Këmbanat automatike me tuba: 6 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:30

Ky udhëzues shpjegon hapat kryesorë që ndoqa, për të ndërtuar prototipin e parë të një grupi të Këmbanave Automatike Tubulare të ndërtuar në vitin 2006. Karakteristikat e instrumentit muzikor automatik janë: - 12 tinguj (12 kambana me tuba) - Çdo tingull luan një notë, kështu që mund të luajë një oktavë të plotë (nga C në B, duke përfshirë mbështetëset) - Mund të luajë deri në 4 nota të njëkohshme (kështu që mund të luajë 4 akorde të tingullit) - Kontrollohet përmes portës serike të PC (standarde RS -232) Instrumenti është i përbërë nga kutia e njësisë së kontrollit dhe tre kulla. Çdo kullë përmban 4 tinguj dhe dy motorë, secili motor godet dy nga katër tingujt. Të gjitha kullat janë të lidhura me kutinë e njësisë së kontrollit përmes një autobusi 10 teli. Njësia e kontrollit është përgjegjëse për të fuqizuar çdo motor me energjinë dhe shpejtësinë e saktë për të goditur çdo tingull, duke luajtur shënimet që softueri në kompjuter i dërgon atij. Ai është i përbërë nga tre borde. Bordi i parë përmban mikrokontrolluesin, i cili është një Atmel ATMega16, dhe elementët e komunikimit RS-232. E dyta përmban qarqet e drejtuesit të motorit, dhe e treta, kontrolluesit e pozicionit të motorit. M’u desh gati gjysmë viti për të përfunduar këtë projekt. Hapat e ardhshëm janë hapa të përgjithshëm, me informacionin më të rëndësishëm të procesit të ndërtimit të projektit, detaje të vogla mund të shihen në fotografi. Një video e Zileve Automatike Tubulare: Faqja kryesore e Projektit: Faqja kryesore e Këmbanave Tubulare Automatike

Hapi 1: Ndërtimi i tingujve

Hapi i parë ishte gjetja e një materiali të mirë dhe të lirë për të ndërtuar zile. Pasi vizitova disa dyqane dhe bëra disa teste, zbulova se alumini ishte materiali që më dha cilësinë më të mirë të tingullit kundrejt çmimit. Kështu që bleva 6 shufra me 1 metër gjatësi secila. Ata kishin një diametër të jashtëm 1, 6 cm dhe diametër të brendshëm 1, 5 cm (trashësi 1 mm) Pasi i kisha shufrat, më duhej t'i prisja në gjatësinë e duhur për të marrë frekuencën e secilës notë. Kërkova në internet dhe gjeta disa faqe interesante të cilat më dhanë shumë informacione interesante se si të llogarisja gjatësinë e secilës shirit në mënyrë që të merrja frekuencat që doja (shiko seksionin e lidhjeve). Eshtë e panevojshme të thuhet se frekuenca që unë kërkoja ishte frekuenca themelore e secilës shënim, dhe siç ndodh në pothuajse të gjitha instrumentet, shufrat do të prodhojnë frekuenca të tjera simuluese, sipas asaj themelore. Këto frekuenca të tjera të njëkohshme janë harmonikat të cilat normalisht janë të shumëfishta të frekuencës themelore. Numri, kohëzgjatja dhe proporcioni i këtyre harmonikëve është përgjegjës për timbrin e ndërmarrjes. Marrëdhënia midis frekuencës së një note dhe notës së njëjtë në oktavën tjetër është 2. Pra, nëse frekuenca themelore e notës C është 261.6Hz, frekuenca themelore e C në oktavën tjetër do të jetë 2*261.6 = 523, 25Hz. Siç e dimë se muzika e Evropës Perëndimore ndan një oktavë në 12 hapa të shkallës (12 gjysmë -tone të organizuara në 7 nota dhe 5 nota të qëndrueshme), ne mund të llogarisim frekuencën e gjysmësonit tjetër duke shumëzuar frekuencën e shënimeve të mëparshme me 2 # (1/12). Siç e dimë se frekuenca C është 261.6Hz dhe raporti midis 2 gjysmë toneve të njëpasnjëshme është 2 # (1/12) ne mund të nxjerrim të gjitha frekuencat e shënimeve: SHENIM: simboli # përfaqëson operatorin e energjisë. Për shembull: "a # 2" është e njëjtë me atë "a^2" Shënim 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 Tabela e mëparshme është vetëm për qëllime informacioni dhe nuk është e nevojshme të llogaritet gjatësia e shufrave. Gjëja më e rëndësishme është faktori i marrëdhënies midis frekuencave: 2 për notën e njëjtë në oktavën tjetër, dhe (2 # (1/12) për gjysëm -tonin tjetër. Ne do ta përdorim atë në formulën e përdorur për të llogaritur gjatësinë e shufrave. Formula fillestare që gjeta në internet (shiko seksionin e lidhjeve) është: f1/f2 = (L2/L1) # 2 prej saj ne mund të nxjerrim lehtësisht formulën e cila do të na lejojë të llogarisim gjatësinë e secilës shirit. Si f2 është frekuenca të shënimit tjetër që duam të llogarisim dhe duam të dimë frekuencën tjetër gjysmë -ton: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = = L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24))) = L2 formula është: L2 = L1*(2#(-1/24)) Pra me këtë formulë mund të nxjerrim gjatësinë e tingullit e cila do të luajë gjysmë -toni tjetër, por padyshim që do të kemi nevojë për gjatësinë e tingullit që luan notën e parë. Si mund ta llogarisim atë? Nuk e di si të llogaris gjatësinë e ziles së parë. Unë sugjeroj që ekziston një formulë e cila lidh vetitë fizike të materialit, madhësinë e shiritit (gjatësia, jashtme an d diametri i brendshëm) me frekuencën që do të luajë, por nuk e di. Unë thjesht e gjeta atë duke e akorduar me ndihmën e veshit dhe kitarës (ju gjithashtu mund të përdorni një pirun akordimi ose një frekuencemetër të kartës së zërit të PC për ta akorduar atë).

