أجراس أنبوبي تلقائية: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

يشرح هذا مفيد الخطوات الرئيسية التي اتبعتها ، لبناء أول نموذج أولي لمجموعة من الأوتوماتيكية الأنبوبية الأجراس التي صنعتها في عام 2006. ميزات الآلة الموسيقية الأوتوماتيكية هي: - 12 نغمة (12 جرسًا أنبوبيًا) - كل قرع يعزف نغمة واحدة ، لذلك يمكنه تشغيل أوكتاف كامل (من C إلى B ، بما في ذلك الدعم) - يمكنه تشغيل ما يصل إلى 4 نوتات موسيقية متزامنة (بحيث يمكنه تشغيل 4 أوتار نغمة رنين) - يتم التحكم فيه من خلال منفذ تسلسلي للكمبيوتر الشخصي (قياسي RS-232) مكونة من صندوق تحكم وثلاثة أبراج. يحتوي كل برج على 4 دقات ومحركين ، كل محرك يدق اثنين من الدقات الأربعة. جميع الأبراج متصلة بصندوق وحدة التحكم من خلال 10 حافلات سلكية. وحدة التحكم هي المسؤولة عن تزويد كل محرك بالطاقة والسرعة الدقيقة لضرب كل رنين ، وتشغيل الملاحظات التي يرسلها البرنامج الموجود في الكمبيوتر إليه. يتكون من ثلاث لوحات داخلية. تحتوي اللوحة الأولى على متحكم ، وهو Atmel ATMega16 وعناصر الاتصال RS-232. يحتوي الثاني على دوائر تشغيل المحرك ، والثالث ، وحدات التحكم في موضع المحرك. استغرق الأمر ما يقرب من نصف عام لإنهاء هذا المشروع. الخطوات التالية هي خطوات عامة ، مع المعلومات الأكثر صلة بعملية إنشاء المشروع ، يمكن الاطلاع على تفاصيل ثانوية على الصور.

الخطوة 1: بناء الأجراس

كانت الخطوة الأولى هي العثور على مادة جيدة ورخيصة لبناء أجراس. بعد زيارة بعض المتاجر وإجراء بعض الاختبارات ، وجدت أن الألومنيوم هو المادة التي أعطتني أفضل جودة صوت مقابل علاقة السعر. لذلك اشتريت 6 أشرطة طول كل منها مترًا واحدًا. كان قطرها الخارجي 1،6 سم وقطرها الداخلي 1،5 سم (سمك 1 مم) بمجرد أن حصلت على القضبان ، كان علي قطعها بالطول المناسب للحصول على تردد كل ملاحظة. لقد بحثت على الإنترنت ووجدت بعض المواقع الشيقة التي زودتني بالكثير من المعلومات الشيقة حول كيفية حساب طول كل شريط من أجل الحصول على الترددات التي أردتها (انظر قسم الروابط). وغني عن القول أن التذبذب الذي كنت أبحث عنه كان الاحتمال الأساسي لكل ملاحظة ، وكما يحدث في جميع الأدوات تقريبًا ، ستنتج الأعمدة رسومًا متزامنة أخرى من العناصر الأساسية. هذه التوافقيات الأخرى المتزامنة هي التوافقيات التي عادة ما تكون مضاعفة للاحتكاك الأساسي. عدد ومدة ونسبة هذه التوافقيات هي المسؤولة عن جرس التجهيز. العلاقة بين تردد نوتة واحدة ونفس النوتة في الأوكتاف التالي هي 2. لذا إذا كان التردد الأساسي للنوتة C هو 261.6 هرتز ، فإن التردد الأساسي للغة C في الأوكتاف التالي سيكون 2 * 261.6 = 523 ، 25 هرتز. كما نعلم أن موسيقى أوروبا الغربية تقسم الأوكتاف إلى 12 خطوة مقياس (12 نصف نغمة منظمة في 7 نغمات ، و 5 نغمات مستمرة) ، يمكننا حساب تكرار النغمة النصفية التالية بضرب تردد النوتة السابقة في 2 # (1/12). كما نعلم أن تردد C هو 261.6 هرتز والنسبة بين 2 نصف نغمات تصورية هي 2 # (1/12) يمكننا استنتاج جميع تواتر الملاحظات: ملاحظة: يمثل الرمز # مشغل الطاقة. على سبيل المثال: "a # 2" هو نفسه "a^2" ملحوظة التكرار 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)) = 329.62 هرتز 06 F 329 ، 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 هرتز 07 Fsust 349.22 * (2 # (1/12)) = 369.99 هرتز 08 جم 369.99 * (2 # (1/12)) = 391.99 هرتز 09 Gsust 391.99 * (2 # (1/12)) = 415.30 هرتز 10 أمبير 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 سي 493.88 * (2 # (1/12)) = 2 * 261.6 = 523.25 هرتز الجدول السابق مخصص فقط لغرض المعلومات وليس من الضروري حساب طول الأعمدة. أهم شيء هو عامل العلاقة بين الترددات: 2 لنفس النوتة الموسيقية في الأوكتاف التالي ، و (2 # (1/12) للنغمة النصفية التالية. سنستخدمها في الصيغة المستخدمة لحساب طول الأشرطة. الصيغة الأولية التي وجدتها على الإنترنت (انظر قسم الروابط) هي: f1 / f2 = (L2 / L1) # 2 يمكننا بسهولة استنتاج الصيغة التي ستتيح لنا حساب طول كل شريط. حيث أن f2 هي التكرار. من الملاحظة التالية التي نريد حسابها ونريد معرفة تردد نصف النغمة التالي: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1 / (f1 * (2 # (1/12))) = (L2 / L1) # 2 … L1 * (1 / (2 # (1/24))) = L2 الصيغة هي: L2 = L1 * (2 # (- 1/24)) لذلك باستخدام هذه الصيغة يمكننا استنتاج طول الجرس التي ستلعب النصف نغمة التالية ، ولكن من الواضح أننا سنحتاج إلى طول الرنين الذي يعزف النغمة الأولى. كيف يمكننا حسابها؟ لا أعرف كيف أحسب طول الرنين الأول. أفترض أن هناك معادلة موجودة يتعلق بالخصائص الفيزيائية للمادة ، وحجم الشريط (الطول ، الخارجي و القطر الداخلي د) بالتردد الذي سيلعبه ، لكنني لا أعرف ذلك. لقد عثرت عليه ببساطة عن طريق ضبطه بمساعدة أذني والغيتار (يمكنك أيضًا استخدام شوكة رنانة أو جهاز قياس صوتي لبطاقة صوت الكمبيوتر لضبطه).

