Outomatiese buisvormige klokke: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:28

Hierdie instruksies verduidelik die belangrikste stappe wat ek gevolg het om die eerste prototipe van 'n stel outomatiese buisvormige klokke te bou wat ek in 2006 gebou het. kan 'n volle oktaaf speel (van C tot B, insluitend 's') - Dit kan tot 4 gelyktydige note speel (sodat dit 4 nootklanke kan speel) - Dit word beheer deur die seriële poort van die rekenaar (standaard RS -232). bestaan uit die boks van die beheereenheid en drie torings. Elke toring bevat 4 klokkies en twee motors, elke motor slaan twee van die vier klokkies. Al die torings is via 'n 10-draadbus aan die boks van die beheereenheid gekoppel. Die beheer -eenheid is verantwoordelik vir die aandrywing van elke motor met die presiese energie en snelheid om elke klokkie te slaan, en speel die note wat die sagteware op die rekenaar na hom stuur. Dit bestaan intern uit drie planke. Die eerste bord bevat die mikrobeheerder, 'n Atmel ATMega16, en die RS-232 kommunikasie-elemente. Die tweede een bevat die motorbestuurderbane en die derde motorposisiebeheerders. Dit het my amper 'n half jaar geneem om hierdie projek te voltooi. Die volgende stappe is algemene stappe, met die mees relevante inligting oor die konstruksieproses van die projek, kan geringe besonderhede op die foto's bekyk word.

Stap 1: Bou die klokkespel

Die eerste stap was om 'n goeie en goedkoop materiaal te vind om klokkies te bou. Nadat ek 'n paar winkels besoek het en 'n paar toetse gedoen het, het ek gevind dat aluminium die materiaal was wat my die beste verhouding tussen klankgehalte en prys gegee het. Ek het dus 6 stawe van 1 meter lank elk gekoop. Hulle het 'n buitedeursnee van 1,6 cm en 'n binnediameter van 1,5 cm (dikte 1 mm). Nadat ek die balke gekry het, moes ek hulle op die regte lengte sny om die frekwensie van elke noot te kry. Ek het op die internet gesoek en 'n paar interessante webwerwe gevind wat my baie interessante inligting verskaf het oor hoe om die lengte van elke balk te bereken om die frekwensies te kry wat ek wou (sien skakels). Nodeloos om te sê dat die frekwensie waarna ek gesoek het, die fundamentele frekuensie van elke noot was, en soos in byna alle instrumente gebeur, sal die balke ander simultaneos -frekwensies lewer as die fundamentele. Hierdie ander gelyktydige frecuenices is die harmonieke wat normaalweg veelvoudig is van die fundamentele vrugbaarheid. Die aantal, duur en verhouding van hierdie harmonieke is verantwoordelik vir die tydsberekening van die instelling. Die verband tussen die frekwensie van een noot en dieselfde noot in die volgende oktaaf is 2. As die fundamentele frekwensie van C noot 261,6Hz is, sal die fundamentele frekwensie van C in die volgende oktaaf 2*261,6 = 523, 25Hz wees. Aangesien ons weet dat Wes -Europese musiek 'n oktaaf in 12 skaalstappe verdeel (12 halftone georganiseer in 7 note en 5 volgehoue note), kan ons die frekwensie van die volgende halftoon bereken deur die vorige nootfrekwensie te vermenigvuldig met 2 # (1/12). Aangesien ons weet dat die C -frekwensie 261.6Hz is en die verhouding tussen 2 konstellatiewe halftonen 2 # (1/12) is, kan ons alle note se frekwensies aflei: LET WEL: die # -simbool stel die kragoperateur voor. Byvoorbeeld: "a # 2" is dieselfde as "a^2" Let op 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 Vorige tabel is slegs vir inligtingsdoeleindes en dit is nie nodig om die lengte van die balke te bereken nie. Die belangrikste is die verhoudingsfaktor tussen frekwensies: 2 vir dieselfde noot in die volgende oktaaf, en (2 # (1/12) vir die volgende halftoon. Ons sal dit gebruik in die formule wat gebruik word om die lengte van die mate te bereken Die aanvanklike formule wat ek op die internet gevind het (sien skakelsafdeling) is: f1/f2 = (L2/L1) # 2 daaruit kan ons die formule maklik aflei waarmee ons die lengte van elke maat kan bereken. Aangesien f2 die frekwensie is van die volgende noot wat ons wil bereken en ons wil die volgende halftonefrekwensie weet: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = (L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24)))) = L2 die formule is: L2 = L1*(2#(-1/24)) Met hierdie formule kan ons dus die lengte van die klokkie aflei wat die volgende halftoon speel, maar natuurlik het ons die lengte van die klokkie nodig wat die eerste noot speel. Hoe kan ons dit bereken? Ek weet nie hoe om die lengte van die eerste klokkie te bereken nie. Ek veronderstel dat daar 'n formule is wat het betrekking op die fisiese eienskappe van die materiaal, die grootte van die staaf (lengte, buitenste en d binnediameter) met die frekwensie wat dit sal speel, maar ek weet dit nie. Ek het dit eenvoudig gevind deur dit met behulp van my oor en kitaar af te stem (u kan ook 'n stemvurk of 'n rekenaar -geluidskaart -frecuencemeter gebruik om dit af te stem).

