A Raspberry Pi Powered Junk Drum Machine: 15 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este Instructable mostrará como fazer uma bateria eletrônica robótica com Raspberry Pi. É realmente um projeto divertido, criativo e interativo. Eu vou te mostrar como fazer o funcionamento interno, mas a bateria real vai depender de você, dando-lhe a oportunidade de fazer algo completamente único para você. Para minha máquina, usei o máximo de itens encontrados que pude … martelos de um piano resgatado de meus vizinhos pular, uma rede de pesca que encontrei na praia, uma lata de feijão de assar vazia, colheres de madeira, uma garrafa de cerveja vazia, tampas de garrafas de cerveja e uma campainha de mesa entre outras coisas, mas deixe sua imaginação enlouquecer - veja o que você tem em casa, quase tudo que faz barulho ao ser atingido pode ser usado, e isso tornará seu projeto realmente seu. Para controlá-lo, você tem 2 opções:

• Uma sequência de etapas baseada em navegador que chamei de PiBeat - muito divertida e permite que você controle sua bateria eletrônica interativamente a partir de seu Pi ou de qualquer dispositivo na mesma rede (como seu telefone, tablet ou computador). Vamos instalá-lo no seu Pi mais tarde, mas uma prévia pode ser vista aqui, e o código está no GitHub aqui.
• Um script python para programar um padrão de bateria. Esta é uma ótima maneira de criar um ritmo para você tocar junto com sua guitarra, etc.

Tento manter os custos baixos e, como você verá na próxima etapa, não são necessárias ferramentas especializadas caras. Também tentei explicar como as coisas funcionam em cada etapa, tornando-o um grande projeto, mesmo se você for um novato no mundo do Pi, codificação e eletrônica e com um orçamento limitado.

OK, vamos trabalhar!

Etapa 1: vá às compras

Para construir o mecanismo interno, você precisará de:

• 1x Raspberry Pi de 40 pinos com Raspbian instalado em um SD, com cabo de alimentação e capacidade de conexão (usei um Raspberry Pi Zero Wireless com conector pré-soldado do ModMyPi)
• 1x 5v 8 canal relé
• 1x pacote de fios de jumper fêmea para fêmea (10 fios necessários)
• Tiras de terminais de 2x 3 Amp (você poderia usar uma placa de ensaio ou perfboard, mas as tiras de terminais são baratas e evitam que os cabos se soltem, e ao fazer isso eu não tinha um ferro de solda)
• Fonte de alimentação 1x 12v 10a
• 8x 12v 2a Solenóides
• 8x 1N5401 diodos retificadores
• 50 cm de cabo de 0,5 mm (eu tirei os núcleos de alguns cabos de núcleo duplo, pois era uma forma econômica de obter núcleo vermelho, preto e núcleo duplo), embora você possa usar apenas uma cor se quiser. Você pode querer comprar um comprimento maior dependendo da caixa que deseja construir.

Você também precisará das seguintes ferramentas:

• Cortadores de arame
• Decapantes de arame
• Chave de fenda pequena de cabeça chata, cerca de 3 mm
• Dependendo das réguas de terminais que você conseguir, também pode ser necessária uma pequena chave de fenda em cruz

Não listei nenhuma peça ou ferramenta para fazer os tambores e qualquer caixa que você não queira colocar. Vou mostrar como fiz a minha mais tarde, mas como disse antes, vou deixar essa parte para sua imaginação.

Etapa 2: conecte o Pi ao relé

A tensão máxima fornecida pelos pinos no Pi é 5v. Poderíamos comprar solenóides de 5v e energizá-los diretamente do Pi, mas isso não daria o grande baque de que nossa bateria eletrônica precisa. Portanto, estamos usando um relé que nos permite ligar e desligar um circuito de alta tensão (no nosso caso, um circuito de 12 V contendo nossos solenóides de 12 V) de nosso circuito GPIO de baixa tensão.

Nosso relé possui 8 canais, o que significa que podemos ligar e desligar até 8 solenóides de forma independente. Cada canal contém 4 conectores; 3 são usados pelo circuito de alta tensão que veremos mais tarde, e 1 que é um pino 'IN' no circuito de baixa tensão ao qual conectaremos nosso Pi. Quando o pino GPIO do Pi envia 5v em um determinado pino IN do canal, o relé liga o circuito de 12v correspondente.

