Una màquina de tambor brossa alimentada per Raspberry Pi: 15 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest instructiu us mostrarà com fer una bateria robòtica alimentada per Raspberry Pi. Realment és un projecte divertit, creatiu i interactiu. Us mostraré com fer el funcionament intern, però els tambors reals depèn de vosaltres, donant-vos l’oportunitat de fer quelcom completament únic per a vosaltres. Per a la meva màquina he utilitzat tants objectes trobats com puc … martells d’un piano rescatats dels meus veïns, una xarxa de pesca que vaig trobar a la platja, una llauna de coure buida, culleres de fusta, una ampolla de cervesa buida, tapes d’ampolles de cervesa i una campana d’escriptori, entre altres coses, però deixeu que la vostra imaginació es torni boja: vegeu el que teniu per casa, gairebé qualsevol cosa que faci soroll quan es colpeja i us farà realment el vostre projecte. teniu 2 opcions:

• Una seqüència de passos basada en un navegador que he anomenat PiBeat: és molt divertit i us permet controlar la bateria de manera interactiva des del vostre Pi o qualsevol dispositiu de la mateixa xarxa (com ara el telèfon, la tauleta o l'ordinador). L’instal·larem al vostre Pi més endavant, però es pot veure una previsualització aquí i el codi es troba a GitHub aquí.
• Un script Python per programar un patró de bateria. Aquesta és una manera fantàstica de crear un ritme que us permetrà combinar-vos amb la vostra guitarra, etc.

Intento reduir els costos i, com veureu al següent pas, no calen eines especialitzades cares. També he intentat explicar com funcionen les coses a cada pas, cosa que el converteix en un gran projecte fins i tot si sou un nouvingut relatiu al món de Pi's, codificació i electrònica i amb un pressupost limitat.

D’acord, comencem a treballar!

Pas 1: aneu a comprar

Per construir el mecanisme intern, necessitareu:

• 1x Raspberry Pi de 40 pins amb Raspbian instal·lat en una SD, amb cable d’alimentació i capacitat per connectar-s’hi (he utilitzat un Raspberry Pi Zero Wireless amb capçalera pre-soldada de ModMyPi)
• 1x relé de 5 canals de 8 canals
• 1 paquet de cables femella a femella (es necessiten 10 cables)
• 2x terminals de 3 amperis (es pot utilitzar una placa de perfils o perfboard, però les tires de borns són econòmiques i eviten que es desfacin cables i, en fer-ho, no tenia un soldador)
• 1x Alimentació 12v 10a
• Solenoides de 8x 12v 2a
• 8x díodes rectificadors 1N5401
• 50 cm de cable de 0,5 mm (vaig treure els nuclis d’algun cable de doble nucli ja que era una manera rendible d’obtenir nucli vermell, negre i doble), tot i que només podeu utilitzar 1 color si voleu. És possible que no vulgueu comprar una longitud més gran en funció de l'habitatge que vulgueu construir.

També necessitareu les eines següents:

• Talladors de filferro
• Decapants de filferro
• Tornavís petit de cap pla, d'uns 3 mm
• Depenent de les tires de borns que obtingueu, és possible que també necessiteu un petit tornavís de cap creuat

No he enumerat cap peça ni eina per fabricar els tambors ni cap carcassa que no vulgueu posar-hi. Us mostraré com he fet la meva més endavant, però com he dit abans us deixaré aquesta part a la vostra imaginació.

Pas 2: Connecteu el Pi al relé

La tensió màxima proporcionada pels pins del Pi és de 5v. Podríem comprar solenoides de 5 V i alimentar-los directament des del Pi, però això no donaria el gran cop que necessita la nostra bateria. Per tant, fem servir un relé que ens permet encendre i apagar un circuit de major voltatge (en el nostre cas un circuit de 12v que conté els nostres solenoides de 12v) del nostre circuit GPIO de baixa tensió.

El nostre relé té 8 canals, cosa que significa que podem activar i desactivar fins a 8 solenoides independentment. Cada canal conté 4 connectors; 3 són utilitzats pel circuit d'alta tensió que veurem més endavant, i 1 que és un pin "IN" al circuit de baixa tensió al qual connectarem el nostre Pi. Quan el pin GPIO del Pi envia 5v a un pin IN de canals determinats, el relé activarà el circuit de 12v corresponent.

Al costat de baixa tensió del relé, també hi ha un pin GND (terra) que hem de connectar a la terra del PI i un pin VVC per a la potència de 5 V del Pi.

