En Raspberry Pi Powered Junk Drum Machine: 15 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Denna instruktionsfilm visar dig hur du gör en Raspberry Pi -robotdrummaskin. Det är verkligen ett roligt, kreativt, interaktivt projekt. Jag visar dig hur du gör de interna funktionerna, men själva trummorna kommer att vara upp till dig, vilket ger dig möjlighet att göra något helt unikt för dig. Till min maskin har jag använt så många hittade föremål som jag kan … hammare från ett piano som räddats från mina grannars hopp, ett fiskenät jag hittade på stranden, en tom bakbönsburk, träskedar, en tom ölflaska, ölflaskor och en skrivbordsklocka bland annat, men låt fantasin bli galen - se vad du har runt huset, nästan vad som helst som ger ljud när du träffar det, och det kommer verkligen att göra ditt projekt ditt eget. du har 2 alternativ:

• En webbläsarbaserad stegsekvens som jag har kallat PiBeat - Det här är väldigt roligt och låter dig styra din trummaskin interaktivt från din Pi eller vilken enhet som helst i samma nätverk (t.ex. din telefon, surfplatta eller dator). Vi kommer att installera det på din Pi senare, men en förhandsvisning kan ses här, och koden finns i GitHub här.
• Ett python -skript för att programmera ett trummönster. Detta är ett bra sätt att skapa en rytm för dig att jamma tillsammans med på din gitarr etc.

Jag försöker hålla nere kostnaderna och som du kommer att se i nästa steg krävs inga dyra specialverktyg. Jag har också försökt förklara hur saker och ting fungerar i varje steg, vilket gör det till ett fantastiskt projekt även om du är en relativt nykomling i Pi -världen, kodning och elektronik och med en begränsad budget.

OK, låt oss jobba!

Steg 1: shoppa

För att bygga den interna mekanismen behöver du:

• 1x 40 Pin Raspberry Pi med Raspbian installerad på en SD, med strömkabel och möjlighet att ansluta till den (jag har använt en Raspberry Pi Zero Wireless med förlödd header från ModMyPi)
• 1x 5v 8 kanals relä
• 1x paket med kvinnliga till kvinnliga bygelkablar (10 ledningar behövs)
• 2x 3 Amp Terminal strips (Du kan använda en brödbräda eller perfboard, men terminal strips är billiga och förhindrar att kablar lossnar, och när jag gjorde detta ägde jag inte ett lödkolv)
• 1x 12v 10a strömförsörjning
• 8x 12v 2a solenoider
• 8x 1N5401 Likriktardioder
• 50 cm 0,5 mm kabel (jag tog bort kärnorna från en dubbelkärnig kabel eftersom det var ett kostnadseffektivt sätt att få röd, svart och dubbelkärna), även om du bara kan använda en färg om du vill. Du kanske inte vill köpa en större längd beroende på bostaden du vill bygga.

Du behöver också följande verktyg:

• Avbitartång
• Wire strippers
• Liten platt skruvmejsel, ca 3 mm
• Beroende på plintremsor du får kan du också behöva en liten skruvmejsel med tvärhuvud

Jag har inte listat några delar eller verktyg för att göra trummorna och alla bostäder som du inte vill lägga i. Jag visar dig hur jag gjorde mina senare, men som sagt innan jag lämnar den delen till din fantasi.

Steg 2: Anslut Pi till reläet

Den maximala spänningen som tillhandahålls av stiften på Pi är 5v. Vi kunde köpa 5v solenoider och driva dessa direkt från Pi, men det skulle inte ge den stora smällen vår trummaskin behöver. Därför använder vi ett relä som låter oss slå på och av en högre spänningskrets (i vårt fall en 12v -krets som innehåller våra 12v -solenoider) från vår lägre spänning GPIO -krets.

Vårt relä har 8 kanaler, vilket innebär att vi kan slå på och av upp till 8 solenoider oberoende av varandra. Varje kanal innehåller 4 kontakter; 3 används av högspänningskretsen som vi kommer att se senare, och 1 som är en "IN" -stift på den lägre spänningskretsen som vi kommer att ansluta vår Pi till. När Pi: s GPIO -pin skickar 5v på en given kanaler IN -pin, kopplar reläet till motsvarande 12v -krets.

