Ավտոմատ խողովակային զանգեր `6 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:52

Այս անուղղելիորեն բացատրվում են այն հիմնական քայլերը, որոնց ես հետևել եմ ՝ 2006 թվականին կառուցված Ինձ համար ավտոմատ խողովակային զանգերի առաջին նախատիպը կառուցելու համար: Ավտոմատ երաժշտական գործիքի առանձնահատկություններն են. կարող է նվագել լիարժեք օկտավա (C- ից B- ն, ներառյալ կրիչները) - Այն կարող է նվագել մինչև 4 միաժամանակյա նոտա (այնպես որ կարող է նվագել 4 նոտայի ձայնային ակորդ) - Այն վերահսկվում է ԱՀ սերիական պորտի միջոցով (ստանդարտ RS -232) Գործիքը բաղկացած է կառավարման միավորի արկղից և երեք աշտարակներից: Յուրաքանչյուր աշտարակ պարունակում է 4 ազդանշան և երկու շարժիչ, յուրաքանչյուր շարժիչ հարվածում է չորս զանգերից երկուսին: Բոլոր աշտարակները միացված են կառավարման միավորի տուփին 10 մետաղալար ավտոբուսի միջոցով: Վերահսկիչ միավորը պատասխանատու է յուրաքանչյուր շարժիչին սնուցելու ճշգրիտ էներգիայով և արագությամբ `յուրաքանչյուր ազդանշանին հարվածելու համար, նվագարկելով այն գրառումները, որոնք համակարգչի ծրագրակազմն ուղարկում է նրան: Ներքինից բաղկացած է երեք տախտակից: Առաջին տախտակը պարունակում է միկրոկառավարիչ, որը հանդիսանում է Atmel ATMega16 և RS-232 հաղորդակցության տարրեր: Երկրորդը պարունակում է շարժիչի վարորդի սխեմաները, իսկ երրորդը `շարժիչի դիրքի կարգավորիչները: Այս նախագիծը ավարտելու համար ինձանից պահանջվեց գրեթե կես տարի: Հաջորդ քայլերը ընդհանուր քայլեր են, նախագծի կառուցման գործընթացի առավել համապատասխան տեղեկատվությամբ, փոքր մանրամասները կարելի է դիտել նկարներում: Ավտոմատ գլանային զանգերի տեսանյութ. Նախագծի հիմնական էջ. Գլխավոր էջի ավտոմատ խողովակներ:

Քայլ 1: Buildingանգերի կառուցում

Առաջին քայլը լավ և էժան նյութ գտնելը զանգեր ստեղծելու համար: Որոշ խանութներ այցելելուց և որոշ փորձարկումներ կատարելուց հետո ես գտա, որ ալյումինն այն նյութն է, որն ինձ տվել է ձայնի լավագույն որակը և գինը: Այսպիսով, ես գնեցի 6 հատ ՝ յուրաքանչյուրը 1 մետր երկարությամբ: Նրանք ունեին 1, 6 սմ արտաքին տրամագիծ և 1, 5 սմ ներքին տրամագիծ (1 մմ հաստություն) Երբ ձողերը վերցրեցի, ես ստիպված էի դրանք կտրել համապատասխան երկարությամբ ՝ յուրաքանչյուր նոտայի հաճախականությունը ստանալու համար: Ես փնտրեցի ինտերնետում և գտա մի քանի հետաքրքիր կայքեր, որոնք ինձ շատ հետաքրքիր տեղեկություններ տվեցին այն մասին, թե ինչպես կարելի է հաշվարկել յուրաքանչյուր ձողի երկարությունը `ցանկալի հաճախականությունները ստանալու համար (տես հղումների բաժինը): Ավելորդ է ասել, որ այն հաճախականությունը, որը ես փնտրում էի, յուրաքանչյուր նոտայի հիմնարար հաճախականությունն էր, և ինչպես գրեթե բոլոր գործիքներում է կատարվում, ձողերը կարտադրեն այլ հիմնական միաժամանակյա հաճախականություններ: Այս միաժամանակյա հաճախականությունները այն ներդաշնակներն են, որոնք սովորաբար բազային հաճախականության բազմապատիկն են: Այս ներդաշնակությունների քանակը, տևողությունը և համամասնությունը պատասխանատու են ձեռնարկության տեմբրին: Հաջորդ օկտավայում մեկ նոտայի և նույն նոտայի միջև հարաբերությունը 2 է: Այսպիսով, եթե C նոտայի հիմնական հաճախականությունը 261,6 Հց է, հաջորդ օկտավայում C- ի հիմնական հաճախականությունը կլինի 2*261,6 = 523, 25 Հց: Քանի որ մենք գիտենք, որ արևմտաեվրոպական երաժշտությունը մի օկտավա է բաժանում 12 մասշտաբի աստիճանների (12 կիսատոն `կազմակերպված 7 նոտայի և 5 կայուն նոտայի), մենք կարող ենք հաշվարկել հաջորդ կիսատոնի հաճախականությունը` բազմապատկելով նախորդ նոտաների հաճախականությունը 2 # -ով (1/12): Քանի որ մենք գիտենք, որ C հաճախականությունը 261,6 Հց է, և 2 հաջորդական կիսատոնների միջև հարաբերակցությունը 2 # (1/12), մենք կարող ենք եզրակացնել բոլոր նշումների հաճախականությունները. ՆՇՈ:Մ. Օրինակ ՝ «ա # 2» -ը նույնն է, ինչ «ա<sup>2</sup> Նշում 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 Հց 05 E 311, 12 * (2 # (1/12)) = 329.62Hz 06 F 329, 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 Հց 07 Ֆսուստ 349.22 * (2 # (1/12)) = 369.99 Հց 08 Գ 369.99 * (2 # (1/12)) = 391.99 Հց 09 Գսուստ 391.99 * (2 # (1/12)) = 415.30 Հց 10 Ա 415.30 * (2 # (1/12)) = 440.00 Հց 11 Ասուստ 440.00 * (2 # (1/12)) = 466, 16 Հց 12 Բ 466, 16 * (2 # (1/12)) = 493.88 Հց 13 C 493.88 * (2 # (1/12)) = 2 * 261.6 = 523.25 Հց Նախորդ աղյուսակը միայն տեղեկատվական նպատակով է և անհրաժեշտ չէ հաշվարկել ձողերի երկարությունը: Ամենակարևորը հաճախությունների միջև հարաբերությունների գործոնն է ՝ հաջորդ օկտավայի նույն նոտայի համար և հաջորդ կիսաթոնի համար (2 # (1/12): Մենք այն կօգտագործենք ձողերի երկարությունը հաշվարկելու համար օգտագործվող բանաձևում: Սկզբնական բանաձևը, որը ես գտա ինտերնետում (տես հղումների բաժինը) հետևյալն է `f1/f2 = (L2/L1) # 2: Դրանից մենք կարող ենք հեշտությամբ եզրակացնել այն բանաձևը, որը թույլ կտա մեզ հաշվարկել յուրաքանչյուր ձողի երկարությունը: Քանի որ f2- ը հաճախականությունն է հաջորդ գրառման մենք ուզում ենք հաշվարկել և ուզում ենք իմանալ հաջորդ կիսատոնի հաճախականությունը. f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = = (L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24))) = L2 բանաձևն է ՝ L2 = L1*(2#(-1/24)) Այսպիսով, այս բանաձևով մենք կարող ենք եզրակացնել ազդանշանի երկարությունը որը կհնչի հաջորդ կիսատոնով, բայց ակնհայտ է, որ մեզ պետք կլինի առաջին նոտան նվագող հնչերանգի երկարությունը: Ինչպե՞ս կարող ենք դա հաշվարկել: Ես չգիտեմ, թե ինչպես հաշվարկել առաջին ազդանշանի երկարությունը: Ես առաջարկում եմ, որ գոյություն ունի բանաձև, որը վերաբերում է նյութի ֆիզիկական հատկություններին, ձողի չափին (երկարություն, արտաքին կամ արտաքին դ ներքին տրամագիծը) հաճախականությամբ այն կխաղա, բայց ես դա չգիտեմ: Ես պարզապես գտա այն ՝ այն ականջիս և կիթառի օգնությամբ կարգավորելով (այն կարգավորելու համար կարող եք օգտագործել նաև թյունինգ պատառաքաղ կամ համակարգչի ձայնային քարտի արագաչափ):

