Una drum machine spazzatura alimentata da Raspberry Pi: 15 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Questo Instructable ti mostrerà come realizzare una drum machine robotica alimentata da Raspberry Pi. È davvero un progetto divertente, creativo e interattivo. Ti mostrerò come realizzare i meccanismi interni, ma la batteria vera e propria dipenderà da te, dandoti l'opportunità di creare qualcosa di completamente unico per te. Per la mia macchina ho usato quanti più oggetti trovati possibile… martelli di un pianoforte salvato dal salto dei miei vicini, una rete da pesca che ho trovato sulla spiaggia, una lattina di fagioli da forno vuota, cucchiai di legno, una bottiglia di birra vuota, tappi di bottiglia di birra e un campanello da scrivania tra le altre cose, ma lascia che la tua immaginazione impazzisca - guarda cosa hai in casa, qualsiasi cosa che fa rumore quando viene colpita può essere usata, e renderà davvero il tuo progetto tuo. Per controllarlo, hai 2 opzioni:

• Una sequenza di passi basata su browser che ho chiamato PiBeat - Questo è molto divertente e ti consente di controllare la tua drum machine in modo interattivo dal tuo Pi o da qualsiasi dispositivo sulla stessa rete (come il tuo telefono, tablet o computer). Lo installeremo sul tuo Pi in seguito, ma un'anteprima può essere vista qui e il codice è in GitHub qui.
• Uno script Python per programmare un pattern di batteria. Questo è un ottimo modo per creare un ritmo con cui suonare insieme alla tua chitarra, ecc.

Cerco di contenere i costi e, come vedrai nel passaggio successivo, non sono necessari strumenti specialistici costosi. Ho anche cercato di spiegare come funzionano le cose in ogni fase, rendendolo un ottimo progetto anche se sei relativamente nuovo nel mondo dei Pi, della codifica e dell'elettronica e con un budget limitato.

OK, mettiamoci al lavoro!

Passaggio 1: vai a fare shopping

Per costruire il meccanismo interno, avrai bisogno di:

• 1x Raspberry Pi a 40 pin con Raspbian installato su una SD, con cavo di alimentazione e possibilità di connessione (ho usato un Raspberry Pi Zero Wireless con header pre-saldato da ModMyPi)
• 1x relè 5v 8 canali
• 1x confezione di cavi jumper da femmina a femmina (10 fili necessari)
• Morsettiere 2x 3 Amp (potresti usare una breadboard o una perfboard, ma le morsettiere sono economiche e impediscono che i cavi si allentino, e quando lo facevo non possedevo un saldatore)
• 1x alimentatore 12v 10a
• Solenoidi 8x 12v 2a
• 8x 1N5401 Diodi raddrizzatori
• 50 cm di cavo da 0,5 mm (ho rimosso i nuclei da un cavo a doppia anima perché era un modo economico per ottenere il rosso, il nero e il doppio), anche se puoi usare solo 1 colore se vuoi. Potresti non voler acquistare una lunghezza maggiore a seconda dell'alloggio che vuoi costruire.

Avrai anche bisogno dei seguenti strumenti:

• Pinza tagliafili
• Spelafili
• Piccolo cacciavite a testa piatta, circa 3 mm
• A seconda delle morsettiere che ottieni, potresti anche aver bisogno di un piccolo cacciavite a croce

Non ho elencato parti o strumenti per realizzare la batteria e nessun alloggiamento in cui vuoi metterlo. Ti mostrerò come ho fatto il mio in seguito, ma come detto prima lascio quella parte alla tua immaginazione.

Passaggio 2: collegare il Pi al relè

La tensione massima fornita dai pin sul Pi è 5v. Potremmo acquistare solenoidi da 5 V e alimentarli direttamente dal Pi, ma ciò non darebbe il grande colpo di cui ha bisogno la nostra drum machine. Pertanto stiamo utilizzando un relè che ci consente di accendere e spegnere un circuito a tensione più alta (nel nostro caso un circuito a 12 V contenente i nostri solenoidi da 12 V) dal nostro circuito GPIO a tensione più bassa.

Il nostro relè ha 8 canali, questo significa che possiamo accendere e spegnere fino a 8 solenoidi in modo indipendente. Ogni canale contiene 4 connettori; 3 sono usati dal circuito ad alta tensione che vedremo in seguito, e 1 che è un pin "IN" sul circuito a bassa tensione a cui collegheremo il nostro Pi. Quando il pin GPIO del Pi invia 5v su un determinato pin IN dei canali, il relè attiverà il circuito 12v corrispondente.

Sul lato a bassa tensione del relè, c'è anche un pin GND (massa) che dobbiamo collegare alla terra del PI e un pin VVC per l'alimentazione 5v dal Pi.