Hapi 2: Tre Kullat

Pas prerjes së shufrave në gjatësinë e duhur, më duhej të ndërtoja një mbështetëse për t'i varur ato. Kam bërë disa skica, dhe më në fund i kam ndërtuar këto tri kulla që mund t'i shihni në fotografi. Kam varur katër tinguj në secilën kullë duke kaluar një tel najloni nëpër vrimat që bëra pranë pjesës së sipërme dhe të poshtme të çdo tingulli. Më duhej të bëja vrima në pjesën e sipërme dhe të poshtme, sepse ishte e nevojshme të fiksoheshin tingujt në të dy anët për të shmangur që ata të lëkundeshin pa kontroll kur goditeshin nga shkopinjtë. Distanca e saktë për të vendosur vrimat ishte një çështje delikate dhe ato duhej të përkonin me dy nyjet e dridhjeve të frekuencës themelore të shiritit, të cilat janë në 22.4% nga lart dhe nga poshtë. Këto nyje janë pikat pa lëvizje kur shufrat luhaten në frekuencën e saj themelore, dhe fiksimi i shiritit në këto pika nuk duhet t'i ndikojë ato kur dridhen. Unë gjithashtu shtova 4 vida në krye të secilës kullë për të lejuar rregullimin e tensionit të telit najloni të çdo tingulli.

Hapi 3: Motorët dhe Strikuesit

Hapi tjetër ishte ndërtimi i pajisjeve që lëvizin shkopinjtë e sulmit. Kjo ishte një pjesë tjetër kritike, dhe siç mund ta shihni në fotografi, më në fund vendosa të përdor motorë DC për të lëvizur secilin sulmues. Çdo motor ka shkopin sulmues dhe një sistem kontrolli pozicioni të bashkangjitur me të, dhe përdoret për të goditur një palë tinguj. Shkopi i goditjes është një copë biçikletë me një cilindër druri të zi në fund. Ky cilindër është i mbuluar me një film plastik të hollë auto-ngjitës. Ky kombinim i materialeve jep një tingull të butë por me zë të lartë kur godet shufrat. Në fakt unë testova disa kombinime të tjera, dhe ky ishte ai që më dha rezultatet më të mira (do të isha mirënjohës nëse dikush më njofton një më të mirë). Sistemi i kontrollit të pozicionit të motorit është një kodues optik me 2 bit rezolucion. Ai përbëhet nga dy disqe: njëri prej disqeve rrotullohet solidarisht në shkop dhe ka një kodifikim bardh e zi të shtypur në sipërfaqen e tij të poshtme. Disku tjetër është i fiksuar në motor dhe ka dy sensorë infra të kuqe emetues-emetues emetues CNY70 të cilët mund të dallojnë ngjyrën bardh e zi të diskut tjetër, dhe kështu, ata mund të nxjerrin përfundimin e pozicionit të shkopit (FRONT, Djathtas, Majtas dhe Kthehu mbrapa) Njohja e pozicionit lejon që sistemi të përqëndrojë shkopin para dhe pas goditjes së një zileje që garanton një lëvizje dhe zë më të saktë.

