Loceng Tubular Automatik: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Instrucuable ini menerangkan langkah-langkah utama yang saya ikuti, untuk membina prototaip pertama satu set Bell Tubular Automatik yang saya bina pada tahun 2006. Ciri-ciri alat muzik automatik adalah: - 12 lonceng (12 loceng tiub) - Setiap lonceng memainkan satu nota, jadi dapat memainkan oktaf penuh (dari C hingga B, termasuk alat penahan) - Ia dapat memainkan hingga 4 nota serentak (sehingga dapat memainkan 4 chord chords note) - Ia dikendalikan melalui port bersiri PC (standard RS-232) Instrumen ini terdiri daripada kotak unit kawalan dan tiga menara. Setiap menara mengandungi 4 lonceng dan dua motor, setiap motor menyerang dua dari empat lonceng. Semua menara disambungkan ke kotak unit kawalan melalui bas 10 wayar. Unit kawalan bertanggungjawab menghidupkan setiap motor dengan tenaga dan kelajuan yang tepat untuk memukul setiap lonceng, memainkan nota yang dihantar oleh perisian dalam komputer kepadanya. Ia terdiri daripada tiga papan secara dalaman. Papan pertama mengandungi mikrokontroler, yang merupakan Atmel ATMega16, dan elemen komunikasi RS-232. Yang kedua mengandungi litar pemandu motor, dan yang ketiga, pengawal kedudukan motor. Saya mengambil masa hampir setengah tahun untuk menyelesaikan projek ini. Langkah seterusnya adalah langkah umum, dengan maklumat yang paling relevan dari proses pembinaan projek, butiran kecil dapat dilihat pada gambar. Video automatik Tubular Bells: Halaman utama projek: Automatic Tubular Bells home page

Langkah 1: Membangun Lonceng

Langkah pertama adalah mencari bahan yang baik dan murah untuk membina lonceng. Setelah mengunjungi beberapa kedai dan melakukan beberapa ujian, saya mendapati bahawa aluminium adalah bahan yang memberi saya kualiti bunyi terbaik berbanding hubungan harga. Oleh itu, saya membeli 6 batang sepanjang 1 meter setiap satu. Mereka mempunyai diameter luar 1, 6cm dan diameter dalam 1, 5 cm (ketebalan 1mm) Setelah saya mempunyai bar, saya harus memotongnya pada panjang yang betul untuk mendapatkan frekuensi setiap nota. Saya mencari di internet dan menjumpai beberapa laman web menarik yang memberikan banyak maklumat menarik mengenai cara mengira panjang setiap bar untuk mendapatkan frekuensi yang saya mahukan (lihat bahagian pautan). Tidak perlu dikatakan bahawa frekuensi yang saya cari adalah frekuensi asas bagi setiap nota, dan seperti yang berlaku di hampir semua instrumen, bar akan menghasilkan frekuensi serentak lain selain yang mendasar. Frekuensi serentak lain ini adalah harmonik yang biasanya berlipat ganda dari frekuensi asas. Jumlah, tempoh dan perkadaran harmonik ini adalah tanggungjawab timbre insturment. Hubungan antara frekuensi satu nota dan nota yang sama di oktaf seterusnya adalah 2. Oleh itu, jika frekuensi asas nota C adalah 261.6Hz, frekuensi asas C di oktaf seterusnya adalah 2 * 261.6 = 523, 25Hz. Seperti yang kita ketahui bahawa muzik Eropah Barat membahagikan oktaf menjadi 12 langkah skala (12 semitone disusun menjadi 7 nota, dan 5 nota berterusan), kita dapat mengira frekuensi semitone berikutnya dengan mengalikan frekuensi not sebelumnya dengan 2 # (1/12). Seperti yang kita ketahui bahawa frekuensi C adalah 261.6Hz dan nisbah antara 2 semiton conescutive adalah 2 # (1/12) kita dapat menyimpulkan semua frekuensi nota: CATATAN: simbol # mewakili operator kuasa. Contohnya: "a # 2" sama dengan "a^2" Catatan 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 Jadual sebelumnya hanya untuk tujuan maklumat dan tidak perlu mengira panjang bar. Perkara yang paling penting ialah faktor hubungan antara frekuensi: 2 untuk nota yang sama di oktaf seterusnya, dan (2 # (1/12) untuk semiton seterusnya. Kami akan menggunakannya dalam formula yang digunakan untuk mengira panjang bar Formula awal yang saya dapati di Internet (lihat bahagian pautan) adalah: f1 / f2 = (L2 / L1) # 2 darinya kita dapat dengan mudah menyimpulkan formula yang akan membolehkan kita mengira panjang setiap bar. Oleh kerana f2 adalah frekuensi nota seterusnya yang ingin kami kirakan dan kami ingin mengetahui frekuensi semitone seterusnya: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1 / (f1 * (2 # (1/12))) = (L2 / L1) # 2… L1 * (1 / (2 # (1/24))) = L2 formula adalah: L2 = L1 * (2 # (- 1/24)) Jadi dengan formula ini kita dapat menyimpulkan panjang loncatan yang akan bermain semitone seterusnya, tetapi jelas kita akan memerlukan panjang loncatan yang memainkan nota pertama. Bagaimana kita boleh mengira? Saya tidak tahu bagaimana mengira panjang loncatan pertama. Saya rasa ada formula yang mengaitkan sifat fizikal bahan, ukuran bar (panjang, luar d diameter dalaman) dengan kekerapan ia akan dimainkan, tetapi saya tidak mengetahuinya. Saya hanya menjumpainya dengan menala dengan bantuan telinga dan gitar saya (anda juga boleh menggunakan garpu penalaan atau frekuencemeter kad suara PC untuk menyetelnya).

