Stroj na nevyžiadanú poštu poháňaný malinou Pi: 15 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento návod vám ukáže, ako si vyrobiť robotický bicie stroj poháňaný Raspberry Pi. Je to skutočne zábavný, kreatívny a interaktívny projekt. Ukážem vám, ako zaistiť vnútorné fungovanie, ale skutočné bicie budú na vás, čo vám poskytne príležitosť urobiť pre vás niečo úplne jedinečné. Na svoj stroj som použil toľko nájdených predmetov, koľko môžem … kladivá z klavíra zachráneného od susedov preskočili, rybársku sieť, ktorú som našiel na pláži, prázdnu plechovku od pečiva, drevené lyžice, prázdnu fľašu od piva, vrchy od pivovej fľaše a okrem iného aj stolný zvonček, ale nechajte sa vyblázniť - predstavte sa, čo máte okolo domu, dá sa použiť čokoľvek, čo pri zásahu vydáva hluk, a váš projekt sa tak stane skutočne vašim. Ak ho chcete ovládať, máš 2 možnosti:

• Sekvencia krokov založená na prehliadači, ktorú som nazval PiBeat - je to skvelá zábava a umožňuje vám interaktívne ovládať bicie zariadenie z počítača Pi alebo z akéhokoľvek zariadenia v rovnakej sieti (napríklad telefónu, tabletu alebo počítača). Nainštalujeme ho na váš Pi neskôr, ale tu nájdete ukážku a kód je tu v GitHub.
• Python skript na programovanie vzoru bicích. Je to úžasný spôsob, ako vytvoriť rytmus, v ktorom sa môžete zasekávať na gitare atď.

Snažím sa udržať nízke náklady a ako uvidíte v nasledujúcom kroku, nie sú potrebné žiadne drahé špecializované nástroje. Tiež som sa pokúsil vysvetliť, ako veci fungujú v každom kroku, čo z neho robí skvelý projekt, aj keď ste relatívnym nováčikom vo svete Pi, kódovania a elektroniky a s obmedzeným rozpočtom.

Dobre, poďme do práce!

Krok 1: Choďte na nákupy

Na vybudovanie vnútorného mechanizmu budete potrebovať:

• 1x 40 Pin Raspberry Pi s Raspbian nainštalovaným na SD, s napájacím káblom a možnosťou pripojenia k nemu (použil som Raspberry Pi Zero Wireless s vopred spájkovanou hlavičkou od ModMyPi)
• 1x 5v 8 kanálové relé
• 1x Balíček prepojovacích káblov medzi ženami a ženami (potrebných je 10 vodičov)
• 2x 3 A svorkovnice (Môžete použiť nepájivú dosku alebo dosku, ale svorkovnice sú lacné a zabraňujú uvoľneniu káblov, a keď som to robil, nevlastnil som spájkovačku)
• 1x 12v 10a napájací zdroj
• Solenoidy 8x 12v 2a
• 8x 1N5401 Usmerňovacie diódy
• 50 cm 0,5 mm kábla (odstránil som jadrá z jedného dvojžilového kábla, pretože to bol nákladovo efektívny spôsob, ako získať červené, čierne a dvojžilové), aj keď môžete použiť iba 1 farbu. V závislosti od bývania, ktoré chcete postaviť, možno nebudete chcieť kúpiť väčšiu dĺžku.

Budete tiež potrebovať nasledujúce nástroje:

• Strihač káblov
• Odizolovače drôtov
• Malý plochý skrutkovač asi 3 mm
• V závislosti od svorkových lišt, ktoré dostanete, budete možno potrebovať aj malý skrutkovač s krížovou hlavou

Neuviedol som žiadne súčiastky alebo nástroje na výrobu bicích a akéhokoľvek krytu, do ktorého by ste ho nechceli vložiť. Ukážem vám, ako som ich vyrobil neskôr, ale ako už bolo povedané, túto časť nechám na vašu predstavivosť.