Hapi 4: Ndërtimi i pajisjes së njësisë së kontrollit

Sapo kisha mbaruar tre kullat, ishte koha për të ndërtuar njësinë e kontrollit. Siç shpjegova në fillim të tekstit, njësia e kontrollit është një kuti e zezë e përbërë nga tre borde elektronike. Bordi kryesor përmban logjikat, përshtatësin e komunikimit serik (1 MAX-232) dhe mikrokontrolluesin (një mikrokontrollues ATMega32 8 bit RISC). Dy bordet e tjera përmbajnë qarkun e nevojshëm për të kontrolluar sensorët e pozicionit (disa rezistorë dhe 3 shkaktarë-schimdt 74LS14) dhe për të fuqizuar motorët (3 drejtues motorësh LB293). Ju mund t'i hidhni një sy skemave për të marrë më shumë informacion.

Ju mund të zbresni ZIP me fotografitë skematike në zonën e downlad.

Hapi 5: Firmware dhe Softuer

Firmueri është zhvilluar në C, me përpiluesin gcc të përfshirë në mjedisin falas të zhvillimit WinAVR (kam përdorur shënimet e programuesve si IDE). Nëse i hidhni një sy kodit burimor, do të gjeni module të ndryshme:

- atb: përmban "kryesore" të projektit dhe rutinat e intializimit të sistemit. Fromshtë nga "atb" ku quhen module të tjera. - UARTparser: është moduli me kodin e analizuesit serik, i cili merr shënimet e dërguara nga kompjuteri përmes RS-232 dhe i konverton ato në komanda të kuptueshme për modulin "lëvizjet". - lëvizjet: shndërron një komandë shënimi të marrë nga UARTparser, në një grup lëvizjesh të ndryshme të thjeshta motorike për të goditur një tingull. Ai i tregon modulit "motor" sekuencën e energjisë dhe drejtimin e secilit motor. - motorët: zbaton 6 softuer PWM për të fuqizuar motorët me energjinë e saktë dhe kohëzgjatjen e saktë të përcaktuar nga moduli "lëvizje". Softueri kompjuterik është një aplikacion i thjeshtë Visual Basic 6.0 i cili lejon përdoruesin të hyjë dhe të ruajë sekuencën e shënimeve që përbëjnë një melodi. Ai gjithashtu lejon dërgimin e shënimeve përmes portës serike të PC dhe dëgjimin e tyre të luajtur nga Atb. Nëse dëshironi të kontrolloni firmware -in, mund ta shkarkoni në zonën e shkarkimit.

Hapi 6: Konsideratat Finale, Idetë e Ardhshme dhe Lidhjet…

Pavarësisht se instrumenti tingëllon bukur, nuk është aq i shpejtë sa të luajë disa melodi, në fakt disa herë desinkronizohet pak me melodinë. Kështu që unë jam duke planifikuar një version të ri më efektiv dhe më të saktë, sepse saktësia e kohës është një çështje shumë e rëndësishme kur flasim për instrumente muzikore. Nëse luani një notë me disa milisekonda avancim ose vonesë veshi juaj do të gjejë diçka të çuditshme në melodi. Pra, çdo notë duhet të luhet në momentin e saktë me energjinë e saktë. Shkaku i këtyre vonesave në këtë version të parë të instrumentit është se sistemi i perkusionit që kam zgjedhur nuk është aq i shpejtë sa duhet. Versioni i ri do të ketë një strukturë shumë të ngjashme, por do të përdorë solenoide në vend të motorëve. Solenoidet janë më të shpejtë dhe më të saktë, por ato janë gjithashtu më të shtrenjta dhe të vështira për t'u gjetur. Ky version i parë mund të përdoret për të luajtur melodi të thjeshta, si instrument i vetëm, ose në orë, zile derë … Faqja kryesore e projektit: Faqja kryesore e Këmbanave Tubulare Një video e Këmbanave Automatike Tubulare: Videoja në YouTube e Këmbanave Automatike Tubulare LidhjeNë këto faqe do të gjeni pothuajse të gjitha informacionet që do t'ju nevojiten për të ndërtuar tingëllimat tuaja: Marrja e tingujve të erës Nga Jim Haworth Krijimi i tingujve të erës Nga Jim Kirkpatrick Grupi i Mesazheve të Ndërtuesve të Kimes së Erës