No lado de baixa tensão do relé, há também um pino GND (terra) que precisamos conectar ao aterramento do PI e um pino VVC para a alimentação de 5v do Pi.

Com o Pi desligado, siga o diagrama para conectar o relé ao Pi usando os cabos jumper. Você não precisa usar jumpers da mesma cor, mas pode ajudar ao acompanhar as imagens.

Etapa 3: Vamos fazer barulho

Pode não ser nossa bateria eletrônica completa ainda, mas nesta etapa faremos algum barulho, embora com cliques do relé. Apresentaremos o script python para programar padrões de bateria, o que nos permitirá testar o que fizemos até agora.

O script está disponível e tem uma essência aqui.

Inicialize seu Pi, abra um terminal no Pi e baixe o script executando:

wget

Você pode querer dar uma olhada no código e nos comentários para ter uma ideia do que ele faz, mas vamos obter alguma gratificação e executá-lo:

python3 array-sequencer.py

Se tudo correr conforme o planejado, você deverá ouvir os contatos do relé abrindo e fechando e a luz do canal correspondente piscar. Dê uma olhada na variável de sequência dentro do script para ter uma ideia do que está acontecendo - todos os canais serão acionados juntos e, em seguida, cada um será acionado individualmente. Ele continuará em execução até que você saia do script pressionando Ctrl + C.

Antes de continuar, é uma boa ideia desligar o Pi novamente no caso de qualquer curto-circuito acidental durante a instalação elétrica.

Etapa 4: Crie o lado positivo do nosso circuito

Para alimentar 8 solenóides com uma fonte de alimentação, criaremos um circuito paralelo. Você pode ver um diagrama do circuito de 12 V completo, mas vamos examiná-lo passo a passo.

Você poderia usar uma placa de ensaio ou uma perfboard, mas optei por réguas de terminais porque são baratas, prendem os fios com firmeza e também não possuía um ferro de solda ao criá-las.

Efetivamente, precisamos conectar todos os solenóides e um diodo para cada solenóide (mais sobre diodos posteriormente) ao 1 fio positivo de nossa fonte de alimentação.

Usando os cortadores, corte a tira terminal de forma que você tenha um bloco de 8 pares, cortando a broca de plástico que conecta os dois blocos. Tenha cuidado para não cortar nenhum metal.

Agora precisamos juntar todos os terminais de um lado da faixa. Use os cortadores para cortar 7 pedaços de fio vermelho com cerca de 35 mm de comprimento e, em seguida, use os desencapadores de fio para remover cerca de 5 mm de isolamento de cada extremidade de cada fio.

Agora use os fios para encadear todos os terminais ao longo de um lado da tira, segurando os fios no lugar usando os parafusos. O primeiro e o último parafuso terão apenas 1 fio, enquanto o resto terá 2.

Etapa 5: adicione os solenóides e diodos

Como os solenóides são eletroímãs, os diodos são recomendados para proteger seu circuito de flyback (você pode ler mais sobre isso aqui). Portanto, daremos a cada solenóide seu próprio diodo para proteger nosso relé.

No lado oposto da tira de terminais à qual você ligou na etapa anterior, comece com o primeiro orifício. Insira 1 fio do solenóide e, em seguida, adicione uma extremidade do diodo no mesmo orifício. Como os diodos só permitem o fluxo de corrente em uma direção, certifique-se de que a faixa prateada do diodo esteja voltada para a faixa do terminal. Aperte o parafuso para mantê-los no lugar. Repita o processo para os 7 orifícios restantes.

Um dos solenóides que recebi estava com defeito, então, na hora de tirar as fotos, troquei-o por um modelo de amplificador inferior que tinha fios azuis.

Etapa 6: Conecte a Faixa do Terminal Negativo ao Solenóide e Diodos

Como fizemos com o lado positivo, pegue 1 tira terminal e corte-a para obter outra tira de 8 pares. Aparafuse os diodos e solenóides nesta barra de terminais de forma que ela espelhe a barra de terminais mais.

Etapa 7: Criar os fios de conexão do relé

Estamos quase prontos para conectar o relé, mas primeiro precisamos de algo para conectá-lo. Corte 8 pedaços de fio preto com cerca de 70 mm de comprimento e retire cerca de 5 mm de cada extremidade. Conecte cada fio aos 8 conectores restantes na barra de terminais negativos.

