möglicherweise keine größere Länge kaufen.

Sie benötigen außerdem die folgenden Werkzeuge:

• Kabelschneider
• Abisolierzangen
• Kleiner Schlitzschraubendreher, ca. 3 mm
• Abhängig von den erhaltenen Klemmenleisten benötigen Sie möglicherweise auch einen kleinen Kreuzschlitzschraubendreher

Ich habe keine Teile oder Werkzeuge aufgelistet, um die Trommeln und Gehäuse zu bauen, in die Sie sie nicht einbauen möchten. Ich zeige Ihnen später, wie ich meine gemacht habe, aber wie gesagt, ich überlasse dieses Teil Ihrer Fantasie.

Schritt 2: Verdrahten Sie das Pi mit dem Relais

Die maximale Spannung, die von den Pins auf dem Pi bereitgestellt wird, beträgt 5 V. Wir könnten 5V-Magnetspulen kaufen und diese direkt vom Pi mit Strom versorgen, aber das würde nicht den großen Schlag geben, den unsere Drum-Maschine braucht. Daher verwenden wir ein Relais, mit dem wir einen Stromkreis mit höherer Spannung (in unserem Fall einen 12-V-Stromkreis mit unseren 12-V-Magnetspulen) von unserem GPIO-Stromkreis mit niedrigerer Spannung ein- und ausschalten können.

Unser Relais hat 8 Kanäle, das heißt, wir können bis zu 8 Magnetspulen unabhängig voneinander ein- und ausschalten. Jeder Kanal enthält 4 Anschlüsse; 3 werden von der Hochspannungsschaltung verwendet, die wir später sehen werden, und 1 ist ein "IN" -Pin an der Niederspannungsschaltung, an die wir unseren Pi anschließen werden. Wenn der GPIO-Pin des Pi 5 V an einen gegebenen IN-Pin des Kanals sendet, schaltet das Relais den entsprechenden 12-V-Stromkreis ein.

Auf der Niederspannungsseite des Relais gibt es auch einen GND-Pin (Masse), den wir mit der Masse des PI verbinden müssen, und einen VVC-Pin für die 5-V-Spannung vom Pi.

Folgen Sie bei ausgeschaltetem Pi dem Diagramm, um das Relais mit den Überbrückungskabeln mit dem Pi zu verbinden. Sie müssen nicht gleichfarbige Jumper verwenden, aber es kann hilfreich sein, wenn Sie den Bildern folgen.

Schritt 3: Machen wir etwas Lärm

Es ist vielleicht noch nicht unser vollwertiger Drumcomputer, aber in diesem Schritt werden wir einige Geräusche machen, wenn auch Klicks vom Relais. Wir werden das Python-Skript zum Programmieren von Drum-Patterns vorstellen, damit wir testen können, was wir bisher gemacht haben.

Das Skript ist hier verfügbar.

Starten Sie Ihren Pi, öffnen Sie ein Terminal auf dem Pi und laden Sie das Skript herunter, indem Sie Folgendes ausführen:

wget

Vielleicht möchten Sie den Code und die Kommentare durchsehen, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was er tut, aber lass uns etwas Freude haben und es ausführen:

python3 array-sequencer.py

Wenn alles nach Plan verläuft, sollten Sie die Kontakte im Relais öffnen und schließen und das Licht des entsprechenden Kanals blinken hören. Werfen Sie einen Blick auf die Sequenzvariable im Skript, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was vor sich geht - alle Kanäle werden zusammen getriggert, dann wird jeder einzeln getriggert. Es wird so lange ausgeführt, bis Sie das Skript durch Drücken von Strg + C beenden.

Bevor Sie fortfahren, ist es eine gute Idee, den Pi wieder auszuschalten, falls beim Verdrahten versehentlich Kurzschlüsse auftreten.

Schritt 4: Erstellen Sie die positive Seite unserer Schaltung

Um 8 Magnetspulen mit einem Netzteil zu versorgen, erstellen wir eine Parallelschaltung. Sie können ein Diagramm der fertiggestellten 12-V-Schaltung sehen, aber wir werden es Schritt für Schritt durchgehen.

Sie könnten ein Steckbrett oder ein Perfboard verwenden, aber ich habe mich für Klemmleisten entschieden, da sie billig sind, Drähte fest halten und ich beim Erstellen auch keinen Lötkolben besessen habe.

Effektiv müssen wir alle Magnetspulen und eine Diode für jede Magnetspule (mehr zu Dioden später) an den 1 positiven Draht unserer Stromversorgung anschließen.

Schneiden Sie mit den Schneidern die Klemmleiste so, dass Sie einen Block von 8 Paaren haben, und schneiden Sie an dem Plastikbit ab, das zwei Blöcke miteinander verbindet. Achten Sie darauf, kein Metall zu schneiden.

