Mga Awtomatikong Tubular Bells: 6 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Ipinaliwanag nito ang mga pangunahing hakbang na sinunod ko, upang mabuo ang unang prototype ng isang hanay ng mga awtomatikong Tubular Bells na itinayo ko noong 2006. Ang mga tampok na awtomatikong instrumento ng musika ay: - 12 chime (12 tubular bells) - Ang bawat chime ay gumaganap ng isang tala, kaya't maaaring maglaro ng isang buong oktaba (mula sa C hanggang B, kabilang ang mga sustain) - Maaari itong i-play hanggang sa 4 na sabay-sabay na mga tala (upang maaari itong maglaro ng 4 na nota chords chords) - Kinokontrol ito sa pamamagitan ng PC serial port (standar RS-232) Ang instrumento ay binubuo ng control unit box at tatlong mga tower. Ang bawat tower ay naglalaman ng 4 chimes at dalawang motor, ang bawat motor ay umaakit sa dalawa sa apat na chime. Ang lahat ng mga tower ay konektado sa control unit box sa pamamagitan ng 10 wire-bus. Ang control unit ay responsable ng pag-power ng bawat motor na may tumpak na enerhiya at bilis upang maabot ang bawat huni, pinapalabas ang mga tala na ipinapadala dito ng software. Ito ay panloob na binubuo ng tatlong mga board. Naglalaman ang unang board ng microcontroller, na isang Atmel ATMega16, at ang mga elemento ng komunikasyon ng RS-232. Ang pangalawang isa ay naglalaman ng mga circuit ng driver ng motor, at ang pangatlo, ang mga tagakontrol ng posisyon ng motor. Inabot ako ng halos kalahating taon upang matapos ang proyektong ito. Ang mga susunod na hakbang ay mga pangkalahatang hakbang, na may pinaka-kaugnayang impormasyon ng proseso ng pagtatayo ng proyekto, ang mga menor de edad na detalye ay maaaring makita sa mga larawan. Isang video ng Awtomatikong Tubular Bells: pangunahing pahina ng proyekto: home page ng Awtomatikong Tubular Bells

