Metronom mit 12 LED´s und Lautsprecher

OP #2786673
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Hallo Zusammen,

mein erster Beitrag hier im Forum, daher will ich mich einfach mal kurz 
vorstellen.

Ich bin 26 Jahre alt und Konstrukteur im Sondermaschinenbau 
(Fertigungsanlagen, Vorrichtungen, Werkzeuge, Vollautomatische 
Fertigungslinien, etc.).

Im November habe ich angefangen mich ein wenig in die Elektronikwelt zu 
begeben und muss sagen das ich begeistert bin. Hätte mir jemand vor 
einem Jahr gesagt das ich eines Tages mich dafür begeistere, hätte ich 
gesagt "Alles klar, du spinner!".

Nach einigen Projekten mit Arduino will ich auch ein wenig weiter gucken 
und etwas "Arduinoloses" machen. :-)

Ich hoffe hier im Forum auf alle meine Fragen und Probleme eine Antwort 
zu finden, im Gegenzug dazu werde ich natürlich überall dort helfen wo 
ich helfen kann und mein Fachwissen von Nutzen sein kann.

Nun zu meinem eigentlichen Thema:

Ich will ein spezielles Metronom bauen.

Folgendes zum Gerät selber:

12 LED´s
2x Poti (1x Lautstärkeregler, 1x Geschwindgkeit)
1x Lautsprecher

Die LED´s sollen nacheinander aufblinken eine nach der anderen, bei 
jedem Aufleuchten ein Ton aus dem Lautsprecher, wobei bei 5 LED´s ein 
anderer Ton ausgegeben werden soll als bei den restlichen 7. Der eine 
Poti regelt die Geschwindkeit, der andere die Lautstärke der 
ausgegebenen "klicks" bzw. Töne.

Das ganze habe ich mit Arduino gemacht und es funktioniert einwandfrei. 
Jedoch würde ich das ganze ohne ein Arduino zusammenbauen.

Daher meine Frage ist das so möglich, und wenn es möglich ist, wer kann 
mir einen Ansatz bringen?

Viele Grüße
Ak-NAk47
Persönliche Seite #2786697
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Sollte ohne Riesen Aufwand möglich sein, wenn immer nur eine LED nach 
der anderen leuchtet. Quarzbasis ist vielleicht nicht die schlechteste 
Idee.
Mit einem Timer sollte Tonerzeugung möglich sein. Transistor und 
LautstärkePoti sind dann externe Beschaltung.
Für den Zeitvorgabe-Poti reicht A/D-Wandlung.
Die 12 LED's können mit Vorwiderständen direkt am Controller betrieben 
werden.

Ich würde da einen Mega16 schon beanspruchen.
Oder wolltest du das Controller-Los bauen ?
#2788005
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Was habe ich hier verpasst?

Arduino ist doch ein Mikrcocontroller in Grundbeschaltung. Worin besteht 
der Unterschied zu einem AVR mit Spannungsregler, Quartz und genau den 
gleichen Bauteilen, die du schon erfolgreich an Deinen Arduino 
angeschlossen hast?

Unterschiede erwarte ich nur in der Programmierung. Die Hardware ist 
doch fast 1:1 identisch.
Gast #2788152
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Magst du ein bischen mehr zum Hintergrund deines Metronoms erzählen?

Wieso sollen beispielsweise 5 und 7 LEDs einer Gruppe mit jeweils 
anderem Ton sein?
Ich hätte jetzt mal eine Betonung des 1. Schlags eines Taktes vermutet. 
Aber 5 und 7 kann ich keiner Taktart zuordnen.
Oder ist deine Anwendung am Ende keine musikalische?
OP #2788158
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Das ist so:

Beim Flamenco wird nach einem 12er Modus gespielt.

Stell es dir wie eine Uhr vor. Die Zählzeiten 12, 3, 6, 8, und 10 werden 
stärker angeschlagen als die restlichen.

Daher sind am ende diese 5 LED´s rot und die restlichen grün. Ein 
anderer Ton an diesen 5 LED´s hebt die Sache noch akustisch hervor. :-)
Gast #2788179
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Wow, das ist ja cool!

