Колокольня / карильон, управляемая Arduino: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Это набор музыкальных колокольчиков, которые приводятся в действие соленоидами и управляются микроконтроллером Arduino. Всего 8 колокольчиков покрывают одну октаву. Колоколами можно управлять с ПК, или же башня может стоять отдельно и проигрывать заранее запрограммированные мелодии. Посмотрите последнюю страницу, чтобы увидеть ее в действии.

Шаг 1: Детали

Были использованы следующие детали: 1 комплект хроматических колокольчиков. Я купил их у местного Aldi за 20 долларов. Они охватывают диапазон от C до C. (т.е. c, d, e, f, g, A, B, C). Деревянная панель и кронштейны для удержания колоколов и соленоидов на месте. $ 10,8 Соленоиды для удара в колокола. Они лежали в моем ящике для мусора. Я получил их от мастера по ремонту пишущих машинок, который их выбрасывал. Возможно, вы найдете подобное на микроконтроллере Ebay. Arudino. ~ 45 долларов. Я получил свой от SparkFun electronics. Proto / Perf board и других компонентов, чтобы сделать свой собственный «щит» для Arduino. Плата драйвера Дарлингтона за 10 долларов. Я использовал тот, который у меня был, но я считаю, что они не продаются отдельно. Должно быть возможно сделать это с помощью микросхемы ULN2803 за пару долларов.

Шаг 2: Деревообработка

Как ни удивительно, этот шаг занял больше всего времени. На кодирование и разводку ушло меньше времени, чем на высыхание клея, рама для этого была довольно простой. Просто кусок фанеры, чтобы удерживать все колокольчики, плюс несколько сосновых кронштейнов для соленоидов. Все было склеено клеем ПВА. Для большей повторяемости кронштейнов соленоидов я сделал трафарет в MS Visio, а затем приклеил его к дереву. Это очень помогло, чтобы все соленоиды были на постоянном расстоянии от звонка. Если вы сделаете это, я не смогу сильно напрячься, чтобы тщательно измерить расположение нападающих. Колокольчики звучат по-разному в зависимости от того, куда вы их ударяете, и от «броска» соленоида.

Шаг 3: Электроника и проводка

Со стороны водителя: мне посчастливилось иметь рядом лежащего водителя Дарлингтона, что значительно упростило конструкцию. Дарлингтон - это силовой транзистор, который можно использовать для управления более тяжелыми нагрузками, чем обычно поддерживают крошечные контакты микроконтроллера. Плата, которую я использовал, основана на чипе ULN2803, который довольно распространен и дешев. Обратите внимание: соленоиды (обычно) не предназначены для постоянного управления! Они могут растаять, если вы это сделаете! См. Раздел программного обеспечения для получения дополнительной информации. Сторона Arduino: это просто вопрос поиска 8 контактов ввода-вывода от Arduino для управления входами Дарлингтона. Поскольку я хотел отправлять и получать последовательные данные, я не мог использовать контакты 0 и 1, поэтому в итоге я использовал цифровые 2, 3, 4 и 5 с одной стороны и четыре аналоговых входа с другой стороны в качестве цифровых выходов.. Я также добавил потенциометр, подключенный к аналоговому входу №5, который используется для управления темпом. Два светодиода используются для визуальной обратной связи с драйвером. Контакты 8-13 не использовались из-за необычного расстояния между выводами Arduino (grr…). Примечания по питанию: хотя я изначально подключал его для использования внешнего источника питания для управления соленоидами. Я обнаружил (случайно), что мощности USB достаточно. Я был обеспокоен тем, что внезапный импульс тока вызовет падение напряжения и отключение микроконтроллера, но, похоже, этого не происходит. Ваш пробег может отличаться. Поскольку мне удобнее просто использовать питание USB, я буду продолжать это делать, пока у меня не возникнет проблема.

Шаг 4: Разработка программного обеспечения

Стратегия проектирования Целью этого было управлять колокольней от ПК. Для этого идеально подошла связь USBSerial от Arduino. Arduino получает последовательные данные от ПК, которые соответствуют тем, какие ноты играть. Протокол прост; все примечания представлены в текстовых эквивалентах ASCII. Также есть числовое число в качестве переменной задержки. ПК отправляет: "cde2fgABC", и Arduino воспроизводит колокольчики 1, 2, 3, отдыхает на половине ноты, а затем играет колокольчики 4, 5, 6, 7 и 8. Совет Джону Плочеру для его проекта ServoBells, который частично вдохновил Этот проект. Код стороны Arduino: код arduino получает последовательные данные, декодирует, какая нота или задержка для воспроизведения, а затем соответствующим образом переключает соленоиды. Убедитесь, что ваш код разработан так, чтобы соленоиды не оставались включенными !. Если по ошибке оставить соленоид включенным, он расплавится. Я решил эту проблему, заблокировав подпрограммы заметок до выключения соленоида, вместо того, чтобы постоянно опрашивать и т. Д. Код на стороне ПК: клиентская программа была написана на C #. В нем есть кнопки для каждой отдельной ноты, а также кнопки для заранее запрограммированных мелодий. Данные заметки отправляются в последовательный порт. Исходный код для всего прилагается. Возможности для улучшения:

Полифонические ноты

Я отказался от возможности одновременного воспроизведения двух нот, так как не думал, что какие-либо мелодии, подходящие для одной октавы, потребуют их. Дополнительное срабатывание более одного соленоида может

Убиваем очередь

ПК отправляет большие предложения заметок в Arduino, который затем обрабатывает их, пока очередь не опустеет. Однако для больших мелодий это может быть утомительно, и может быть желательно иметь возможность прервать текущую мелодию. Этого можно добиться, используя другую букву в последовательном предложении (например, «x») в качестве кода для очистки буфера.

Шаг 5: управление колоколами

Управлять колокольчиками довольно просто. Подключите USB-кабель и откройте программное обеспечение ПК. Вы можете нажать на отдельные кнопки звонка, чтобы воспроизвести мелодию. По желанию, есть кнопки для воспроизведения гамм, предварительно запрограммированных мелодий, а также текстовое поле для ввода произвольного текста. Я включил видео игры колоколов. Пока что в программе запрограммированы только простые мелодии. Видео здесь: https://blip.tv/file/1521415 (Если кто-нибудь знает, как воспроизвести тему Футурамы в одной октаве от C до C, дайте мне знать….)