آلة طبل الخردة التي تعمل بالطاقة Raspberry Pi: 15 خطوة (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

سيوضح لك هذا Instructable كيفية صنع آلة طبل آلية تعمل بالطاقة Raspberry Pi. إنه حقًا مشروع ممتع وإبداعي وتفاعلي. سأوضح لك كيفية القيام بالأعمال الداخلية ، لكن الطبول الفعلي سيكون متروكًا لك ، مما يمنحك الفرصة لصنع شيء فريد تمامًا بالنسبة لك. بالنسبة لآلتي ، استخدمت أكبر عدد ممكن من العناصر التي تم العثور عليها … تخطي المطارق من بيانو تم إنقاذها من جيراني ، وشبكة صيد وجدتها على الشاطئ ، وعلبة خبز فارغة ، وملاعق خشبية ، وزجاجة بيرة فارغة ، وأغطية زجاجات بيرة وجرس المكتب من بين أشياء أخرى ، ولكن دع خيالك يجن جنونًا - شاهد ما لديك حول المنزل ، تقريبًا أي شيء يصدر ضجيجًا عند النقر يمكن استخدامه ، وسيجعل مشروعك حقًا خاصًا بك. لديك خياران:

• تسلسل خطوات يعتمد على المتصفح والذي أسميته PiBeat - إنه ممتع للغاية ويتيح لك التحكم في آلة الطبل الخاصة بك بشكل تفاعلي من Pi أو أي جهاز على نفس الشبكة (مثل الهاتف أو الجهاز اللوحي أو الكمبيوتر). سنقوم بتثبيته على Pi الخاص بك لاحقًا ، ولكن يمكن رؤية المعاينة هنا ، والرمز موجود في GitHub هنا.
• برنامج نصي بيثون لبرمجة نمط طبل. هذه طريقة رائعة لإنشاء إيقاع يمكنك العزف عليه مع الغيتار الخاص بك وما إلى ذلك.

أحاول إبقاء التكاليف منخفضة وكما سترى في الخطوة التالية ، ليست هناك حاجة لأدوات متخصصة باهظة الثمن. لقد حاولت أيضًا أن أشرح كيفية عمل الأشياء في كل خطوة ، مما يجعلها مشروعًا رائعًا حتى لو كنت وافدًا جديدًا نسبيًا إلى عالم باي والترميز والإلكترونيات وبميزانية محدودة.

حسنًا ، لنبدأ العمل!

الخطوة 1: اذهب للتسوق

لبناء الآلية الداخلية ، سوف تحتاج إلى:

• 1x 40 Pin Raspberry Pi مع Raspbian مثبت على SD ، مع كبل الطاقة والقدرة على الاتصال به (لقد استخدمت Raspberry Pi Zero Wireless مع رأس ملحوم مسبقًا من ModMyPi)
• 1x 5 فولت 8 قناة تتابع
• 1x حزمة من أسلاك العبور من الإناث إلى الإناث (يلزم 10 أسلاك)
• شرائط طرفي 2 × 3 أمبير (يمكنك استخدام لوح توصيل أو لوح مثالي ، لكن الشرائط الطرفية رخيصة وتمنع الكابلات من السقوط ، وعند صنع هذا لم يكن لديّ مكواة لحام)
• 1x12v 10a امدادات الطاقة
• 8x 12v 2a الملف اللولبي
• 8x 1N5401 الثنائيات المعدل
• 50 سم من كبل 0.5 مم (لقد جردت النوى من بعض الكابلات ثنائية النواة لأنها كانت طريقة فعالة من حيث التكلفة للحصول على الأحمر والأسود والثنائي النواة) ، على الرغم من أنه يمكنك فقط استخدام لون واحد إذا كنت تريد. قد لا ترغب في شراء طول أكبر اعتمادًا على المسكن الذي ترغب في بنائه.