Wir müssen jetzt alle Anschlüsse auf einer Seite des Streifens verbinden. Verwenden Sie die Schneidevorrichtung, um 7 Stücke roten Drahts von etwa 35 mm Länge zu schneiden, und entfernen Sie dann mit den Abisolierzangen etwa 5 mm der Isolierung von jedem Ende jedes Drahts.

Verwenden Sie nun die Drähte, um alle Klemmen entlang einer Seite des Streifens miteinander zu verketten, und halten Sie die Drähte mit den Schrauben fest. Die erste und letzte Schraube haben nur 1 Draht, während der Rest 2 hat.

Schritt 5: Fügen Sie die Magnetspulen und Dioden hinzu

Da Magnetspulen Elektromagnete sind, werden Dioden empfohlen, um Ihre Schaltung vor Rücklauf zu schützen (Sie können hier ausführlich darüber lesen). Daher geben wir jedem Magnetventil eine eigene Diode, um unser Relais zu schützen.

Beginnen Sie auf der gegenüberliegenden Seite der Klemmleiste, an der Sie im vorherigen Schritt miteinander verdrahtet haben, mit dem ersten Loch. Führen Sie 1 Draht des Solenoids ein, fügen Sie dann ein und ein Ende der Diode in das gleiche Loch ein. Da Dioden den Stromfluss nur in eine Richtung zulassen, stellen Sie sicher, dass der silberne Streifen auf der Diode zur Klemmenleiste zeigt. Ziehen Sie die Schraube fest, um sie in Position zu halten. Wiederholen Sie den Vorgang für die restlichen 7 Löcher.

Einer der Magnetspulen, die ich erhielt, war defekt, also tauschte ich ihn zum Zeitpunkt der Aufnahme gegen ein Modell mit niedrigerem Verstärker und blauen Drähten aus.

Schritt 6: Verbinden Sie die negative Klemmleiste mit dem Magnetventil und den Dioden

Besorgen Sie sich wie bei der positiven Seite 1 Klemmleiste und schneiden Sie sie ab, so dass Sie einen weiteren Streifen von 8 Paaren haben. Schrauben Sie die Dioden und Magnetspulen an dieser Klemmleiste so an, dass sie die Plus-Klemmleiste widerspiegelt.

Schritt 7: Erstellen Sie die Relaisverbindungsdrähte

Wir sind fast bereit, das Relais anzuschließen, aber zuerst müssen wir es mit etwas verbinden. Schneiden Sie 8 Stücke schwarzen Draht von etwa 70 mm Länge ab und streifen Sie dann etwa 5 mm von jedem Ende ab. Befestigen Sie jeden Draht an den 8 verbleibenden Anschlüssen an der negativen Klemmleiste.

Schritt 8: Verdrahten Sie die gemeinsamen Relaisanschlüsse

Schauen Sie sich das Relais an, das die durch die Jumper mit dem Pi verbundene Seite von Ihnen weg hält. Jeder Kanal hat 3 Kontakte, von links nach rechts werden sie als Schließer (NO), Common (COM) und Öffner (NC) bezeichnet. Wir möchten, dass sich unsere Magnetspulen nur einschalten, wenn am IN-Pin der Kanäle eine hohe Spannung anliegt, daher wird der Schließerkontakt verwendet. Wenn wir stattdessen den Öffner verwenden würden, würde das Gegenteil passieren - das Solenoid wäre eingeschaltet, bis eine Hochspannung an den IN-Pin gesendet wird. Wir werden auch den gemeinsamen Kontakt nutzen, um die Schaltung zu vervollständigen.

Da es sich um eine Parallelschaltung handelt, werden alle gemeinsamen Kontakte des Relais in Reihe geschaltet. Schneiden Sie 7 Stücke schwarzen Draht von etwa 60 mm Länge ab und streifen Sie 5 mm von jedem Ende ab. Arbeiten Sie entlang des Relais, das alle COM-Kontakte (die Mitte jedes 3er-Sets) miteinander verbindet. Der erste und der letzte haben nur einen Draht, der Rest hat 2.

Schritt 9: Verbinden Sie das Relais mit dem Rest unserer Schaltung

Jetzt ist es an der Zeit, das Relais mit dem Rest unserer Schaltung zu verbinden. Nehmen Sie das nicht befestigte Ende des schwarzen Drahtstücks von einem Ende der negativen Klemmleiste und verbinden Sie es entweder mit dem ersten oder letzten der Schließerkontakte (NO) des Relais. Wiederholen Sie dies für die 7 anderen Drahtstücke und verbinden Sie jeden Draht mit dem nächsten Schließerkontakt.

Schritt 10: Schließen Sie das 12-V-Netzteil an

Um einen Stromschlag zu vermeiden, stellen Sie zunächst sicher, dass Ihr Netzteil ausgeschaltet und vom Stromnetz getrennt ist.

