Автоматты құбырлы қоңырау: 6 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Бұл нұсқаулықта мен 2006 жылы жасаған автоматты құбырлы қоңыраулар жиынтығының алғашқы прототипін жасау үшін мен жасаған негізгі қадамдар түсіндіріледі. Автоматты музыкалық аспаптың ерекшеліктері: - 12 қоңырау (12 құбырлы қоңырау) - Әр қоңырау бір нотаны ойнайды, сондықтан толық октаваны ойнай алады (С -дан В -ге дейін, соның ішінде) - ол бір мезгілде 4 нотаға дейін ойнай алады (осылайша 4 нотадағы аккорды ойнай алады) - Ол компьютердің сериялық порты арқылы басқарылады (стандартты RS -232) басқару блогының қорабынан және үш мұнарадан тұрады. Әр мұнара 4 қоңырау мен екі қозғалтқыштан тұрады, әр қозғалтқыш төрт сигналдың екеуін соғады. Барлық мұнаралар басқару блогының қорабына 10 сымды автобус арқылы қосылады. Басқару блогы әр қозғалтқышты дәл дыбыспен және энергиямен және әр дыбысты соғу жылдамдығымен қамтамасыз етеді, компьютердегі бағдарламалық қамтамасыз ету жіберетін жазбаларды ойнатады. Ол ішкі жағынан үш тақтадан тұрады. Бірінші тақтада Atmel ATMega16 микроконтроллері мен RS-232 байланыс элементтері бар. Екіншісінде қозғалтқыштың тізбектері, үшіншісінде қозғалтқыштың орналасу реттегіштері бар. Бұл жобаны аяқтауға жарты жылдай уақыт кетті. Келесі қадамдар жалпы қадамдар болып табылады, жобаның құрылысы процесінің ең маңызды ақпараты бар, ұсақ бөлшектерді суреттерден көруге болады. Автоматты құбырлы қоңыраулардың бейнесі: Жобаның негізгі беті: Автоматты құбырлы қоңыраудың басты беті

1 -қадам: Сигналдарды құру

Бірінші қадам - қоңырау соғу үшін жақсы және арзан материал табу. Кейбір дүкендерді аралап, тестілеуден өткеннен кейін мен алюминий - бұл дыбыс сапасы мен баға қатынасы арасындағы ең жақсы материал. Сондықтан мен әрқайсысы 1 метр болатын 6 штанга сатып алдым. Олардың сыртқы диаметрі 1, 6см және ішкі диаметрі 1, 5см (қалыңдығы 1мм) болды. Мен штангаларды алғаннан кейін, әр нотаның жиілігін алу үшін оларды тиісті ұзындықта кесуге тура келді. Мен интернеттен іздедім және маған қажет жиіліктерді алу үшін әр жолақтың ұзындығын есептеу туралы көптеген қызықты ақпарат беретін қызықты сайттарды таптым (сілтемелер бөлімін қараңыз). Мен іздеген жеміс әр нотаның негізгі жемісі болды деп айтудың қажеті жоқ, және барлық дерлік аспаптарда болғандай, барлар фундаменталдың басқа синхронды жемістерін шығарады. Бұл басқа мезгілдік жемістер - бұл гармоникалар, олар әдетте негізгі жемістерден бірнеше есе көп. Бұл гармоникалардың саны, ұзақтығы мен үлесі инструкция тембріне жауап береді. Келесі октавадағы бір нотаның жиілігі мен сол нотаның арасындағы байланыс 2 -ге тең. Сонымен, егер С нотаның негізгі жиілігі 261,6 Гц болса, келесі октавадағы С -ның негізгі жиілігі 2*261,6 = 523, 25 Гц болады. Біз білетініміздей, Батыс Еуропа музыкасы октаваны 12 шкалаға бөледі (12 семитон 7 нотаға және 5 тұрақты нотаға), біз келесі нотаның жиілігін 2 -ге (1/12) көбейту арқылы есептей аламыз. Біз білетініміздей, C жиілігі 261.6 Гц және 2 консессивті семитон арасындағы қатынас 2 # (1/12), біз барлық ноталардың жиілігін анықтай аламыз: ЕСКЕРТУ: # белгісі қуат операторын білдіреді. Мысалы: «а # 2» «а» -мен бірдей² Ескерту Frequ 01 C 261.6 Гц 02 Cust 261.6 * (2 # (1/12)) = 277.18 Гц 03 D 277.18 * (2 # (1/12)) = 293, 66 Гц 04 Таз 293, 66 * (2 # (1/12)) = 311, 12 Гц 05 E 311, 12 * (2 # (1/12)) = 329.62Гц 06 F 329, 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 Гц 07 Фсуст 349.22 * (2 # (1/12)) = 369,99 Гц 08 G 369,99 * (2 # (1/12)) = 391,99 Гц 09 Густ 391,99 * (2 # (1/12)) = 415,30 Гц 10 А 415,30 * (2 # (1/12)) = 440.00 Гц 11 Асуст 440.00 * (2 # (1/12)) = 466, 16 Гц 12 В 466, 16 * (2 # (1/12)) = 493.88 Гц 13 С 493.88 * (2 # (1/12)) = 2 * 261.6 = 523,25 Гц Алдыңғы кесте тек ақпараттық мақсаттарға арналған және жолақтардың ұзындығын есептеу қажет емес. Ең бастысы - жиіліктер арасындағы байланыс коэффициенті: келесі октавада бір нота үшін 2, ал келесі жарты тон үшін (2 # (1/12). Біз оны жолақтардың ұзындығын есептеу үшін қолданылатын формулада қолданамыз. Интернеттен тапқан бастапқы формула (сілтемелер бөлімін қараңыз): f1/f2 = (L2/L1) # 2 одан біз әр жолақтың ұзындығын есептеуге мүмкіндік беретін формуланы оңай шығара аламыз. келесі жазбаның біз есептегіміз келетін және келесі жартылай жиілікті білгіміз келеді: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = (L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24))) = L2 формуласы: L2 = L1*(2#(-1/24)) Сонымен, бұл формуланың көмегімен біз қоңыраудың ұзындығын шығара аламыз. ол келесі семитонда ойнайды, бірақ бізге бірінші нотаны ойнайтын қоңыраудың ұзындығы қажет болатыны анық. Оны қалай есептеуге болады? Мен бірінші қоңыраудың ұзындығын қалай есептеу керектігін білмеймін. Мен формула бар деп ойлаймын материалдың физикалық қасиеттеріне, штанганың өлшеміне (ұзындығы, сыртқы бөлігі) қатысты d ішкі диаметрі) жиілікпен ойнайды, бірақ мен оны білмеймін. Мен оны құлағым мен гитараның көмегімен баптау арқылы таптым (оны баптау үшін тюнингті немесе компьютердің дыбыстық картасының фреземетрін қолдануға болады).