Con il Pi spento, seguire lo schema per collegare il relè al Pi utilizzando i cavi jumper. Non è necessario utilizzare gli stessi ponticelli di colore, ma potrebbe essere utile seguire le immagini.

Passaggio 3: facciamo un po' di rumore

Potrebbe non essere ancora la nostra drum machine a tutti gli effetti, ma in questo passaggio faremo del rumore, anche se i clic del relè. Introdurremo lo script python per programmare pattern di batteria, questo ci permetterà di testare quanto fatto finora.

Lo script è disponibile ha un senso qui.

Avvia il tuo Pi, apri un terminale sul Pi e scarica lo script eseguendo:

wget

Potresti voler esaminare il codice e i commenti per avere un'idea di cosa fa, ma otteniamo un po 'di gratificazione ed eseguiamo:

python3 array-sequencer.py

Se tutto va secondo i piani, dovresti sentire i contatti nel relè che si aprono e si chiudono e la luce sul canale corrispondente lampeggia. Dai un'occhiata alla variabile di sequenza all'interno dello script per avere un'idea di cosa sta succedendo: tutti i canali verranno attivati insieme, quindi ciascuno verrà attivato individualmente. Continuerà a funzionare fino a quando non esci dallo script premendo Ctrl + C.

Prima di procedere, è una buona idea spegnere nuovamente il Pi in caso di cortocircuiti accidentali durante il cablaggio.

Passaggio 4: creare il lato positivo del nostro circuito

Per alimentare 8 solenoidi con un alimentatore creeremo un circuito parallelo. Puoi vedere uno schema del circuito 12v completato, ma lo esamineremo passo dopo passo.

Potresti usare una breadboard o una perfboard, ma ho optato per le morsettiere perché sono economiche, tengono saldamente i fili e inoltre non possedevo un saldatore durante la creazione di questo.

In effetti, dobbiamo collegare tutti i solenoidi e un diodo per ciascun solenoide (più sui diodi in seguito) al 1 filo positivo del nostro alimentatore.

Usando le frese, ritaglia la morsettiera in modo da avere un blocco di 8 coppie, tagliando in corrispondenza della punta di plastica che collega i due blocchi tra loro. Fare attenzione a non tagliare alcun metallo.

Ora dobbiamo unire tutti i terminali lungo un lato della striscia. Usa i tronchesi per tagliare 7 pezzi di filo rosso lungo circa 35 mm, quindi usa le pinzette per rimuovere circa 5 mm di isolamento da ciascuna estremità di ogni filo.

Ora usa i fili per collegare a margherita tutti i terminali lungo un lato della striscia, tenendo i fili in posizione usando le viti. La prima e l'ultima vite avranno solo 1 filo, mentre le altre ne avranno 2.

Passaggio 5: aggiungere i solenoidi e i diodi

Poiché i solenoidi sono elettromagneti, si consiglia di utilizzare i diodi per proteggere il circuito dal flyback (puoi leggere in dettaglio qui). Pertanto daremo a ciascun solenoide il proprio diodo per proteggere il nostro relè.

Sul lato opposto della morsettiera a cui avete cablato insieme nel passaggio precedente, iniziate con il primo foro. Inserire 1 filo del solenoide, quindi aggiungere e un'estremità del diodo nello stesso foro. Poiché i diodi consentono solo il flusso di corrente in un modo, assicurarsi che la striscia argentata sul diodo sia verso la morsettiera. Stringere la vite per tenerli in posizione. Ripetere il processo per i restanti 7 fori.

Uno dei solenoidi che ho ricevuto era difettoso, quindi al momento di scattare le foto l'ho sostituito con un modello di amplificatore inferiore con fili blu.

Passaggio 6: collegare la morsettiera negativa al solenoide e ai diodi

Come abbiamo fatto con il lato positivo, prendi 1 striscia terminale e tagliala in modo da avere un'altra striscia di 8 paia. Avvitare i diodi e i solenoidi a questa morsettiera in modo che rispecchi la morsettiera più.

Passaggio 7: creare i cavi di collegamento del relè

Siamo quasi pronti per collegare il relè, ma prima abbiamo bisogno di qualcosa con cui connetterlo. Taglia 8 pezzi di filo nero lungo circa 70 mm, quindi spella circa 5 mm da ciascuna estremità. Collegare ciascun filo agli 8 connettori rimanenti sulla morsettiera negativa.