Amb el Pi apagat, seguiu el diagrama per connectar el relé al Pi mitjançant els cables de pont. No cal que utilitzeu els ponts del mateix color, però pot ser útil quan seguiu les imatges.

Pas 3: Permet fer soroll

Potser encara no és la nostra bateria completa, però en aquest pas farem soroll, tot i que els clics del relé. Introduirem l’escriptura python per programar patrons de bateria, això ens permetrà provar el que hem fet fins ara.

El guió està disponible té un resum aquí.

Arrenceu el Pi, obriu un terminal al Pi i baixeu l'script executant:

wget

És possible que vulgueu revisar el codi i els comentaris per fer-vos una idea del que fa, però podeu obtenir una gratificació i executar-lo:

python3 array-sequencer.py

Si tot va al pla, hauríeu d'escoltar els contactes de l'obertura i tancament del relé i la llum del canal corresponent parpelleja. Feu un cop d'ull a la variable de seqüència dins de l'script per tenir una idea del que està passant: tots els canals s'activaran junts i, a continuació, cadascun s'activarà individualment. Es continuarà executant fins que sortiu de l'script prement Ctrl + C.

Abans de continuar, és una bona idea tornar a apagar el Pi en cas de curtcircuit accidental quan es connectin les coses.

Pas 4: creeu el costat positiu del nostre circuit

Per alimentar 8 solenoides amb una font d'alimentació, crearem un circuit paral·lel. Podeu veure un diagrama del circuit de 12v completat, però anirem passant-lo pas a pas.

Es podria fer servir un tauler de perfils o un tauler de perfils, però vaig optar per les tires de terminals, ja que són barates, mantenen els cables ben ajustats i tampoc no tenia un soldador al crear-lo.

Efectivament, hem de connectar tots els solenoides i un díode per a cada solenoide (més informació sobre els díodes més endavant) al 1 fil positiu de la nostra font d'alimentació.

Utilitzant els talladors, talla la tira terminal per tenir un bloc de 8 parells, tallant a la broca de plàstic que connecta dos blocs. Aneu amb compte de no retallar cap metall.

Ara hem d’unir tots els terminals per un costat de la banda. Utilitzeu els talladors per tallar 7 trossos de filferro vermell d’uns 35 mm de llargada i, a continuació, utilitzeu els separadors de filferros per eliminar uns 5 mm d’aïllament de cada extrem de cada filferro.

Ara utilitzeu els cables per encadenar tots els terminals junts al llarg d’un costat de la tira, mantenint els cables al seu lloc mitjançant els cargols. El primer i darrer cargol només tindran 1 cable, mentre que la resta en tindrà 2.

Pas 5: afegiu els solenoides i els díodes

Com que els solenoides són electroimants, es recomanen els díodes per protegir el vostre circuit de la retrocés (podeu llegir-ne més a fons aquí). Per tant, donarem a cada solenoide el seu propi díode per protegir el nostre relé.

Al costat oposat de la tira terminal a la qual us heu connectat al pas anterior, comenceu pel primer forat. Introduïu 1 cable del solenoide i afegiu-hi un extrem del díode al mateix forat. Com que els díodes només permeten el flux de corrent en un sentit, assegureu-vos que la banda platejada del díode sigui cap a la tira terminal. Estrenyiu el cargol per mantenir-los al seu lloc. Repetiu el procés per als 7 forats restants.

Un dels solenoides que vaig rebre era defectuós, de manera que en el moment de fer les fotografies el vaig canviar per un model d’amplificador inferior que tenia cables de color blau.

Pas 6: connecteu la tira terminal negativa al solenoide i als díodes

Com hem fet amb el costat positiu, obteniu 1 tira terminal i talleu-la perquè tingueu una altra tira de 8 parells. Enrosqueu els díodes i els solenoides en aquesta tira terminal perquè reflecteixi la tira terminal més.

Pas 7: Creeu els cables de connexió del relé

Estem gairebé a punt per connectar el relé, però primer necessitem alguna cosa per connectar-lo. Talleu vuit trossos de filferro negre d’uns 70 mm de llargada i, a continuació, retireu-ne uns 5 mm de cada extrem. Connecteu cada cable als vuit connectors restants de la tira de borns negativa.

Pas 8: Connecteu els connectors comuns del relé

Mireu el relé que manté el costat connectat pels ponts al Pi allunyat de vosaltres. Cada canal té 3 contactes, d’esquerra a dreta es diuen normalment oberts (NO), comuns (COM) i normalment tancats (NC). Només volem que els nostres solenoides s’encenguin quan hi hagi un voltatge elevat als pins d’entrada dels canals, de manera que farem servir el contacte normalment obert. Si utilitzéssim el contacte normalment tancat, en canvi, passaria el contrari: el solenoide estaria encès fins que s’enviï una tensió alta al pin IN. També utilitzarem el contacte comú per completar el circuit.

