Une boîte à rythmes indésirable alimentée par Raspberry Pi : 15 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Ce Instructable va vous montrer comment faire une boîte à rythmes robotique alimentée par Raspberry Pi. C'est vraiment un projet amusant, créatif et interactif. Je vais vous montrer comment faire le fonctionnement interne, mais la batterie dépendra de vous, vous donnant la possibilité de créer quelque chose de complètement unique pour vous. Pour ma machine, j'ai utilisé autant d'objets trouvés que possible… des marteaux d'un piano sauvé de la benne de mes voisins, un filet de pêche que j'ai trouvé sur la plage, une boîte de fèves au lard vide, des cuillères en bois, une bouteille de bière vide, des bouchons de bouteille de bière et une sonnette de bureau entre autres, mais laissez aller votre imagination - voyez ce que vous avez dans la maison, à peu près tout ce qui fait du bruit quand vous frappez peut être utilisé, et cela fera vraiment de votre projet le vôtre. Pour le contrôler, tu as 2 possibilités:

• Une séquence d'étapes basée sur un navigateur que j'ai appelée PiBeat - C'est très amusant et vous permet de contrôler votre boîte à rythmes de manière interactive à partir de votre Pi, ou de tout appareil sur le même réseau (tel que votre téléphone, tablette ou ordinateur). Nous l'installerons sur votre Pi plus tard, mais un aperçu peut être vu ici, et le code est dans GitHub ici.
• Un script python pour programmer un pattern de batterie. C'est un excellent moyen de créer un rythme pour que vous puissiez jouer avec votre guitare, etc.

J'essaie de réduire les coûts et comme vous le verrez à l'étape suivante, aucun outil spécialisé coûteux n'est requis. J'ai également essayé d'expliquer comment les choses fonctionnent à chaque étape, ce qui en fait un excellent projet même si vous êtes un nouveau venu dans le monde des Pi, du codage et de l'électronique et avec un budget limité.

D'accord, mettons-nous au travail !

Étape 1: faire du shopping

Pour construire le mécanisme interne, vous aurez besoin de:

• 1x Raspberry Pi 40 broches avec Raspbian installé sur une carte SD, avec câble d'alimentation et possibilité de s'y connecter (j'ai utilisé un Raspberry Pi Zero Wireless avec en-tête pré-soudé de ModMyPi)
• 1x relais 5v 8 canaux
• 1x Pack de fils de raccordement femelle à femelle (10 fils nécessaires)
• 2 borniers de 3 ampères (vous pouvez utiliser une planche à pain ou un panneau perforé, mais les borniers sont bon marché et empêchent les câbles de se desserrer, et lors de la fabrication, je ne possédais pas de fer à souder)
• 1x alimentation 12v 10a
• 8x solénoïdes 12v 2a
• 8x 1N5401 diodes de redressement
• 50 cm de câble de 0,5 mm (j'ai dépouillé les noyaux de certains câbles à double noyau car c'était un moyen rentable d'obtenir du rouge, du noir et du double noyau), bien que vous puissiez simplement utiliser 1 couleur si vous le souhaitez. Vous ne voudrez peut-être pas acheter une plus grande longueur en fonction du logement que vous souhaitez construire.

Vous aurez également besoin des outils suivants:

• Pinces coupantes
• Pince à dénuder
• Petit tournevis à tête plate, environ 3 mm
• Selon les borniers que vous obtenez, vous aurez peut-être également besoin d'un petit tournevis cruciforme

Je n'ai répertorié aucune pièce ni aucun outil pour fabriquer les tambours et aucun boîtier dans lequel vous ne voudriez pas le mettre. Je vous montrerai comment j'ai fabriqué le mien plus tard, mais comme dit précédemment, je laisse cette partie à votre imagination.

Étape 2: câbler le Pi au relais

La tension maximale fournie par les broches du Pi est de 5v. Nous pourrions acheter des solénoïdes 5v et les alimenter directement à partir du Pi, mais cela ne donnerait pas le gros coup dont notre boîte à rythmes a besoin. Par conséquent, nous utilisons un relais qui nous permet d'allumer et d'éteindre un circuit à tension plus élevée (dans notre cas un circuit 12v contenant nos solénoïdes 12v) à partir de notre circuit GPIO à tension plus basse.

Notre relais a 8 canaux, cela signifie que nous pouvons allumer et éteindre jusqu'à 8 solénoïdes indépendamment. Chaque canal contient 4 connecteurs; 3 sont utilisés par le circuit haute tension que nous verrons plus tard, et 1 qui est une broche 'IN' sur le circuit basse tension auquel nous connecterons notre Pi. Lorsque la broche GPIO du Pi envoie 5v sur une broche IN de canaux donnés, le relais allumera le circuit 12v correspondant.