Hakbang 1: Pagbuo ng mga Chime

Ang unang hakbang ay ang paghahanap ng isang mahusay at murang materyal upang makabuo ng mga chime. Matapos bisitahin ang ilang mga tindahan at magsagawa ng ilang mga pagsubok, nalaman ko na ang aluminyo ang materyal na nagbigay sa akin ng pinakamahusay na kalidad ng tunog kumpara sa presyo ng ugnayan. Kaya't bumili ako ng 6 na bar na 1 metro ang haba bawat isa. Mayroon silang isang 1, 6cm panlabas na diameter at 1, 5 cm panloob na lapad (1mm kapal) Kapag mayroon akong mga bar kailangan kong i-cut ang mga ito sa tamang haba upang makuha ang dalas ng bawat tala. Naghanap ako sa internet at natagpuan ang ilang mga kagiliw-giliw na site na nagbigay sa akin ng maraming kawili-wiling impormasyon tungkol sa kung paano makalkula ang haba ng bawat bar upang makuha ang mga nais kong dalas (tingnan ang seksyon ng mga link). Hindi na kailangang sabihin na ang frecuency na hinahanap ko ang pangunahing frecuency ng bawat tala, at tulad ng nangyayari sa halos lahat ng mga instrumento, ang mga bar ay makakagawa ng iba pang mga simulang frecuency na appart ng pangunahing kaalaman. Ang iba pang sabay na frecuenices ay ang mga harmonika na karaniwang maramihang mga pangunahing frecuency. Ang bilang, tagal at proporsyon ng mga harmonika na ito ay ang responsable ng timbre ng insturment. Ang ugnayan sa pagitan ng dalas ng isang tala at ng parehong tala sa susunod na oktaba ay 2. Kaya kung ang pangunahing dalas ng tala ng C ay 261.6Hz, ang pangunahing dalas ng C sa susunod na oktaba ay magiging 2 * 261.6 = 523, 25Hz. Tulad ng nalalaman natin na ang musika sa Kanlurang Europa ay hinahati ang isang oktaba sa 12 mga hakbang sa sukat (12 mga semitone na inayos sa 7 mga tala, at 5 mga napapanatiling tala), maaari nating kalkulahin ang dalas ng susunod na semitone sa pamamagitan ng pag-multiply ng dating tala ng dalas ng 2 # (1/12). Tulad ng alam natin na ang dalas ng C ay 261.6Hz at ang ratio sa pagitan ng 2 conescutive semitones ay 2 # (1/12) maaari nating mabawasan ang lahat ng mga tala ng frecuency: TANDAAN: ang simbolo ng # ay kumakatawan sa power operator. Halimbawa: ang "a # 2" ay pareho sa "a^2" Tandaan Freq 01 C 261.6 Hz 02 Csust 261.6 * (2 # (1/12)) = 277.18 Hz 03 D 277.18 * (2 # (1/12)) = 293, 66 Hz 04 Dsust 293, 66 * (2 # (1/12)) = 311, 12 Hz 05 E 311, 12 * (2 # (1/12)) = 329.62Hz 06 F 329, 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 Hz 07 Fsust 349.22 * (2 # (1/12)) = 369.99 Hz 08 G 369.99 * (2 # (1/12)) = 391.99 Hz 09 Gsust 391.99 * (2 # (1/12)) = 415.30 Hz 10 A 415.30 * (2 # (1/12)) = 440.00 Hz 11 Asust 440.00 * (2 # (1/12)) = 466, 16 Hz 12 B 466, 16 * (2 # (1/12)) = 493.88 Hz 13 C 493.88 * (2 # (1/12)) = 2 * 261.6 = 523.25 Hz Ang nakaraang talahanayan ay para lamang sa layunin ng impormasyon at hindi kinakailangan upang makalkula ang haba ng mga bar. Ang pinakamahalagang bagay ay ang kadahilanan ng ugnayan sa pagitan ng mga dalas: 2 para sa parehong tala sa susunod na oktaba, at (2 # (1/12) para sa susunod na semitone. Gagamitin namin ito sa pormulang ginamit upang makalkula ang haba ng mga bar Ang paunang pormula na nakita ko sa Internet (tingnan ang seksyon ng mga link) ay: f1 / f2 = (L2 / L1) # 2mula dito madali nating mababawas ang pormula na hahayaan nating kalkulahin ang haba ng bawat bar. Tulad ng f2 ay ang frecuency ng susunod na tala na nais naming kalkulahin at nais naming malaman ang susunod na dalas ng semitone: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1 / (f1 * (2 # (1/12))) = (L2 / L1) # 2… L1 * (1 / (2 # (1/24))) = L2ang formula ay: L2 = L1 * (2 # (- 1/24)) Kaya sa pormulang ito maaari nating mabawasan ang haba ng chime na maglalaro sa susunod na semitone, ngunit malinaw na kakailanganin namin ang haba ng huni na gumaganap ng unang tala. Paano namin makalkula ito? Hindi ko alam kung paano makalkula ang haba ng unang tunog ng tunog. Inaasahan kong mayroon itong isang formula na kung saan nauugnay ang mga pisikal na katangian ng materyal, ang laki ng bar (haba, panlabas na an d panloob na lapad) na may dalas na ito ay maglaro, ngunit hindi ko alam ito. Natagpuan ko lang ito sa pamamagitan ng pag-tune nito sa tulong ng aking tainga at gitara (maaari mo ring gamitin ang isang tuning fork o isang PC sound card frecuencemeter upang ibagay ito).

