Automatikus csőcsengők: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Ez az útmutatás elmagyarázza a fő lépéseket, amelyeket követtem a 2006 -ban épített automatikus csőcsengő -sorozat első prototípusának elkészítéséhez. Az automatikus hangszer jellemzői a következők: - 12 harangszó (12 cső alakú harang) - Minden harangszó egy hangot játszik le, így képes egy teljes oktáv lejátszására (C -ből B -be, beleértve a tartókat is) - akár 4 egyidejű hangot is lejátszhat (tehát 4 hang csengőhangját) - PC soros porton keresztül vezérelhető (szabványos RS -232) a vezérlőegység dobozából és három toronyból áll. Minden torony 4 harangjátékot és két motort tartalmaz, minden motor a négy csengő közül kettőt üt. Az összes torony 10 vezetékes buszon keresztül csatlakozik a vezérlőegység dobozához. A vezérlőegység felelős minden motor pontos energiaellátásáért és sebességéért, hogy elérje az egyes csengőhangokat, és lejátszja azokat a hangokat, amelyeket a számítógépes szoftver küld neki. Belsőleg három táblából áll. Az első kártya tartalmazza a mikrokontrollert, amely egy Atmel ATMega16, és az RS-232 kommunikációs elemeket. A második a motorvezérlő áramköröket, a harmadik pedig a motor helyzetszabályozókat tartalmazza. Közel fél évembe telt, mire befejeztem ezt a projektet. A következő lépések általános lépések, a projekt építési folyamatának legrelevánsabb információival, apró részletek megtekinthetők a képeken. Az automatikus csőcsengők videója: A projekt főoldala: Automatikus csőcsengők kezdőlapja

1. lépés: Építse a harangjátékot

Az első lépés egy jó és olcsó anyag megtalálása volt harangszó készítéséhez. Miután meglátogattam néhány üzletet és elvégeztem néhány tesztet, rájöttem, hogy az alumínium volt az anyag, amely a legjobb hangminőséget és ár -viszonyt biztosította számomra. Így vettem 6 db 1 méter hosszú rudat. 1, 6 cm külső átmérőjűek és 1, 5 cm belső átmérőjűek voltak (1 mm vastagság). Miután megvettem a rudakat, a megfelelő hosszúságúra kellett vágnom őket, hogy meg lehessen határozni az egyes hangok gyakoriságát. Kerestem az interneten, és találtam néhány érdekes oldalt, amelyek sok érdekes információt nyújtottak számomra az egyes sávok hosszának kiszámításáról a kívánt frekvenciák elérése érdekében (lásd a linkek részt). Mondanom sem kell, hogy az általam keresett gyakoriság volt az egyes hangok alapvető gyakorisága, és mint szinte minden hangszernél, a sávok az alapvető részek mellett más szimultán gyakorlatokat is előállítanak. Ez a többi egyidejű frekvenciaváltó a felharmonikus, amely általában többszöröse az alapvető frekvenciának. Ezeknek a felharmonikusoknak a száma, időtartama és aránya felelős az ösztön hangzásáért. Az egyik hang frekvenciája és a következő oktáv ugyanazon hangja közötti kapcsolat 2. Tehát ha a C hang alapfrekvenciája 261,6 Hz, akkor a következő oktáv C alapfrekvenciája 2*261,6 = 523, 25 Hz lesz. Mint tudjuk, hogy a nyugat -európai zene egy oktávot 12 skálára oszt (12 félhang 7 hangra és 5 tartós hang), a következő félhang gyakoriságát úgy tudjuk kiszámítani, hogy megszorozzuk az előző hang gyakoriságát 2 # -al (1/12). Mint tudjuk, hogy a C frekvencia 261,6 Hz, és a 2 egymást követő félhang közötti arány 2 # (1/12), következtethetünk az összes hangjegygyakoriságra: MEGJEGYZÉS: a # szimbólum a hatalom operátort jelenti. Például: "a # 2" ugyanaz, mint "a^2" Megjegyzés 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 Por 293, 66 * (2 # (1/12)) = 311, 12 Hz 05 E 311, 12 * (2 # (1/12)) = 329,62 Hz 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 széllökés 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 Az előző táblázat csak tájékoztató jellegű, és nem szükséges a rudak hosszát kiszámítani. A legfontosabb a gyakoriságok közötti összefüggéstényező: 2 ugyanazon hangnál a következő oktávban, és (2 # (1/12) a következő félhangnál. Ezt a sávok hosszának kiszámításához használt képletben fogjuk használni. A kezdeti képlet, amelyet az interneten találtam (lásd a linkek részt): a következő jegyzetből szeretnénk számítani, és szeretnénk tudni a következő félhang frekvenciát: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12)))) = (L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24)))) = L2a képlet a következő: L2 = L1*(2#(-1/24)) Tehát ezzel a képlettel kikövetkeztethetjük a csengőhang hosszát amely a következő félhangot játssza, de nyilván szükségünk lesz az első hangot játszó csengő hosszára. Hogyan tudjuk kiszámítani? Nem tudom, hogyan kell kiszámítani az első hangjelzés hosszát. Feltételezem, hogy létezik olyan képlet, amely az anyag fizikai tulajdonságait, a rúd méretét (hossz, külső an d belső átmérő) a lejátszás gyakoriságával, de nem tudom. Egyszerűen úgy találtam, hogy a fülem és a gitárom segítségével hangoltam (hangolásra használhat hangvillát vagy PC hangkártya frecuencemeter -t).

2. lépés: A három torony

A rudak megfelelő hosszúságú levágása után támaszt kellett konstruálnom, hogy felakaszthassam őket. Készítettem néhány vázlatot, és végül felépítettem ezt a három tornyot, amelyeket a képeken láthat. Négy csengőt akasztottam minden toronyra, átvezetve egy nejlonhuzalt a lyukakon, amelyeket minden csengő teteje és alja közelében csináltam. Fent és alul lyukakat kellett fúrnom, mert mindkét oldalon rögzíteni kellett a harangjátékot, hogy elkerüljék, hogy ellenőrzés nélkül oszcilláljanak a botok. A lyukak elhelyezésének pontos távolsága kényes kérdés volt, és egybe kellett esniük a rúd alapfrekvenciájának két rezgéscsomópontjával, amelyek 22,4% -ban vannak felülről és alulról. Ezek a csomópontok a mozgásmentes pontok, amikor a rudak az alapvető frekvenciájukon oszcillálnak, és a rúd rögzítése ezeken a pontokon nem befolyásolhatja őket rezgés közben. Mindegyik torony tetejéhez 4 csavart is hozzáadtam, amelyek lehetővé teszik az egyes csengőhangok nejlonhuzalának feszességének beállítását.

3. lépés: A Motors és a Strickers

A következő lépés az ütőcsapokat mozgató eszközök megépítése volt. Ez egy másik kritikus rész volt, és amint a képeken is látszik, végül úgy döntöttem, hogy egyenáramú motorokat használok minden csatár mozgatására. Minden motorhoz csatolópálca és helyzetszabályozó rendszer van csatlakoztatva, és csengőhangok ütésére szolgál. Az ütőpálca egy darab kerékpártüske, amelynek végén fekete fahenger található. Ezt a hengert vékony, öntapadó műanyag fólia borítja. Ez az anyagkombináció lágy, de hangos hangzást biztosít a rácsok ütésekor. Valójában néhány más kombinációt is teszteltem, és ez adta a legjobb eredményeket (hálás lennék, ha valaki tudna nekem egy jobbat). A motorhelyzet -szabályozó rendszer 2 bites felbontású optikai kódoló. Két lemezből áll: az egyik tárcsa szolidan forog a bothoz, és fekete -fehér kódolása van nyomtatva az alsó felületére. A másik lemez a motorhoz van rögzítve, és két infravörös CNY70-es sugárzó-érzékelővel rendelkezik, amelyek meg tudják különböztetni a másik lemez fekete-fehér színét, és így megállapíthatják a bot helyzetét (ELSŐ, JOBB, BAL és VISSZA) A helyzet ismerete lehetővé teszi, hogy a rendszer a csengő előtt és után központosítsa a botot, ami garantálja a pontosabb mozgást és hangzást.