ستحتاج أيضًا إلى الأدوات التالية:

• قواطع للاسلاك
• قواطع الأسلاك
• مفك صغير مسطح الرأس ، حوالي 3 مم
• اعتمادًا على الشرائط الطرفية التي تحصل عليها ، قد تحتاج أيضًا إلى مفك برغي صغير متقاطع الرأس

لم أقم بإدراج أي أجزاء أو أدوات لصنع الطبول وأي مسكن لا تريد وضعه فيه. سأوضح لك كيف صنعت لي لاحقًا ، ولكن كما قيل قبل أن أترك هذا الجزء لخيالك.

الخطوة 2: قم بربط باي بالمرحل

الحد الأقصى للجهد الذي توفره المسامير الموجودة على Pi هو 5 فولت. يمكننا شراء ملفات لولبية بجهد 5 فولت وتشغيلها مباشرةً من Pi ، لكن هذا لن يعطي الضربة الكبيرة التي تحتاجها آلة الأسطوانة. لذلك نحن نستخدم مرحلًا يتيح لنا تشغيل وإيقاف دائرة جهد أعلى (في حالتنا دائرة 12 فولت تحتوي على ملفات لولبية بجهد 12 فولت) من دائرة GPIO ذات الجهد المنخفض.

يحتوي المرحل الخاص بنا على 8 قنوات ، وهذا يعني أنه يمكننا تشغيل وإيقاف تشغيل ما يصل إلى 8 ملفات لولبية بشكل مستقل. كل قناة تحتوي على 4 موصلات. يتم استخدام 3 بواسطة دائرة الجهد العالي التي سنراها لاحقًا ، و 1 وهو دبوس "IN" في دائرة الجهد المنخفض التي سنقوم بتوصيل Pi بها. عندما يرسل دبوس GPIO الخاص بـ Pi 5 فولت على قناة معينة في دبوس IN ، فإن المرحل سوف يعمل على دائرة 12 فولت المقابلة.

على جانب الجهد المنخفض من التتابع ، يوجد أيضًا دبوس GND (أرضي) نحتاج إلى توصيله بأرض PI ، ودبوس VVC للطاقة 5 فولت من Pi.

مع إيقاف تشغيل Pi ، اتبع الرسم التخطيطي لتوصيل المرحل بـ Pi باستخدام كبلات التوصيل. لا يتعين عليك استخدام وصلات العبور ذات اللون نفسه ، ولكنها قد تساعدك عند اتباع الصور.

الخطوة 3: لنحدث بعض الضوضاء

قد لا تكون آلة الأسطوانة كاملة لدينا حتى الآن ، ولكن في هذه الخطوة سنقوم بإحداث بعض الضوضاء ، وإن كانت نقرات من المرحل. سنقدم برنامج Python النصي لبرمجة أنماط الطبل ، وهذا سيمكننا من اختبار ما فعلناه حتى الآن.

النص متاح له جوهر هنا.

قم بتشغيل Pi ، وافتح محطة طرفية على Pi وقم بتنزيل البرنامج النصي عن طريق تشغيل:

wget

قد ترغب في الاطلاع على الكود والتعليقات للحصول على فكرة عما يفعله ، ولكن دعنا نحصل على بعض الإرضاء ونقوم بتشغيله:

python3 array-sequencer.py

إذا سارت الأمور على ما يرام ، يجب أن تسمع جهات الاتصال في فتح وإغلاق التتابع ويومض الضوء على القناة المقابلة. ألق نظرة على متغير التسلسل داخل البرنامج النصي للحصول على فكرة عما يحدث - سيتم تشغيل جميع القنوات معًا ، ثم سيتم تشغيل كل منها على حدة. سيستمر العمل حتى تخرج من البرنامج النصي بالضغط على Ctrl + C.

قبل المتابعة ، من المستحسن إيقاف تشغيل Pi مرة أخرى في حالة حدوث أي دائرة قصر عرضية عند توصيل الأسلاك.