På reläets lågspänningssida finns också en GND (jord) stift som vi behöver ansluta till PI: s jord och en VVC -stift för 5v -strömmen från Pi.

Med Pi avstängd, följ diagrammet för att ansluta reläet till Pi med hjälp av bygelkablarna. Du behöver inte använda samma färghoppare, men det kan hjälpa när du följer bilderna.

Steg 3: Låt oss göra lite buller

Det är kanske inte vår fullfjädrade trummaskin ännu, men i det här steget kommer vi att göra lite ljud, om än klick från reläet. Vi kommer att introducera python -skriptet för att programmera trummönster, detta gör att vi kan testa vad vi har gjort hittills.

Skriptet är tillgängligt här.

Starta upp din Pi, öppna en terminal på Pi och ladda ner skriptet genom att köra:

wget

Du kanske vill titta igenom koden och kommentarerna för att få en uppfattning om vad den gör, men låt oss få lite tillfredsställelse och köra den:

python3 array-sequencer.py

Om allt går enligt plan bör du höra kontakterna i reläets öppning och stängning och lampan på motsvarande kanal blinkar. Ta en titt på sekvensvariabeln inuti skriptet för att få en uppfattning om vad som händer - alla kanaler triggas tillsammans, sedan utlöses var och en för sig. Det fortsätter att köras tills du lämnar skriptet genom att trycka på Ctrl + C.

Innan du fortsätter är det en bra idé att stänga av Pi igen vid oavsiktliga kortslutningar när du kopplar upp saker.

Steg 4: Skapa den positiva sidan av vår krets

För att driva 8 solenoider med en strömförsörjning skapar vi en parallellkrets. Du kan se ett diagram över den färdiga 12v -kretsen, men vi kommer att gå igenom den steg för steg.

Du kan använda en brödbräda eller perfboard, men jag valde plintremsor eftersom de är billiga, håller hårt i trådarna, och jag ägde inte heller ett lödkolv när jag skapade detta.

Effektivt måste vi ansluta alla solenoider och en diod för varje solenoid (mer om dioder senare) till den positiva ledningen i vår strömförsörjning.

Med hjälp av fräsarna, klipp och äga plintremsan så att du har ett block med 8 par, skär vid plastbiten som förbinder två block med varandra. Var noga med att inte trimma någon metall.

Vi måste nu ansluta alla terminaler längs ena sidan av remsan. Använd fräsarna för att klippa 7 stycken röd tråd cirka 35 mm lång, använd sedan trådavlägsnaren för att ta bort cirka 5 mm isolering från varje ände av varje tråd.

Använd nu trådarna för att kedja alla terminaler tillsammans längs ena sidan av remsan och hålla trådarna på plats med hjälp av skruvarna. Den första och sista skruven kommer bara att ha 1 tråd, medan resten kommer att ha 2.

Steg 5: Lägg till solenoider och dioder

Eftersom solenoider är elektromagneter rekommenderas dioder för att skydda din krets från flyback (du kan läsa ingående om det här). Därför kommer vi att ge varje solenoid sin egen diod för att skydda vårt relä.

På den motsatta sidan av plintremsan som du kopplade ihop i föregående steg, börja med det första hålet. Sätt i en kabel på solenoiden, lägg sedan in och ena änden av dioden i samma hål. Eftersom dioder endast tillåter strömflöde ett sätt, se till att silverremsan på dioden är mot plintremsan. Dra åt skruven för att hålla dem på plats. Upprepa processen för de återstående 7 hålen.

En av solenoiderna jag fick var felaktig, så när jag tog bilderna bytte jag ut den mot en lägre förstärkarmodell som hade blå ledningar.

Steg 6: Anslut den negativa terminalremsan till solenoiden och dioderna

Som vi gjorde med den positiva sidan, skaffa 1 plintremsa och klipp ner den så att du har ytterligare en remsa med 8 par. Skruva fast dioderna och solenoiderna på denna plintremsa så att den speglar plusplintremsan.

Steg 7: Skapa reläanslutningskablar

Vi är nästan redo att ansluta reläet, men först behöver vi något att ansluta det till. Klipp 8 stycken svart tråd ca 70 mm lång och ta sedan av cirka 5 mm från varje ände. Anslut varje kabel till de 8 återstående kontakterna på den negativa plintremsan.