2 -қадам: Үш мұнара

Штангаларды тиісті ұзындыққа кескеннен кейін, оларды ілу үшін тірек салу керек болды. Мен бірнеше эскиздер жасадым, және ақырында сіз суреттерде көруге болатын осы үш мұнараны салдым. Мен әр қоңыраудың үстіңгі және астыңғы жағындағы тесіктерден нейлон сым өткізетін әр мұнараға төрт қоңырау ілдім. Маған үстіңгі және астыңғы тесіктерді бұрғылауға тура келді, себебі таяқтар соғылған кезде бақылаусыз тербеліп қалмас үшін екі жақтан да сигналдарды бекіту қажет болды. Тесіктерді орналастырудың нақты қашықтығы - бұл нәзік мәселе және олар штанганың негізгі жиілігінің дірілінің екі түйінімен сәйкес келуі керек еді, олар жоғарыдан және төменнен 22,4% құрайды. Бұл түйіндер штангалар негізгі жиілікте тербелетін кезде қозғалыссыз нүктелер болып табылады, ал дірілдеу кезінде штанганы бекіту оларға әсер етпеуі керек. Мен әр қоңыраудың нейлон сымының керілуін реттеу үшін әр мұнараның үстіне 4 бұранданы қостым.

3 -қадам: Моторлар мен стрикерлер

Келесі қадам - шабуылдаушы таяқтарды жылжытатын құрылғыларды құру. Бұл тағы бір маңызды бөлік болды, және сіз суреттерде көріп тұрғандай, мен ақырында әр шабуылшыны жылжыту үшін тұрақты ток қозғалтқыштарын қолдануды шештім. Әр қозғалтқышта тіреуіш таяқшасы мен позицияны басқару жүйесі бекітілген, ол екі қоңырауды соғу үшін қолданылады. Шабуыл таяқшасы - соңында қара ағаш цилиндрі бар велосипедтің бөлігі. Бұл цилиндр автоматты жабысқақ пластикалық пленкамен қапталған. Материалдардың бұл комбинациясы штангаларды соққанда жұмсақ, бірақ қатты дыбыс береді. Шындығында мен басқа комбинацияларды сынап көрдім, бұл маған ең жақсы нәтиже берді (егер біреу маған жақсырақ білуге мүмкіндік берсе, мен риза болар едім). Қозғалтқыш позициясын басқару жүйесі 2 бит ажыратымдылықтағы оптикалық кодер болып табылады. Ол екі дискіден тұрады: дискілердің біреуі таяқшаға қатты айналады және оның төменгі бетінде ақ -қара кодификациясы бар. Басқа диск қозғалтқышқа бекітілген және CNY70 инфрақызыл екі эмитент-рецепторлық сенсоры бар, олар басқа дисктің ақ-қара түсін ажырата алады, осылайша олар таяқтың орналасуын анықтай алады (ФРОНТ, ОҢ, СОЛ және АРҚА) Позицияны білу жүйені таяқшаны қоңырауға дейін және одан кейін орталықтандыруға мүмкіндік береді, бұл дәлірек қозғалыс пен дыбысқа кепілдік береді.