Քայլ 2. Երեք աշտարակ

Ձողերը պատշաճ երկարությամբ կտրելուց հետո ես ստիպված էի հենարան կառուցել դրանք կախելու համար: Ես որոշ ուրվագծեր արեցի, և վերջապես կառուցեցի այս երեք աշտարակները, որոնք կարող եք տեսնել նկարներում: Յուրաքանչյուր աշտարակի վրա կախեցի չորս զնգոց `անցնելով նեյլոնե մետաղալարով յուրաքանչյուր անցքի վերևի և ներքևի անցքերի միջով: Ես ստիպված էի անցքեր բացել վերևի և ներքևի մասում, որովհետև անհրաժեշտ էր երկու կողմերից զանգեր ամրացնել, որպեսզի ձողերին հարվածելիս դրանք առանց հսկողության տատանվեն: Անցքերի տեղադրման ճշգրիտ հեռավորությունը նուրբ հարց էր, և դրանք պետք է համընկնեին ձողի հիմնական հաճախականության թրթռման երկու հանգույցների հետ, որոնք վերևից և ներքևից գտնվում են 22,4% -ում: Այս հանգույցներն առանց շարժման կետեր են, երբ ձողերը տատանվում են հիմնական սկզբունքով, և այս կետերում ձողը ամրացնելը չպետք է ազդի նրանց վրա թրթռալիս: Ես նաև ավելացրեցի 4 պտուտակ յուրաքանչյուր աշտարակի գագաթին `թույլ տալով կարգավորել յուրաքանչյուր զանգի նեյլոնե լարերի լարվածությունը:

Քայլ 3: Շարժիչները և ստրիկերը

Հաջորդ քայլը սարքավորումների ստեղծումն էր, որոնք շարժում էին հարվածային փայտերը: Սա ևս մեկ կարևոր մասն էր, և ինչպես տեսնում եք նկարներում, ես վերջապես որոշեցի օգտագործել DC շարժիչներ `յուրաքանչյուր հարձակվողին տեղաշարժելու համար: Յուրաքանչյուր շարժիչ ունի հարվածային փայտիկ և դրան ամրացված դիրքի կառավարման համակարգ, և այն օգտագործվում է զույգ զնգոց հարվածելու համար: Հարձակվող փայտիկը հեծանիվների կտոր է, որի վերջում կա սև փայտի գլան: Այս գլանը ծածկված է բարակ ինքնասոսնձվող պլաստիկ ֆիլմով: Նյութերի այս համադրությունը ձողերին հարվածելիս տալիս է մեղմ, բայց բարձր հնչեղություն: Իրականում ես փորձարկեցի որոշ այլ համակցություններ, և սա այն մեկն էր, որն ինձ տվեց լավագույն արդյունքները (ես երախտապարտ կլինեմ, եթե ինչ -որ մեկն ինձ ավելի լավը իմանա): Շարժիչի դիրքի կառավարման համակարգը 2 բիթ թույլատրությամբ օպտիկական կոդավորիչ է: Այն բաղկացած է երկու սկավառակներից. Սկավառակներից մեկը պտտվում է դեպի ձողը և ներքևի մակերևույթի վրա տպված է սև և սպիտակ ծածկագրում: Մյուս սկավառակը ամրացված է շարժիչին և ունի երկու ինֆրակարմիր ճառագայթիչ-ընկալիչների երկու սենսոր, որոնք կարող են տարբերել մյուս սկավառակի սև ու սպիտակ գույնը, և, հետևաբար, նրանք կարող են եզրակացնել փայտի դիրքը (ԱՌԱ, ԱIGH, ՁԱՅՆ և ԵACԲ) Տեղանքը իմանալը թույլ է տալիս համակարգին փայտը կենտրոնացնել զանգակին հարվածելուց առաջ և հետո, ինչը երաշխավորում է ավելի ճշգրիտ շարժում և ձայն:

Քայլ 4. Կառավարման միավորի սարքավորում կառուցելը

Երբ ես ավարտեցի երեք աշտարակները, ժամանակն էր կառուցել կառավարման միավորը: Ինչպես բացատրեցի տեքստի սկզբում, կառավարման միավորը երեք էլեկտրոնային տախտակներից կազմված սև արկղ է: Հիմնական տախտակը պարունակում է տրամաբանություն, սերիական հաղորդակցման ադապտեր (1 MAX-232) և միկրոկառավարիչ (ATMega32 8 բիթանոց RISC միկրոկոնտրոլեր): Մյուս երկու տախտակները պարունակում են սխեմաներ, որոնք անհրաժեշտ են դիրքի սենսորները (որոշ ռեզիստորներ և 3 triggers-schimdt 74LS14) վերահսկելու և շարժիչները (3 LB293 շարժիչ) աշխատեցնելու համար: Լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալու համար կարող եք նայել սխեմաներին:

Դուք կարող եք իջեցնել ZIP- ը սխեմաների պատկերներով ՝ ներքևի հատվածում:

Քայլ 5: irmրագրակազմ և ծրագրակազմ

Firmware- ը մշակվել է C- ում, gcc կոմպիլյատորը ներառված է անվճար WinAVR զարգացման միջավայրում (որպես IDE- ն օգտագործել եմ ծրագրավորողների նոթատետրը): Եթե նայեք աղբյուրի կոդին, կգտնեք տարբեր մոդուլներ.