Du côté basse tension du relais, il y a aussi une broche GND (masse) que nous devons connecter à la terre du PI, et une broche VVC pour l'alimentation 5v du Pi.

Avec le Pi éteint, suivez le schéma pour connecter le relais au Pi à l'aide des câbles de démarrage. Vous n'êtes pas obligé d'utiliser les mêmes cavaliers de couleur, mais cela peut aider lorsque vous suivez les images.

Étape 3: Faisons du bruit

Ce n'est peut-être pas encore notre boîte à rythmes à part entière, mais dans cette étape, nous allons faire du bruit, bien que des clics du relais. Nous allons introduire le script python pour programmer des patterns de batterie, cela nous permettra de tester ce que nous avons fait jusqu'à présent.

Le script est disponible a un aperçu ici.

Démarrez votre Pi, ouvrez un terminal sur le Pi et téléchargez le script en exécutant:

wget

Vous voudrez peut-être parcourir le code et les commentaires pour avoir une idée de ce qu'il fait, mais obtenons-nous un peu de gratification et exécutons-le:

python3 array-sequencer.py

Si tout se passe comme prévu, vous devriez entendre les contacts du relais s'ouvrir et se fermer et le voyant du canal correspondant clignoter. Jetez un œil à la variable de séquence à l'intérieur du script pour avoir une idée de ce qui se passe - tous les canaux seront déclenchés ensemble, puis chacun sera déclenché individuellement. Il continuera à fonctionner jusqu'à ce que vous quittiez le script en appuyant sur Ctrl + C.

Avant de continuer, c'est une bonne idée d'éteindre à nouveau le Pi en cas de court-circuit accidentel lors du câblage.

Étape 4: Créez le côté positif de notre circuit

Pour alimenter 8 solénoïdes avec une seule alimentation, nous allons créer un circuit parallèle. Vous pouvez voir un schéma du circuit 12v terminé, mais nous allons le parcourir étape par étape.

Vous pouvez utiliser une planche à pain ou une planche à découper, mais j'ai opté pour des borniers car ils sont bon marché, tiennent fermement les fils et je ne possédais pas non plus de fer à souder lors de la création de celui-ci.

Effectivement, nous devons connecter tous les solénoïdes et une diode pour chaque solénoïde (plus sur les diodes plus tard) au 1 fil positif de notre alimentation.

À l'aide des pinces coupantes, coupez le bornier de manière à obtenir un bloc de 8 paires, en coupant au niveau de la mèche en plastique qui relie deux blocs ensemble. Veillez à ne couper aucun métal.

Nous devons maintenant joindre tous les terminaux d'un côté de la bande. Utilisez les pinces coupantes pour couper 7 morceaux de fil rouge d'environ 35 mm de long, puis utilisez les pinces à dénuder pour retirer environ 5 mm d'isolant à chaque extrémité de chaque fil.

Utilisez maintenant les fils pour connecter en guirlande toutes les bornes le long d'un côté de la bande, en maintenant les fils en place à l'aide des vis. La première et la dernière vis n'auront qu'un seul fil, tandis que le reste en aura 2.

Étape 5: Ajoutez les solénoïdes et les diodes

Comme les solénoïdes sont des électro-aimants, les diodes sont recommandées pour protéger votre circuit du retour en arrière (vous pouvez lire en détail à ce sujet ici). Par conséquent, nous allons donner à chaque solénoïde sa propre diode pour protéger notre relais.

Sur le côté opposé du bornier auquel vous avez câblé ensemble à l'étape précédente, commencez par le premier trou. Insérez 1 fil du solénoïde, puis ajoutez et une extrémité de la diode dans le même trou. Comme les diodes ne permettent le passage du courant que dans un sens, assurez-vous que la bande argentée de la diode est orientée vers le bornier. Serrez la vis pour les maintenir en place. Répétez le processus pour les 7 trous restants.

L'un des solénoïdes que j'ai reçus était défectueux, donc au moment de prendre les photos, je l'ai remplacé par un modèle d'ampli inférieur qui avait des fils bleus.

Étape 6: connectez le bornier négatif au solénoïde et aux diodes

Comme nous l'avons fait avec le côté positif, prenez 1 bornier et coupez-le pour avoir une autre bande de 8 paires. Vissez les diodes et les solénoïdes sur ce bornier afin qu'il reflète le bornier plus.

Étape 7: créer les fils de connexion du relais

Nous sommes presque prêts à connecter le relais, mais nous avons d'abord besoin de quelque chose pour le connecter. Coupez 8 morceaux de fil noir d'environ 70 mm de long, puis dénudez environ 5 mm de chaque extrémité. Attachez chaque fil aux 8 connecteurs restants sur le bornier négatif.