Stap 2: Die drie torings

Nadat ek die stawe op die regte lengte gesny het, moes ek 'n steun bou om dit op te hang. Ek het 'n paar sketse gemaak en uiteindelik hierdie drie torings gebou wat u op die foto's kan sien. Ek het vier klokkies aan elke toring gehang en 'n nylondraad deur die gate wat ek naby die bokant en onderkant van elke klokkie gemaak het, gehang. Ek moes gate aan die bokant en onderkant boor, want dit was nodig om klokkies aan beide kante vas te maak om te verhoed dat hulle sonder beheer ossilleer as hulle deur die stokke geslaan word. Die presiese afstand om die gate te plaas, was 'n delikate saak, en hulle moes saamval met die twee vibrasiepunte van die fundamentele frekwensie van die staaf, wat 22,4% van bo en onder is. Hierdie nodusse is die bewegingslose punte wanneer die tralies oscilleer teen die fundamentele frekwensie daarvan, en die bevestiging van die balk op hierdie punte behoort dit nie te beïnvloed as dit vibreer nie. Ek het ook 4 skroewe aan die bokant van elke toring aangebring om die spanning van elke klokkie se nylondraad aan te pas.

Stap 3: The Motors and Strickers

Die volgende stap was om die toestelle te bou waarmee die stokke beweeg word. Dit was nog 'n kritieke deel, en soos u op die foto's kan sien, het ek uiteindelik besluit om DC -motors te gebruik om elke aanvaller te beweeg. Elke motor het 'n stokstok en 'n posisie -beheerstelsel wat daaraan gekoppel is en word gebruik om 'n klokkie te slaan. Die stokstok is 'n stuk fietspiek met 'n swart houtsilinder aan die einde. Hierdie silinder is bedek met 'n dun, outomatiese kleefplastiek. Hierdie kombinasie van materiale gee 'n sagte, maar harde klank as dit teen die tralies slaan. Eintlik het ek 'n paar ander kombinasies getoets, en dit was die een wat my die beste resultate gegee het (ek sal dankbaar wees as iemand my 'n beter een laat weet). Die motorposisie -beheerstelsel is 'n optiese encoder met 2 bisse resolusie. Dit bestaan uit twee skywe: een van die skywe draai solidêr na die stok en het 'n swart -en -wit kodifikasie op die onderkant daarvan gedruk. Die ander skyf is aan die motor vasgemaak en het twee infrarooi CNY70-emitter-reseptorsensors wat die swart en wit kleur van die ander skyf kan onderskei, en dit kan dus die posisie van die stok aflei (VOOR, REGS, LINKS en TERUG) Deur die posisie te ken, kan die stelsel die stok sentreer voor en na 'n klokkie, wat 'n meer presiese beweging en klank verseker.