Krok 2: Pripojte Pi k relé

Maximálne napätie poskytované kolíkmi na Pi je 5v. Mohli by sme kúpiť solenoidy 5 V a napájať ich priamo z Pi, ale to by nespôsobilo veľké problémy, ktoré naše bicie stroje potrebujú. Preto používame relé, ktoré nám umožňuje zapnúť a vypnúť obvod vyššieho napätia (v našom prípade obvod 12 V obsahujúci naše 12 V solenoidy) z nášho obvodu GPIO s nižším napätím.

Naše relé má 8 kanálov, to znamená, že môžeme nezávisle zapínať a vypínať až 8 solenoidov. Každý kanál obsahuje 4 konektory; 3 používajú obvod vysokého napätia, ktorý uvidíme neskôr, a 1, ktorý je kolíkom „IN“na obvode nižšieho napätia, ku ktorému pripojíme naše Pi. Keď pin GPIO Pi pošle 5 V na daný pin IN pinu, relé zopne príslušný obvod 12 V.

Na strane nízkeho napätia relé je tiež kolík GND (uzemnenie), ktorý musíme pripojiť k uzemneniu PI, a kolík VVC pre 5V napájanie z Pi.

Keď je Pi vypnuté, prepojte relé s Pi pomocou prepojovacích káblov podľa schémy. Nemusíte používať rovnaké farebné prepojky, ale pri sledovaní obrázkov to môže pomôcť.

Krok 3: Urobme trochu hluku

Možno to ešte nie je náš plnohodnotný bicie zariadenie, ale v tomto kroku urobíme určitý hluk, aj keď cvakanie zo relé. Predstavíme skript python na programovanie bicích vzorov, čo nám umožní otestovať, čo sme doteraz urobili.

Skript, ktorý je k dispozícii, má podstatu tu.

Spustite počítač Pi, otvorte na ňom terminál a stiahnite si skript spustením:

wget

Možno budete chcieť pozrieť sa na kód a komentáre, aby ste získali predstavu o tom, čo robí, ale nechajte sa uspokojiť a spustite ho:

python3 array-sequencer.py

Ak všetko pôjde podľa plánu, mali by ste počuť kontakty v otváraní a zatváraní relé a blikajúce svetlo na príslušnom kanáli. Pozrite sa na sekvenčnú premennú v skripte, aby ste získali predstavu, čo sa deje - všetky kanály sa spustia spoločne, potom sa každý spustí jednotlivo. Bude pokračovať, kým skript neukončíte stlačením Ctrl + C.

Predtým, ako budete pokračovať, je vhodné Pi znova zapnúť v prípade náhodných skratov pri zapojení.

Krok 4: Vytvorte pozitívnu stránku nášho obvodu

Na napájanie 8 solenoidov jedným zdrojom napájania vytvoríme paralelný obvod. Môžete vidieť schému dokončeného obvodu 12 V, ale my si to prejdeme krok za krokom.

Môžete použiť breadboard alebo perfboard, ale rozhodol som sa pre svorkovnice, pretože sú lacné, držia pevne drôty a pri vytváraní som tiež nevlastnil spájkovačku.

Účinne musíme pripojiť všetky solenoidy a diódu pre každý solenoid (viac o diódach neskôr) k 1 kladnému vodiču nášho napájacieho zdroja.

Pomocou rezačiek odrežte svorkovnicu, aby ste mali blok 8 párov, pričom rozrežte plastový bit, ktorý spája dva bloky dohromady. Dávajte pozor, aby ste nezrezali žiadny kov.

Teraz musíme spojiť všetky svorky na jednej strane pásu. Pomocou rezačiek odstrihnite 7 kusov červeného drôtu dlhého asi 35 mm, potom pomocou odizolovača odstráňte asi 5 mm izolácie z každého konca každého drôtu.

Teraz pomocou vodičov spojte všetky svorky k sebe pozdĺž jednej strany pásu a pomocou skrutiek držte vodiče na mieste. Prvá a posledná skrutka bude mať iba 1 drôt, zatiaľ čo ostatné budú mať 2.

