Arduino-Glockenspiel
Wer elektronisch Musik auf mechanischen Instrumenten spielen will, braucht dafür kein kompliziertes Equipment. Ein Arduino, Elektro-Hubmagneten und das passende Programm reichen aus – und schon spielen sich die Melodien von selbst.
In elektronischen Geräten findet man meist eine Schnittstelle, über die man ins System eingreifen kann, um es fernzusteuern, zu automatisieren oder in etwas völlig anderes zu verwandeln. In einem mechanischen Musikinstrument fehlt leider jeglicher elektronische Anschluss, an den man anknüpfen könnte. Diese Lücke lässt sich aber mit elektromechanischen Komponenten schließen, wie dieses umgebaute Kinder-Glockenspiel zeigt.
Um einen oder mehrere der insgesamt 25 Töne abzuspielen, hat Norbert Heinz das Instrument mit ebenso vielen Elektro-Hubmagneten bestückt, die von unten gegen die Glockenspiel-Plättchen schlagen können. Gesteuert werden sie von einem Arduino Mega, der über ausreichend Pins verfügt, um mit 25 LEDs anzuzeigen, welcher Ton gerade gespielt wurde. So kann man mit dem Glockenspiel nicht nur Melodien abspielen, sondern es auch zum Lernen verwenden.
Die Elektro-Hubmagneten hat Heinz selbst konstruiert, die Spulenkörper 3D-gedruckt und gewickelt – aber nicht von Hand. Um jeden Kern 600-mal mit Kupferlackdraht zu umwickeln, hat er einen weiteren 3D-Drucker für diese Aufgabe umgebaut. Nach dem Einspannen geht das mit 150 Sekunden Wickelzeit pro Spule erheblich schneller. Die Schlägel selbst bestehen aus einem Permanentmagneten, der an kurze Gewindestangen-Stücke geklebt wird. Da diese aus unmagnetischem Edelstahl sind, bleiben sie nicht an den Glockenspiel-Plättchen hängen.
Auf ein Plexiglas geklebt werden die Elektro-Hubmagnete von unten am Instrument festgeschraubt. Dadurch lässt sich das Glockenspiel sogar noch manuell spielen. ULN2803-Schaltbausteine verstärken das GPIO-Signal des Arduino und ein Step-Up-Converter sorgt mit bis zu 30V für die nötige Kraft bei einem Anschlag von 15ms. Strom erhält die Elektronik über eine 18650er Akkuzelle. Das macht das Instrument weiterhin mobil.
Zum Speichern der Melodien verwendet der Sketch zwei Arrays: einen, in dem die Tonhöhe festgelegt wird, den anderen für die jeweilige Tonlänge. Diese lassen sich nach Belieben mit Zahlenwerten verschieben und kombinieren. Zum Abspielen gibt es verschiedene Modi, die neben einer mehrstimmigen Wiedergabe auch einen Lernmodus beinhalten, bei dem eine Melodie zum Nachspielen stückchenweise vorgespielt wird. In einer späteren Version soll noch ein Mikrofon hinzukommen, damit der Arduino erkennen kann, ob man die richtigen Töne getroffen hat.
Eine vollständige Anleitung – auch für den 3D-Drucker-Mod – gibt es unter dem folgenden Link. —akf