Nevyžádaný bicí stroj poháněný malinou Pi: 15 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tento Instructable vám ukáže, jak vyrobit robotický bicí stroj poháněný Raspberry Pi. Je to opravdu zábavný, kreativní a interaktivní projekt. Ukážu vám, jak zajistit vnitřní fungování, ale skutečné bubny budou na vás, což vám dá příležitost udělat pro vás něco zcela jedinečného. Na svůj stroj jsem použil tolik nalezených předmětů, kolik jsem mohl … kladiva z piana zachráněná od sousedů přeskočí, rybářská síť, kterou jsem našel na pláži, prázdná plechovka od pečeného fazole, vařečky, prázdná láhev od piva, vrchy lahví od piva a mimo jiné stolní zvonek, ale nechte svou fantazii šílet - podívejte se, co máte kolem domu, lze použít téměř cokoli, co vydává hluk, a váš projekt bude opravdu váš vlastní. máte 2 možnosti:

• Sekvence kroků založená na prohlížeči, kterou jsem nazval PiBeat - Je to skvělá zábava a umožňuje vám ovládat svůj bicí automat interaktivně z počítače Pi nebo jakéhokoli zařízení ve stejné síti (například telefonu, tabletu nebo počítače). Nainstalujeme jej na váš Pi později, ale náhled je k dispozici zde a kód je zde na GitHubu.
• Python skript pro naprogramování vzoru bicích. Je to skvělý způsob, jak vytvořit rytmus, ve kterém můžete jamovat na kytaru atd.

Snažím se udržet nízké náklady a jak uvidíte v dalším kroku, nejsou potřeba žádné drahé specializované nástroje. Také jsem se pokusil vysvětlit, jak věci fungují v každém kroku, což z něj činí skvělý projekt, i když jste relativním nováčkem ve světě Pi, kódování a elektroniky a s omezeným rozpočtem.

Dobře, pusťme se do práce!

Krok 1: Jděte nakupovat

K vytvoření vnitřního mechanismu budete potřebovat:

• 1x 40 Pin Raspberry Pi s Raspbian nainstalovaným na SD, s napájecím kabelem a možností připojení k němu (použil jsem Raspberry Pi Zero Wireless s předpájenou hlavičkou od ModMyPi)
• 1x 5v 8kanálové relé
• 1x Balíček propojovacích kabelů žena - žena (potřeba 10 vodičů)
• 2x 3 A svorkovnice (Můžete použít prkénko nebo perfboard, ale svorkovnice jsou levné a zabraňují uvolnění kabelů, a při výrobě jsem neměl páječku)
• 1x 12v 10a napájecí zdroj
• 8x solenoidy 12v 2a
• 8x 1N5401 Usměrňovací diody
• 50 cm 0,5 mm kabelu (odstranil jsem jádra z nějakého dvoužilového kabelu, protože to byl nákladově efektivní způsob, jak získat červené, černé a dvoužilové), i když můžete použít pouze 1 barvu, pokud chcete. Možná nebudete chtít koupit větší délku v závislosti na bydlení, které chcete postavit.

Budete také potřebovat následující nástroje:

• Nůžky na drát
• Odstraňovače drátů
• Malý plochý šroubovák, asi 3 mm
• V závislosti na použitých svorkovnicích budete možná potřebovat také malý křížový šroubovák

Neuvádím žádné součásti ani nástroje k výrobě bubnů a jakéhokoli pouzdra, do kterého je nechcete umístit. Ukážu vám, jak jsem svůj vyrobil později, ale jak již bylo řečeno, ponechám tuto část na vaší fantazii.

Krok 2: Připojte Pi k relé

Maximální napětí zajišťované piny na Pi je 5v. Mohli bychom koupit solenoidy 5 V a napájet je přímo z Pi, ale to by nedávalo velký náskok, který naše bicí automaty potřebují. Proto používáme relé, které nám umožňuje zapínat a vypínat obvod s vyšším napětím (v našem případě obvod 12 V obsahující naše solenoidy 12 V) z našeho obvodu GPIO s nižším napětím.

Naše relé má 8 kanálů, to znamená, že můžeme nezávisle zapínat a vypínat až 8 solenoidů. Každý kanál obsahuje 4 konektory; 3 jsou použity vysokonapěťovým obvodem, který uvidíme později, a 1, což je pin 'IN' na obvodu nižšího napětí, ke kterému připojíme naše Pi. Když pin GPIO Pi odešle 5v na pin IN daného kanálu, relé sepne odpovídající obvod 12v.

Na straně nízkonapěťového relé je také kolík GND (uzemnění), který potřebujeme připojit k uzemnění PI, a kolík VVC pro napájení 5 V z Pi.