الخطوة 4: قم بإنشاء الجانب الإيجابي من دائرتنا

لتشغيل 8 ملفات لولبية بمصدر طاقة واحد ، سننشئ دائرة موازية. يمكنك رؤية رسم تخطيطي لدائرة 12 فولت المكتملة ، لكننا سنمر بها خطوة بخطوة.

يمكنك استخدام اللوح أو اللوح ، لكنني اخترت الشرائط الطرفية لأنها رخيصة ، وأمسك الأسلاك بإحكام ، ولم أكن أمتلك أيضًا مكواة لحام عند إنشاء هذا.

بشكل فعال ، نحتاج إلى توصيل جميع الملفات اللولبية ، والصمام الثنائي لكل ملف لولبي (المزيد عن الثنائيات لاحقًا) بالسلك الموجب الأول لمصدر الطاقة لدينا.

باستخدام القواطع ، قم بقطع الشريط الطرفي بحيث يكون لديك كتلة مكونة من 8 أزواج ، مقطعة في لقمة بلاستيكية تربط كتلتين معًا. احرص على عدم تقليم أي معدن.

نحن الآن بحاجة إلى ربط جميع المحطات أسفل جانب واحد من الشريط. استخدم القواطع لقطع 7 قطع من الأسلاك الحمراء يبلغ طولها حوالي 35 مم ، ثم استخدم قواطع الأسلاك لإزالة حوالي 5 مم من العزل من كل طرف من كل سلك.

استخدم الآن الأسلاك لتسلسل جميع المحطات معًا على طول جانب واحد من الشريط ، مع تثبيت الأسلاك في مكانها باستخدام البراغي. سيكون للمسمار الأول والأخير سلك واحد فقط ، بينما سيحتوي الباقي على سلكين.

الخطوة 5: أضف الملف اللولبي والثنائيات

نظرًا لأن الملف اللولبي عبارة عن مغناطيس كهربائي ، يوصى باستخدام الثنائيات لحماية دائرتك من flyback (يمكنك قراءة هذا بالتفصيل هنا). لذلك سوف نعطي كل ملف لولبي الصمام الثنائي الخاص به لحماية التتابع الخاص بنا.

على الجانب الآخر من الشريط الطرفي الذي قمت بتوصيل الأسلاك به معًا في الخطوة السابقة ، ابدأ بالفتحة الأولى. أدخل سلكًا واحدًا من الملف اللولبي ، ثم أضف طرفًا واحدًا من الصمام الثنائي في نفس الفتحة. نظرًا لأن الثنائيات تسمح فقط بتدفق التيار في اتجاه واحد ، تأكد من أن الشريط الفضي على الصمام الثنائي باتجاه الشريط الطرفي. أحكم ربط البرغي لتثبيتها في مكانها. كرر العملية مع الثقوب السبعة المتبقية.

كان أحد الملفات اللولبية التي تلقيتها معيبًا ، لذا في وقت التقاط الصور ، قمت بتبديلها بنموذج أمبير منخفض يحتوي على أسلاك زرقاء.

الخطوة 6: قم بتوصيل الشريط الطرفي السالب بالملف اللولبي والصمامات الثنائية

كما فعلنا مع الجانب الإيجابي ، احصل على شريط طرفي واحد وقم بقصه بحيث يكون لديك شريط آخر من 8 أزواج. اربط الثنائيات والملفات اللولبية في مكانها في هذا الشريط الطرفي بحيث يعكس الشريط الطرفي الزائد.

الخطوة 7: إنشاء أسلاك توصيل الترحيل

نحن جاهزون تقريبًا لتوصيل التتابع ، لكننا نحتاج أولاً إلى شيء لربطه به. اقطع 8 قطع من الأسلاك السوداء بطول 70 مم ، ثم انزع حوالي 5 مم من كل طرف. قم بتوصيل كل سلك بالموصلات الثمانية المتبقية على الشريط الطرفي السالب.