الخطوة الثانية: الأبراج الثلاثة

بعد قص القضبان إلى الطول المناسب ، كان عليّ بناء دعامة لتعليقها. قمت بعمل بعض المخططات ، وأخيراً قمت ببناء هذه الأبراج الثلاثة التي يمكنك رؤيتها في الصور. علقت أربعة أجراس على كل برج وأمر بسلك من النايلون عبر الفتحات التي قمت بها بالقرب من أعلى وأسفل كل رنين. اضطررت إلى حفر ثقوب في الأعلى والأسفل لأنه كان من الضروري إصلاح الدقات على كلا الجانبين لتجنب تأرجحها دون تحكم عند اصطدامها بالعصي. كانت المسافة الدقيقة لوضع الثقوب أمرًا حساسًا وكان عليهم أن يتزامنوا مع نقطتي اهتزاز للتردد الأساسي للشريط ، وهما 22.4٪ من الأعلى والأسفل. هذه العقد هي نقاط عدم الحركة عندما تتأرجح القضبان بترددها الأساسي ، ويجب ألا يؤثر تثبيت الشريط في هذه النقاط عليها عند الاهتزاز. أضفت أيضًا 4 مسامير في الجزء العلوي من كل برج للسماح بضبط شد كل سلك نايلون يتناغم.

الخطوة 3: المحركات وستريكرز

كانت الخطوة التالية هي بناء الأجهزة التي تحرك عصي المهاجم. كان هذا جزءًا مهمًا آخر ، وكما ترى في الصور ، قررت أخيرًا استخدام محركات التيار المستمر لتحريك كل مهاجم. يحتوي كل محرك على عصا مهاجم ونظام تحكم في الموضع متصل به ، ويتم استخدامه لضرب زوج من الدقات. عصا المهاجم عبارة عن قطعة من مسمار الدراجة مع أسطوانة خشبية سوداء في النهاية. هذه الأسطوانة مغطاة بغشاء بلاستيكي رقيق لاصق. يعطي هذا المزيج من المواد صوتًا ناعمًا ولكن مرتفعًا عند ضرب القضبان. في الحقيقة لقد اختبرت بعض التوليفات الأخرى ، وكان هذا هو الذي أعطاني أفضل النتائج (سأكون ممتنًا إذا سمح لي أحدهم بمعرفة أفضل منها). نظام التحكم في موضع المحرك عبارة عن جهاز تشفير ضوئي من 2 بت من الدقة. يتكون من قرصين: أحد الأقراص يدور بشكل صلب على العصا وله ترميز بالأبيض والأسود مطبوع على سطحه السفلي. القرص الآخر مثبت بالمحرك ويحتوي على مستشعرين لمستقبلات باعث الأشعة تحت الحمراء CNY70 والتي يمكن أن تميز اللون الأبيض والأسود للقرص الآخر ، وبالتالي ، يمكنهم استنتاج موضع العصا (أمامي ، يمين ، يسار ، خلفي) تسمح معرفة الموضع للنظام بتوسيط العصا قبل وبعد قرع الجرس ما يضمن حركة وصوت أكثر دقة.

