Otomatik Boru Çanları: 6 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Bu talimat, 2006'da oluşturduğum bir Otomatik Borulu Çan setinin ilk prototipini oluşturmak için izlediğim ana adımları açıklıyor. Otomatik müzik aleti özellikleri şunlardır: - 12 çan (12 boru çan) - Her bir zil bir nota çalar, bu nedenle tam bir oktav çalabilir (sürdürmeler dahil C'den B'ye) - 4 adede kadar eşzamanlı nota çalabilir (böylece 4 nota çan akoru çalabilir) - PC seri portu üzerinden kontrol edilir (standart RS-232) Enstrüman kontrol ünitesi kutusu ve üç kuleden oluşur. Her kule 4 çan ve iki motor içerir, her motor dört çandan ikisine vurur. Tüm kuleler, 10 telli bir veri yolu ile kontrol ünitesi kutusuna bağlanır. Kontrol ünitesi, bilgisayardaki yazılımın kendisine gönderdiği notaları çalarak, her bir zili vuracak kesin enerji ve hız ile her motora güç sağlamaktan sorumludur. Dahili olarak üç panodan oluşur. İlk kart, bir Atmel ATMega16 olan mikro denetleyiciyi ve RS-232 iletişim elemanlarını içerir. İkincisi, motor sürücü devrelerini ve üçüncüsü, motor konum kontrolörlerini içerir. Bu projeyi bitirmem neredeyse yarım yılımı aldı. Sonraki adımlar genel adımlardır, proje yapım süreci ile ilgili en alakalı bilgiler, küçük detaylar resimlerde görülebilir.

Adım 1: Çanları İnşa Etmek

İlk adım, çanları inşa etmek için iyi ve ucuz bir malzeme bulmaktı. Bazı mağazaları gezdikten ve bazı testler yaptıktan sonra, alüminyumun bana en iyi ses kalitesi-fiyat ilişkisini veren malzeme olduğunu gördüm. Bu yüzden her biri 1 metre uzunluğunda 6 çubuk aldım. 1,6cm dış çapa ve 1,5 cm iç çapa (1mm kalınlık) sahiptiler. Barları aldığımda, her notanın frekansını elde etmek için onları uygun uzunlukta kesmem gerekiyordu. İnternette arama yaptım ve istediğim frekansları elde etmek için her bir çubuğun uzunluğunu nasıl hesaplayacağım konusunda bana birçok ilginç bilgi sağlayan bazı ilginç siteler buldum (bağlantılar bölümüne bakın). Aradığım frekansın her notanın temel frekansı olduğunu söylemeye gerek yok ve neredeyse tüm enstrümanlarda olduğu gibi, çubuklar temelin dışında başka eşzamanlı frekanslar üretecek. Bu diğer eşzamanlı frekanslar, normalde temel frekansın katları olan harmoniklerdir. Bu harmoniklerin sayısı, süresi ve oranı enstrümanın tınısından sorumludur. Bir notanın frekansı ile bir sonraki oktavdaki aynı nota arasındaki ilişki 2'dir. Yani C notasının temel frekansı 261.6Hz ise, bir sonraki oktavdaki C'nin temel frekansı 2*261.6=523, 25Hz olacaktır. Batı Avrupa müziğinin bir oktavı 12 gam adımına böldüğünü bildiğimiz için (12 yarım ton 7 nota ve 5 sürekli nota halinde düzenlenmiştir), önceki nota frekansını 2 # (1/12) ile çarparak bir sonraki yarım tonun frekansını hesaplayabiliriz. C frekansının 261.6Hz olduğunu ve 2 ardışık yarım ton arasındaki oranın 2 # (1/12) olduğunu bildiğimiz için tüm nota frekanslarını çıkarabiliriz:NOT: # sembolü güç operatörünü temsil eder. Örneğin: "a # 2", "a # 2" ile aynıdır.^2" Not Frekans 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 Bir önceki tablo sadece bilgi amaçlıdır ve çubuk uzunluğunun hesaplanmasına gerek yoktur. En önemli şey frekanslar arasındaki ilişki faktörüdür: Bir sonraki oktavda aynı nota için 2 ve bir sonraki yarım ton için (2 # (1/12). Bunu çubukların uzunluğunu hesaplamak için kullanılan formülde kullanacağız. İnternette bulduğum ilk formül (bağlantılar bölümüne bakın): f1/f2 = (L2/L1) # 2 ondan her çubuğun uzunluğunu hesaplamamızı sağlayacak formülü kolayca çıkarabiliriz. f2 frekans olduğu için hesaplamak istediğimiz bir sonraki notanın sonraki yarım ton frekansını bilmek istiyoruz: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1*(2#(1/12)))=(L2/L1)#2 … L1*(1/(2#(1/24)))= L2formül: L2=L1*(2#(-1/24)) Yani bu formülle zilin uzunluğunu çıkarabiliriz hangisi sonraki yarım tonu çalacak, ama açıkçası ilk notayı çalan zilin uzunluğuna ihtiyacımız olacak. Bunu nasıl hesaplayabiliriz? İlk zilin uzunluğunu nasıl hesaplayacağımı bilmiyorum. malzemenin fiziksel özelliklerini, çubuğun boyutunu (uzunluk, dış ve d iç çap) oynayacağı frekansla ama bilmiyorum. Sadece kulağım ve gitarım yardımıyla akort ederek buldum (akort için akort çatalı veya PC ses kartı frekans ölçer de kullanabilirsiniz).