Krok 5: Pridajte solenoidy a diódy

Pretože solenoidy sú elektromagnety, odporúčajú sa diódy na ochranu vášho obvodu pred spätným prúdom (podrobne si o tom môžete prečítať tu). Preto dáme každému solenoidu vlastnú diódu na ochranu nášho relé.

Na opačnej strane svorkovnice, ku ktorej ste sa zapojili v predchádzajúcom kroku, začnite prvým otvorom. Vložte 1 drôt solenoidu, potom pridajte a jeden koniec diódy do rovnakého otvoru. Pretože diódy umožňujú tok prúdu iba jedným smerom, uistite sa, že strieborný prúžok na dióde smeruje k svorkovnici. Utiahnite skrutku, aby držala na mieste. Opakujte postup pre zvyšných 7 otvorov.

Jeden zo solenoidov, ktorý som dostal, bol chybný, takže v čase fotografovania som ho vymenil za model nižšieho zosilňovača, ktorý mal modré vodiče.

Krok 6: Pripojte záporný koncový pás k solenoidu a diódam

Rovnako ako pri pozitívnej strane, získajte 1 svorkovnicu a odrežte ju, aby ste mali ďalší pás s 8 pármi. Na túto svorkovnicu naskrutkujte diódy a solenoidy, aby odrážali plusovú svorkovnicu.

Krok 7: Vytvorte reléové spojovacie vodiče

Sme takmer pripravení pripojiť relé, ale najskôr potrebujeme niečo, s čím ho spojíme. Odrežte 8 kusov čierneho drôtu asi 70 mm dlhého, potom odizolujte asi 5 mm z každého konca. Pripojte každý vodič k 8 zostávajúcim konektorom na zápornej svorkovnici.

Krok 8: Zapojte bežné konektory relé

Pozrite sa na relé, ktoré drží stranu spojenú prepojkami k Pi od vás. Každý kanál má 3 kontakty, zľava doprava sa nazývajú normálne otvorené (NO), spoločné (COM) a normálne zatvorené (NC). Chceme, aby sa naše solenoidy zapínali iba vtedy, ak je na kolíku IN kanála vysoké napätie, takže bude používať normálne otvorený kontakt. Ak by sme namiesto toho použili normálne zatvorený kontakt, došlo by k opačnému prípadu - solenoid by bol zapnutý, kým by na pin IN nebolo odoslané vysoké napätie. Na dokončenie obvodu použijeme aj spoločný kontakt.

Pretože ide o paralelný obvod, zapojíme do reťazca všetky bežné kontakty na relé. Odrežte 7 kusov čierneho drôtu asi 60 mm dlhého a odizolujte 5 mm z každého konca. Pracujte pozdĺž relé a spojte všetky kontakty COM (stred každej sady 3) dohromady. Prvý a posledný bude mať iba jeden drôt, zvyšok bude mať 2.

Krok 9: Pripojte relé k zvyšku nášho obvodu

Teraz je čas pripojiť relé k zvyšku nášho obvodu. Vezmite nepripojený koniec čierneho kusu drôtu z jedného konca zápornej svorkovnice a pripojte ho k prvému alebo poslednému z normálne otvorených (NO) kontaktov na relé. Opakujte to pre ďalších 7 kúskov drôtu a každý vodič spojte s ďalším NO kontaktom.

Krok 10: Pripojte 12 V napájací zdroj

Najprv, aby ste sa vyhli šoku, uistite sa, že je napájanie vypnuté a odpojené od elektrickej siete.

Moje napájanie bolo použité z eBay s odpojenou 12 V zástrčkou. Za predpokladu, že vaša zástrčka je stále vybavená zástrčkou, môžete si buď kúpiť zodpovedajúci zásuvkový konektor DC, alebo zástrčku odpojiť a odizolovať späť na 2 vodiče, ako je ten môj. Tak či onak, musíte skončiť s 2 vodičmi, červeným (kladným) a pravdepodobne bielym (záporným). Pripojte kladný vodič napájacieho zdroja k prvému kontaktu na kladnej svorkovnici a mínus k prvému spoločnému kontaktu na relé. Aby to bolo jednoduchšie, použil som asi 150 mm červeného a čierneho drôtu s odizolovanými koncami, aby som prešiel medzi spojeniami, a spojil som pomocou svorkovnice.