Když je Pi vypnuto, připojte relé k Pi pomocí propojovacích kabelů podle schématu. Nemusíte používat stejné barevné propojky, ale může to pomoci při sledování obrázků.

Krok 3: Pojďme udělat nějaký hluk

Možná to ještě není náš plně rozvinutý bicí automat, ale v tomto kroku budeme dělat nějaký hluk, i když cvakání z relé. Představíme skript pythonu k programování bicích vzorů, což nám umožní vyzkoušet, co jsme dosud dělali.

Skript, který je k dispozici, má podstatu zde.

Spusťte Pi, otevřete terminál na Pi a stáhněte skript spuštěním:

wget

Možná budete chtít prohlédnout kód a komentáře, abyste získali představu o tom, co dělá, ale nechte si udělat nějaké uspokojení a spusťte jej:

python3 array-sequencer.py

Pokud jde vše podle plánu, měli byste slyšet kontakty v otevírání a zavírání relé a blikat kontrolka na příslušném kanálu. Podívejte se na proměnnou sekvence uvnitř skriptu, abyste získali představu o tom, co se děje - všechny kanály budou spuštěny společně, poté každý bude spuštěn samostatně. Bude pokračovat, dokud skript neopustíte stisknutím Ctrl + C.

Než budete pokračovat, je dobré Pi znovu zapnout v případě náhodných zkratů při zapojování.

Krok 4: Vytvořte pozitivní stránku našeho obvodu

K napájení 8 solenoidů jedním napájecím zdrojem vytvoříme paralelní obvod. Můžete vidět schéma dokončeného obvodu 12 V, ale my si ho projdeme krok za krokem.

Můžete použít prkénko nebo prkénko, ale rozhodl jsem se pro svorkovnice, protože jsou levné, držte pevně vodiče a při vytváření jsem také neměl páječku.

Účinně potřebujeme připojit všechny solenoidy a diodu pro každý solenoid (více o diodách později) na 1 kladný vodič našeho napájecího zdroje.

Pomocí řezaček odřízněte svorkovnici, abyste získali blok 8 párů, řezáním plastového bitu, který spojuje dva bloky dohromady. Dávejte pozor, abyste neořezali žádný kov.

Nyní musíme spojit všechny svorky na jedné straně pásu. Pomocí řezaček odstřihněte 7 kusů červeného drátu dlouhého asi 35 mm, poté pomocí odizolovače odstraňte asi 5 mm izolace z každého konce každého drátu.

Nyní pomocí vodičů spojte všechny svorky dohromady podél jedné strany pásu a držte dráty na místě pomocí šroubů. První a poslední šroub bude mít pouze 1 vodič, zatímco zbytek bude mít 2.

Krok 5: Přidejte solenoidy a diody

Protože solenoidy jsou elektromagnety, doporučují se diody k ochraně vašeho obvodu před zpětným létáním (o tom si můžete přečíst podrobně zde). Proto dáme každému solenoidu vlastní diodu na ochranu našeho relé.

Na opačné straně svorkovnice, ke které jste se připojili v předchozím kroku, začněte prvním otvorem. Vložte 1 vodič solenoidu, poté přidejte a jeden konec diody do stejného otvoru. Protože diody umožňují tok proudu pouze jedním směrem, ujistěte se, že stříbrný proužek na diodě směřuje ke svorkovnici. Utáhněte šroub, aby držel na místě. Opakujte postup pro zbývajících 7 otvorů.

Jeden ze solenoidů, který jsem obdržel, byl vadný, takže v době pořizování snímků jsem jej vyměnil za model nižšího zesilovače, který měl modré vodiče.

Krok 6: Připojte záporný koncový proužek k solenoidu a diodám

Stejně jako jsme to udělali s kladnou stranou, získejte 1 svorkovnici a odřízněte ji, abyste měli další proužek 8 párů. Na tuto svorkovnici našroubujte diody a solenoidy, aby odrážely plusovou svorkovnici.

Krok 7: Vytvořte propojovací kabely relé

Jsme téměř připraveni připojit relé, ale nejprve potřebujeme něco, s čím jej spojíme. Odřízněte 8 kusů černého drátu dlouhého asi 70 mm, poté odizolujte asi 5 mm z každého konce. Připojte každý vodič k 8 zbývajícím konektorům na záporné svorkovnici.