Adım 2: Üç Kule

Çubukları uygun uzunlukta kestikten sonra onları asmak için bir destek yapmak zorunda kaldım. Bazı eskizler yaptım ve sonunda resimlerde gördüğünüz bu üç kuleyi yaptım. Her bir çanın üst ve alt kısmına yakın yaptığım deliklerden naylon bir tel geçirerek her kuleye dört çan astım. Çanların sopalarla vurulduğunda kontrolsüz salınımlarını önlemek için her iki tarafa da sabitlemek gerektiğinden, üstte ve altta delikler açmak zorunda kaldım. Delikleri yerleştirmek için kesin mesafe hassas bir konuydu ve çubuğun temel frekansının üstten ve alttan %22.4'lük iki titreşim düğümü ile çakışmaları gerekiyordu. Bu düğümler, çubuklar temel frekansında salındığında hareketsiz noktalardır ve çubuğun bu noktalara sabitlenmesi, titreşirken onları etkilememelidir. Ayrıca her bir çanın naylon telinin gerginliğini ayarlamak için her kulenin üstüne 4 vida ekledim.

3. Adım: Motorlar ve Strikers

Bir sonraki adım, forvet çubuklarını hareket ettiren cihazları inşa etmekti. Bu da bir diğer kritik kısımdı ve resimlerde de görebileceğiniz gibi sonunda her forvet hareketini DC motor kullanmaya karar verdim. Her motorun bir vuruş çubuğu ve ona bağlı bir konum kontrol sistemi vardır ve bir çift zili vurmak için kullanılır. Forvet çubuğu, sonunda siyah ahşap bir silindir bulunan bir bisiklet çivisidir. Bu silindir, ince, kendinden yapışkanlı bir plastik film ile kaplanmıştır. Bu malzeme kombinasyonu, barlara vururken yumuşak ama yüksek bir ses verir. Aslında başka kombinasyonları da test ettim ve bana en iyi sonuçları veren bu oldu (birisi bana daha iyi bir tane söylerse minnettar olurum). Motor pozisyon kontrol sistemi, 2 bit çözünürlüklü optik bir kodlayıcıdır. İki diskten oluşur: disklerden biri çubuğa sağlam bir şekilde döner ve alt yüzeyinde siyah beyaz bir kodlamaya sahiptir. Diğer disk motora sabitlenmiştir ve diğer diskin siyah ve beyaz rengini ayırt edebilen iki adet kızılötesi CNY70 emitör-alıcı sensöre sahiptir ve böylece çubuğun konumunu (ÖN, SAĞ, SOL ve ARKA) belirleyebilirler. Konumu bilmek, sistemin, daha hassas bir hareket ve ses garanti eden bir zile çarpmadan önce ve sonra çubuğu ortalamasına olanak tanır.