Steg 8: Koppla upp reläets gemensamma kontakter

Ta en titt på reläet som håller sidan ansluten av hopparna till Pi bort från dig. Varje kanal har 3 kontakter, från vänster till höger kallas de normalt öppna (NO), gemensamma (COM) och normalt stängda (NC). Vi vill bara att våra solenoider ska slås på när det är hög spänning på kanalerna IN -stift, så kommer att använda den normalt öppna kontakten. Om vi skulle använda den normalt stängda kontakten istället skulle det motsatta hända - solenoiden skulle vara på tills en hög spänning skickas till IN -stiftet. Vi kommer också att använda den gemensamma kontakten för att slutföra kretsen.

Eftersom detta är en parallellkrets kommer vi att kedja alla vanliga kontakter på reläet. Klipp 7 bitar av svart tråd ca 60 mm lång och ta bort 5 mm från varje ände. Arbeta längs reläet och anslut alla COM -kontakter (mitten av varje uppsättning av 3) tillsammans. Den första och den sista kommer bara att ha en tråd, resten kommer att ha 2.

Steg 9: Anslut reläet till resten av vår krets

Nu är det dags att ansluta reläet till resten av vår krets. Ta den svarta kabeln från den ena änden av den negativa plintremsan och anslut den till antingen den första eller sista av de normalt öppna (NO) kontakterna på reläet. Upprepa detta för de 7 andra trådbitarna och anslut varje tråd till nästa NO -kontakt.

Steg 10: Anslut 12v -nätaggregatet

För det första, för att undvika stötar, se till att strömförsörjningen är avstängd och att den inte är ansluten till elnätet.

Min strömförsörjning användes från eBay med 12V hankontakten redan avskalad. Om du antar att din fortfarande har kontakten kan du antingen köpa den matchande kvinnliga likströmskontakten, eller klippa ur kontakten och ta bort den till de 2 trådarna som min. Hur som helst måste du sluta med två ledningar, den röda (positiva) och förmodligen vita (negativa). Anslut strömförsörjningens positiva ledning till den första kontakten på plusplinten, och den negativa till den första gemensamma kontakten på reläet. För att göra det enklare använde jag cirka 150 mm röd och svart tråd med ändarna avskalade för att gå mellan anslutningarna och anslutna med en plintremsa.

Steg 11: Släck upp

Med din strömförsörjning fortfarande avstängd, ge alla dina anslutningar en snabb kontroll. När du är glad, starta upp Pi igen. Kör skriptet från steg 3 igen:

python3 array-sequencer.py

Dina solenoider rör sig inte ännu, men du bör höra reläet klicka och lysa precis som du gjorde i steg 3. Avsluta skriptet (Ctrl + C), och nu är det ögonblicket du har väntat på - slå på strömmen tillförsel! Kör manuset igen, dina alla dansande solenoider ska nu komma till liv. Bra jobbat!

Jag hade otur - som du kan se i videon fungerade en annan av mina solenoider inte, men det var mitt fel eftersom jag tidigare skadade en genom att dra åt en fästbult.

Steg 12: Redigera Array-sequencer.py

Ta dig tid att leka med array-sequencer.py. Använd din favoritredigerare (nano, geany etc) för att göra ändringar i skriptet. Prova att göra följande och kör skriptet igen efter varje ändring för att se dess effekt:

• Ändra bpm -variabeln från 120 till ett annat tal, säg 200 för att öka tempot.
• I sekvensvariabeln, ändra några 0: or till 1: or för att spela fler trummor.
• Duplicera de tre sista raderna före den avslutande hakparentesen i sekvensvariabeln för att lägga till fler slag i slingan

Steg 13: Installera Drum Sequencer

Nu är det när saker blir riktigt roliga, vi ska installera sequencer på din Pi. Detta kommer att ge oss ett webbgränssnitt som låter Python utlösa GPIO -stiften över webbuttag.