Hakbang 2: Ang Tatlong Tore

Matapos i-cut ang mga bar sa tamang haba, kailangan kong bumuo ng isang suporta upang i-hang ang mga ito. Gumawa ako ng ilang mga sketch, at sa wakas ay itinayo ang tatlong mga tower na makikita mo sa mga larawan. Nag-hang ako ng apat na chime sa bawat tower na dumadaan sa isang nylon wire sa mga butas na ginawa ko malapit sa tuktok at sa ilalim ng bawat chime. Kailangan kong mag-drill ng mga butas sa tuktok at sa ibaba dahil kinakailangan upang ayusin ang mga chime sa magkabilang panig upang maiwasan ang pag-oscillate nila nang walang kontrol kapag sinaktan ng mga stick. Ang tumpak na distansya upang ilagay ang mga butas ay isang pinong bagay at kinailangan nilang sumabay sa dalawang node ng panginginig ng pangunahing dalas ng bar, na nasa 22.4% mula sa itaas at sa ibaba. Ang mga node na ito ay ang mga puntos na walang paggalaw kapag ang mga bar ay nag-oscillate sa pangunahing batayan nito, at ang pag-aayos ng bar sa mga puntong ito ay hindi dapat makaapekto sa kanila kapag kumikinig. Nagdagdag din ako ng 4 na mga turnilyo sa tuktok ng bawat tore upang payagan ang pag-aayos ng pag-igting ng nylon wire ng bawat chime.

Hakbang 3: Ang Mga Motors at Stricker

Susunod na hakbang ay ang pagbuo ng mga aparato na gumagalaw ng mga striker stick. Ito ay isa pang kritikal na bahagi, at tulad ng nakikita mo sa mga larawan, napagpasyahan kong gumamit ng DC motor upang ilipat ang bawat welgista. Ang bawat motor ay may striker stick at isang system ng control system na nakakabit dito, at ginagamit upang maabot ang isang pares ng chimes. Ang striker stick ay isang piraso ng spike ng bisikleta na may isang itim na kahoy na silindro sa dulo. Ang silindro na ito ay natatakpan ng isang manipis na awtomatikong malagkit na plastik na film. Ang kumbinasyon ng mga materyales na ito ay nagbibigay ng isang malambot ngunit malakas na sonority kapag naaabot ang mga bar. Sa katunayan sinubukan ko ang ilang iba pang mga kumbinasyon, at ito ang isa na nagbigay sa akin ng pinakamahusay na mga resulta (Nagpapasalamat ako kung may nagpapaalam sa akin ng isang mas mahusay). Ang sistema ng pagkontrol ng posisyon ng motor ay isang optikong encoder ng 2 piraso ng resolusyon. Ito ay binubuo ng dalawang mga disc: ang isa sa mga disc ay umiikot na solidary sa stick at mayroong isang itim at puting codification na naka-print sa ilalim na ibabaw nito. Ang iba pang disc ay naayos sa motor at mayroong dalawang infrared CNY70 emitter-receptor sensor na maaaring makilala ang itim at puting kulay ng iba pang disc, at sa gayon, maaari nilang mabawasan ang posisyon ng stick (FRONT, RIGHT, LEFT at BACK) Ang pag-alam sa posisyon ay nagbibigay-daan sa system na nakasentro sa stick bago at pagkatapos na mag-bell kung ano ang ginagarantiyahan ang isang mas tumpak na paggalaw at tunog.

Hakbang 4: Pagbuo ng Control Unit Hardware

Kapag natapos ko na ang tatlong mga tower, oras na upang buuin ang control unit. Tulad ng ipinaliwanag ko sa simula ng teksto, ang control unit ay isang itim na kahon na binubuo ng tatlong mga electronic board. Naglalaman ang pangunahing board ng mga lohika, ang serial adapter ng komunikasyon (1 MAX-232) at ang microcontroller (isang ATMega32 8 bit RISC microcontroller). Ang iba pang dalawang board ay naglalaman ng circuitry na kinakailangan upang makontrol ang mga sensor ng posisyon (ilang resistors at 3 triggers-schimdt 74LS14) at upang mapagana ang mga motor (3 LB293 motor driver). Maaari kang tumingin sa mga eskematiko upang makakuha ng karagdagang impormasyon.