4. lépés: A vezérlőegység hardverének felépítése

Miután befejeztem a három tornyot, ideje volt felépíteni a vezérlőegységet. Amint azt a szöveg elején kifejtettem, a vezérlőegység egy fekete doboz, amely három elektronikus táblából áll. Az alaplap tartalmazza a logikát, a soros kommunikációs adaptert (1 MAX-232) és a mikrokontrollert (ATMega32 8 bites RISC mikrovezérlő). A másik két tábla tartalmazza a helyzetérzékelők (néhány ellenállás és 3 trigger-schimdt 74LS14) vezérléséhez és a motorok áramellátásához szükséges áramkört (3 LB293 motor meghajtó). Bővebb információért nézze meg a sémákat.

Letöltheti a ZIP -t a schematichs képekkel a downlad területen.

5. lépés: Firmware és szoftver

A firmware -t C -ben fejlesztették ki, a gcc fordítót az ingyenes WinAVR fejlesztői környezet tartalmazza (IDE -ként programozói jegyzettömböt használtam). Ha megnézi a forráskódot, különböző modulokat talál:

- atb: tartalmazza a projekt "fő" és a rendszer intializációs rutinjait. Az "atb" -ból származik, ahol más modulokat hívnak. - UARTparser: a modul a soros elemző kódjával, amely átveszi a számítógép által az RS-232-n keresztül küldött jegyzeteket, és átalakítja azokat a "mozgások" modul számára érthető parancsokká. - mozgások: az UARTparser -ről kapott jegyzetparancsot különböző egyszerű motoros mozdulatok halmazává alakítja, hogy csengetést érjen el. Megmondja a "motor" modulnak az egyes motorok energiájának és irányának sorrendjét. - motorok: 6 szoftver PWM -et valósít meg, amelyek a motorokat a "mozgás" modul által meghatározott pontos energiával és pontos időtartammal táplálják. A számítógépes szoftver egy egyszerű Visual Basic 6.0 alkalmazás, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy beírja és eltárolja a dallamot alkotó hangjegyeket. Lehetővé teszi továbbá a jegyzetek PC soros porton keresztüli küldését és az Atb által játszott hallgatását. Ha meg szeretné nézni a firmware -t, akkor letöltheti a letöltési területen.

6. lépés: Végső megfontolások, jövőbeli ötletek és linkek…

Annak ellenére, hogy a hangszer szépen szól, nem elég gyors egyes dallamok lejátszásához, sőt néha némileg deszinkronizál a dallammal. Tehát új, hatékonyabb és precízebb verziót tervezek, mert az idő pontossága nagyon fontos kérdés, amikor hangszerekről beszélünk. Ha néhány ezredmásodperccel előre játszik, vagy késleltet egy hangot, a füle valami furcsát talál a dallamban. Tehát minden hangot a pontos pillanatban kell játszani a pontos energiával. A késések oka a hangszer első verziójában az, hogy az általam választott ütésrendszer nem olyan gyors, mint kellene. Az új verzió nagyon hasonló felépítésű lesz, de motorok helyett mágnesszelepeket fog használni. A mágnesszelepek gyorsabbak és pontosabbak, de drágábbak és nehezebben megtalálhatók. Ez az első verzió használható egyszerű dallamok lejátszására, önálló hangszerként, vagy órákban, ajtócsengőkben… A projekt fő oldala: Automatikus csőcsengők kezdőlapja Videó az automatikus csőcsengőkről: YouTube -videó az automatikus csőcsengőkről Linkek Ezen az oldalon megtalálhatja szinte minden információ, amire szüksége van a saját csengőhangok készítéséhez: Jim Haworth: Szélcsengők készítése