song_title = "Aschenbrödel Thema" song_ticks = [281543696318464,0,4294967296,0,17592723046400,0,4294967296,0,2267742863360,0,4294967296,0,281543696318464,0,4294967296,0,17592722915328,0,4294967296,0,2267742863360,0,4294967296,0,281543696318464,0,2147483648,0,8796227764224,0,2147483648,0,618475814912,0,2147483648,0,281543696711680,0,2147483648,0,8796227239936,0,2147483648,0,618475814912,0,2147483648,0,281543697235968,0,4294967296,0,17592722915328,0,4294967296,0,2267743780864,0,4294967296,0,281543696318464,0,4294967296,0,17592722915328,0,4294967296,0,2267743780864,0,4294967296,0,70385925095424,0,536870912,0,2199061004288,0,536870912,0,154623016960,0,536870912,0,70385928241152,0,536870912,0,17592219598848,0,536870912,0,8813272891392,0,536870912,0,70385924571136,0,2147483648,0,134217728,0,2147483648,0,70385924177920,0,2147483648,0,8813273415680,0,2147483648,0,134217728,0,2147483648,0,70385925095424,0,2147483648,0,2216207319040,0,536870912,0,33554432,0,536870912,0,2216203124736,0,536870912,0,70385924046848,0,536870912,0,17592190238720,0,536870912,0,8813272891392,0,536870912,0,2267742863360,0,4294967296,0,536870912,0,4294967296,0,2267742765056,0,4294967296,0,70385924177920,0,2147483648,0,17592219598848,0,2147483648,0,8813277609984,0,33554432,0,2267760558080,0,4294967296,0,536870912,0,16777216,0,2199560126464,0,4294967296,0,17660905521152,0,536870912,0,8800387989504,0,16777216,0,2199560126464,0,4294967296,0,301334922264576] model_name = "20-c" resolution = 4 # ===================================================== models = { # (Linienabstand in mm, Liste mit MIDI-Nummern von tief nach hoch bzw. von rechts nach links) "20-c" : (3.0, [60,62,64,65,67,69,71,72,74,76,77,79,81,83,84,86,88,89,91,93]), "30-c" : (2.0, [53,55,60,62,64,65,67,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,91,93]), "15-gis": (2.0, [68,70,72,73,75,77,79,80,82,84,85,87,89,91,92]), } seitschub_mm, midi_liste = models[model_name] model_bits = [108 - midi for midi in midi_liste] # ===================================================== import motor import force_sensor from hub import port, sound, button import runloop from math import pi MOTOR_VERTICAL = port.B # Stift hoch und runter MOTOR_LATERAL = port.C # Seitliche Bewegung des Stiftes SENSOR_START = port.D # Kraftsensor zum Feintuning MOTOR_VORSCHUB = port.E # Vorschub des Papierstreifens SENSOR_PENTEST = port.F # Stifttest beat_width = 8.0 # Breite einer Zaehlzeit in mm durchmesser = 43.0 # Durchmesser der Antriebswalze in mm vorschub_mm = beat_width / resolution # mm (r=16 -> v=0.5, r=8 -> v=1.0, r=4 -> v=2.0, r=2 -> v=4.0, r=1 -> v=8.0) ritzel_klein = 8 ritzel_gross = 40 vorschub_pro_grad = pi * durchmesser / 360 / (ritzel_gross / ritzel_klein) vorschub_grad = vorschub_mm / vorschub_pro_grad abstand_zahn = 3.2 # mm seitschub_grad = seitschub_mm / abstand_zahn * 360 stift_ab = 20 # in Grad stift_auf = 320 # in Grad stift_velo = 300 stift_haltezeit = 250 # ms # ===================================================== def signum(x): return (x > 0) - (x < 0) def to_bitlist_64(value): bits = [] for i in range(63, -1, -1): bits.append((value >> i) & 1) return bits def optimal_order(current, targets): # Optimierung (minimaler Weg) targets = sorted(targets) left = [x for x in targets if x < current] right = [x for x in targets if x >= current] route1 = left[::-1] + right # 1. Möglichkeit: erst nach links route2 = right + left[::-1] # 2. Möglichkeit:erst nach rechts def distance(route): total = abs(current - route[0]) for i in range(len(route) - 1): total += abs(route[i] - route[i+1]) return total return min([route1, route2], key=distance) # --------------------------- class myMotor: # absolute Motorsteuerung, stets bezogen auf den Ausgangswert, Motor darf nicht weiter als 359 Grad