Aber ich sehe schon, dein Projekt hat noch Potential ;-)

Z.B.:
- Unterstützung auch anderer Taktarten (zumindest 4/4, 3/4 und 6/8)
- Übungsmodus, d.h. sich automatisch steigernde Geschwindigkeit
- Um die Beats per Minute genauer eingeben zu können ist evtl. eine 
Tastatur besser, als ein Poti oder du nimmst das Poti nur um am 
ADC-Eingang den Widerstandwert zu lesen und dann umzusetzen auf einen 
BPM Wert, der auf einem LC-Display angezeigt wird.
Persönliche Seite #2790106
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Du ziehst vom VCC die Durchlass-Spannung der LED ab und dividierst das 
durch die Stromstärke die maximal erlaubt ist.

z.B.
VCC=5V
Durchlassspannung 1,9V (grüne LED) mit Maximalstrom 20mA

(5V - 1,9V)
-----------  = 155 Ohm Vorwiderstand
   0,02A

Die LED's leuchten im Normalfall aber mit niedrigerer zugestandener 
Stromstärke noch ausreichend und halten dann auch länger.

Hast Du vor gleichfarbige LED's zu nehmen, kann du Pins und 
Vorwiderstände sparen wenn du I/O-Pins als Masse nimmst.
Persönliche Seite #2791212
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José B.F. schrieb:
> Also meine Rechnung zu den LED´s:
>
> LED grün: 2,2 V / 30mA = 100 Ohm
>
> LED rot: 2 V / 30 mA = 93,333 Ohm
>
> Könnte ich hier für jede LED einen 100 Ohm Widerstand benutzen? Oder
> soll ich 100 und 90 benutzen?

Deine Rechnung beinhaltet da aber Fehler.

Vorausgesetzt VCC=5V

LED   V-Durchlass V-Widerstand Stromstärke Vorwiderstand
grün  2,2V        2,8V         0,03A       93,3 Ohm
rot   2,0V        3,0V         0,03A       100 Ohm

Du kannst aber ruhig einen größeren Widerstand wählen ~120 Ohm o.ä.
Die LED's leuchten für gewöhnlich nicht wesentlich heller an der oberen 
Stromgrenze wie etwas darunter.
Größerer Vorwiderstand = niedrigere Stromstärke.
Persönliche Seite #2791274
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Du zielt auf eine Batterieanwendung ab.

Es muß nicht unbedingt ein Spannungsregler sein.
Der Verbrennt die nicht nötige Spannung einfach.
Ein Step-Down-Wandler ist vielleicht eher geeignet.
Der hat dann einen Wirkungsgrad ~80 % aufwärts und verlängert dann die 
Laufzeit.

Dann wäre noch die Möglichkeit dein VCC zu reduzieren.
So gängige Controller lassen da kleiner 3V zu.
Die Energiesparmethoden der Controller kommen dann noch dazu.
Taktrate aufs geringst nötige Reduzieren.
Persönliche Seite #2791284
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Beispiel Atmel Mega16. Der kann bis zu 4,5 Volt betrieben werden, aber 
maximal 5,5V ab.
Der Mega16L kommt bis auf 2,7 Volt Betriebsspannung runter.

Ein Spannungsregler wie der 78S05 macht aus 9 Volt zwar 5 Volt, aber die 
überschüssigen 4 Volt gehen in Wärme auf. 
http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler

Ein Spannungswandler geht da anders vor und macht die 5 Volt über den 
Umweg des Wechselrichtens. http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungswandler
Gast #2791382
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Ach, du packst das schon. Allerdings nicht alles aufeinmal. Schritt für 
Schritt erstmal auf einem Steckbrett aufbauen. Du machst dir ja momentan 
Gedanken über 1000 Dinge gleichzeitig. Klar, dass dich das überfordert.
Gast #2813439
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Eumel schrieb:
> Mit einem Widerstand für jeweils 6 LEDs wirst du nicht glücklich. Gönn
> jeder einen, so teuer sind die nicht ;)

@Eumel
Warum denn nicht?
Beim dem Metronom ist doch immer nur eine der LEDs aktiv.