Stap 4: Bou die hardeware van die beheereenheid

Toe ek klaar was met die drie torings, was dit tyd om die beheereenheid te bou. Soos ek aan die begin van die teks verduidelik het, is die beheereenheid 'n swart boks wat bestaan uit drie elektroniese borde. Die hoofbord bevat die logika, die seriële kommunikasie-adapter (1 MAX-232) en die mikrobeheerder ('n ATMega32 8-bis RISC-mikrobeheerder). Die ander twee borde bevat die stroombane wat nodig is om die posisiesensors te beheer (sommige weerstande en 3 snellers-schimdt 74LS14) en om die motors (3 LB293-motorbestuurders) aan te dryf. U kan na die skemas kyk vir meer inligting.

U kan die pos met die skematichs -foto's in die onderste gedeelte aflaai.

Stap 5: Firmware en sagteware

Die firmware is ontwikkel in C, met die gcc -samesteller in die gratis WinAVR -ontwikkelingsomgewing (ek gebruik programmeerders notepad as IDE). As u na die bronkode kyk, vind u verskillende modules:

- atb: bevat die 'hoof' van die projek en die roetines vir die intialisering van die stelsel. Is van "atb" waar ander modules genoem word. - UARTparser: is die module met die kode van die seriële ontleder, wat die notas wat deur die rekenaar deur die RS-232 gestuur is, neem en dit omskakel in opdragte wat verstaanbaar is vir die module "bewegings". - bewegings: omskep 'n nootopdrag wat van UARTparser ontvang is, na 'n stel verskillende eenvoudige motoriese bewegings om 'n geluid te maak. Dit vertel aan die module "motor" die volgorde van energie en rigting van elke motor. - motors: implementeer 6 sagteware PWM om die motors aan te dryf met die presiese energie en die presiese tydsduur wat deur die "beweging" -module bepaal word. Die rekenaarprogrammatuur is 'n eenvoudige Visual Basic 6.0 -toepassing waarmee die gebruiker die volgorde van note wat 'n melodie saamstel, kan invoer en stoor. Dit maak dit ook moontlik om die notas deur die seriële poort van die rekenaar te stuur en daarna te luister wat deur die Atb gespeel word. As u die firmware wil sien, kan u dit in die aflaai -area aflaai.

Stap 6: Laaste oorwegings, toekomstige idees en skakels …

Alhoewel die instrument lekker klink, is dit nie vinnig genoeg om 'n paar melodieë te speel nie, maar soms sinchroniseer dit 'n bietjie met die melodie. Ek beplan dus 'n nuwe meer effektiewe en presiese weergawe, want presisie van tyd is 'n baie belangrike saak as ons praat oor musiekinstrumente. As u 'n noot met 'n paar millisekondes vooraf speel of vertraag, sal u oor iets vreemds in die melodie vind. Elke noot moet dus op die presiese oomblik met die presiese energie gespeel word. Die oorsaak van hierdie vertragings in hierdie eerste weergawe van die instrument is dat die perkussiestelsel wat ek gekies het, nie so vinnig is as wat dit moet nie. Die nuwe weergawe sal 'n baie soortgelyke struktuur hê, maar sal solenoïdes in plaas van motors gebruik. Solenoïede is vinniger en meer presies, maar dit is ook duurder en moeilik om te vind. Hierdie eerste weergawe kan gebruik word om eenvoudige melodieë te speel, as 'n losstaande instrument, of in horlosies, deurklokke … Hoofblad van die projek: Outomatiese Tubular Bells -tuisblad 'n Video van die Automatic Tubular Bells: YouTube -video van die Automatic Tubular BellsLinks Op hierdie webwerwe vind u byna alle inligting wat u nodig het om u eie klokkespel te bou: windklokke maak deur Jim Haworth maak windklokkies deur Jim Kirkpatrick Wind Chimes Constructors Message Group