الخطوة 8: قم بربط موصلات الترحيل المشتركة

ألقِ نظرة على التتابع الذي يحمل الجانب المتصل من وصلات العبور بـ Pi بعيدًا عنك. تحتوي كل قناة على 3 جهات اتصال ، من اليسار إلى اليمين ، يطلق عليها عادةً مفتوحة (NO) ، ومشتركة (COM) ومغلقة عادةً (NC). نريد فقط أن يتم تشغيل الملفات اللولبية الخاصة بنا عندما يكون هناك جهد عالٍ على قنوات IN ، لذلك سنستخدم جهة الاتصال المفتوحة عادةً. إذا أردنا استخدام جهة الاتصال المغلقة عادةً بدلاً من ذلك ، فسيحدث العكس - سيظل الملف اللولبي قيد التشغيل حتى يتم إرسال جهد عالي على دبوس IN. سنستخدم أيضًا جهة الاتصال المشتركة لإكمال الدائرة.

نظرًا لأن هذه دائرة متوازية ، فسنقوم بتسلسل جميع جهات الاتصال المشتركة على التتابع. قم بقطع 7 قطع من الأسلاك السوداء بطول 60 مم وقسم 5 مم من كل طرف. اعمل على طول المرحل الذي يربط جميع جهات اتصال COM (منتصف كل مجموعة من 3) معًا. سيحتوي الأول والأخير على سلك واحد فقط ، بينما سيكون للباقي سلكان.

الخطوة 9: قم بتوصيل المرحل ببقية دائرتنا

حان الوقت الآن لتوصيل التتابع ببقية دائرتنا. خذ الطرف غير المرتبط من قطعة السلك السوداء من أحد طرفي الشريط الطرفي السالب ، وقم بتوصيله إما بأول أو آخر جهات الاتصال المفتوحة عادة (NO) على التتابع. كرر هذا مع 7 قطع أخرى من الأسلاك ، وربط كل سلك بجهة اتصال NO التالية.

الخطوة 10: قم بتوصيل مصدر الطاقة 12 فولت

أولاً ، لتجنب أي صدمة ، تأكد من إيقاف تشغيل مصدر الطاقة وفصله عن التيار الكهربائي.

تم استخدام مصدر الطاقة الخاص بي من eBay مع قابس ذكر بجهد 12 فولت تم تجريده بالفعل. بافتراض أن قابسك لا يزال يحتوي على القابس ، يمكنك إما شراء موصل DC الأنثوي المطابق ، أو قطع القابس وإعادته إلى السلكين مثل سلكي. في كلتا الحالتين ، يجب أن ينتهي بك الأمر بسلكين ، الأحمر (موجب) وربما الأبيض (سلبي). قم بتوصيل السلك الموجب لمصدر الطاقة بأول جهة اتصال على الكتلة الطرفية الموجبة ، والسلك السالب بأول جهة اتصال مشتركة على الترحيل. لتسهيل ذلك ، استخدمت حوالي 150 مم من السلك الأحمر والأسود مع نهايات مجردة للتنقل بين التوصيلات ، ومتصلة باستخدام شريط طرفي.

الخطوة 11: أطلق النار

مع استمرار إيقاف تشغيل مصدر الطاقة ، امنح جميع اتصالاتك فحصًا سريعًا. بمجرد أن تصبح سعيدًا ، قم بتشغيل Pi مرة أخرى. قم بتشغيل البرنامج النصي من الخطوة 3 مرة أخرى:

python3 array-sequencer.py

لن تتحرك الملفات اللولبية بعد ، ولكن يجب أن تسمع نقرة الترحيل وتضيء تمامًا كما فعلت في الخطوة 3. قم بإنهاء البرنامج النصي (Ctrl + C) ، والآن هذه هي اللحظة التي تنتظرها - قم بتشغيل الطاقة إمداد! قم بتشغيل البرنامج النصي مرة أخرى ، يجب أن تنبض الحياة الآن بملفاتك اللولبية الراقصة. عمل جيد!