drehen!!! # --------------------------- def __init__(self, portNum, delta, velocity): self.IST = 0 # speichern des tatsächlich gedrehten Winkels self.SOLL = 0 # aktueller Zielwert des Winkels self.portNum = portNum # merken self.delta = delta self.velocity = velocity self.startposition = motor.absolute_position(self.portNum) # absolute Startposition des Motors merken [−180°,+180°] self.pos_full = 0 # aktuelle glo self.position = 0 self.cycle = 0 async def step(self, vorzeichen): rotation = vorzeichen * self.delta self.SOLL += rotation self.drehung = round(self.SOLL - self.IST) # Abstand zum letzten IST-Wert drehen await motor.run_for_degrees(self.portNum, self.drehung, self.velocity, stop=motor.HOLD) pos_half_test = motor.absolute_position(self.portNum) # absolute Position des Motors lesen [−180°,+180°] pos_full_test = (pos_half_test - self.startposition) % 360 # aktuelle Position in der Form [0°,360°] geprüft!!! if rotation > 0: self.position += 1 # ein Vorschub rum if pos_full_test < self.pos_full: self.cycle += 1 # eine Runde rum if rotation < 0: self.position -= 1 # ein Vorschub rum if pos_full_test > self.pos_full: self.cycle -= 1 # eine Runde rum self.IST = 360 * self.cycle + pos_full_test self.pos_full = pos_full_test # merken await runloop.sleep_ms(50) # --------------------------- async def move_stift(): # --------------------------- await motor.run_to_absolute_position(MOTOR_VERTICAL, stift_ab, stift_velo, direction=motor.SHORTEST_PATH, stop=motor.BRAKE) await sound.beep(300, stift_haltezeit) await motor.run_to_absolute_position(MOTOR_VERTICAL, stift_auf, stift_velo, direction=motor.SHORTEST_PATH, stop=motor.BRAKE) # --------------------------- async def main(): # --------------------------- # 1. Stift in die Ausgangslage bringen await motor.run_to_absolute_position(MOTOR_VERTICAL, stift_auf, stift_velo, direction=motor.SHORTEST_PATH, stop=motor.BRAKE) # 2. Feineinstellungen per Kraftsensoren und Tasten am Hub while not force_sensor.force(SENSOR_START): if button.pressed(button.RIGHT): await motor.run_for_degrees(MOTOR_VORSCHUB, 5, 200, stop=motor.HOLD) await runloop.sleep_ms(500) if button.pressed(button.LEFT): await motor.run_for_degrees(MOTOR_VORSCHUB, -20, 200, stop=motor.HOLD) await runloop.sleep_ms(500) if force_sensor.force(SENSOR_PENTEST): await move_stift() await runloop.sleep_ms(800) await runloop.sleep_ms(20) await sound.beep(600, 1000) # 3. Motoren für Steuerung initialisieren motor_vorschub = myMotor(MOTOR_VORSCHUB, vorschub_grad, 300) motor_stiftpos = myMotor(MOTOR_LATERAL, seitschub_grad, 1000) # 4. Motor von der Testposition einen Takt weiter fahren = Anfang des Liedes for durchlauf in range(resolution): await motor_vorschub.step(+1) # Vorschub immer positiv # 5. Lied plotten for tick in song_ticks: if tick != 0: bitlist = to_bitlist_64(tick) bitlist.reverse() bitlist_filtered = [bitlist[index] for index in model_bits] positions = [i for i, bit in enumerate(bitlist_filtered) if bit == 1] # Positionen zum Lochen in aufsteigender Reihenfolge positions_opt = optimal_order(motor_stiftpos.position, positions) # umsortieren -> optimale Reihenfolge (minimaler Weg) for zielpos in positions_opt: # Zielpositionen abarbeiten delta = zielpos - motor_stiftpos.position anzahl = abs(delta) # Schritte zum aktuellen Ziel vorzeichen = signum(delta) # Richtung zum aktuellen Ziel for durchlauf in range(anzahl): await motor_stiftpos.step(vorzeichen) # kürzester Weg await move_stift() await motor_vorschub.step(+1) # Vorschub immer positiv for durchlauf in range(motor_stiftpos.position): # Am Ende Stift wieder nach rechts fahren await motor_stiftpos.step(-1) # Zurück zur Ausgangsposition await sound.beep(600, 1000) await runloop.sleep_ms(100) # --------------------------- runloop.run(main()) raise SystemExit