Lonceng Tubular Otomatis: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Instruksi ini menjelaskan langkah-langkah utama yang saya ikuti, untuk membangun prototipe pertama dari satu set Lonceng Tubular Otomatis yang saya buat pada tahun 2006. Fitur alat musik otomatis adalah: - 12 lonceng (12 lonceng tubular) - Setiap lonceng memainkan satu nada, jadi dapat memainkan satu oktaf penuh (dari C ke B, termasuk sustains) - Dapat memainkan hingga 4 not simultan (sehingga dapat memainkan 4 akord chime not) - Dikendalikan melalui port serial PC (standar RS-232) Instrumen ini terdiri dari kotak unit kontrol dan tiga menara. Setiap menara berisi 4 lonceng dan dua motor, setiap motor menyerang dua dari empat lonceng. Semua menara terhubung ke kotak unit kontrol melalui bus 10 kawat. Unit kontrol bertanggung jawab untuk memberi daya pada setiap motor dengan energi dan kecepatan yang tepat untuk memukul setiap lonceng, memainkan nada yang dikirimkan oleh perangkat lunak di komputer ke sana. Ini secara internal terdiri dari tiga papan. Papan pertama berisi mikrokontroler, yang merupakan Atmel ATMega16, dan elemen komunikasi RS-232. Yang kedua berisi sirkuit driver motor, dan yang ketiga, pengontrol posisi motor. Saya membutuhkan waktu hampir setengah tahun untuk menyelesaikan proyek ini. Langkah selanjutnya adalah langkah umum, dengan informasi paling relevan dari proses konstruksi proyek, detail kecil dapat dilihat pada gambar. Video Lonceng Tubular Otomatis: Halaman utama proyek: Halaman beranda Lonceng Tubular Otomatis

Langkah 1: Membangun Lonceng

Langkah pertama adalah mencari bahan yang bagus dan murah untuk membuat lonceng. Setelah mengunjungi beberapa toko dan melakukan beberapa pengujian, saya menemukan bahwa aluminium adalah bahan yang memberi saya kualitas suara vs. hubungan harga terbaik. Jadi saya membeli 6 batang dengan panjang masing-masing 1 meter. Mereka memiliki diameter luar 1,6 cm dan diameter dalam 1,5 cm (ketebalan 1mm) Setelah saya memiliki batang, saya harus memotongnya dengan panjang yang tepat untuk mendapatkan frekuensi setiap nada. Saya mencari di internet dan menemukan beberapa situs menarik yang memberi saya banyak informasi menarik tentang cara menghitung panjang setiap batang untuk mendapatkan frekuensi yang saya inginkan (lihat bagian tautan). Tak perlu dikatakan bahwa frekuensi yang saya cari adalah frekuensi dasar setiap nada, dan seperti yang terjadi di hampir semua instrumen, bilah akan menghasilkan frekuensi simultan lain selain nada dasar. Frekuensi simultan lainnya ini adalah harmonik yang biasanya kelipatan dari frekuensi dasar. Jumlah, durasi dan proporsi harmonik ini merupakan tanggung jawab timbre instrumen. Hubungan antara frekuensi nada yang satu dengan nada yang sama pada oktaf berikutnya adalah 2. Jadi jika frekuensi nada dasar C adalah 261.6Hz, frekuensi nada dasar C pada oktaf berikutnya adalah 2*261.6=523, 25Hz. Seperti yang kita ketahui bahwa musik Eropa Barat membagi satu oktaf menjadi 12 tangga nada (12 seminada yang disusun menjadi 7 nada, dan 5 nada berkelanjutan), kita dapat menghitung frekuensi seminada berikutnya dengan mengalikan frekuensi nada sebelumnya dengan 2 # (1/12). Seperti yang kita ketahui bahwa frekuensi C adalah 261.6Hz dan rasio antara 2 seminada kerucut adalah 2 # (1/12) kita dapat menyimpulkan semua frekuensi nada:CATATAN: simbol # mewakili operator daya. Misalnya: "a #2" sama dengan "a^2" Catatan 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 Tabel sebelumnya hanya untuk tujuan informasi dan tidak perlu menghitung panjang batang. Yang paling penting adalah faktor hubungan antara frekuensi: 2 untuk nada yang sama pada oktaf berikutnya, dan (2 # (1/12) untuk seminada berikutnya. Kami akan menggunakannya dalam rumus yang digunakan untuk menghitung panjang bilah Rumus awal yang saya temukan di Internet (lihat bagian tautan) adalah: f1/f2 = (L2/L1) # 2dari situ kita dapat dengan mudah menyimpulkan rumus yang memungkinkan kita menghitung panjang setiap batang Karena f2 adalah frekuensi dari nada berikutnya yang ingin kita hitung dan ingin mengetahui frekuensi semitone selanjutnya: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1*(2#(1/12)))=(L2/L1)#2 … L1*(1/(2#(1/24)))= L2 rumusnya adalah: L2=L1*(2#(-1/24)) Jadi dengan rumus ini kita dapat menyimpulkan panjang lonceng yang akan memainkan semitone berikutnya, tetapi jelas kita akan membutuhkan panjang lonceng yang memainkan nada pertama. Bagaimana cara menghitungnya? Saya tidak tahu bagaimana menghitung panjang lonceng pertama. Saya kira ada rumus yang menghubungkan sifat fisik material, ukuran batang (panjang, luar dan d diameter dalam) dengan frekuensi yang akan diputar, tetapi saya tidak mengetahuinya. Saya hanya menemukannya dengan menyetelnya dengan bantuan telinga dan gitar saya (Anda juga dapat menggunakan garpu tala atau frecuencemeter kartu suara PC untuk menyetelnya).

Langkah 2: Tiga Menara

Setelah memotong palang dengan panjang yang tepat, saya harus membuat penyangga untuk menggantungnya. Saya membuat beberapa sketsa, dan akhirnya membangun tiga menara yang dapat Anda lihat di gambar. Saya menggantung empat lonceng di setiap menara melewati kawat nilon melalui lubang yang saya buat di dekat bagian atas dan bawah setiap lonceng. Saya harus mengebor lubang di bagian atas dan bawah karena itu perlu untuk memperbaiki lonceng di kedua sisi untuk menghindari mereka berosilasi tanpa kontrol ketika dipukul oleh tongkat. Jarak yang tepat untuk menempatkan lubang adalah masalah yang rumit dan mereka harus bertepatan dengan dua simpul getaran frekuensi dasar batang, yang berada di 22,4% dari atas dan bawah. Node ini adalah titik tanpa gerakan saat batang berosilasi pada frekuensi dasarnya, dan memasang batang pada titik ini seharusnya tidak memengaruhinya saat bergetar. Saya juga menambahkan 4 sekrup di bagian atas setiap menara untuk memungkinkan penyesuaian ketegangan kawat nilon setiap lonceng.

Langkah 3: Motor dan Striker

Langkah selanjutnya adalah membangun perangkat yang menggerakkan tongkat striker. Ini adalah bagian penting lainnya, dan seperti yang Anda lihat di gambar, saya akhirnya memutuskan untuk menggunakan motor DC untuk menggerakkan setiap striker. Setiap motor memiliki tongkat striker dan sistem kontrol posisi yang terpasang padanya, dan digunakan untuk memukul sepasang lonceng. Tongkat striker adalah sepotong paku sepeda dengan silinder kayu hitam di ujungnya. Silinder ini ditutupi dengan film plastik perekat otomatis tipis. Kombinasi bahan ini memberikan suara yang lembut namun keras saat membentur palang. Sebenarnya saya menguji beberapa kombinasi lain, dan inilah yang memberi saya hasil terbaik (saya akan berterima kasih jika seseorang memberi tahu saya yang lebih baik). Sistem kontrol posisi motor adalah encoder optik dengan resolusi 2 bit. Ini terdiri dari dua cakram: salah satu cakram berputar solider ke tongkat dan memiliki kodifikasi hitam putih tercetak di permukaan bawahnya. Disk lainnya dipasang ke motor dan memiliki dua sensor reseptor emitor inframerah CNY70 yang dapat membedakan warna hitam dan putih dari disk lain, dan dengan demikian, mereka dapat menyimpulkan posisi tongkat (DEPAN, KANAN, KIRI dan BELAKANG) Mengetahui posisinya memungkinkan sistem memusatkan tongkat sebelum dan sesudah membunyikan bel yang menjamin gerakan dan suara yang lebih tepat.

Langkah 4: Membangun Perangkat Keras Unit Kontrol

Setelah saya menyelesaikan tiga menara, saatnya membangun unit kontrol. Seperti yang saya jelaskan di awal teks, unit kontrol adalah kotak hitam yang terdiri dari tiga papan elektronik. Papan utama berisi logika, adaptor komunikasi serial (1 MAX-232) dan mikrokontroler (mikrokontroler RISC ATMega32 8 bit). Dua papan lainnya berisi sirkuit yang diperlukan untuk mengontrol sensor posisi (beberapa resistor dan 3 pemicu-schimdt 74LS14) dan untuk memberi daya pada motor (3 driver motor LB293). Anda dapat melihat skema untuk mendapatkan informasi lebih lanjut.

Anda dapat downlad ZIP dengan gambar skema di area downlad.

Langkah 5: Firmware dan Perangkat Lunak

Firmware telah dikembangkan di C, dengan kompiler gcc termasuk dalam lingkungan pengembangan WinAVR gratis (saya menggunakan notepad pemrogram sebagai IDE). Jika Anda melihat ke kode sumber, Anda akan menemukan modul yang berbeda:

- atb: berisi "utama" proyek dan rutinitas inisialisasi sistem. Berasal dari "atb" tempat modul lain dipanggil. - UARTparser: adalah modul dengan kode parser serial, yang mengambil catatan yang dikirim oleh komputer melalui RS-232 dan mengubahnya menjadi perintah yang dapat dimengerti untuk modul "gerakan". - gerakan: mengubah perintah not yang diterima dari UARTparser, ke serangkaian gerakan motorik sederhana yang berbeda untuk membuat bunyi lonceng. Ini memberitahu modul "motor" urutan energi dan arah masing-masing motor. - motor: mengimplementasikan 6 perangkat lunak PWM untuk memberi daya pada motor dengan energi yang tepat dan durasi yang tepat yang diatur oleh modul "gerakan". Perangkat lunak komputer adalah aplikasi Visual Basic 6.0 sederhana yang memungkinkan pengguna memasukkan dan menyimpan urutan not yang menyusun melodi. Ini juga memungkinkan pengiriman catatan melalui port serial PC dan mendengarkannya dimainkan oleh Atb. Jika Anda ingin memeriksa firmware, Anda dapat mengunduhnya di area unduhan.

Langkah 6: Pertimbangan Akhir, Ide dan Tautan Masa Depan…

Meskipun instrumennya terdengar bagus, itu tidak cukup cepat untuk memainkan beberapa melodi, bahkan kadang-kadang sedikit desinkronisasi dengan melodi. Jadi saya merencanakan versi baru yang lebih efektif dan tepat, karena ketepatan waktu adalah hal yang sangat penting ketika kita berbicara tentang alat musik. Jika Anda memainkan nada dengan beberapa milidetik maju atau lambat, telinga Anda akan menemukan sesuatu yang aneh dalam melodi. Jadi setiap nada harus dimainkan pada saat yang tepat dengan energi yang tepat. Penyebab keterlambatan pada instrumen versi pertama ini adalah sistem perkusi yang saya pilih tidak secepat yang seharusnya. Versi baru akan memiliki struktur yang sangat mirip, tetapi akan menggunakan solenoida sebagai pengganti motor. Solenoid lebih cepat dan lebih presisi tetapi juga lebih mahal dan sulit ditemukan. Versi pertama ini dapat digunakan untuk memainkan melodi sederhana, sebagai instrumen yang berdiri sendiri, atau dalam jam, bel pintu … Halaman utama proyek: Halaman beranda Lonceng Tubular OtomatisVideo Lonceng Tubular Otomatis:Video YouTube dari Lonceng Tubular OtomatisTautanDi situs ini Anda akan menemukan semua informasi yang Anda perlukan untuk membuat lonceng Anda sendiri: Membuat Lonceng Angin Oleh Jim HaworthMembuat Lonceng Angin Oleh Jim KirkpatrickGrup Pesan Konstruktor Lonceng Angin