Adım 4: Kontrol Birimi Donanımını Oluşturma

Üç kuleyi bitirdikten sonra, kontrol ünitesini inşa etme zamanı gelmişti. Yazının başında da açıkladığım gibi kontrol ünitesi üç elektronik karttan oluşan bir kara kutudur. Ana kart, mantıkları, seri iletişim adaptörünü (1 MAX-232) ve mikro denetleyiciyi (bir ATMega32 8 bit RISC mikro denetleyici) içerir. Diğer iki kart, konum sensörlerini (bazı dirençler ve 3 tetikleyici-schimdt 74LS14) kontrol etmek ve motorları (3 LB293 motor sürücüsü) çalıştırmak için gereken devreyi içerir. Daha fazla bilgi almak için şemaları inceleyebilirsiniz.

İndirme alanında şematik resimlerin bulunduğu ZIP dosyasını indirebilirsin.

Adım 5: Bellenim ve Yazılım

Bellenim, ücretsiz WinAVR geliştirme ortamında bulunan gcc derleyicisi ile C dilinde geliştirilmiştir (IDE olarak programcı not defteri kullandım). Kaynak koduna bir göz atarsanız farklı modüller bulacaksınız:

- atb: projenin "ana" kısmını ve sistem başlatma rutinlerini içerir. Diğer modüllerin çağrıldığı "atb" dendir. - UARTparser: Bilgisayar tarafından RS-232 üzerinden gönderilen notları alan ve bunları "hareketler" modülü için anlaşılabilir komutlara dönüştüren seri ayrıştırıcı koduna sahip modüldür. - hareketler: UARTparser'dan alınan bir nota komutunu, bir zil çalmak için bir dizi farklı basit motor hareketine dönüştürür. "Motor" modülüne her motorun enerji sırasını ve yönünü söyler. - motorlar: "hareket" modülü tarafından ayarlanan hassas enerji ve kesin süre ile motorlara güç sağlamak için 6 yazılım PWM'yi uygular. Bilgisayar yazılımı, kullanıcının bir melodi oluşturan nota dizisini girmesine ve kaydetmesine izin veren basit bir Visual Basic 6.0 uygulamasıdır. Ayrıca notaların PC seri portu üzerinden gönderilmesine ve Atb tarafından çalınan notların dinlenmesine izin verir. Ürün yazılımını kontrol etmek isterseniz, indirme alanından indirebilirsiniz.

Adım 6: Son Hususlar, Gelecek Fikirler ve Bağlantılar…

Enstrüman kulağa hoş gelse de, bazı melodileri çalmak için yeterince hızlı değil, hatta bazen melodi ile biraz uyumsuz oluyor. Bu yüzden daha etkili ve kesin yeni bir versiyon planlıyorum, çünkü müzik aletlerinden bahsederken zaman hassasiyeti çok önemli bir konu. Bir notayı birkaç milisaniye ilerleterek veya geciktirerek çalarsanız, kulağınız melodide garip bir şey bulacaktır. Bu yüzden her nota kesin enerjiyle tam zamanında çalınmalıdır. Enstrümanın bu ilk versiyonundaki bu gecikmelerin nedeni, seçtiğim perküsyon sisteminin olması gerektiği kadar hızlı olmamasıdır. Yeni versiyon çok benzer bir yapıya sahip olacak ancak motor yerine solenoid kullanacak. Solenoidler daha hızlı ve daha hassastır ancak aynı zamanda daha pahalıdır ve bulunması zordur. Bu ilk sürüm, bağımsız bir enstrüman olarak veya saatlerde, kapı zillerinde basit melodileri çalmak için kullanılabilir… Proje ana sayfası:Otomatik Tubular Bells ana sayfasıOtomatik Tubular Bells videosu:Otomatik Tubular Bells YouTube videosuLinklerBu sitelerde bulacaksınız Kendi çanlarınızı inşa etmek için ihtiyaç duyacağınız hemen hemen tüm bilgiler: Jim Haworth'tan Rüzgar Çanları Yapmak Jim Kirkpatrick'ten Rüzgar Çanları Yapma Rüzgar Çanları Yapıcılar Mesaj Grubu