Langkah 2: Tiga Menara

Setelah memotong palang dengan panjang yang betul, saya terpaksa membina sokongan untuk menggantungnya. Saya membuat beberapa lakaran, dan akhirnya membina tiga menara ini yang dapat anda lihat dalam gambar. Saya menggantung empat lonceng di setiap menara melewati wayar nilon melalui lubang yang saya lakukan di dekat bahagian atas dan bawah setiap lonceng. Saya harus menggerudi lubang di bahagian atas dan bawah kerana perlu memasang lonceng di kedua-dua belah pihak agar tidak bergetar tanpa kawalan ketika terkena tongkat. Jarak tepat untuk meletakkan lubang adalah masalah yang halus dan mereka harus bertepatan dengan dua nod getaran frekuensi asas bar, yang berada pada 22.4% dari atas dan bawah. Node ini adalah titik tanpa pergerakan ketika bar berayun pada frekuensi asasnya, dan memasang bar pada titik-titik ini tidak akan mempengaruhi mereka ketika bergetar. Saya juga menambah 4 skru di bahagian atas setiap menara untuk membolehkan menyesuaikan ketegangan setiap wayar nilon berpadu.

Langkah 3: The Motors and Strickers

Langkah seterusnya adalah membina alat yang menggerakkan tongkat penyerang. Ini adalah bahagian penting lain, dan seperti yang anda lihat dalam gambar, saya akhirnya memutuskan untuk menggunakan motor DC untuk menggerakkan setiap penyerang. Setiap motor mempunyai batang penyerang dan sistem kontrol posisi yang terpasang padanya, dan digunakan untuk memukul sepasang lonceng. Tongkat penyerang adalah sepotong lonjakan basikal dengan silinder kayu hitam di hujungnya. Silinder ini ditutup dengan filem plastik pelekat automatik. Gabungan bahan ini memberikan suara yang lembut tetapi kuat ketika menyerang bar. Sebenarnya saya menguji beberapa kombinasi lain, dan inilah yang memberikan hasil terbaik kepada saya (saya akan berterima kasih jika ada yang memberi tahu saya yang lebih baik). Sistem kawalan kedudukan motor adalah pengekod optik dengan resolusi 2 bit. Ia terdiri daripada dua cakera: salah satu cakera berputar tetap ke tongkat dan mempunyai kodifikasi hitam & putih yang dicetak di permukaan bawahnya. Cakera lain terpaku pada motor dan mempunyai dua sensor pemancar-reseptor CNY70 inframerah yang dapat membezakan warna hitam dan putih cakera yang lain, dan oleh itu, mereka dapat menyimpulkan kedudukan tongkat (DEPAN, KANAN, KIRI dan KEMBALI) Mengetahui kedudukan membolehkan sistem memusatkan tongkat sebelum dan selepas menekan loceng yang menjamin pergerakan dan suara yang lebih tepat.