4 -қадам: Басқару блогының аппараттық құралы

Мен үш мұнараны бітіргеннен кейін, басқару блогын салу уақыты келді. Мәтіннің басында түсіндіргенімдей, басқару блогы - үш электронды тақтадан тұратын қара жәшік. Негізгі тақтада логика, сериялық байланыс адаптері (1 MAX-232) және микроконтроллер (ATMega32 8 разрядты RISC микроконтроллері) бар. Басқа екі тақтада позиция сенсорларын басқару үшін қажет схемалар бар (кейбір резисторлар мен 3 триггер-schimdt 74LS14) және қозғалтқыштарды қуаттандыру үшін (3 LB293 қозғалтқыш драйверлері). Қосымша ақпарат алу үшін сызбаны қарап шығуға болады.

Сіз ZIP -ті төмен орналасқан аймақтағы схемалармен төмендете аласыз.

5 -қадам: микробағдарлама және бағдарламалық қамтамасыз ету

Микробағдарлама C тілінде жасалды, gcc компиляторы WinAVR ақысыз әзірлеу ортасына қосылған (мен IDE ретінде бағдарламашылар блокнотын қолдандым). Егер сіз бастапқы кодты қарасаңыз, сіз әртүрлі модульдерді таба аласыз:

- atb: жобаның «негізгісі» мен жүйені инициализациялау тәртібін қамтиды. Басқа модульдер шақырылатын «atb» -дан. - UARTparser- бұл RS-232 арқылы компьютер жіберген жазбаларды қабылдайтын және оларды «қозғалыстар» модулі үшін түсінікті командаларға түрлендіретін сериялық талдаушы коды бар модуль. - қозғалыстар: UARTparser -ден алынған ескертпе пәрменін қоңырау соғу үшін әр түрлі қарапайым қозғалыс қозғалыстарына түрлендіреді. Ол «қозғалтқыш» модуліне әр қозғалтқыштың энергия реттілігі мен бағытын айтады. - қозғалтқыштар: қозғалтқыштарды дәл энергиямен және «қозғалыс» модулімен белгіленген нақты ұзақтығымен қамтамасыз ету үшін 6 PWM бағдарламалық жасақтамасын енгізеді. Компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз ету - бұл қарапайым әуен құрайтын ноталар тізбегін енгізуге және сақтауға мүмкіндік беретін қарапайым Visual Basic 6.0 қосымшасы. Бұл сонымен қатар жазбаларды дербес компьютердің сериялық порты арқылы жіберуге және оларды Atb ойнауға мүмкіндік береді. Егер сіз микробағдарламаны тексергіңіз келсе, оны жүктеу аймағынан жүктей аласыз.

6 -қадам: Қорытынды ойлар, болашақ идеялар мен сілтемелер

Аспап жақсы естілгеніне қарамастан, кейбір әуендерді ойнау жеткілікті жылдам емес, кейде ол әуенмен сәл үндестірілмейді. Сондықтан мен жаңа тиімді және дәл нұсқаны жоспарлап отырмын, өйткені музыкалық аспаптар туралы айтатын болсақ, уақыт дәлдігі өте маңызды. Егер сіз бірнеше секунд бұрын нотаны ойнатсаңыз немесе оны кешіктірсеңіз, құлағыңыз әуеннен біртүрлі нәрсе табады. Сондықтан әр нотаны дәл энергиямен дәл уақытта ойнау керек. Аспаптың осы бірінші нұсқасындағы кешігулердің себебі - мен таңдаған перкузиондық жүйенің қажет емес жылдамдығы. Жаңа нұсқа өте ұқсас құрылымға ие болады, бірақ мотордың орнына электромагнитті қолданады. Соленоидтар тезірек және дәлірек, бірақ оларды қымбатырақ және табу қиын. Бұл бірінші нұсқа қарапайым әуендерді ойнату үшін пайдаланылуы мүмкін, жалғыз аспапта немесе сағаттарда, есік қоңырауында … Жобаның негізгі беті: Автоматты құбырлы қоңыраудың басты беті Автоматты құбырлы қоңыраулардың бейнесі: Автоматты құбырлы қоңыраулардың YouTube бейнесі Сілтемелерде сіз осы сайттардан таба аласыз. Сізге өзіңіздің қоңырауыңызды құрастыру үшін қажет барлық ақпарат: Джим Хауорттың желдік сигналын жасау Желді шырқауды Джим Киркпатрикпен жасау Wind Wind Chimes конструкторларының хабарламалар тобы