Étape 8: câblez les connecteurs communs du relais

Jetez un œil au relais qui éloigne de vous le côté connecté par les cavaliers au Pi. Chaque canal a 3 contacts, de gauche à droite ils sont appelés normalement ouverts (NO), communs (COM) et normalement fermés (NC). Nous voulons que nos solénoïdes s'allument uniquement lorsqu'il y a une haute tension sur la broche IN des canaux, nous utiliserons donc le contact normalement ouvert. Si nous devions utiliser le contact normalement fermé à la place, l'inverse se produirait - le solénoïde serait activé jusqu'à ce qu'une haute tension soit envoyée sur la broche IN. Nous utiliserons également le contact commun pour compléter le circuit.

Comme il s'agit d'un circuit parallèle, nous allons connecter en guirlande tous les contacts communs sur le relais. Coupez 7 morceaux de fil noir d'environ 60 mm de long et dénudez 5 mm de chaque extrémité. Travaillez le long du relais en connectant tous les contacts COM (au milieu de chaque ensemble de 3). Le premier et le dernier n'auront qu'un seul fil, les autres en auront 2.

Étape 9: connectez le relais au reste de notre circuit

Il est maintenant temps de connecter le relais au reste de notre circuit. Prenez l'extrémité libre du fil noir d'une extrémité du bornier négatif et connectez-la au premier ou au dernier des contacts normalement ouverts (NO) du relais. Répétez cette opération pour les 7 autres morceaux de fil, en connectant chaque fil au prochain contact NO.

Étape 10: Connectez l'alimentation 12v

Tout d'abord, pour éviter tout choc, assurez-vous que votre alimentation est coupée et débranchée du secteur.

Mon bloc d'alimentation est venu d'eBay avec la prise mâle 12v déjà débranchée. En supposant que le vôtre ait toujours la prise, vous pouvez soit acheter le connecteur CC femelle correspondant, soit couper la prise et la dénuder sur les 2 fils comme le mien. Dans tous les cas, vous devez vous retrouver avec 2 fils, le rouge (positif) et probablement le blanc (négatif). Connectez le fil positif de l'alimentation au premier contact sur le bornier positif et le négatif au premier contact commun sur le relais. Pour faciliter cela, j'ai utilisé environ 150 mm de fil rouge et noir avec les extrémités dénudées pour passer entre les connexions, et connecté à l'aide d'un bornier.

Étape 11: Allez-y

Avec votre alimentation toujours coupée, vérifiez rapidement toutes vos connexions. Une fois satisfait, redémarrez le Pi. Exécutez à nouveau le script de l'étape 3:

python3 array-sequencer.py

Vos solénoïdes ne bougeront pas encore, mais vous devriez entendre le relais cliquer et s'allumer comme vous l'avez fait à l'étape 3. Terminez le script (Ctrl + C), et c'est maintenant le moment que vous attendiez - mettez sous tension la fourniture! Exécutez à nouveau le script, vos solénoïdes tous dansants devraient maintenant prendre vie. Bon travail!

J'ai eu de la malchance - comme vous pouvez le voir dans la vidéo, un autre de mes solénoïdes ne fonctionnait pas, mais c'était de ma faute car j'en avais déjà endommagé un en serrant excessivement un boulon de fixation.

Étape 12: Édition de Array-sequencer.py

Prenez un peu de temps pour jouer avec array-sequencer.py. Utilisez votre éditeur préféré (nano, geany, etc.) pour apporter des modifications au script. Essayez de faire ce qui suit et de réexécuter le script après chaque modification pour voir son effet:

• Changez la variable bpm de 120 à un autre nombre, disons 200 pour augmenter le tempo.
• Dans la variable de séquence, changez quelques 0 en 1 pour jouer plus de batterie.
• Dupliquez les 3 dernières lignes avant le crochet fermant dans la variable de séquence pour ajouter plus de temps à la boucle

Étape 13: Installez le séquenceur de batterie

C'est maintenant que les choses deviennent vraiment amusantes, nous allons installer le séquenceur sur votre Pi. Cela va nous donner une interface Web qui permet à Python de déclencher les broches GPIO sur des sockets Web.

Le code source est disponible dans Github ici, mais en supposant que vous ayez suivi le câblage dans l'Instructable, nous pouvons télécharger et exécuter la version précompilée. Ouvrez un terminal sur votre Pi et exécutez ce qui suit

# Créer et naviguer dans un répertoire pour notre projet

mkdir pibeat cd pibeat # Téléchargez le code source wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extrayez les fichiers tar -zxf pibeat.tar.gz # Installez les exigences python pip3 install -r requirements. txt # Exécutez le serveur Web python3 server.py

Dans la sortie, si tout se passe bien, vous devriez voir la sortie suivante:

======== Exécution sur https://0.0.0.0:8080 ========

(Appuyez sur CTRL+C pour quitter)

Trouvez l'adresse IP de Pi. Ouvrez un navigateur Web, puis entrez l'adresse IP suivie de: 8080/index.html (il s'agit du port sur lequel l'application écoute suivi du nom de fichier) dans la barre d'adresse. Par exemple, si l'adresse IP de votre Pi est 192.168.1.3, entrez 192.168.1.3:8080/index.html dans la barre d'adresse. Le séquenceur de batterie apparaît.

