Arduino gesteuerter Glockenturm / Glockenspiel - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Dies ist ein Satz Musikglocken, die von Magnetspulen angetrieben und von einem Arduino-Mikrocontroller gesteuert werden. Es gibt 8 Glocken, die eine Oktave abdecken. Die Glocken sind von einem PC aus steuerbar, oder der Turm kann alleine stehen und vorprogrammierte Melodien spielen. Auf der letzten Seite finden Sie ein Video davon in Aktion.

Schritt 1: Teile

Folgende Teile wurden verwendet: 1 Satz chromatische Handglocken. Ich habe diese von meinem lokalen Aldi für 20 Dollar bekommen. Sie decken den Bereich von C bis C ab (d. h. c, d, e, f, g, A, B, C). Holzplatte und Halterungen, um die Glocken und Magnetspulen an Ort und Stelle zu halten. 10,8 $ Magnetspulen, um die Glocken zu schlagen. Ich hatte diese in meinem Mülleimer herumliegen. Ich habe sie von einem Schreibmaschinenmechaniker bekommen, der sie wegwarf. Ähnliches finden Sie wahrscheinlich bei Ebay. Arudino Mikrocontroller. ~45 $. Ich habe meine von SparkFun electronics. Proto / Perf Board & Misc Components bekommen, um mein benutzerdefiniertes "Schild" für das Arduino zu machen. $10. Darlington-Treiberplatine. Ich habe einen benutzt, den ich herumgelegt hatte, aber ich glaube, sie werden nicht separat verkauft. Sollte mit dem ULN2803-Chip für ein paar Dollar möglich sein.

Schritt 2: Holzbearbeitung

Überraschenderweise dauerte dieser Schritt am längsten. Die Codierung und Verdrahtung dauerte weniger Zeit als das Trocknen des Klebers. Der Rahmen dafür war ziemlich einfach. Nur ein Stück Sperrholz, um alle Glocken zu halten, plus einige Kiefernhalterungen für die Magnetspulen. Alles wurde mit PVA-Kleber zusammengeklebt. Um die Magnethalterungen wiederholbarer zu machen, habe ich eine Schablone in MS Visio gemacht und dann auf das Holz geklebt. Dies hat sehr geholfen, alle Magnetspulen in einem konstanten Abstand von der Glocke zu haben. Wenn Sie dies tun, kann ich nicht genug betonen, um die Positionen der Stürmer sorgfältig zu messen. Die Glocken klingen ganz unterschiedlich, je nachdem, wo Sie sie anschlagen und wie der Magnet „ausgeworfen“wird.

Schritt 3: Elektronik & Verkabelung

Fahrerseite: Ich hatte das Glück, einen Darlington-Fahrer herumliegen zu haben, was das Design sehr vereinfacht hat. Der Darlington ist ein Leistungstransistor, mit dem Sie schwerere Lasten ansteuern können, als die winzigen Mikrocontroller-Pins normalerweise unterstützen würden. Die von mir verwendete Platine basiert auf dem ULN2803-Chip, der recht verbreitet und günstig ist. Bitte beachten: Magnetspulen sind (normalerweise) nicht dafür ausgelegt, ständig angesteuert zu werden! Sie können schmelzen, wenn Sie dies tun! Weitere Informationen finden Sie im Softwareabschnitt. Arduino-Seite: Dies war nur eine Frage der Suche nach 8 IO-Pins vom Arduino, um die Darlington-Eingänge zu steuern. Da ich serielle Daten senden und empfangen wollte, konnte ich die Pins 0 und 1 nicht verwenden, also habe ich auf der einen Seite die Digitalen 2, 3, 4 und 5 verwendet und auf der anderen Seite vier der analogen Eingangspins als digitale Ausgänge. Ich habe auch ein Potentiometer an den analogen Eingang Nr. 5 angeschlossen, mit dem das Tempo gesteuert wird. Zwei LEDs werden für die visuelle Rückmeldung des Treibers verwendet. Die Pins 8-13 waren aufgrund des funky Arduino-Pinabstands (grr…) nutzlos. Hinweise zur Stromversorgung: Obwohl ich dies ursprünglich so verdrahtet habe, dass eine externe Stromversorgung zum Antrieb der Magnetspulen verwendet wird, entdeckte ich (zufällig), dass die USB-Leistung ausreichend war. Ich hatte mir Sorgen gemacht, dass der plötzliche Stromimpuls die Spannung absinken und den Mikrocontroller "braun" machen würde, aber dies scheint nicht aufzutreten. Ihr Kilometerstand kann variieren. Da es für mich viel bequemer ist, nur die USB-Stromversorgung zu verwenden, mache ich das so lange, bis ich ein Problem habe.

Schritt 4: Software-Design

DesignstrategieZiel war es, den Glockenturm vom PC aus antreiben zu lassen. Arduinos USBSerial-Link war der ideale Weg, dies zu tun. Das Arduino empfängt serielle Daten vom PC, die den zu spielenden Noten entsprechen. Das Protokoll ist einfach; die Anmerkungen sind alle in ihren ASCII-Text-Äquivalenten. Es gibt auch eine numerische Zahl als variable Verzögerung. Z. B. Der PC sendet: "cde2fgABC" und der Arduino spielt Glocken 1, 2, 3, ruht für eine halbe Note und spielt dann Glocken 4, 5, 6, 7 & 8. Hut ab an John Plocher für sein ServoBells-Projekt, das teilweise inspirierte dieses Projekt. Arduino-Seitencode: Der Arduino-Code empfängt die seriellen Daten, decodiert, welche Note oder Verzögerung abgespielt werden soll, und schaltet dann die Magnetspulen entsprechend um. Apropos. Stellen Sie sicher, dass Ihr Code so ausgelegt ist, dass Magnetspulen nicht eingeschaltet bleiben!. Wenn Sie ein Magnetventil versehentlich eingeschaltet lassen, schmilzt es. Ich habe dies gelöst, indem ich meine Notizroutinen blockiert habe, bis das Solenoid ausgeschaltet ist, anstatt ständig abzufragen usw. PC Side Code: Das Client-Programm wurde in C # geschrieben. Es verfügt über Tasten für jede einzelne Note sowie Tasten für vorprogrammierte Melodien. Die Notizdaten werden an die serielle Schnittstelle gesendet. Der Quellcode für alles ist beigefügt. Raum für Verbesserungen:

Polyphone Noten

Ich habe die Möglichkeit weggelassen, zwei Noten gleichzeitig zu spielen, da ich nicht dachte, dass Melodien, die in eine Oktave passen, sie benötigen würden. Zusätzlich kann mehr als ein Magnetventil gezündet werden

Die Warteschlange töten

Der PC sendet große Sätze von Notizen an das Arduino, das sie dann verarbeitet, bis die Warteschlange leer ist. Bei großen Melodien kann dies jedoch ermüdend sein und es kann wünschenswert sein, eine laufende Melodie unterbrechen zu können. Dies könnte erreicht werden, indem ein anderer Buchstabe im seriellen Satz (z. B. 'x') als Code zum Leeren des Puffers verwendet wird.

Schritt 5: Bedienung der Glocken

Die Bedienung der Glocken ist ziemlich einfach. Stecken Sie das USB-Kabel ein und öffnen Sie die PC-Software. Sie können auf die einzelnen Klingeltasten klicken, um eine Melodie abzuspielen. Optional gibt es Tasten zum Abspielen von Tonleitern, vorprogrammierten Melodien und auch ein Textfeld für die Freitexteingabe. Ich habe ein Video des Glockenspiels beigefügt. Bisher sind nur einfache Melodien einprogrammiert. Video ist hier: