زنگ لوله های خودکار: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

این دستورالعمل گام های اصلی من را برای ساخت اولین نمونه از مجموعه ای از زنگ های لوله ای خودکار که در سال 2006 ساختم ، توضیح می دهد. ویژگی های سازهای موسیقی خودکار عبارتند از: - 12 زنگ (12 زنگ لوله ای) - هر زنگ یک نت می نوازد ، بنابراین می تواند یک اکتاو کامل پخش کند (از C تا B ، شامل تداخل) - می تواند تا 4 نت همزمان را پخش کند (بنابراین می تواند 4 آکورد زنگ هشدار را پخش کند) - از طریق پورت سریال PC (استاندارد RS -232) کنترل می شود از جعبه واحد کنترل و سه برج تشکیل شده است. هر برج شامل 4 زنگ و دو موتور است ، هر موتور به دو مورد از چهار زنگ ضربه می زند. همه برج ها از طریق یک باس 10 سیم به جعبه واحد کنترل متصل می شوند. واحد کنترل وظیفه تغذیه هر موتور با انرژی و سرعت دقیق ضربه زدن به هر زنگ را بر عهده دارد و نت هایی را که نرم افزار در رایانه برای آن ارسال می کند پخش می کند. به طور داخلی از سه تخته تشکیل شده است. اولین برد شامل میکروکنترلر است که Atmel ATMega16 است و عناصر ارتباطی RS-232. دومی شامل مدارهای راننده موتور و سوم ، کنترل کننده های موقعیت موتور است. تقریباً نیم سال طول کشید تا این پروژه را به پایان برسانم. مراحل بعدی مراحل کلی هستند ، با مرتبط ترین اطلاعات در مورد مراحل ساخت پروژه ، جزئیات جزئی را می توان در تصاویر مشاهده کرد. ویدئویی از زنگ های لوله ای خودکار: صفحه اصلی پروژه: صفحه اصلی زنگ های لوله ای خودکار

مرحله 1: ساختن زنگوله

اولین قدم یافتن یک ماده خوب و ارزان برای ساختن صدای زنگ بود. پس از بازدید از برخی فروشگاه ها و انجام برخی آزمایشات ، متوجه شدم آلومینیوم ماده ای است که بهترین کیفیت صدا را در مقایسه با قیمت به من می دهد. بنابراین من 6 میله به طول 1 متر هر کدام را خریدم. آنها قطر خارجی 1 ، 6 سانتی متر و قطر داخلی 1 ، 5 سانتی متر (ضخامت 1 میلی متر) داشتند. هنگامی که میله ها را داشتم ، مجبور شدم آنها را در طول مناسب برش دهم تا فرکانس هر نت را بدست آورم. من در اینترنت جستجو کردم و سایتهای جالبی پیدا کردم که اطلاعات جالبی در مورد نحوه محاسبه طول هر نوار به منظور دستیابی به فرکانس های مورد نظر در اختیارم قرار دادند (بخش پیوندها را ببینید). نیازی به گفتن نیست که فرکانسی که من به دنبال آن بودم ، فرکانس اساسی هر نت بود و همانطور که تقریباً در همه سازها اتفاق می افتد ، میله ها سایر فرکانس های همزمان را به عنوان اصلی تولید می کنند. این فرکانس های همزمان هارمونیک هایی هستند که به طور معمول چند برابر فرکانس اساسی هستند. تعداد ، مدت زمان و نسبت این هارمونیکها مسئول زمان آهنگ ساز است. رابطه بین فرکانس یک نت و همان نت در اکتاو بعدی 2 است. بنابراین اگر فرکانس اساسی نت C 261.6Hz باشد ، فرکانس اساسی C در اکتاو بعدی 2*261.6 = 523 ، 25Hz خواهد بود. همانطور که می دانیم موسیقی اروپای غربی یک اکتاو را به 12 مرحله تقسیم می کند (12 نیمه صدا به 7 نت و 5 نت پایدار سازماندهی شده است) ، می توان فرکانس نیمه بعدی بعدی را با ضرب فرکانس نت قبلی در 2 # (1/12) محاسبه کرد. همانطور که می دانیم فرکانس C 261.6 هرتز است و نسبت بین 2 نیمه صدا متوالی 2 # (1/12) است ، می توان همه فرکانس های یادداشت را نتیجه گرفت: توجه: نماد # نشان دهنده اپراتور قدرت است. به عنوان مثال: "a # 2" همان "a" است^2" توجه داشته باشید 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 هرتز 04 Dsust 293 ، 66 * (2 # (1/12)) = 311 ، 12 هرتز 05 E 311 ، 12 * (2 # (1/12)) = 329.62Hz 06 F 329 ، 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 هرتز 07 Fsust 349.22 * (2 # (1/12)) = 369.99 هرتز 08 G 369.99 * (2 # (1/12)) = 391.99 هرتز 09 Gsust 391.99 * (2 # (1/12)) = 415.30 هرتز 10 A 415.30 * * (2 # (1/12)) = 440.00 هرتز 11 Asust 440.00 * (2 # (1/12)) = 466 ، 16 هرتز 12 B 466 ، 16 * (2 # (1/12)) = 493.88 هرتز 13 C 493.88 * (2 # (1/12)) = 2 * 261.6 = 523.25 هرتز جدول قبلی فقط جهت اطلاع است و نیازی به محاسبه طول میله ها نیست. مهمترین چیز رابطه بین فرکانسها است: 2 برای نت یکسان در اکتاو بعدی ، و (2 # (1/12) برای نیمه بعدی. ما از آن در فرمول مورد استفاده برای محاسبه طول میله ها استفاده خواهیم کرد فرمول اولیه ای که در اینترنت پیدا کردم (بخش پیوندها را ببینید) عبارت است از: f1/f2 = (L2/L1) # 2 از یادداشت بعدی می خواهیم محاسبه کنیم و می خواهیم فرکانس نیمه بعدی را بدانیم: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = = (L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24))) = L2 فرمول این است: L2 = L1*(2#(-1/24)) بنابراین با این فرمول می توان طول زنگ را نتیجه گرفت که نیمه بعدی را پخش می کند ، اما بدیهی است که ما به طول زنگ که اولین نت را می زند نیاز داریم. چگونه می توانیم آن را محاسبه کنیم؟ من نمی دانم چگونه طول اولین زنگ را محاسبه کنم. من پیشنهاد می کنم که یک فرمول وجود داشته باشد خواص فیزیکی مواد ، اندازه نوار (طول ، بیرونی و d قطر داخلی) با فرکانس پخش می شود ، اما من آن را نمی دانم. من به سادگی با تنظیم آن به کمک گوش و گیتارم (به منظور تنظیم آن می توانید از یک چنگال تنظیم کننده یا یک دستگاه فرکانس کارت صدا رایانه شخصی) آن را پیدا کنید.

مرحله دوم: سه برج

پس از برش میله ها به طول مناسب ، مجبور شدم یک پایه برای آویزان کردن آنها بسازم. من تعدادی طرح کشیدم و در نهایت این سه برج را که در تصاویر مشاهده می کنید ، ساختم. من چهار زنگ را روی هر برج آویزان کردم و یک سیم نایلونی را از سوراخ هایی که در بالا و پایین هر زنگ انجام می دادم عبور داد. من مجبور بودم سوراخ هایی را در بالا و پایین ایجاد کنم زیرا لازم بود زنگ هشدار دهنده در هر دو طرف ثابت شود تا هنگام ضربه زدن به چوب ها بدون کنترل نوسان نکنند. فاصله دقیق برای قرار دادن حفره ها یک موضوع ظریف بود و آنها باید با دو گره ارتعاش فرکانس اساسی نوار ، که از بالا و پایین 22.4٪ هستند مطابقت داشته باشد. این گره ها زمانی که نوارها در فرکانس اصلی خود نوسان می کنند نقاط بدون حرکت هستند و ثابت شدن میله در این نقاط نباید هنگام ارتعاش روی آنها تأثیر بگذارد. من همچنین 4 پیچ در بالای هر برج اضافه کردم تا تنش سیم نایلونی هر زنگ را تنظیم کنم.

مرحله 3: موتورها و استریکرز

گام بعدی ساختن وسایلی بود که چوب های ضربتی را حرکت می دادند. این بخش مهم دیگری بود و همانطور که در تصاویر مشاهده می کنید ، در نهایت تصمیم گرفتم از موتورهای DC برای جابجایی هر مهاجم استفاده کنم. هر موتور دارای چوب ضربتی و یک سیستم کنترل موقعیت به آن متصل است و برای ضربه زدن به یک جفت زنگ استفاده می شود. چوب ضربه یک قطعه سنبله دوچرخه است که در انتهای آن استوانه ای از چوب سیاه وجود دارد. این استوانه با یک فیلم پلاستیکی نازک چسب دار پوشانده شده است. این ترکیب از مواد هنگام برخورد با میله ها صدای آرام اما بلند را به ارمغان می آورد. در واقع ، من برخی از ترکیبات دیگر را آزمایش کردم ، و این بهترین نتیجه ای بود که به من داد (اگر کسی به من یک ترکیب بهتر را معرفی کند ، ممنون می شوم). سیستم کنترل موقعیت موتور یک رمزگذار نوری با وضوح 2 بیت است. این دیسک از دو دیسک تشکیل شده است: یکی از دیسک ها بصورت یکپارچه به چوب می چرخد و یک کد سیاه و سفید روی سطح زیرین آن چاپ شده است. دیسک دیگر بر روی موتور ثابت است و دارای دو سنسور مادون قرمز گیرنده امیتر CNY70 است که می تواند رنگ سیاه و سفید دیسک دیگر را تشخیص دهد و بنابراین می تواند موقعیت چوب را (FRONT ، RIGHT ، LEFT و BACK) تشخیص دهد. دانستن موقعیت به سیستم اجازه می دهد تا چوب را قبل و بعد از زدن زنگ متمرکز کند که حرکت و صدایی دقیق تر را تضمین می کند.

مرحله 4: ساخت سخت افزار واحد کنترل

وقتی سه برج را به پایان رساندم ، زمان ساخت واحد کنترل فرا رسید. همانطور که در ابتدای متن توضیح دادم ، واحد کنترل یک جعبه سیاه است که از سه برد الکترونیکی تشکیل شده است. صفحه اصلی شامل منطق ، آداپتور ارتباط سریال (1 MAX-232) و میکروکنترلر (یک میکروکنترلر 8 بیتی ATMega32 RISC) است. دو برد دیگر شامل مدار مورد نیاز برای کنترل سنسورهای موقعیت (برخی از مقاومت ها و 3 triggers-schimdt 74LS14) و تغذیه موتورها (3 درایور موتور LB293) است. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به طرحواره ها نگاهی بیندازید.

می توانید ZIP را با تصاویر شماتیک در ناحیه downlad بارگیری کنید.

مرحله 5: سیستم عامل و نرم افزار

سیستم عامل در C توسعه داده شده است ، کامپایلر gcc در محیط توسعه رایگان WinAVR گنجانده شده است (من از دفترچه یادداشت برنامه نویسان به عنوان IDE استفاده کردم). اگر نگاهی به کد منبع بیندازید ، ماژول های مختلفی را پیدا خواهید کرد:

- atb: شامل "اصلی" پروژه و روالهای راه اندازی سیستم است. از "atb" است که در آن ماژول های دیگر فراخوانی شده است. - UARTparser: ماژولی با کد تجزیه کننده سریال است که یادداشت های ارسال شده توسط کامپیوتر از طریق RS-232 را گرفته و آنها را به دستوراتی قابل درک برای ماژول "حرکات" تبدیل می کند. - moves: یک فرمان یادداشت دریافت شده از UARTparser را به مجموعه ای از حرکات ساده ساده مختلف به منظور ضربه زدن تبدیل می کند. این توالی انرژی و جهت هر موتور را به ماژول "موتور" می گوید. - موتورها: 6 نرم افزار PWM را برای تغذیه موتورها با انرژی دقیق و مدت زمان دقیق تعیین شده توسط ماژول "حرکت" اجرا می کند. نرم افزار رایانه ای یک برنامه ساده Visual Basic 6.0 است که به کاربر اجازه می دهد دنباله ای از یادداشت هایی را که ملودی را تشکیل می دهند وارد کرده و ذخیره کند. همچنین امکان ارسال یادداشت ها از طریق درگاه سریال PC و گوش دادن به آنها توسط Atb را می دهد. اگر می خواهید سیستم عامل را بررسی کنید ، می توانید آن را در قسمت بارگیری بارگیری کنید.

مرحله 6: ملاحظات نهایی ، ایده های آینده و پیوندها…

علیرغم اینکه ساز زیبا به نظر می رسد ، برای پخش برخی ملودی ها به اندازه کافی سریع نیست ، در واقع برخی مواقع کمی با ملودی همگام سازی می شود. بنابراین من در حال برنامه ریزی یک نسخه م effectiveثرتر و دقیق تر هستم ، زیرا وقتی در مورد آلات موسیقی صحبت می کنیم ، دقت زمان بسیار مهم است. اگر یک نت را با چند میلی ثانیه پیش ببرید یا به تأخیر بیاندازید ، گوش شما چیز عجیبی در ملودی پیدا می کند. بنابراین هر نت باید در لحظه دقیق با انرژی دقیق نواخته شود. علت این تأخیرها در اولین نسخه این ساز این است که سیستم پرکوشی که من انتخاب کرده ام آنطور که باید سریع نیست. نسخه جدید دارای ساختار بسیار مشابهی است ، اما به جای موتور از سلونوئید استفاده می کند. سلونوئیدها سریعتر و دقیق تر هستند اما یافتن آنها گران تر و دشوارتر است. این نسخه اول را می توان برای نواختن ملودی های ساده ، به عنوان ساز مستقل ، یا در ساعت ، زنگ در استفاده کرد … صفحه اصلی پروژه: صفحه اصلی زنگ های لوله ای خودکار ویدئویی از زنگ های لوله ای خودکار: ویدیوی YouTube از زنگ های لوله ای خودکار پیوندها در این سایت ها پیدا خواهید کرد تقریباً تمام اطلاعاتی که برای ساختن زنگ های خود به آن احتیاج دارید: ساختن زنگ های باد توسط جیم هاوورت ساخت زنگ های باد توسط جیم کرکپاتریک گروه پیام سازان باد زنگ ها