Mein Netzteil kam gebraucht von eBay mit dem 12-V-Stecker bereits abgezogen. Vorausgesetzt, Ihr Gerät hat noch den Stecker, können Sie entweder die passende DC-Buchse kaufen oder den Stecker abschneiden und wie bei mir auf die 2 Drähte zurückziehen. In jedem Fall müssen Sie mit 2 Drähten enden, dem roten (positiv) und wahrscheinlich weißen (negativ). Verbinden Sie das Pluskabel der Stromversorgung mit dem ersten Kontakt der positiven Klemmleiste und das Minuskabel mit dem ersten gemeinsamen Kontakt des Relais. Um dies zu vereinfachen, habe ich etwa 150 mm rotes und schwarzes Kabel verwendet, wobei die Enden zwischen den Anschlüssen abisoliert und mit einer Klemmleiste verbunden wurden.

Schritt 11: Feuern Sie es ab

Überprüfen Sie bei ausgeschalteter Stromversorgung alle Ihre Verbindungen kurz. Wenn Sie zufrieden sind, starten Sie den Pi erneut. Führen Sie das Skript aus Schritt 3 erneut aus:

python3 array-sequencer.py

Ihre Magnetspulen bewegen sich noch nicht, aber Sie sollten das Relais klicken und aufleuchten hören, genau wie in Schritt 3. Beenden Sie das Skript (Strg + C), und jetzt ist es der Moment, auf den Sie gewartet haben - schalten Sie den Strom ein liefern! Führen Sie das Skript erneut aus, Ihre tanzenden Magnetspulen sollten jetzt zum Leben erwachen. Gute Arbeit!

Ich hatte Pech - wie Sie im Video sehen können, funktionierte ein anderer meiner Magnetspulen nicht, aber das war meine Schuld, da ich zuvor einen durch Überdrehen einer Befestigungsschraube beschädigt hatte.

Schritt 12: Bearbeiten von Array-sequencer.py

Nehmen Sie sich etwas Zeit, um mit array-sequencer.py herumzuspielen. Verwenden Sie Ihren bevorzugten Editor (Nano, Geany usw.), um Änderungen am Skript vorzunehmen. Versuchen Sie Folgendes und führen Sie das Skript nach jeder Änderung erneut aus, um die Auswirkungen zu sehen:

• Ändern Sie die bpm-Variable von 120 auf eine andere Zahl, sagen wir 200, um das Tempo zu erhöhen.
• Ändern Sie in der Sequenzvariablen einige Nullen in Einsen, um mehr Schlagzeug zu spielen.
• Duplizieren Sie die letzten 3 Zeilen vor der schließenden eckigen Klammer in der Sequenzvariablen, um dem Loop mehr Beats hinzuzufügen

Schritt 13: Installieren Sie den Drum Sequencer

Wenn es jetzt richtig Spaß macht, installieren wir den Sequenzer auf Ihrem Pi. Dadurch erhalten wir ein Webinterface, mit dem Python die GPIO-Pins über Websockets auslösen kann.

Der Quellcode ist hier in Github verfügbar, aber vorausgesetzt, Sie haben die Verkabelung im Instructable befolgt, können wir die vorkompilierte Version herunterladen und ausführen. Öffnen Sie ein Terminal auf Ihrem Pi und führen Sie Folgendes aus:

# Erstellen und navigieren Sie zu einem Verzeichnis für unser Projekt

mkdir pibeat cd pibeat # Laden Sie den Quellcode herunter wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extrahieren Sie die Dateien tar -zxf pibeat.tar.gz # Installieren Sie die Python-Anforderungen pip3 install -r-Anforderungen. txt # Führen Sie den Webserver python3 server.py aus

Wenn alles erfolgreich ist, sollten Sie in der Ausgabe die folgende Ausgabe sehen:

======== Läuft auf https://0.0.0.0:8080 ========

(Drücken Sie STRG+C zum Beenden)

Finden Sie die IP-Adresse von Pi. Öffnen Sie einen Webbrowser und geben Sie die IP gefolgt von:8080/index.html (dies ist der Port, auf dem die Anwendung lauscht, gefolgt vom Dateinamen) in die Adressleiste ein. Wenn die IP-Adresse Ihres Pi beispielsweise 192.168.1.3 lautet, geben Sie 192.168.1.3:8080/index.html in die Adressleiste ein. Der Drum-Sequenzer wird angezeigt.

Drücken Sie die Play-Taste und Ihr Drumcomputer sollte anfangen zu spielen. Spielen Sie mit dem Sequenzer herum, bis Ihr Herz zufrieden ist.