Källkoden är tillgänglig i Github här, men förutsatt att du följde ledningarna i instruktionsboken kan vi ladda ner och köra den förkompilerade versionen. Öppna en terminal på din Pi och kör följande

# Skapa och navigera in i en katalog för vårt projekt

mkdir pibeat cd pibeat # Ladda ner källkoden wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extrahera filerna tar -zxf pibeat.tar.gz # Installera python -kraven pip3 install -r -krav. txt # Kör webbservern python3 server.py

I utdata, om allt är lyckat bör du se följande utdata:

======== Körs på https://0.0.0.0:8080 =========

(Tryck på CTRL+C för att avsluta)

Hitta Pis IP -adress. Öppna en webbläsare och ange sedan IP följt av: 8080/index.html (detta är porten som programmet lyssnar på följt av filnamn) i adressfältet. Om din Pi: s IP -adress till exempel är 192.168.1.3 anger du 192.168.1.3:8080/index.html i adressfältet. Trumsekvenseraren visas.

Tryck på play -knappen och din trummaskin ska börja spela. Lek med sequencer tills ditt hjärta är nöjd.

Så länge det finns en nätverksväg till din Pi kan du komma åt Pi: s webbgränssnitt från vilken enhet som helst - prova det från din mobil eller surfplatta.

Steg 14: Bygg dina trummor och bostäder

Det är här du får göra din hög med elektronisk spaghetti till en riktig trummaskin. Som du sa tidigare, vad du gör här är upp till dig. Nästan allt som låter när du träffar kan användas, och där du verkligen kan förvandla ditt projekt till något unikt för dig.

Jag hade en bra rotning runt mitt hem för idéer till trummorna som gav ölflaskan, burken, shakern, flaskorna och skedarna. Fiskenätet hittades på stranden, och skrivbordsklockan och krokodilkastanetten kom från eBay. Jag hittade ett uppbrutet piano i ett skipp, detta gav hammare till flaskan och burken, tillsammans med trästick för att hålla klockan på plats och metallstavar för att svänga och hålla skedarna på plats.

Jag gjorde varje trumma till en fristående komponent, så om en går sönder eller om jag inte är nöjd med den kan jag byta ut den med en annan utan alltför mycket krångel.

Magnetventilerna har bulthål som kräver M3 -bultar. Att borra hålen i träet var lite knepigt eftersom du måste få positioneringen precis rätt, men hittade att hålla solenoiden på plats och sedan markera hålen med en bradawl innan borrningen fungerade bra.

Jag använde mestadels 6 mm MDF (avklipp från min lokala byggbutik) för trummorna längs några bitar av skrot, som hålls ihop med antingen lim eller skruvar.

Hammarna på burken och ölflaskan är förmodligen onödiga, eftersom du kan få en bra träff direkt från solenoiden, men jag ville få så mycket rörelse i maskinen som möjligt för att göra det visuellt intressant.

Hus

Höljet är en enkel grov och färdig låda gjord av 3,6 mm plywood, 18 mm MDF och lite bandträ. Jag ville ha tunn plywood på framsidan av lådan så att den ger genklang när den träffas med en sked, men trävalen drivs huvudsakligen av vad jag redan hade i skjulet och skrotavsnittet i min lokala byggbutik. Jag gjorde en plattform i botten av lådan för att behålla elektroniken och en annan plattform för att hålla trummorna. För att göra lådan:

1. Skär 2 lika stora MDF för att göra ändarna2. Skär 4 bitar av lövved (jag använde 34 mm x 12 mm) 50 mm kortare än önskad bredd på lådan3. Spik bandet till de 2 MDF -ändarna för att bilda lådformen. Sätt bandet cirka 1 cm från toppen och botten av lådan. Skär 2 bitar plywood för att matcha boxens bredd och höjd. Fäst dessa på framsidan och baksidan av lådan genom att spika fast mdf och bandträ. Skär en plywoodskiva så att den passar inuti lådan och lägg den på de nedre delarna av lövved för att hålla i elektroniken. Jag gjorde min ungefär hälften av lådans längd. Skär ytterligare en bit plywood för att fästa trummorna på. Detta sitter på de översta bitarna av stripwood. Skär ett hål nära den nedre plattformen för att mata strömkablarna igenom.

Målning

För att måla använde jag Acryl Primer Undercoat följt av Crown Matt testkrukor. Testkrukorna är ett bra sätt att få en mängd olika färger till ett billigt pris.

Steg 15: Luta dig tillbaka och ha kul

Och där har du det, en ganska cool trummaskin. Kärnan för sekvensen i youtube -video hittar du här.

Om du går vidare och gör din egen, vänligen dela, jag skulle gärna se vad du hittar på. Ha så kul!