Passaggio 8: collegare i connettori comuni del relè

Dai un'occhiata al relè che tiene lontano da te il lato collegato dai ponticelli al Pi. Ogni canale ha 3 contatti, da sinistra a destra sono chiamati normalmente aperti (NO), comuni (COM) e normalmente chiusi (NC). Vogliamo che i nostri solenoidi si accendano solo quando c'è un'alta tensione sul pin IN dei canali, quindi utilizzeremo il contatto normalmente aperto. Se dovessimo invece utilizzare il contatto normalmente chiuso accadrebbe il contrario: il solenoide sarebbe attivo fino a quando non viene inviata un'alta tensione sul pin IN. Useremo anche il contatto comune per completare il circuito.

Poiché si tratta di un circuito parallelo, collegheremo a margherita tutti i contatti comuni sul relè. Tagliare 7 pezzi di filo nero di circa 60 mm di lunghezza e togliere 5 mm da ciascuna estremità. Lavorare lungo il relè collegando insieme tutti i contatti COM (al centro di ogni set di 3). Il primo e l'ultimo avranno solo un filo, il resto ne avrà 2.

Passaggio 9: collegare il relè al resto del nostro circuito

Ora è il momento di collegare il relè al resto del nostro circuito. Prendi l'estremità libera del pezzo di filo nero da un'estremità della morsettiera negativa e collegala al primo o all'ultimo dei contatti normalmente aperti (NO) sul relè. Ripetere questa operazione per gli altri 7 pezzi di filo, collegando ciascun filo al successivo contatto NA.

Passaggio 10: collegare l'alimentatore da 12 V

Innanzitutto, per evitare qualsiasi shock, assicurati che l'alimentatore sia spento e scollegato dalla rete.

Il mio alimentatore è stato utilizzato da eBay con la spina maschio da 12 V già rimossa. Presumendo che il tuo abbia ancora la spina, puoi acquistare il connettore CC femmina corrispondente o tagliare la spina e rimuoverla sui 2 fili come il mio. Ad ogni modo, devi finire con 2 fili, il rosso (positivo) e probabilmente il bianco (negativo). Collegare il filo positivo dell'alimentazione al primo contatto sulla morsettiera positiva e il negativo al primo contatto comune sul relè. Per rendere questo più facile, ho usato circa 150 mm di filo rosso e nero con le estremità spellate per passare tra le connessioni e collegate usando una morsettiera.

Passaggio 11: accendilo

Con l'alimentatore ancora spento, dai un rapido controllo a tutte le connessioni. Una volta soddisfatto, riavvia il Pi. Esegui di nuovo lo script dal passaggio 3:

python3 array-sequencer.py

I tuoi solenoidi non si muoveranno ancora, ma dovresti sentire il clic del relè e accendersi proprio come hai fatto nel passaggio 3. Termina lo script (Ctrl + C), e ora è il momento che stavi aspettando: accendi l'alimentazione la fornitura! Esegui di nuovo lo script, tutti i tuoi solenoidi danzanti dovrebbero ora prendere vita. Buon lavoro!

Sono stato sfortunato: come puoi vedere nel video, un altro dei miei solenoidi non funzionava, ma è stata colpa mia poiché in precedenza ne avevo danneggiato uno stringendo eccessivamente un bullone di fissaggio.

Passaggio 12: modifica di Array-sequencer.py

Prenditi un po' di tempo per giocare con array-sequencer.py. Usa il tuo editor preferito (nano, geany ecc.) per apportare modifiche allo script. Prova a fare quanto segue e riesegui lo script dopo ogni modifica per vederne l'effetto:

• Cambia la variabile bpm da 120 a un altro numero, diciamo 200 per aumentare il tempo.
• Nella variabile di sequenza, cambia alcuni 0 in 1 per suonare più batteria.
• Duplica le ultime 3 righe prima della parentesi quadra di chiusura nella variabile di sequenza per aggiungere più battute al loop

Passaggio 13: installare il sequencer di batteria

Ora questo è quando le cose si fanno davvero divertenti, installeremo il sequencer sul tuo Pi. Questo ci darà un'interfaccia web che consente a Python di attivare i pin GPIO sui socket web.

Il codice sorgente è disponibile in Github qui, ma presumendo che tu abbia seguito il cablaggio in Instructable, possiamo scaricare ed eseguire la versione precompilata. Apri un terminale sul tuo Pi ed esegui quanto segue

# Crea e naviga in una directory per il nostro progetto

mkdir pibeat cd pibeat # Scarica il codice sorgente wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Estrai i file tar -zxf pibeat.tar.gz # Installa i requisiti di python pip3 install -r requisiti. txt # Esegui il server web python3 server.py

Nell'output, se tutto è andato a buon fine, dovresti vedere il seguente output:

======== In esecuzione su https://0.0.0.0:8080 ========

(Premi CTRL+C per uscire)

Trova l'indirizzo IP di Pi. Apri un browser web, quindi inserisci l'IP seguito da:8080/index.html (questa è la porta su cui l'applicazione è in ascolto seguita dal nome del file) nella barra degli indirizzi. Ad esempio, se l'indirizzo IP del tuo Pi è 192.168.1.3, inserisci 192.168.1.3:8080/index.html nella barra degli indirizzi. Apparirà il sequencer di batteria.