Etapa 8: Conecte os conectores comuns do relé

Dê uma olhada no relé segurando o lado conectado pelos jumpers ao Pi longe de você. Cada canal possui 3 contatos, da esquerda para a direita são denominados normalmente aberto (NO), comum (COM) e normalmente fechado (NC). Queremos que nossos solenóides liguem apenas quando houver alta tensão no pino IN dos canais, então usaremos o contato normalmente aberto. Se fôssemos usar o contato normalmente fechado, o oposto aconteceria - o solenóide ficaria ligado até que uma alta tensão fosse enviada ao pino IN. Também usaremos o contato comum para completar o circuito.

Como este é um circuito paralelo, faremos a ligação em cadeia de todos os contatos comuns no relé. Corte 7 pedaços de fio preto com cerca de 60 mm de comprimento e tire 5 mm de cada extremidade. Trabalhe ao longo do relé conectando todos os contatos COM (o meio de cada conjunto de 3) juntos. O primeiro e o último terão apenas um fio, o restante terá 2.

Etapa 9: conecte o relé ao resto do nosso circuito

Agora é hora de conectar o relé ao resto do nosso circuito. Pegue a extremidade solta do pedaço de fio preto de uma extremidade da tira de terminais negativos e conecte-o ao primeiro ou ao último dos contatos normalmente abertos (NO) no relé. Repita isso para os outros 7 pedaços de fio, conectando cada fio ao próximo contato NA.

Etapa 10: conectar a fonte de alimentação de 12v

Em primeiro lugar, para evitar qualquer choque, certifique-se de que sua fonte de alimentação esteja desligada e desconectada da rede elétrica.

Minha fonte de alimentação veio do eBay com o plugue macho de 12v já removido. Presumindo que o seu ainda tenha o plugue, você pode comprar o conector DC fêmea correspondente ou cortar o plugue e removê-lo dos 2 fios como o meu. De qualquer forma, você precisa terminar com 2 fios, o vermelho (positivo) e provavelmente o branco (negativo). Conecte o fio positivo da fonte de alimentação ao primeiro contato no bloco de terminais positivo e o negativo ao primeiro contato comum no relé. Para tornar isso mais fácil, usei cerca de 150 mm de fio vermelho e preto com as pontas desencapadas para passar entre as conexões e conectado usando uma régua de terminais.

Etapa 11: Acenda

Com a fonte de alimentação ainda desligada, dê uma rápida verificação em todas as suas conexões. Quando estiver satisfeito, inicialize o Pi novamente. Execute o script da etapa 3 novamente:

python3 array-sequencer.py

Seus solenóides ainda não se moverão, mas você deve ouvir o clique do relé e acender, assim como fez na etapa 3. Encerre o script (Ctrl + C) e agora é o momento pelo qual você estava esperando - ligue a energia fornecem! Execute o script novamente, todos os seus solenóides dançantes devem ganhar vida. Bom trabalho!

Tive azar - como você pode ver no vídeo, outro dos meus solenóides não estava funcionando, mas isso foi minha culpa, já que anteriormente danifiquei um ao apertar demais um parafuso de fixação.

Etapa 12: Editando Array-sequencer.py

Reserve um tempo para brincar com array-sequencer.py. Use seu editor favorito (nano, geany etc) para fazer alterações no script. Tente fazer o seguinte e execute novamente o script após cada alteração para ver seu efeito:

• Altere a variável bpm de 120 para outro número, digamos 200 para aumentar o andamento.
• Na variável de sequência, altere alguns 0s para 1s para tocar mais bateria.
• Duplique as últimas 3 linhas antes do colchete de fechamento na variável de sequência para adicionar mais batidas ao loop

Etapa 13: Instale o sequenciador de bateria

Agora é quando as coisas ficam realmente divertidas, vamos instalar o sequenciador no seu Pi. Isso nos dará uma interface da web que permite que o Python acione os pinos GPIO nos soquetes da web.

O código-fonte está disponível no Github aqui, mas presumindo que você seguiu a fiação no Instructable, podemos baixar e executar a versão pré-compilada. Abra um terminal em seu Pi e execute o seguinte

# Crie e navegue em um diretório para o nosso projeto

mkdir pibeat cd pibeat # Baixe o código-fonte wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extraia os arquivos tar -zxf pibeat.tar.gz # Instale os requisitos python pip3 install -r requisitos. txt # Execute o servidor web python3 server.py

Na saída, se tudo for bem-sucedido, você verá a seguinte saída:

======== Executando em https://0.0.0.0:8080 ========

(Pressione CTRL + C para sair)

Encontre o endereço IP de Pi. Abra um navegador da web e digite o IP seguido por: 8080 / index.html (esta é a porta em que o aplicativo está escutando seguido pelo nome do arquivo) na barra de endereço. Por exemplo, se o endereço IP do seu Pi for 192.168.1.3, digite 192.168.1.3:8080/index.html na barra de endereço. O sequenciador de bateria aparecerá.

