图1步进电机琴
#项目起源#步进电机大家或多或少都接触过，常见在一些中小型的加工设备中，比如激光切割机或者D打印机，旺仔爸爸在使用激光切割机的时候就发现，在切割圆形的图案时，激光切割机中的步进电机就会发出类似于乐器弹奏的声音，为什么会出现这种现象呢？图2激光切割机的步进电机
我们都知道，声音的产生与频率有关，频率越高，声音就会越尖。扬声器就是因为响应了不同的频率才发出不同的声音而如果要控制激光切割机的步进电机工作就需要改变频率，那么频率的改变是不是就可以让步进电机发出不同的声音呢？如果真的是这样，那么理论上一首完整的音乐也是可以使用步进电机弹奏出来的，本期内容我们就一起来探究一下这个问题，使用步进电机来制作一款电子琴，因为它是由步进电机制作的，所以我给它取名叫StepperMusic下面我们先通过视频来看一下步进电机电子琴是如何设计制作的
#视频展示##设计制作#作品设计的第一步，需要确定设计方案，这次设计的步进电机电子琴需要利用步进电机来发音，同时还需要有类似于钢琴的琴键，要具有按下回弹的效果，通过以上分析，我们将步进电机琴拆分成三部分，分别是：步进电机、外观结构框架和电控部分电控部分与真实钢琴不同的是，本次作品要使用步进电机来发出声音，要控制步进电机的话就需要一个步进电机驱动器，常见的步进电机驱动为A驱动，常用在早期的D打印机中，由于A驱动噪音比较大，逐渐被更优的方案代替。不过我们这次的主要目的就是为了让步进电机发声，所以噪音对于我们来说反而是好事情。步进电机驱动器型号确定后，我们再来确定控制器，控制器我们选择常用的Arduino单片机，为了缩小体积，我们选择Nano系列版本。同时为了减少布线，使用起来更加方便，我们将控制器、步进电机驱动以及琴键集成设计在一块电路板上，电路板仿真效果图如下
图步进电机琴电路板
此电路板的原理图如下，主要包含一个电源电路，控制器，驱动器电路等。其中，轻触开关在电路中设计了一个上拉电阻让其信号变得稳定图4原理图
原理图绘制完成后就可以将原理图生成PCB文件了，紧接着我们根据原理图进行布线，为了保证步进电机工作时的电流，布线线宽参数要设置的大一些图5PCB布线
PCB设计完成后切换至三维模式查看D效果
图6PCB三维图
最后检查没有问题后就可以送去打样了
在PCB板打样的同时，我们可以着手准备需要用到的焊接元件，元件材料BOM表如下：
图7零件清单
打样完成后的PCB实物如下图
图8PCB实物
元件材料准备齐全后，我们将元件依次焊接在电路板中
焊接完成，成品如下图，其中A驱动和ArduinoNano控制器需要自行购买
图9PCB焊接完成
电控部分设计完成，接下来为步进电机电子琴设计外观结构
外观结构步进电机电子琴的外观结构我们参考现实生活中的钢琴模样来设计，采用激光切割技术来加工制作，下图10为效果图本次我们要制作的步进电机电子琴的特点是它的体积只有手掌大小，而现实生活中的钢琴琴键会有80几个之多，既要保证有很丰富的音调，又要保证体积。这里我们借助一颗电位器来调节音调，当电位器调节至不同的档位，按下琴键就会发出不同的音调，这样就实现了使用7个琴键模拟多种音调的效果了图10步进电机琴的效果仿真图
步进电机电子琴外观结构的关键部位是琴键，需要同时满足能够发声，又能有按下后回弹的感觉，这里我们采用了微动开关（轻触开关）作为琴键，在琴键的结构中，加入柔性设计的结构使得琴键能够回弹图11琴键设计
步进电机至于，本次使用的步进电机，我们采用最常见的42两相四线步进电机（42为长宽尺寸，单位mm，两相即为两组线圈）方案确定后，我们便可开始设计制作了首先来设计外观结构的图纸图纸设计为了验证装配细节，我们先使用Fusion60计算机辅助设计软件设计三维模型，再将模型转换为适合激光切割加工的二维图纸。其中材料选择mm的椴木板图12三维仿真效果图
三维模型设计完成后，将图纸加载至LaserMaker激光建模软件中做处理关于LserMaker建模软件可以登录官方提供的网址下载：转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszjzl/546.html