Premi il pulsante di riproduzione e la tua drum machine dovrebbe iniziare a suonare. Gioca con il sequencer finché il tuo cuore non è contento.

Finché c'è un percorso di rete verso il tuo Pi, puoi accedere all'interfaccia web del Pi da qualsiasi dispositivo: provalo dal tuo cellulare o tablet.

Passaggio 14: costruire la batteria e l'alloggiamento

È qui che puoi trasformare la tua pila di spaghetti elettronici in una vera drum machine. Come detto prima, quello che fai qui dipende da te. Quasi tutto ciò che fa rumore quando viene colpito può essere utilizzato ed è qui che puoi davvero trasformare il tuo progetto in qualcosa di unico per te.

Ho rovistato bene in casa mia alla ricerca di idee per i tamburi che hanno fornito la bottiglia di birra, la lattina, lo shaker, i tappi di bottiglia e i cucchiai. La rete da pesca è stata trovata sulla spiaggia e il campanello della scrivania e la nacchere di coccodrillo sono arrivati da eBay. Ho trovato un pianoforte rotto in un cassonetto, questo ha fornito i martelli per la bottiglia e la lattina, insieme a una spina di legno per tenere in posizione la campana e aste di metallo per ruotare e tenere in posizione i cucchiai.

Ho reso ogni batteria un componente autonomo, quindi se uno si rompe o non sono soddisfatto, posso sostituirlo con un altro senza troppi problemi.

I solenoidi sono dotati di fori per bulloni che richiedono bulloni M3. Praticare i fori nel legno è stato un po 'complicato in quanto devi ottenere il posizionamento giusto, ma ho scoperto che tenere il solenoide in posizione e poi segnare i fori con un punteruolo prima di perforare ha funzionato bene.

Ho usato principalmente MDF da 6 mm (ritagli del mio negozio di bricolage locale) per i tamburi lungo alcuni pezzi di legno di scarto, tenuti insieme con colla o viti.

I martelli sulla lattina e sulla bottiglia di birra probabilmente non sono necessari, poiché potresti ottenere solo un buon colpo direttamente dal solenoide, ma volevo ottenere il maggior movimento possibile nella macchina per renderlo visivamente interessante.

alloggiamento

L'alloggiamento è una semplice scatola grezza e pronta realizzata in compensato da 3,6 mm, MDF da 18 mm e alcuni listelli di legno. Volevo un compensato sottile per la parte anteriore della scatola in modo che potesse risuonare quando colpito con un cucchiaio, ma le scelte di legno sono state principalmente guidate da ciò che avevo già nel capannone e nella sezione del legno di scarto nel mio negozio di bricolage locale. Ho realizzato una piattaforma nella parte inferiore della scatola per conservare l'elettronica e un'altra piattaforma per contenere la batteria. Per realizzare la scatola:

1. Taglia 2 dimensioni uguali di MDF per fare le estremità2. Tagliare 4 pezzi di listellare (io ho usato 34 mm x 12 mm) 50 mm più corti della larghezza desiderata della scatola3. Inchioda il listello alle 2 estremità dell'MDF per formare la forma della scatola. Metti il listello a circa 1 cm di distanza dalla parte superiore e inferiore della scatola.4. Taglia 2 pezzi di compensato in modo che corrispondano alla larghezza e all'altezza della scatola. Attaccali alla parte anteriore e posteriore della scatola inchiodando al mdf e al listello.5. Taglia un pezzo di compensato per adattarlo all'interno della scatola e posizionalo sui pezzi inferiori di listellare per contenere l'elettronica. Ho fatto il mio circa la metà della lunghezza della scatola.6. Taglia un altro pezzo di compensato a cui attaccare i tamburi. Questo si trova sui pezzi superiori di stripwood.7. Praticare un foro vicino alla piattaforma inferiore per far passare i cavi di alimentazione.

La pittura

Per dipingere, ho usato Acrylic Primer Undercoat seguito da vasi di tester Crown Matt. I tester sono un buon modo per ottenere una varietà di colori a un prezzo conveniente.

Passaggio 15: siediti e divertiti

Ed ecco qua, una drum machine davvero fantastica. L'essenza della sequenza nel video di YouTube può essere trovata qui.

Se vai avanti e fai il tuo, per favore condividi, mi piacerebbe vedere cosa ti viene in mente. Divertiti!