@Jose
Hast du den Thread schon gelesen:
Beitrag "Elektronisches Metronom"
Siebensegmentanzeigen sind vielleicht ne Alternative zu LEDs. Im ersten 
Posting des TOs ist außerdem ein Link auf seine Projektwebpage.
Evtl. solltest du ein paar Taster für Konfiguration, Start, Stopp, etc. 
vorsehen. Könntest du noch die "normale" uC Beschaltung einzeichen? 
(Stromversorgung, Takt, Resetbeschaltung).

... dann noch viel Spass im Urlaub
#2813442
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Checker Bunny schrieb:
> Eumel schrieb:
>> Mit einem Widerstand für jeweils 6 LEDs wirst du nicht glücklich. Gönn
>> jeder einen, so teuer sind die nicht ;)
>
> @Eumel
> Warum denn nicht?
> Beim dem Metronom ist doch immer nur eine der LEDs aktiv.

Ja, jetzt.
Wer weiß, was man mal in Zukunft machen will. Zb die LED als Anzeige für 
Einstellungen nehmen.

Vom Layout her ist es kein Aufwand, von den Kosten her spielt es auch 
keine wirkliche Rolle.

Also: Ich würds machen.
OP #2840850
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Hallo Zusammen,

so zurück aus dem Urlaub wieder zurück an der Sache.

Jeder LED einen Widerstand zu geben ist sinnig, da ich über einen 
Wahlschalter auch gerne die Taktarten ändern will, dies würde bedeuten 
das auch mal nur 2, 4, 6, 8 oder eben alle 12 Led´s leuchten würden.

Aber was mir Sorgen macht ist die Versorgung über Batterie, da komm ich 
net auf die Lösung. Eine Akkulöung wäre noch schwieriger oder?

Grüße
Angehängte Dateien:
#2840861
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José B.F. schrieb:

> Jeder LED einen Widerstand zu geben ist sinnig, da ich über einen
> Wahlschalter auch gerne die Taktarten ändern will, dies würde bedeuten
> das auch mal nur 2, 4, 6, 8 oder eben alle 12 Led´s leuchten würden.

Es ist zwar im Grunde nicht wirklich tragisch, aber wenn du ohnehin noch 
jede Menge Pins frei hast, warum benutzt du dann den MOSI, wo der ISP 
Programmer drann hängt? SChiebst du die eine LED Leiste komplett an den 
C-Port hast du das ISP sauber frei, ohne dass dir da was in die Suppe 
spucken kann.
#2840883
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José B.F. schrieb:
> Also wenn ich ehrlich bin habe ich keine Ahnung was ich da verdrahte
> oder einzeichne. :-(

Dann musst du das abstellen!

So sieht eine AVR Grundschaltung aus
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Equipment#Selbstbau

Die Pins am ISP Stecker verbindest du mit den gleichnamigen Pins am µC.
Spannungsversorgung (Vcc/GND, AVcc/AGnd) herstellen (die 100nF an jedem 
Pärchen nicht vergessen) und der µC läuft schon mal prinzipiell. An ARef 
kommen noch 100nF und dann ist auch der ADC schon einsatzfähig.

Was fehlt noch?
Ach ja. 10k an Reset sind nicht schlecht.

Ob dir der interne RC-Taktgeber von der Genauigkeit her reicht, kann ich 
nicht sagen. Geschätzt würde ich mal sagen: ja. D.h. der ganze Komplex 
an XTAL1 mit dem Quarzoszillator interessiert dich nicht.


Und natürlich deine LED.
Aus dem Bauch raus würde ich sagen, dass du mit dem Lautsprecher direkt 
am µC-Pin nicht glücklich werden wirst. Da darf dann schon ein 
Transistor als Treiber dazwischen.
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_IO-Grundlagen#Ausg.C3.A4nge_benutzen.2C_wenn_mehr_Strom_ben.C3.B6tigt_wird

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