Appuyez sur le bouton de lecture et votre boîte à rythmes devrait commencer à jouer. Jouez avec le séquenceur jusqu'à ce que votre cœur soit satisfait.

Tant qu'il existe une route réseau vers votre Pi, vous pouvez accéder à l'interface Web du Pi depuis n'importe quel appareil - essayez-le depuis votre mobile ou votre tablette.

Étape 14: Construisez vos tambours et votre logement

C'est là que vous pouvez transformer votre tas de spaghettis électroniques en une véritable boîte à rythmes. Comme dit précédemment, ce que vous faites ici dépend de vous. À peu près tout ce qui fait du bruit lorsqu'on frappe peut être utilisé, et c'est là que vous pouvez vraiment transformer votre projet en quelque chose d'unique pour vous.

J'ai bien fouillé chez moi pour trouver des idées pour les fûts qui fournissaient la bouteille de bière, la canette, le shaker, les bouchons de bouteille et les cuillères. Le filet de pêche a été trouvé sur la plage, et la cloche de bureau et la castagnette en crocodile provenaient d'eBay. J'ai trouvé un piano cassé dans une benne, cela a fourni les marteaux pour la bouteille et la canette, ainsi que des chevilles en bois pour maintenir la cloche en place et des tiges de métal pour faire pivoter et maintenir les cuillères en place.

J'ai fait de chaque batterie un composant autonome, donc si l'un casse ou si je ne suis pas satisfait, je peux l'échanger avec un autre sans trop de problèmes.

Les solénoïdes sont livrés avec des trous de boulons nécessitant des boulons M3. Percer les trous dans le bois était un peu délicat car vous devez obtenir le bon positionnement, mais le fait de maintenir le solénoïde en position puis de marquer les trous avec une bradawl avant de percer a bien fonctionné.

J'ai principalement utilisé du MDF de 6 mm (des chutes de mon magasin de bricolage local) pour les tambours avec quelques morceaux de bois de rebut, maintenus ensemble avec de la colle ou des vis.

Les marteaux sur la canette et la bouteille de bière sont probablement inutiles, car vous pourriez obtenir juste un bon coup directement du solénoïde, mais je voulais obtenir autant de mouvement dans la machine que possible pour la rendre visuellement intéressante.

Logement

Le boîtier est une simple boîte brute et prête à l'emploi faite de contreplaqué de 3,6 mm, de MDF de 18 mm et de bois lamellé. Je voulais du contreplaqué fin pour le devant de la boîte afin qu'il résonne lorsqu'il est frappé avec une cuillère, mais les choix de bois étaient principalement motivés par ce que j'avais déjà dans le hangar et la section de rebuts de bois de mon magasin de bricolage local. J'ai fait une plate-forme au fond de la boîte pour garder l'électronique, et une autre plate-forme pour tenir les tambours. Pour faire la boite:

1. Coupez 2 tailles égales de MDF pour faire les extrémités2. Coupez 4 morceaux de bois lamellé (j'ai utilisé 34 mm x 12 mm) 50 mm plus courts que la largeur souhaitée de la boîte3. Clouer le bois lamellé aux 2 extrémités en MDF pour former la forme de la boîte. Placer le bois lamellé à environ 1 cm du haut et du bas de la boîte.4. Coupez 2 morceaux de contreplaqué pour correspondre à la largeur et à la hauteur de la boîte. Fixez-les à l'avant et à l'arrière de la boîte en les clouant au MDF et au bois lamellé.5. Coupez un morceau de contreplaqué pour qu'il rentre à l'intérieur de la boîte et placez-le sur les morceaux de bois lamellé inférieurs pour tenir l'électronique. J'ai fait le mien environ la moitié de la longueur de la boîte.6. Coupez un autre morceau de contreplaqué pour y attacher les tambours. Cela se trouve sur les morceaux supérieurs de stripwood.7. Découpez un trou près de la plate-forme inférieure pour faire passer les câbles d'alimentation.

Peinture

Pour peindre, j'ai utilisé une sous-couche d'apprêt acrylique suivie de pots d'essai Crown Matt. Les pots testeurs sont un bon moyen d'obtenir une variété de couleurs à un prix bon marché.

Étape 15: Asseyez-vous et amusez-vous

Et voilà, une boîte à rythmes plutôt cool. L'essentiel de la séquence dans la vidéo youtube peut être trouvé ici.

Si vous allez de l'avant et faites le vôtre, partagez-le, j'aimerais voir ce que vous proposez. S'amuser!