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Neuigkeiten Das Projekt Technik RoboSpatium Unterstützung Stichwortverzeichnis Download Reaktionen Spiele Kauftipps Kontakt <<< PICO Servo Demonstration Servomotor >>> Automatisches XylophonDas Video zum automatischen XylophonÜber das Xylophon
Das für den Umbau zum automatischen Xylophon verwendete Musikinstrument ist aus der Kategorie "günstig". Gekauft habe ich dieses auf eBay. Dabei habe ich eine Version mit 25 Metallplättchen erstanden, um zumindest ein wenig Musik machen zu können. TeilelisteDurch den Kauf von Bauteilen über die von mir angegebenen Affiliate-Partnerlinks in der Tabelle (oder in den Bannern auf meinen Seiten) unterstützt ihr meine Projekte ohne dass euch dadurch Zusatzkosten entstehen - vielen Dank!Die Links anzuklicken bedeutet allerdings keinen Kaufzwang - völlig ungezwungenes Stöbern ist möglich ;-) Meine frei zugängliche Bildungsplattform ohne einzukaufen mit Hilfe einer Spende oder als Patreon zu unterstützen geht natürlich auch. Vielen Dank an alle, die mir bereits einen Obolus haben zukommen lassen!
Umrüstung
Der erste Schritt des Umbaus bestand darin, das Gehäuse auf der Unterseite mit Öffnungen zu versehen. Das geht mit einem scharfen Messer und einem Lineal oder einer Metallschiene, schneller aber mit einem entsprechenden Elektrowerkzeug. 
Wie an dem Ergebnis zu sehen, bin ich kein begnadeter Handwerker, ist aber egal, die verschrammte Seite ist unten und somit im Normalfall nicht zu sehen. 
Dann habe ich Abdeckungen für die Öffnungen mit Übermaß aus Acrylglas zurechtgeschnitten - das geht mit Messer und Lineal am Besten. 
Zur Befestigung werden Löcher in das Gehäuse und die Abdeckungen gebohrt. Dabei sollte man darauf achten, dass an den Positionen für besagte Löcher auch Platz auf der Oberseite ist - das habe ich bei einigen Bohrungen nicht wirklich berücksichtigt. Egal, ist ja nur die Unterseite. 
Für die insgesamt 25 Elektromagnete habe ich entsprechende Kernelemente mit Hilfe eines 3D Druckers angefertigt. Um das Wickeln des Kupferlackdrahtes zu automatisieren, habe ich einen 3D Drucker umgerüstet. Pro Elektromagnet sind 600 Windungen mit 0.1mm Drahtdurchmesser aufgespult. 
An die dünnen Drähte der Spulen habe ich stärkere Leitungen angelötet und diese mit Heißkleber an den Spulen fixiert. 
Die Spulen inklusive der Kabel werden auf den Plexiglas-Abdeckungen festgeklebt. An den blanken Kupferdraht, der zur positiven Versorgungsspannung führt, wird jeweils ein Spulenende verlötet - hier die grüne Leitung. Die weißen Kabel führen zur Steuerplatine. 
Als Schlägel kommen Permanentmagnete zum Einsatz, auf welche ein Stück einer 3mm Gewindestange mit einer passenden Mutter geklebt werden. Die Gewindestange muss aus nicht ferromagnetischem Material wie Messing, oder wie hier zu sehen, Edelstahl bestehen, da ansonsten der Schlägel an den Metallplättchen des Xylophons haften bleibt. Ich verwende würfelförmige Magnete mit einer Kantenlänge von 5mm. Es ist darauf zu achten, dass die Magnetisierung in Richtung der aufgeklebten Gewindestange verläuft - auch sollte immer der gleiche Magnetpol nach oben zeigen. Hat man den ersten Magneten angeklebt und überprüft, ob dieser wie gewünscht von dem Elektromagneten nach oben gezogen wird, dient dieser als Vorlage: Der nächste zu klebende Magnet wird einfach an den Schlägel geführt und nach dem Zusammen-schnappen an der Unterseite markiert. Geklebt wird dann auf der Oberseite. Sollte eine Spule mit der falschen Polung verlötet worden sein, kann der Magnet des betreffenden Schlägels auf die zuvor markierte Seite geklebt werden. 
Blick von unten auf das fertig umgerüstete Xylophon. Befestigt sind die Platten mit Hilfe von 16mm langen M3er Schrauben. Die hintere Reihe Elektromagnete (hier vorne im Bild) ist auf Distanzstücke aus dem 3D-Drucker geklebt, da die violetten Metallplättchen höher angebracht sind. 
Eine Führung oben auf den Elektromagneten sorgt dafür, dass die Schlägel nicht verkanten. Elektronik
Angesteuert werden die Spulen über ULN2803 Chips, welche die Signale der GPIOs des Arduino Mega verstärken. Da pro Chip 8 Elektromagnete angesteuert werden künnen, jedoch insgesamt 25 Kanäle benötigt werden, verwende ich einen Kleinsignal-MOSFET, um die verbleibende 25. Spule anzusteuern. Ein Step-Up-Konverter dient dazu, die Spulenspannung auf bis zu 30V steigern zu können, was die Stärke des Anschlags erhöht. 
Um anzuzeigen, welcher Ton gerade gespielt wird, habe ich eine Anzeigetafel mit 25 LEDs am Deckel des Xylophons befestigt. Die LEDs werden von weiteren 25 GPIOs des Arduino MEGA angesteuert. Man könnte die LEDs auch parallel zu den Spulen schalten - da diese jedoch nur sehr kurz angeschlagen werden, ist eine separate Ansteuerung sinnvoll. 
Die LEDs leuchten, so lange der entsprechende Ton gespielt werden soll - somit können Lieder einstudiert und nachgespielt werden. 
Als Stromversorgung dient eine Powerbank mit einer einzelnen 18650 Akkuzelle. Die Stromversorgung des Step-Up-Konverters erfolgt direkt aus dieser Akkuzelle. Zwei Kabel sind dazu an den Klemmen der Pole angelötet. In Powerbanks ist bereits ein Step-Up-Konverter für die 5V Ausgangsspannung verbaut. An diesen 5V Ausgang einen zweiten Step-Up-Konverter quasi "in Reihe" zu schalten funktioniert nicht - die beiden Konverter stören einander und als Ergebnis erreicht keiner der beiden die vorgegebene Ausgangsspannung. 
Der 5V Ausgang versorgt den Arduino MEGA. Somit schaltet das Xylophon ab, sobald die Akkuzelle leer ist. 
Schaltplan DownloadDas Download-Paket (4.6MB) umfasst die Software, den Schaltplan, sowie die 3D-Dateien zum Druck der Bauteile.<<< PICO Servo Demonstration Servomotor >>> Neuigkeiten Das Projekt Technik RoboSpatium Unterstützung Stichwortverzeichnis Archiv Download Reaktionen Spiele Verweise Kauftipps Kontakt Impressum |
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