Com que es tracta d’un circuit paral·lel, encadenarem tots els contactes comuns del relé. Tallar 7 trossos de fil negre d’uns 60 mm de llarg i desprendre’ls de 5 mm per cada extrem. Treballeu al llarg del relé connectant tots els contactes COM (la meitat de cada conjunt de 3). El primer i l’últim només tindran un cable, la resta en tindran 2.

Pas 9: connecteu el relé a la resta del nostre circuit

Ara és hora de connectar el relé a la resta del nostre circuit. Agafeu l'extrem lliure del fil negre d'un extrem de la tira terminal negativa i connecteu-lo fins al primer o l'últim dels contactes normalment oberts (NO) del relé. Repetiu això per a les altres 7 peces de filferro, connectant cada filferro al següent contacte NO.

Pas 10: connecteu la font d'alimentació de 12v

En primer lloc, per evitar xocs, assegureu-vos que la font d'alimentació estigui apagada i desconnectada de la xarxa elèctrica.

La meva font d'alimentació es va fer servir des d'eBay amb el connector macho de 12v ja retirat. Suposant que el vostre encara té el connector, podeu comprar el connector de corrent continu femení o bé tallar-lo i retirar-lo als 2 cables com el meu. Sigui com sigui, haureu d’acabar amb dos cables, el vermell (positiu) i probablement el blanc (negatiu). Connecteu el cable positiu de la font d'alimentació al primer contacte del bloc de borns positiu i el negatiu al primer contacte comú del relé. Per fer-ho més fàcil, he utilitzat uns 150 mm de filferro vermell i negre amb els extrems despullats per anar entre les connexions i connectats mitjançant una tira de borns.

Pas 11: disparar-lo

Amb la font d'alimentació encara apagada, reviseu ràpidament totes les connexions. Un cop feliç, reinicieu el Pi. Torneu a executar l'script des del pas 3:

python3 array-sequencer.py

Els solenoides encara no es mouran, però hauríeu d’escoltar el relé fent clic i il·luminant-lo tal com ho vau fer al pas 3. Finalitzeu l’escriptura (Ctrl + C) i ara és el moment que heu estat esperant: engegueu l’alimentació subministrament! Torneu a executar el guió, ara els solenoides que ballen haurien de cobrar vida. Bon treball!

Vaig tenir mala sort, com podeu veure al vídeo, un altre dels meus solenoides no funcionava, però això va ser culpa meva, ja que anteriorment en vaig danyar un per estrènyer un parabolt de fixació.

Pas 12: Edició de Array-sequencer.py

Preneu-vos una mica de temps per jugar amb array-sequencer.py. Utilitzeu el vostre editor preferit (nano, geany, etc.) per fer canvis a l'script. Proveu de fer el següent i torneu a executar l'script després de cada canvi per veure el seu efecte:

• Canvieu la variable bpm de 120 a un altre número, per exemple 200 per augmentar el tempo.
• A la variable de seqüència, canvieu alguns 0 a 1 per tocar més bateria.
• Dupliqueu les últimes 3 línies abans del claudàtor de tancament a la variable de seqüència per afegir més pulsacions al bucle

Pas 13: instal·leu el seqüenciador de tambor

Ara és quan les coses es fan molt divertides, instal·larem el seqüenciador al vostre Pi. Això ens donarà una interfície web que permet a Python activar els pins GPIO a través de sòcols web.

El codi font està disponible a Github aquí, però suposant que heu seguit el cablejat a l’Instruible, podem descarregar i executar la versió precompilada. Obriu un terminal al vostre Pi i executeu el següent

# Creeu i navegueu a un directori per al nostre projecte

mkdir pibeat cd pibeat # Descarregueu el codi font wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extraieu els fitxers tar -zxf pibeat.tar.gz # Instal·leu els requisits de python pip3 install -r requirements. txt # Executeu el servidor web python3 server.py

A la sortida, si tot té èxit, hauríeu de veure la sortida següent:

======== S’executa a https://0.0.0.0:8080 ========

(Premeu CTRL + C per sortir)

Trobareu l'adreça IP de Pi. Obriu un navegador web i, a continuació, introduïu la IP seguida de: 8080 / index.html (aquest és el port que escolta l'aplicació seguit del nom del fitxer) a la barra d'adreces. Per exemple, si l'adreça IP del vostre Pi és 192.168.1.3, introduïu 192.168.1.3:8080/index.html a la barra d'adreces. Apareixerà el seqüenciador de bateria.