Maaari mong i-downlad ang ZIP gamit ang mga iskema ng larawan sa lugar ng downlad.

Hakbang 5: Firmware at Software

Ang firmware ay binuo sa C, kasama ang gcc compiler na kasama sa libreng paligid ng pag-unlad ng WinAVR (Gumamit ako ng mga programmer na notepad bilang IDE). Kung titingnan mo ang source code makakakita ka ng iba't ibang mga module:

- atb: naglalaman ng "pangunahing" ng proyekto at mga gawain sa intialization ng system. Ay mula sa "atb" kung saan ang iba pang mga module ay tinawag. - UARTparser: ay ang module na may code ng serial parser, na kumukuha ng mga tala na ipinadala ng computer sa pamamagitan ng RS-232 at binago ang mga ito sa mga utos na nauunawaan para sa module na "paggalaw". - paggalaw: nagko-convert ng isang tala utos recibo mula sa UARTparser, sa isang hanay ng mga iba't ibang mga simpleng paggalaw ng motor upang ma-welga ang isang tunog. Sinasabi nito sa modyul na "motor" ang pagkakasunud-sunod ng enerhiya at direksyon ng bawat motor. - Motors: nagpapatupad ng 6 software PWM upang mapagana ang mga motor na may tumpak na enerhiya at ang tumpak na tagal na itinakda ng module na "kilusan". Ang software ng computer ay isang simpleng application ng Visual Basic 6.0 na nagbibigay-daan sa pagpasok at pag-iimbak ng gumagamit ng pagkakasunud-sunod ng mga tala na bumubuo ng isang himig. Pinapayagan din ang pagpapadala ng mga tala sa pamamagitan ng PC serial port at pakikinig sa mga ito na nilalaro ng Atb. Kung nais mong suriin ang firmware maaari mong i-download ito sa lugar ng pag-download.

Hakbang 6: Pangwakas na Pagsasaalang-alang, Mga Ideya sa Hinaharap at Mga Link …

Sa kabila ng tunog ng instrumento ay maganda, hindi ito sapat na mabilis upang magpatugtog ng ilang mga himig, sa katunayan ilang beses na ito ay nag-desynchize nang kaunti sa himig. Kaya't nagpaplano ako ng isang bagong mas epektibo at tumpak na bersyon, dahil ang katumpakan ng oras ay isang napakahalagang bagay kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga instrumentong pangmusika. Kung nagpe-play ka ng isang tala na may ilang mga miliseconds advance o maantala ang iyong tainga ay makakahanap ng isang kakaibang bagay sa himig. Kaya't ang bawat tala ay dapat i-play sa tumpak na sandali na may tumpak na enerhiya. Ang sanhi ng mga pagkaantala sa unang bersyon ng instrumento ay ang percusion system na pinili ko ay hindi kasing bilis ng nararapat. Ang bagong bersyon ay magkakaroon ng isang napaka-pamilyar na istraktura, ngunit gagamit ng solenoids sa halip na mga motor. Ang mga solenoid ay mas mabilis at mas tumpak ngunit ang mga ito ay mas mahal din at mahirap makahanap. Ang unang bersyon na ito ay maaaring magamit upang i-play ang mga simpleng himig, bilang instrumentong nag-iisa, o sa mga relo, doorbells… Pangunahing pahina ng proyekto: home page ng Awtomatikong Tubular Bells Isang video ng Mga Awtomatikong Tubular Bells: video sa YouTube ng Mga Awtomatikong Tubular BellsLinks Sa mga site na ito makikita mo lahat ng lahat ng impormasyong kakailanganin mo upang makabuo ng iyong sariling mga tunog: Paggawa ng Wind Chimes Ni Jim Haworth Paggawa ng Wind Chimes Ni Jim KirkpatrickWind Chimes Constructors Message Group