- atb: պարունակում է նախագծի «հիմնականը» և համակարգի ինտիալիզացման ռեժիմները: «Atb» - ից է, որտեղ կոչվում են այլ մոդուլներ: - UARTparser. Սա սերիական վերլուծիչի կոդով մոդուլն է, որը վերցնում է RS-232- ի միջոցով համակարգչի ուղարկած նշումները և դրանք վերածում «շարժումների» մոդուլի համար հասկանալի հրամանների: - շարժումներ. փոխակերպում է UARTparser- ից ստացված նոտայի հրամանը տարբեր պարզ շարժիչային շարժումների շարք `ազդանշան հնչեցնելու համար: Այն «շարժիչ» մոդուլին պատմում է յուրաքանչյուր շարժիչի էներգիայի և ուղղության հաջորդականությունը: - շարժիչներ. իրականացնում է 6 ծրագրային ապահովման PWM, որպեսզի շարժիչները շարժի ճշգրիտ էներգիայով և «շարժման» մոդուլով սահմանված ճշգրիտ տևողությամբ: Համակարգչային ծրագիրը պարզ Visual Basic 6.0 ծրագիր է, որը թույլ է տալիս օգտագործողին մուտքագրել և պահպանել մեղեդին կազմող գրառումների հաջորդականությունը: Այն նաև թույլ է տալիս գրառումները ուղարկել ԱՀ սերիական պորտի միջոցով և լսել դրանք Atb- ի նվագարկմամբ: Եթե ցանկանում եք ստուգել որոնվածը, կարող եք ներբեռնել այն ներբեռնման տարածքում:

Քայլ 6. Վերջնական նկատառումներ, ապագա գաղափարներ և հղումներ…

Չնայած գործիքը գեղեցիկ է հնչում, այն բավականաչափ արագ չէ որոշ մեղեդիներ նվագելու համար, իրականում երբեմն այն մեղմացման հետ մի փոքր համաժամացվում է: Այսպիսով, ես պլանավորում եմ նոր ավելի արդյունավետ և ճշգրիտ տարբերակ, քանի որ ժամանակի ճշգրտությունը շատ կարևոր հարց է, երբ մենք խոսում ենք երաժշտական գործիքների մասին: Եթե մի քանի վայրկյան առաջ մի նոտա նվագեք կամ հետաձգեք, ձեր ականջը տարօրինակ բան կգտնի մեղեդիում: Այսպիսով, յուրաքանչյուր նոտա պետք է ճշգրիտ պահին նվագարկվի ճշգրիտ էներգիայով: Գործիքի այս առաջին տարբերակի այս ձգձգումների պատճառն այն է, որ իմ ընտրած պերկուզիոն համակարգը ոչ այնքան արագ է, որքան պետք է: Նոր տարբերակը կունենա շատ նման կառուցվածք, սակայն շարժիչների փոխարեն կօգտագործի էլեկտրամագնիսական սարքեր: Սոլենոիդներն ավելի արագ և ճշգրիտ են, բայց դրանք նաև ավելի թանկ և դժվար է գտնել: Այս առաջին տարբերակը կարող է օգտագործվել պարզ մեղեդիներ նվագելու համար, որպես ինքնուրույն գործիք կամ ժամացույցների, դռների զանգեր… Նախագծի հիմնական էջը ՝ Ավտոմատ խողովակային զանգերի գլխավոր էջ Ավտոմատ գլանային զանգերի տեսանյութ. Ավտոմատ խողովակային զանգերի YouTube տեսանյութ Գրեթե բոլոր տեղեկությունները, որոնք ձեզ հարկավոր են ձեր սեփական զանգերի կառուցման համար. Windիմ Հաուորթի կողմից քամու ձայն պատրաստելը Քիմ զանգերի պատրաստում Jimիմ Քըրքպատրիկի կողմից Wind Chimes Constructors Message Group