لم أكن محظوظًا - كما ترون في الفيديو ، لم يكن أحد الملفات اللولبية الخاصة بي يعمل ، لكن هذا كان خطأي لأنني أتلفت سابقًا بسبب تشديد مسمار التثبيت.

الخطوة 12: تحرير Array-sequencer.py

خذ بعض الوقت للعب مع array-sequencer.py. استخدم المحرر المفضل لديك (nano ، geany ، إلخ) لإجراء تغييرات على البرنامج النصي. حاول القيام بما يلي وإعادة تشغيل البرنامج النصي بعد كل تغيير لمعرفة تأثيره:

• قم بتغيير متغير bpm من 120 إلى رقم آخر ، قل 200 لزيادة الإيقاع.
• في متغير التسلسل ، قم بتغيير بعض 0 إلى 1 لتشغيل المزيد من الطبول.
• قم بتكرار آخر 3 أسطر قبل قوس الإغلاق المربع في متغير التسلسل لإضافة المزيد من الإيقاعات إلى الحلقة

الخطوة 13: قم بتثبيت جهاز تسلسل الأسطوانة

الآن هذا عندما تصبح الأمور ممتعة حقًا ، سنقوم بتثبيت منظم التسلسل على Pi الخاص بك. سيعطينا هذا واجهة ويب تتيح لـ Python تشغيل دبابيس GPIO عبر مآخذ الويب.

يتوفر الكود المصدري في Github هنا ، ولكن بافتراض أنك اتبعت الأسلاك في Instructable ، يمكننا تنزيل الإصدار المترجم مسبقًا وتشغيله. افتح Terminal على Pi الخاص بك ، وقم بتشغيل ما يلي

# إنشاء وانتقل إلى دليل لمشروعنا

mkdir pibeat cd pibeat # تنزيل رمز المصدر wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # استخراج الملفات tar -zxf pibeat.tar.gz # تثبيت متطلبات python pip3 install -r. txt # قم بتشغيل خادم الويب python3 server.py

في الإخراج ، إذا نجح كل شيء ، يجب أن ترى الناتج التالي:

======== يعمل على https://0.0.0.0:8080 ========

(اضغط CTRL + C للإنهاء)

ابحث عن عنوان IP الخاص بـ Pi. افتح مستعرض ويب ، ثم أدخل عنوان IP متبوعًا بـ: 8080 / index.html (هذا هو المنفذ الذي يستمع إليه التطبيق متبوعًا باسم الملف) في شريط العناوين. على سبيل المثال ، إذا كان عنوان IP الخاص بـ Pi هو 192.168.1.3 ، فأدخل 192.168.1.3:8080/index.html في شريط العناوين. سيظهر مُسلسِل الأسطوانة.

اضغط على زر التشغيل وستبدأ آلة الطبل في اللعب. العب مع منظم التسلسل حتى يرضي قلبك.

طالما يوجد مسار شبكة إلى Pi الخاص بك ، يمكنك الوصول إلى واجهة الويب الخاصة بـ Pi من أي جهاز - جربها من هاتفك المحمول أو الكمبيوتر اللوحي.

الخطوة 14: بناء الطبول والإسكان

هذا هو المكان الذي يمكنك فيه تحويل كومة السباغيتي الإلكترونية إلى آلة طبول حقيقية. كما قيل من قبل ، ما تفعله هنا متروك لك. يمكن استخدام أي شيء يحدث ضوضاء عند النقر ، وهو المكان الذي يمكنك فيه تحويل مشروعك إلى شيء فريد بالنسبة لك.

لقد بحثت جيدًا حول منزلي بحثًا عن أفكار للطبول التي توفر زجاجة البيرة والعلبة والشيكر وأغطية الزجاجات والملاعق. تم العثور على شبكة الصيد على الشاطئ ، وجاء جرس المكتب وصنع التمساح من موقع eBay. لقد وجدت بيانوًا مكسورًا في القفزة ، وقد وفر هذا المطارق للزجاجة والعلبة ، جنبًا إلى جنب مع داول خشبي لتثبيت الجرس في مكانه وقضبان معدنية لتدوير وتثبيت الملاعق في مكانها.