Aperte o botão play e sua bateria deve começar a tocar. Brinque com o sequenciador até que seu coração esteja satisfeito.

Contanto que haja uma rota de rede para o seu Pi, você pode acessar a interface da web do Pi de qualquer dispositivo - experimente de seu celular ou tablet.

Etapa 14: Construindo sua bateria e habitação

É aqui que você transforma sua pilha de espaguete eletrônico em uma verdadeira bateria eletrônica. Como disse antes, o que você faz aqui é com você. Praticamente tudo que faz barulho ao ser atingido pode ser usado e é onde você pode realmente transformar seu projeto em algo único para você.

Fiz uma boa reviravolta em minha casa em busca de ideias para os tambores que forneciam a garrafa de cerveja, lata, shaker, tampas de garrafa e colheres. A rede de pesca foi encontrada na praia, e o sino da mesa e a castanhola de crocodilo vieram do eBay. Eu encontrei um piano quebrado em uma caçamba, isso forneceu os martelos para a garrafa e a lata, junto com uma cavilha de madeira para segurar o sino no lugar e hastes de metal para girar e segurar as colheres no lugar.

Tornei cada bateria um componente autônomo, então se um quebrar ou eu não ficar feliz com ele, posso trocá-lo por outro sem muito barulho.

Os solenóides vêm com orifícios de parafusos que requerem parafusos M3. Perfurar os orifícios na madeira foi um pouco complicado, pois você precisa obter o posicionamento correto, mas descobriu que segurar o solenóide na posição e marcar os orifícios com um bradawl antes de perfurar funcionou bem.

Eu usei principalmente MDF de 6 mm (sobras da minha loja local de bricolagem) para os tambores ao longo de alguns pedaços de madeira, presos juntos com cola ou parafusos.

Os martelos na lata e na garrafa de cerveja são provavelmente desnecessários, já que você poderia obter apenas um bom golpe direto do solenóide, mas eu queria obter o máximo de movimento possível na máquina para torná-la visualmente interessante.

Habitação

A caixa é uma caixa simples e pronta feita de compensado de 3,6 mm, MDF de 18 mm e algumas tiras. Eu queria madeira compensada fina para a frente da caixa para que ressoasse quando atingida com uma colher, mas as opções de madeira foram principalmente impulsionadas pelo que eu já tinha no galpão e pela seção de sucata de madeira em minha loja local de bricolagem. Fiz uma plataforma na parte inferior da caixa para manter a eletrônica e outra plataforma para segurar a bateria. Para fazer a caixa:

1. Corte 2 tamanhos iguais de MDF para fazer as pontas2. Corte 4 pedaços de stripwood (usei 34mm x 12mm) 50mm mais curtos do que a largura desejada da caixa3. Pregue a tira de madeira nas 2 extremidades de MDF para formar a forma de caixa. Coloque a tira de madeira a cerca de 1 cm de distância do topo e do fundo da caixa.4. Corte 2 pedaços de madeira compensada para combinar com a largura e a altura da caixa. Anexe-os à frente e atrás da caixa pregando no mdf e stripwood.5. Corte um pedaço de madeira compensada para caber dentro da caixa e coloque no fundo pedaços de madeira para segurar os componentes eletrônicos. Eu fiz o meu com cerca de metade do comprimento da caixa. Corte outro pedaço de madeira compensada para prender os tambores. Isso fica nas peças superiores do stripwood.7. Faça um orifício perto da plataforma inferior para passar os cabos de alimentação.

Quadro

Para pintar, usei Acrylic Primer Undercoat seguido de potes testadores Crown Matt. Os potes de teste são uma boa maneira de obter uma variedade de cores a um preço barato.

Etapa 15: Sente-se e divirta-se

E aí está, uma bateria eletrônica bem legal. A essência da sequência no vídeo do youtube pode ser encontrada aqui.

Se você for em frente e fizer o seu, por favor, compartilhe, eu adoraria ver o que você descobriria. Divirta-se!