Premeu el botó de reproducció i la bateria hauria de començar a tocar. Juga amb el seqüenciador fins que el teu cor estigui satisfet.

Sempre que hi hagi una ruta de xarxa al vostre Pi, podeu accedir a la interfície web del Pi des de qualsevol dispositiu: proveu-ho des del mòbil o la tauleta.

Pas 14: construir els bidons i l’habitatge

Aquí és on podeu convertir la vostra pila d’espaguetis electrònics en una autèntica bateria. Com s’ha dit abans, el que feu aquí depèn de vosaltres. Es pot utilitzar gairebé qualsevol cosa que faci soroll quan es dóna un cop i és on podeu transformar el vostre projecte en quelcom únic per a vosaltres.

Vaig tenir un bon rebombori a casa meva per buscar idees sobre els bidons que proporcionaven l’ampolla de cervesa, la llauna, la coctelera, la tapa de les ampolles i les culleres. La xarxa de pesca es va trobar a la platja i la campana de l’escriptori i la castanyola de cocodril provenien d’Ebay. Vaig trobar un piano trencat en un salt, això proporcionava els martells per a l'ampolla i la llauna, juntament amb un llapis de fusta per mantenir la campana al seu lloc i unes varetes metàl·liques per girar i mantenir les culleres al seu lloc.

Vaig fer de cada bateria un component independent, de manera que si un es trenca o no n’estic satisfet, el puc canviar amb un altre sense massa enrenou.

Els solenoides vénen amb forats de cargol que requereixen cargols M3. Perforar els forats a la fusta era una mica complicat, ja que heu d’aconseguir el posicionament correcte, però heu trobat que mantenia el solenoide en posició i que marcava els forats amb una brada abans de trepar.

He utilitzat sobretot MDF de 6 mm (accessoris de la meva botiga de bricolatge local) per als tambors al llarg d’uns quants trossos de fusta de ferralla, units amb cola o cargols.

Els martells de la llauna i de l'ampolla de cervesa probablement no siguin necessaris, ja que només es podria obtenir un bon cop directament del solenoide, però volia obtenir el màxim moviment possible a la màquina perquè fos visualment interessant.

Habitatge

La carcassa és una senzilla caixa rugosa i preparada feta de fusta contraxapada de 3,6 mm, MDF de 18 mm i una mica de fusta. Volia fusta contraxapada fina per a la part frontal de la caixa perquè ressonés quan se’m va colpejar amb una cullera, però les opcions de fusta van ser fonamentalment impulsades pel que ja tenia al cobert i a la secció de ferralla de la meva botiga de bricolatge local. Vaig fer una plataforma a la part inferior de la caixa per guardar l’electrònica i una altra plataforma per aguantar els tambors. Per fer la caixa:

1. Talleu 2 mides iguals de MDF per fer els extrems2. Talla 4 trossos de fusta (vaig utilitzar 34 mm x 12 mm) 50 mm més curts que l’amplada desitjada de la caixa3. Clavar el llistó als 2 extrems de MDF per formar la forma de la caixa. Col·loqueu la fusta a uns 1 cm de la part superior i inferior de la caixa. Talla 2 trossos de fusta contraxapada perquè coincideixin amb l’amplada i l’alçada de la caixa. Col·loqueu-los a la part frontal i posterior de la caixa clavant-los al MDF i a la fusta. Talla un trosset de fusta contraxapada per adaptar-la a la caixa i col·loca-la a la part inferior de trossos de fusta per subjectar l’electrònica. Vaig fer la meva aproximadament la meitat de la longitud de la caixa. Talleu un altre tros de fusta contraxapada per fixar-hi els tambors. Això s’assenta a les parts superiors de fusta. Talleu un forat a prop de la plataforma inferior per passar els cables d’alimentació.

Pintura

Per pintar, he utilitzat acrílic Primer Undercoat seguit de testadors Crown Matt. Els testers són una bona manera d’aconseguir una varietat de colors a un preu barat.

Pas 15: asseu-vos i divertiu-vos

I aquí ho teniu, una bateria molt maca. El resum de la seqüència del vídeo de youtube es pot trobar aquí.

Si seguiu endavant i feu el vostre propi per favor, compartiu, m'encantaria veure què us ve. Diverteix-te!