Krok 8: Zapojte společné konektory relé

Podívejte se na relé, které drží stranu připojenou propojkami k Pi od vás. Každý kanál má 3 kontakty, zleva doprava se nazývají normálně otevřené (NO), společné (COM) a normálně zavřené (NC). Chceme, aby se naše solenoidy zapnuly pouze tehdy, když je na kolíku IN vysokého napětí, takže bude používat normálně otevřený kontakt. Pokud bychom místo toho použili normálně sepnutý kontakt, stalo by se to naopak - solenoid by byl zapnutý, dokud by na pin IN nebylo posláno vysoké napětí. K dokončení obvodu použijeme také společný kontakt.

Protože se jedná o paralelní obvod, zapojíme do řetězce všechny běžné kontakty na relé. Odřízněte 7 kusů černého drátu o délce asi 60 mm a odizolujte 5 mm z každého konce. Pracujte podél relé a spojte všechny kontakty COM (uprostřed každé sady 3) dohromady. První a poslední bude mít pouze jeden vodič, zbytek bude mít 2.

Krok 9: Připojte relé ke zbytku našeho obvodu

Nyní je čas připojit relé ke zbytku našeho obvodu. Vezměte nepřipojený konec černého kusu drátu z jednoho konce záporné svorkovnice a připojte jej k prvnímu nebo poslednímu z normálně otevřených (NO) kontaktů na relé. Opakujte to pro dalších 7 kusů drátu a připojte každý vodič k dalšímu spínacímu kontaktu.

Krok 10: Připojte 12v napájecí zdroj

Za prvé, abyste se vyhnuli šoku, ujistěte se, že je váš napájecí zdroj vypnutý a odpojený od elektrické sítě.

Můj napájecí zdroj byl použit z eBay s již odpojenou zástrčkou 12 V. Za předpokladu, že váš stále má zástrčku, můžete buď koupit odpovídající zásuvkový DC konektor, nebo zástrčku odříznout a odizolovat zpět na 2 vodiče, jako je ten můj. Ať tak či onak, musíte skončit se 2 vodiči, červeným (kladným) a pravděpodobně bílým (záporným). Připojte kladný vodič napájecího zdroje k prvnímu kontaktu na kladné svorkovnici a záporný k prvnímu společnému kontaktu na relé. Aby to bylo snazší, použil jsem asi 150 mm červeného a černého drátu s odizolovanými konci, které vedly mezi spoji, a připojeny pomocí svorkovnice.

Krok 11: Zapalte to

Když je napájení stále vypnuté, zkontrolujte všechna připojení rychle. Jakmile budete šťastní, znovu spusťte Pi. Znovu spusťte skript z kroku 3:

python3 array-sequencer.py

Vaše solenoidy se ještě nepohybují, ale měli byste slyšet cvaknutí relé a rozsvítit se stejně jako v kroku 3. Ukončete skript (Ctrl + C) a nyní je to okamžik, na který jste čekali - zapněte napájení zásobování! Spusťte znovu scénář, všechny vaše tančící solenoidy by nyní měly ožít. Dobrá práce!

Měl jsem smůlu - jak můžete vidět na videu, další z mých solenoidů nefungoval, ale to byla moje chyba, protože jsem předtím jeden poškodil přetažením upevňovacího šroubu.

Krok 12: Úpravy Array-sequencer.py

Udělejte si trochu času na hraní s array-sequencer.py. K provedení změn ve skriptu použijte svůj oblíbený editor (nano, geany atd.). Zkuste provést následující a po každé změně skript znovu spustit, abyste viděli jeho účinek:

• Změňte proměnnou bpm ze 120 na jiné číslo, řekněme 200, abyste zvýšili tempo.
• V sekvenční proměnné změňte některá 0 na 1, abyste mohli hrát více na bicí.
• Duplikovat poslední 3 řádky před uzavírací hranatou závorkou v sekvenční proměnné a přidat do smyčky další údery

Krok 13: Nainstalujte bubnový sekvencer

Nyní, když je to opravdu zábavné, nainstalujeme sekvencer na váš Pi. To nám poskytne webové rozhraní, které umožní Pythonu spouštět piny GPIO přes webové zásuvky.

Zdrojový kód je k dispozici v Githubu zde, ale za předpokladu, že jste postupovali podle zapojení v Instructable, můžeme stáhnout a spustit předkompilovanou verzi. Otevřete terminál na svém Pi a spusťte následující

# Vytvořte a přejděte do adresáře pro náš projekt

mkdir pibeat cd pibeat # Stáhněte si zdrojový kód wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extrahujte soubory tar -zxf pibeat.tar.gz # Nainstalujte požadavky pythonu pip3 install -r požadavky. txt # Spusťte webový server python3 server.py

Pokud je vše úspěšné, měli byste ve výstupu vidět následující výstup:

========= Běží na https://0.0.0.0:8080 =========

(Ukončete stisknutím CTRL+C)

Zjistěte IP adresu Pi. Otevřete webový prohlížeč, do adresního řádku zadejte IP a poté: 8080/index.html (toto je port, na kterém aplikace naslouchá, následovaný názvem souboru). Pokud je například IP adresa vašeho Pi 192.168.1.3, zadejte do adresního řádku 192.168.1.3:8080/index.html. Objeví se bicí sekvencer.