Langkah 4: Membina Perkakasan Unit Kawalan

Setelah saya menamatkan ketiga menara, sudah tiba masanya untuk membina unit kawalan. Seperti yang saya jelaskan pada awal teks, unit kawalan adalah kotak hitam yang terdiri daripada tiga papan elektronik. Papan utama mengandungi logik, penyesuai komunikasi bersiri (1 MAX-232) dan mikrokontroler (mikrokontroler RISC ATMega32 8 bit). Dua papan yang lain mengandungi litar yang diperlukan untuk mengawal sensor kedudukan (beberapa perintang dan 3 pemicu-skimdt 74LS14) dan untuk menghidupkan motor (3 pemandu motor LB293). Anda boleh melihat skema untuk mendapatkan lebih banyak maklumat.

Anda boleh menurunkan ZIP dengan gambar skema di kawasan downlad.

Langkah 5: Perisian Firm dan Perisian

Firmware telah dikembangkan di C, dengan kompilator gcc termasuk dalam persekitaran pengembangan WinAVR percuma (saya menggunakan notepad pengaturcara sebagai IDE). Sekiranya anda melihat kod sumber, anda akan menemui modul yang berbeza:

- atb: mengandungi "utama" projek dan rutin intialisasi sistem. Adakah dari "atb" di mana modul lain dipanggil. - UARTparser: adalah modul dengan kod penghurai bersiri, yang mengambil catatan yang dihantar oleh komputer melalui RS-232 dan mengubahnya menjadi perintah yang dapat dimengerti untuk modul "pergerakan". - pergerakan: menukar perintah nota yang diterima dari UARTparser, ke satu set pergerakan motor mudah yang berbeza untuk menyerang bunyi. Ia memberitahu modul "motor" urutan tenaga dan arah setiap motor. - motor: mengimplementasikan 6 perisian PWM untuk menggerakkan motor dengan tenaga yang tepat dan jangka masa yang tepat yang ditetapkan oleh modul "pergerakan". Perisian komputer adalah aplikasi Visual Basic 6.0 sederhana yang membolehkan pengguna memasukkan dan menyimpan urutan nota yang menyusun melodi. Ia juga memungkinkan pengiriman nota melalui port bersiri PC dan mendengarnya dimainkan oleh Atb. Sekiranya anda ingin memeriksa firmware, anda boleh memuat turunnya di kawasan muat turun.

Langkah 6: Pertimbangan Akhir, Idea Masa Depan dan Pautan…

Walaupun instrumennya terdengar bagus, tidak cukup pantas untuk memainkan beberapa melodi, malah kadang-kadang ia tidak menyegerakkan sedikit dengan melodi. Oleh itu, saya merancang versi baru yang lebih berkesan dan tepat, kerana ketepatan masa adalah perkara yang sangat penting ketika kita bercakap mengenai alat muzik. Sekiranya anda bermain nota dengan beberapa milisaat maju atau melambatkan telinga anda akan menemui sesuatu yang aneh dalam melodi. Oleh itu, setiap nota harus dimainkan pada masa yang tepat dengan tenaga yang tepat. Punca kelewatan instrumen versi pertama ini adalah bahawa sistem perkusi yang saya pilih tidak secepat yang sepatutnya. Versi baru akan mempunyai struktur yang sangat serupa, tetapi akan menggunakan solenoid dan bukannya motor. Solenoid lebih cepat dan tepat tetapi ia juga lebih mahal dan sukar dijumpai. Versi pertama ini dapat digunakan untuk memainkan melodi sederhana, sebagai alat berdiri sendiri, atau dalam jam, loceng pintu … Halaman utama projek: Laman utama Lonceng Tubular Automatik Video dari Lonceng Tubular Automatik: Video YouTube dari Lonceng Tubular AutomatikPautan Dalam laman web ini anda akan dapati hampir semua maklumat yang anda perlukan untuk membina lonceng anda sendiri: Membuat Lonceng Angin Oleh Jim HaworthMembuat Lonceng Angin Oleh Jim KirkpatrickWind Chimes Constructors Group Message