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【创客玩音乐】手工打造的可编程架子鼓

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​设计思路
    通过前一段时间电子钢琴的制作,原来对乐器没什么兴趣的我现在迫不及待的想要完成接下来的两个作品,今天我们要介绍的就是乐队的第二个成员,架子鼓,说起架子鼓,大家都不陌生,从小羡慕在舞台上能敲架子鼓的孩子,那种聚焦观众目光的感觉很有成就感,可惜到现在还不会玩,那就换一种思路,制作一台架子鼓吧,能做出来那也是一件美妙的事情,也是另一种价值的体现,本次作品模拟的是真实架子鼓的功能,供设计了九个击打单元,同时也增加了喇叭外放的功能,便携可充电,灯带显示等功能,因为上个作品用到的cocotouch主控成本较高,这次采用Arduino nano加好搭midi音乐模块进行制作,在外形制作方面为了简洁设计为整体的外壳,并不像正式的架子鼓那样,能保证发音基本和架子鼓吻合。
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下面我们先欣赏一下演奏的视频
硬件清单
arduino nano加midi音乐模块
ws2812灯环*9
5V功放模块*1
喇叭*2
限位开关*9,加电阻
充电锂电池*1
3.5mm音频线*1
开关*1,充电接口*1
杜邦线,导线若干,螺丝螺母铜柱若干
3mm奥松切割板材
2mm亚克力透光板
电源及转接模块
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制作过程
1.图纸设计
利用cad设计图纸,采用激光切割加工3mm奥松板和2mm亚克力透光板,图纸与实物如下
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2.可拆卸底板设计
为了方便检修线路,程序修改等操作,本次作品延用了上一次电子钢琴的插销式的拆卸结构,提醒一点的是合页部位的图纸设计时,中间要留有间隙,方便开合,和家里的门是一个道理,有的小伙伴可能会问为什么左右两边是分开切割的,你很仔细,实话告诉你,是为了节约板材,把剩余的板材用掉(哈哈)
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采用4个铜柱将上顶板和下底板进一步固定
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3.电子线路设计
本次架子鼓的设计采用的是arduino nano主控加midi音乐模块,按键触发采用的方案是在9个击打单元下面安装限位开关和弹簧,限位开关增加下拉电阻让信号更加稳定,9个限位开关作为9个击打发音单元,白色的亚克力透光面板下面安装小弹簧增加击打时的手感,9个灯环进行串联利用一个数字端口进行控制,和每个击打单元一一对应,实现敲击亮灯变换的效果,midi音乐模块利用数字口控制,利用3.5mm音频线与功放板连接作为功放板音源输入,功放板实现声音播放
本次作品的电源模块为以前无人机上的锂电池,通过充放电保护板进行稳压 输出5V的电压为主控板和功放板供电,同时支持外部充电功能
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9个灯环串联,每个灯环8个led彩灯,共72个灯珠串联接入13号数字端口,9个限位开关增加下拉电阻分别接入4-12号数字端口,如下图所示(图示只展示了部分灯环和限位开关的接线)
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下图为正面灯环和限位开关安装图示以及对应的信号接口示意图,限位开关安装在灯环上方的方孔内,需要注意的是,每个发音单元下的限位开关高度要统一,太低了击打的时候触碰不到,太高了弹簧高度不够,调整好高度后统一打热熔胶固定
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下面是背面接线图,在每个击打单元下方安装灯环,中间开孔方便走线,这次限位开关和灯环的接线都用的杜邦线,因为不涉及到触摸感应,所以用廉价一点的线材,如果有条件可以伙伴们可以用好一点的线材哦,另外需要注意的是灯环的焊接,每个灯环有四个引脚,分别是DI(输入),5V(正极),GND(负极),D0(输出)如下图所示,焊接时灯环串联,上一个灯环的D0接下一个灯环的DI
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锂电池接线图如下图所示,3.7V锂电池经过充放电保护板稳压输出5V电压,受开关控制(此保护板是网上买的,很便宜可以调压,因为剩的锂电池库存很多,所以做了很多这样的电池模块,方便使用),充电接口输入超过3.7v的电压就可以为锂电池充电
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下图为充电接口,功放板,开关安装后的样子
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下面两图为电子器件整体布局,电路整体走线
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4.击打发音单元弹性性连接
击打发音单元的设计需要注意的是,弹性连接部分安装时要仔细,每个发音单元下方安装四个0.3mm线径的小弹簧,每个弹簧孔位在设计图纸中已经留出,可以在图纸中看到,圆孔目的是为了固定螺丝的,小弹簧正好卡在螺丝上,安装时要对准,然后打热熔胶固定防止脱落,同时限位细心的小伙伴可能会发现,你留出的孔位好像不止四个,确实是的,因为我起初设计图纸时,孔位设计没有很讲究,随便放的几个圆孔后来发现对不准,又修改的设计,造物的过程其实就是像这样不断积累经验的过程,感觉很nice
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建议:灯环和限位开关的固定建议线路连接完毕,简单调试程序没问题了再打热熔胶进行固定,灯环直接固定在每个击打单元的中心就可以了,图纸中设计了灯环大小的圆就是限位的,限位开关的固定需要调节一下高度,每个限位开关保证基本高度统一,不能太高不能太低,可以安装弹簧试一下,没问题再把所有的都固定
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每个击打单元的安装顺序,击打单元面板有三部分组成,顶层的2mm亚克力透光板,中间层的3mm环形奥松板,底层4个0.3mm线径的弹簧,这里的弹簧我是第一次使用,能够基本实现功能,线径再粗一点的应该也是可以的,弹力可能会更大一点
组装的顺序为,先将透光板和环形奥松板打热熔胶固定,边缘对齐,再将弹簧打热熔胶固定,最后将击打单元粘在架子鼓面板上
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5.整体材料展示
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6.程序编写
编写程序之前我们先来看一下真实的架子鼓都有哪些发音单元,然后再进行程序编写
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经过查资料我们将每个发音单元进行了分配如下图所示
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程序原理
击打发音单元发音的同时灯环显示不同的颜色,开机会有灯环效果演示
这里利用了mixly图形化编程环境,在编程之前需要先加载一下库文件哦
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7.总结
因为之前有电子琴的制作经验,这次的架子鼓做起来更加的得心应手,避免了一些比较大的错误,过程中很多细节也反复修改了多次,尝试了多种方案,造物的乐趣也就在于此,接下来还会构思吉他的制作方案,有好的想法也可以交流哦,希望大家也能一起动手造起来,一起和我行动起来吧,造物让生活更精彩

联系请加18752544995,旺仔爸爸



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rzyzzxw  版主

发表于 2020-1-4 17:11:59

郭老师,真创客也。
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Mr Guo  初级技匠
 楼主|

发表于 2020-1-5 09:38:30

rzyzzxw 发表于 2020-1-4 17:11
郭老师,真创客也。

谢谢朱老师捧场
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Mr Guo  初级技匠
 楼主|

发表于 2020-1-5 09:49:40

有的伙伴问了成本,我把大概估算的成本贴出来供大家参考,可以自行采购按教程制作,用心肯定能做出来,如果愿意等也可以我帮忙制作
202001056026..png
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DFrJ5KYVQaH  中级技匠

发表于 2020-1-5 15:30:07

非常不错的创意
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kylinpoet  中级技匠

发表于 2020-2-18 14:04:37

楼主强大,多谢分享。
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dofanng  学徒

发表于 2020-5-28 17:33:01

这个不错哦
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