Krok 11: Zapáľte to

Keď je napájanie stále vypnuté, skontrolujte rýchlo všetky pripojenia. Akonáhle budete šťastní, znova naštartujte Pi. Spustite skript znova od kroku 3:

python3 array-sequencer.py

Vaše solenoidy sa ešte nepohybujú, ale mali by ste počuť cvaknutie relé a rozsvietiť sa rovnako ako v kroku 3. Ukončite skript (Ctrl + C) a teraz je to okamih, na ktorý ste čakali - zapnite napájanie zásobovať! Spustite znova scenár, všetky vaše tancujúce solenoidy by teraz mali ožiť. Dobrá práca!

Mal som smolu - ako môžete vidieť na videu, ďalší môj solenoid nefungoval, ale to bola moja chyba, pretože som predtým poškodil pretiahnutím upevňovacej skrutky.

Krok 12: Úprava Array-sequencer.py

Nájdite si trochu času na hranie s array-sequencer.py. Na vykonanie zmien v skripte použite svoj obľúbený editor (nano, geany atď.) Skúste urobiť nasledovné a po každej zmene skript znova spustiť, aby ste videli jeho účinok:

• Zmeňte premennú bpm zo 120 na iné číslo, povedzme 200, aby ste zvýšili tempo.
• V sekvenčnej premennej zmeňte niektoré 0 na 1, aby ste hrali viac na bicie.
• Duplikujte posledné 3 riadky pred záverečnou hranatou zátvorkou v sekvenčnej premennej, aby ste do slučky pridali ďalšie údery

Krok 13: Nainštalujte bubnový sekvencer

Teraz, keď je to skutočne zábavné, nainštalujeme sekvencer na váš Pi. To nám poskytne webové rozhranie, ktoré umožní Pythonu spúšťať piny GPIO cez webové zásuvky.

Zdrojový kód je k dispozícii v Githube tu, ale za predpokladu, že ste postupovali podľa zapojenia v inštrukcii, si môžeme stiahnuť a spustiť predkompilovanú verziu. Otvorte na svojom Pi terminál a spustite nasledujúci postup

# Vytvorte a prejdite do adresára pre náš projekt

mkdir pibeat cd pibeat # Prevezmite zdrojový kód wget https://pibeat.banjowise.com/release/pibeat.tar.gz # Extrahujte súbory tar -zxf pibeat.tar.gz # Nainštalujte požiadavky pythonu pip3 install -r požiadaviek. txt # Spustite webový server python3 server.py

Ak je všetko úspešné, vo výstupe by ste mali vidieť nasledujúci výstup:

========= Beží na https://0.0.0.0:8080 =========

(Ukončite stlačením klávesov CTRL+C)

Nájdite svoju IP adresu Pi. Otvorte webový prehliadač, do panela s adresou zadajte IP a za ním 8080/index.html (port, na ktorom aplikácia počúva, a názov súboru). Ak je napríklad adresa IP vášho Pi 192.168.1.3, zadajte do panela s adresou 192.168.1.3:8080/index.html. Zobrazí sa bubnový sekvencer.

Stlačte tlačidlo prehrávania a vaše bicie zariadenie by malo začať hrať. Hrajte sa s sekvencerom, kým sa vaše srdce neuspokojí.

Pokiaľ existuje sieťová trasa k vášmu Pi, k webovému rozhraniu Pi máte prístup z akéhokoľvek zariadenia - vyskúšajte to z mobilu alebo tabletu.