Stiskněte tlačítko Přehrát a bicí automat by měl začít hrát. Hrajte si s sekvencerem, dokud se vaše srdce neuspokojí.

Dokud k vašemu Pi existuje síťová trasa, můžete k webovému rozhraní Pi přistupovat z jakéhokoli zařízení - zkuste to z mobilu nebo tabletu.

Krok 14: Stavba bubnů a bydlení

Zde můžete proměnit svoji hromadu elektronických špaget na skutečný bicí automat. Jak již bylo řečeno, to, co zde uděláte, je na vás. Lze použít téměř cokoli, co při zásahu vydává hluk, a kde můžete svůj projekt skutečně proměnit v něco, co je pro vás jedinečné.

Měl jsem dobré hrabání po svém domově a nápady na bubny, které poskytovaly pivní láhev, plechovku, třepačku, vrchní části lahví a lžíce. Rybářská síť byla nalezena na pláži a stolní zvonek a krokodýlí kastanet pocházely z eBay. Našel jsem rozbité piano ve skipu, což poskytlo kladiva na láhev a plechovku, spolu s dřevěným hmoždinkem, které drží zvon na místě, a kovovými tyčemi, které se otáčejí a drží lžíce na místě.

Udělal jsem z každého bubnu samostatnou součástku, takže pokud se jeden rozbije nebo s ním nejsem spokojen, mohu jej bez přílišného rozruchu vypnout jiným.

Solenoidy mají otvory pro šrouby vyžadující šrouby M3. Vrtání otvorů do dřeva bylo trochu složité, protože musíte správně umístit, ale bylo zjištěno, že drží solenoid na místě a poté označí otvory bradawl, než vrtání funguje dobře.

Většinou jsem použil 6 mm MDF (odřezky z místního kutilského obchodu) na bubny podél několika kousků šrotového dřeva, držených pohromadě buď lepidlem, nebo šrouby.

Kladiva na plechovku a láhev od piva jsou pravděpodobně zbytečná, protože přímo ze solenoidu byste mohli dostat jen dobrý zásah, ale já jsem chtěl v stroji dostat co nejvíce pohybu, aby byl vizuálně zajímavý.

Bydlení

Pouzdro je jednoduchá hrubá a připravená krabice vyrobená z překližky 3,6 mm, 18 mm MDF a některých dřevěných pásů. Chtěl jsem na přední stranu krabice tenkou překližku, aby při nárazu lžící rezonovala, ale výběr dřeva byl ovlivněn hlavně tím, co jsem už měl v kůlně a v sekci šrotu v místním kutilském obchodě. Ve spodní části krabice jsem vyrobil plošinu pro uložení elektroniky a další plošinu pro uložení bubnů. Jak vyrobit krabici:

1. Odřízněte 2 stejné velikosti MDF, abyste vytvořili konce2. Odřízněte 4 kusy dřevin (použil jsem 34 mm x 12 mm) o 50 mm kratší, než je požadovaná šířka krabice3. Přilepte pásové dřevo na 2 konce MDF a vytvořte tvar krabice. Pásové dřevo položte asi 1 cm od horní a spodní části krabice. Odřízněte 2 kusy překližky, aby odpovídaly šířce a výšce krabice. Připevněte je na přední a zadní stranu krabice přibitím na mdf a svlékací dřevo. Odřízněte kus překližky, aby se vešel do krabice, a položte na spodní kusy dřevin, aby držel elektroniku. Ten svůj jsem vyrobil asi v polovině délky krabice. Odřízněte další kus překližky, na který připevníte bubny. Toto sedí na horních kusech pásového dřeva. V blízkosti spodní plošiny vyřízněte otvor, kterým protáhnete napájecí kabely.

Malování

K malování jsem použil akrylátový základní nátěr a následně testovací hrnce Crown Matt. Testovací hrnce jsou dobrým způsobem, jak získat různé barvy za nízkou cenu.

Krok 15: Posaďte se a bavte se

A tady to máte, docela cool bicí automat. Shrnutí sekvence ve videu na youtube najdete zde.

Pokud budete pokračovat a uděláte si vlastní, sdílejte, rád bych viděl, s čím přijdete. Bavte se!