الخطوة 4: بناء أجهزة وحدة التحكم

بمجرد الانتهاء من الأبراج الثلاثة ، حان الوقت لبناء وحدة التحكم. كما أوضحت في بداية النص ، فإن وحدة التحكم عبارة عن صندوق أسود مكون من ثلاث لوحات إلكترونية. تحتوي اللوحة الرئيسية على المنطق ومحول الاتصال التسلسلي (1 MAX-232) والمتحكم الدقيق (متحكم ATMega32 8 بت RISC). تحتوي اللوحتان الأخريان على الدوائر اللازمة للتحكم في مستشعرات الموضع (بعض المقاومات و 3 مشغلات- schimdt 74LS14) ولتشغيل المحركات (3 محركات محركات LB293). يمكنك إلقاء نظرة على الخطط للحصول على مزيد من المعلومات.

يمكنك تنزيل ملف ZIP بصور المخططات في منطقة التنزيل.

الخطوة 5: البرامج الثابتة والبرامج

تم تطوير البرنامج الثابت في لغة C ، مع تضمين برنامج التحويل البرمجي لدول مجلس التعاون الخليجي في بيئة تطوير WinAVR المجانية (استخدمت مفكرة المبرمجين كـ IDE). إذا ألقيت نظرة على الكود المصدري ستجد وحدات مختلفة:

- ATB: يحتوي على "الرئيسي" للمشروع وإجراءات تهيئة النظام. من "atb" حيث يتم استدعاء الوحدات الأخرى. - UARTparser: هو الوحدة النمطية التي تحتوي على كود المحلل اللغوي التسلسلي ، والذي يأخذ الملاحظات التي يرسلها الكمبيوتر من خلال RS-232 ويحولها إلى أوامر مفهومة لوحدة "الحركات". - حركات: يحول أمر ملاحظة متلقاة من UARTparser ، إلى مجموعة مختلفة من حركات المحرك البسيطة من أجل ضرب رنين. يخبر وحدة "المحرك" تسلسل الطاقة واتجاه كل محرك. - المحركات: ينفذ 6 برامج PWM لتشغيل المحركات بالطاقة الدقيقة والمدة الدقيقة التي تحددها وحدة "الحركة". برنامج الكمبيوتر هو تطبيق Visual Basic 6.0 بسيط يسمح للمستخدم بإدخال وتخزين تسلسل الملاحظات التي تتكون منها اللحن. كما يسمح بإرسال الملاحظات عبر المنفذ التسلسلي للكمبيوتر الشخصي والاستماع إليها من خلال ATB. إذا كنت ترغب في التحقق من البرنامج الثابت ، يمكنك تنزيله في منطقة التنزيل.

الخطوة السادسة: الاعتبارات النهائية والأفكار المستقبلية والروابط…

على الرغم من أن الآلة تبدو لطيفة ، إلا أنها ليست سريعة بما يكفي لعزف بعض الألحان ، وفي الواقع في بعض الأحيان تقوم بإلغاء المزامنة قليلاً مع اللحن. لذلك أخطط لإصدار جديد أكثر فعالية ودقة ، لأن دقة الوقت أمر مهم للغاية عندما نتحدث عن الآلات الموسيقية. إذا كنت تعزف نغمة مع تقدم أو تأخير بعض المللي ثانية ، فستجد أذنك شيئًا غريبًا في اللحن. لذلك يجب عزف كل نغمة في اللحظة المحددة بالطاقة الدقيقة. سبب هذه التأخيرات في هذا الإصدار الأول من الأداة هو أن نظام الإيقاع الذي اخترته ليس بالسرعة المطلوبة. سيكون للإصدار الجديد هيكل مشابه جدًا ، ولكنه سيستخدم ملفات لولبية بدلاً من المحركات. الملفات اللولبية أسرع وأكثر دقة ولكنها أيضًا أغلى ثمناً ويصعب العثور عليها. يمكن استخدام هذا الإصدار الأول لتشغيل الألحان البسيطة ، كأداة مستقلة ، أو في الساعات ، أو أجراس الباب … الصفحة الرئيسية للمشروع: الصفحة الرئيسية للأجراس الأنبوبية الأوتوماتيكية: مقطع فيديو على YouTube لأجراس الأنبوبة الأوتوماتيكية ، الروابط في هذه المواقع سوف تجد جميع المعلومات التي ستحتاجها لإنشاء أجراسك الخاصة: صنع أجراس الرياح بقلم جيم هاوورث صنع أجراس الرياح بواسطة Jim KirkpatrickWind Chimes Constructors Message Group