Krok 14: Budovanie bicích a bývania

Tu môžete zmeniť svoju hromadu elektronických špagiet na skutočný bicie zariadenie. Ako už bolo povedané, to, čo tu robíte, je na vás. Je možné použiť čokoľvek, čo pri zásahu vydáva hluk, a kde skutočne môžete svoj projekt transformovať na niečo, čo je pre vás jedinečné.

Po dome som sa dobre hrabal a hľadal nápady na bubny, ktoré poskytovali fľašu piva, plechovku, šejker, vrchy fliaš a lyžice. Rybárska sieť sa našla na pláži a písací stôl a krokodílový kastanet pochádzali z eBay. V skipu som našiel rozbitý klavír, ktorý poskytol kladivá na fľašu a plechovku, spolu s dreveným hmoždinkom, ktoré drží zvon na mieste, a kovovými tyčami, ktoré sa otáčajú a držia lyžice na mieste.

Každý bubon som urobil samostatným komponentom, takže ak sa jeden pokazí alebo s ním nie som spokojný, môžem ho bez zbytočného rozruchu vypnúť iným.

Solenoidy sú dodávané s otvormi pre skrutky vyžadujúcimi skrutky M3. Vŕtanie otvorov do dreva bolo trochu náročné, pretože musíte správne umiestniť, ale zistilo sa, že solenoid drží v polohe a potom otvory označí bradlovkou, kým vŕtanie dobre funguje.

Na bubny som väčšinou používal 6 mm MDF (odrezky z môjho miestneho obchodu pre domácich majstrov) pozdĺž niekoľkých kúskov šrotového dreva držaných spolu buď lepidlom alebo skrutkami.

Kladivá na plechovku a fľašu piva sú pravdepodobne zbytočné, pretože priamo zo solenoidu by ste mohli dostať dobrý úder, ale chcel som v stroji dosiahnuť čo najväčší pohyb, aby bol vizuálne zaujímavý.

Bývanie

Skriňa je jednoduchá hrubá a pripravená krabica vyrobená z preglejky 3,6 mm, MDF 18 mm a pásového dreva. Na prednú stranu škatule som chcel tenkú preglejku, aby rezonovala pri náraze lyžicou, ale výber dreva bol poháňaný predovšetkým tým, čo som už mal v kôlni a v časti šrotového dreva v mojom miestnom obchode pre domácich majstrov. V spodnej časti škatule som vyrobil plošinu na uchovanie elektroniky a ďalšiu plošinu na držanie bubnov. Na výrobu škatule:

1. Odrežte 2 rovnaké veľkosti MDF, aby ste vytvorili konce2. Vyrežte 4 kusy pásového dreva (použil som 34 mm x 12 mm) o 50 mm kratšie, ako je požadovaná šírka škatule3. Prilepte pásové drevo na 2 konce MDF, aby ste vytvorili tvar škatule. Drevo položte asi 1 cm od hornej a spodnej časti škatule. Odrežte 2 kusy preglejky, aby zodpovedali šírke a výške škatule. Pripevnite ich na prednú a zadnú stranu škatule pribitím k mdf a pásovému drevu.5. Odrežte kus preglejky, aby sa zmestil do škatule, a položte na spodné kusy pásikového dreva, aby držal elektroniku. Svoju som vyrobil asi na polovicu dĺžky škatule.6. Odrežte ďalší kus preglejky, na ktorú pripevnite bubny. Toto sedí na horných kusoch pásového dreva. V blízkosti spodnej plošiny vyrežte otvor, cez ktorý budú vedené napájacie káble.

Maľba

Na maľovanie som použil podkladový lak Acryl Primer Undercoat a potom testovacie nádoby Crown Matt. Hrnce na testery sú dobrým spôsobom, ako získať rôzne farby za nízku cenu.

Krok 15: Posaďte sa a zabavte sa

A máte to, celkom cool bicie zariadenie. Podstatu sekvencie vo videu na youtube nájdete tu.

Ak budete pokračovať a urobíte si vlastný, zdieľajte, rád by som videl, s čím prichádzate. Bavte sa!