Solange es eine Netzwerkroute zu Ihrem Pi gibt, können Sie von jedem Gerät aus auf die Weboberfläche des Pi zugreifen - probieren Sie es von Ihrem Handy oder Tablet aus.

Schritt 14: Bauen Sie Ihre Trommeln und Gehäuse

Hier kannst du deinen Haufen elektronischer Spaghetti in eine echte Drum Machine verwandeln. Wie bereits erwähnt, liegt es an Ihnen, was Sie hier tun. Fast alles, was beim Anschlagen Geräusche macht, kann verwendet werden, und Sie können Ihr Projekt wirklich in etwas Einzigartiges verwandeln.

Ich stöberte in meiner Wohnung nach Ideen für die Trommeln, die Bierflasche, Dose, Shaker, Flaschendeckel und Löffel lieferten. Das Fischernetz wurde am Strand gefunden, und die Schreibtischglocke und das Krokodilkastagnetten kamen von eBay. Ich fand ein zerbrochenes Klavier in einem Behälter, das die Hämmer für die Flasche und die Dose lieferte, zusammen mit Holzdübeln, um die Glocke an Ort und Stelle zu halten, und Metallstangen, um die Löffel zu drehen und an Ort und Stelle zu halten.

Ich habe jede Trommel zu einer eigenständigen Komponente gemacht. Wenn also eine kaputt geht oder ich damit nicht zufrieden bin, kann ich sie ohne großen Aufwand gegen eine andere austauschen.

Die Magnetspulen werden mit Schraubenlöchern geliefert, die M3-Schrauben erfordern. Das Bohren der Löcher in das Holz war etwas schwierig, da Sie die Positionierung genau richtig machen müssen, aber das Halten des Solenoids in Position und das Markieren der Löcher mit einer Spitzhacke vor dem Bohren funktionierte gut.

Ich habe meistens 6mm MDF (Abschnitte aus meinem örtlichen Baumarkt) für die Trommeln zusammen mit ein paar Schrottstücken verwendet, die entweder mit Leim oder Schrauben zusammengehalten wurden.

Die Hämmer auf der Dose und der Bierflasche sind wahrscheinlich unnötig, da man direkt vom Magnetventil einen guten Schlag bekommen könnte, aber ich wollte so viel Bewegung wie möglich in die Maschine bekommen, um es optisch interessant zu machen.

Gehäuse

Das Gehäuse ist eine einfache, rohe und fertige Box aus 3,6 mm Sperrholz, 18 mm MDF und etwas Streifenholz. Ich wollte dünnes Sperrholz für die Vorderseite der Kiste, damit es beim Schlagen mit einem Löffel mitschwingt, aber die Holzauswahl wurde hauptsächlich von dem bestimmt, was ich bereits im Schuppen und der Altholzabteilung in meinem örtlichen Baumarkt hatte. Ich machte eine Plattform am Boden der Box, um die Elektronik zu halten, und eine andere Plattform, um die Trommeln zu halten. Um die Kiste zu machen:

1. Schneiden Sie 2 gleiche MDF-Größen zu, um die Enden zu machen2. Schneiden Sie 4 Stück Streifenholz (ich habe 34 mm x 12 mm) 50 mm kürzer als die gewünschte Breite der Box3. Nageln Sie das Streifenholz an die 2 MDF-Enden, um die Kastenform zu bilden. Legen Sie das Streifenholz ca. 1 cm von der Ober- und Unterseite der Kiste entfernt.4. Schneiden Sie 2 Stück Sperrholz entsprechend der Breite und Höhe der Schachtel zu. Befestigen Sie diese an der Vorder- und Rückseite der Box, indem Sie sie an das MDF und das Stripwood nageln.5. Schneiden Sie ein Stück Sperrholz so, dass es in die Box passt, und legen Sie es auf die unteren Streifenholzstücke, um die Elektronik zu halten. Ich machte meine ungefähr die Hälfte der Länge der Box.6. Schneiden Sie ein weiteres Stück Sperrholz, um die Trommeln zu befestigen. Dies sitzt auf den oberen Stücken von Stripwood.7. Schneiden Sie ein Loch in der Nähe der unteren Plattform, um die Stromkabel hindurchzuführen.

Gemälde

Zum Malen habe ich Acrylic Primer Undercoat verwendet, gefolgt von Crown Matt Testtöpfen. Die Tester-Töpfe sind eine gute Möglichkeit, eine Vielzahl von Farben zu einem günstigen Preis zu erhalten.

Schritt 15: Lehnen Sie sich zurück und haben Sie Spaß

Und da hast du es, eine ziemlich coole Drum-Machine. Den Kern der Sequenz im Youtube-Video finden Sie hier.

Wenn Sie weitermachen und Ihre eigenen machen, teilen Sie es bitte, ich würde gerne sehen, was Sie sich einfallen lassen. Spaß haben!