لقد جعلت كل طبلة مكونًا مستقلاً ، لذلك إذا تعطل أحدها أو لم أكن سعيدًا بها ، يمكنني تبديلها بأخرى دون الكثير من الجلبة.

تأتي الملفات اللولبية مع فتحات مسامير تتطلب مسامير M3. كان حفر الثقوب في الخشب أمرًا صعبًا بعض الشيء حيث يتعين عليك الحصول على الموضع الصحيح تمامًا ، ولكنك وجدت تثبيت الملف اللولبي في موضعه ثم وضع علامة على الثقوب باستخدام براداول قبل أن يعمل الحفر جيدًا.

لقد استخدمت في الغالب 6 مم MDF (قطع من متجر DIY المحلي الخاص بي) للبراميل على طول بضع قطع من الخشب الخردة ، مثبتة معًا إما بالغراء أو البراغي.

ربما تكون المطارق الموجودة على العلبة وزجاجة البيرة غير ضرورية ، حيث يمكنك الحصول على ضربة جيدة مباشرة من الملف اللولبي ، لكنني أردت الحصول على أكبر قدر ممكن من الحركة في الماكينة لجعلها ممتعة بصريًا.

الإسكان

الغلاف عبارة عن صندوق خشن وجاهز بسيط مصنوع من الخشب الرقائقي 3.6 مم ، 18 مم MDF وبعض الخشب الشريطي. كنت أرغب في الحصول على خشب رقائقي رقيق للجزء الأمامي من الصندوق بحيث يكون له صدى عند ضربه بملعقة ، لكن اختيارات الخشب كانت مدفوعة بشكل أساسي بما كان لدي بالفعل في السقيفة وقسم الخشب الخردة في متجري المحلي. لقد صنعت منصة في الجزء السفلي من الصندوق للحفاظ على الإلكترونيات ، ومنصة أخرى لتثبيت الطبول. لعمل الصندوق:

1. قطع 2 أحجام متساوية من MDF لجعل النهايات 2. قطع 4 قطع من الخشب الشريطي (لقد استخدمت 34 مم × 12 مم) أقصر بمقدار 50 مم من العرض المطلوب للصندوق 3. قم بتثبيت الخشب الشريطي على نهايتي MDF لتشكيل شكل الصندوق. ضع الخشب الشريطي على بعد حوالي 1 سم من أعلى الصندوق وأسفله. قطع قطعتين من الخشب الرقائقي لتتناسب مع عرض وارتفاع الصندوق. قم بتثبيتها على الجزء الأمامي والخلفي من الصندوق عن طريق تسميرها على mdf والخشب الشريطي.5. قطع قطعة من الخشب الرقائقي لتناسب داخل الصندوق ووضعها على القطع السفلية من خشب الشريط لتثبيت الإلكترونيات. لقد صنعت نصف طول الصندوق تقريبًا. قطع قطعة أخرى من الخشب الرقائقي لربط البراميل بها. هذا يوضع على القطع العلوية من خشب الشريط. قم بقطع فتحة بالقرب من المنصة السفلية لتغذية كبلات الطاقة من خلالها.

تلوين

للطلاء ، استخدمت طبقة أساس أكريليك برايمر متبوعة بأواني اختبار Crown Matt. تعتبر أواني الاختبار طريقة جيدة للحصول على مجموعة متنوعة من الألوان بسعر رخيص.

الخطوة 15: اجلس واستمتع بوقتك

ويوجد لديك ، آلة طبول رائعة جدًا. يمكن العثور على جوهر التسلسل في فيديو youtube هنا.

إذا مضت قدمًا وصنعت ما تريده ، فيرجى مشاركته ، أود أن أرى ما توصلت إليه. استمتع!