ავტომატური ტუბულარული ზარები: 6 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

ეს ინსტრუქცია განმარტავს იმ ძირითად ნაბიჯებს, რაც მე დავიწყე, 2006 წელს აშენებული ავტომატური მილაკოვანი ზარების პირველი პროტოტიპის ასაშენებლად. ავტომატური მუსიკალური ინსტრუმენტის მახასიათებლებია: - 12 ზარი (12 მილის ზარი) - თითოეული ზარი ერთ ნოტს უკრავს, ასე რომ შეუძლია სრული ოქტავა (C– დან B– მდე, ჩათვლით) - მას შეუძლია 4 - მდე ერთდროული ნოტის დაკვრა (ასე რომ მას შეუძლია 4 ნოტიანი აკორდის დაკვრა) - ის კონტროლდება კომპიუტერული სერიული პორტის საშუალებით (სტანდარტული RS -232) ინსტრუმენტი არის შედგება საკონტროლო განყოფილების ყუთისა და სამი კოშკისგან. თითოეული კოშკი შეიცავს 4 ზარს და ორ ძრავას, თითოეული ძრავა ურტყამს ოთხიდან ორ ზარს. ყველა კოშკი უკავშირდება საკონტროლო განყოფილების ყუთს 10 მავთულის ავტობუსით. საკონტროლო განყოფილება პასუხისმგებელია თითოეული ძრავის ენერგიით და სიჩქარით თითოეული ზარის დარტყმისას, უკრავს ჩანაწერებს, რასაც კომპიუტერული პროგრამული უზრუნველყოფა უგზავნის მას. იგი შინაგანად შედგება სამი დაფისგან. პირველი დაფა შეიცავს მიკროკონტროლერს, რომელიც არის Atmel ATMega16 და RS-232 საკომუნიკაციო ელემენტებს. მეორე შეიცავს ძრავის დრაივერის სქემებს, ხოლო მესამე - ძრავის პოზიციის კონტროლერებს. თითქმის ნახევარი წელი დამჭირდა ამ პროექტის დასრულებისთვის. შემდგომი ნაბიჯები არის ზოგადი ნაბიჯები, პროექტის მშენებლობის პროცესის ყველაზე აქტუალური ინფორმაცია, მცირე დეტალები შეგიძლიათ იხილოთ სურათებზე. ვიდეო ავტომატური მილაკების ზარების შესახებ: პროექტის მთავარი გვერდი: ავტომატური მილაკების ზარების საწყისი გვერდი

ნაბიჯი 1: ზარების რეკვა

პირველი ნაბიჯი იყო კარგი და იაფი მასალის პოვნა ზარების რეკვისთვის. რამდენიმე მაღაზიის მონახულების და ტესტების ჩატარების შემდეგ აღმოვაჩინე, რომ ალუმინი იყო მასალა, რომელმაც მომცა საუკეთესო ხმის ხარისხი ფასებთან მიმართებაში. ასე რომ, მე შევიძინე 6 ბარი 1 მეტრის სიგრძის თითოეული. მათ ჰქონდათ 1, 6 სმ გარე დიამეტრი და 1, 5 სმ შიდა დიამეტრი (1 მმ სისქე) მას შემდეგ რაც ბარები მქონდა, მე უნდა გამეჭრა ისინი სათანადო სიგრძეზე, რათა მიმეღო თითოეული ნოტის სიხშირე. ინტერნეტში ვეძებე და აღმოვაჩინე რამდენიმე საინტერესო საიტი, რომლებმაც მომცეს ბევრი საინტერესო ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ როგორ გამოვთვალოთ თითოეული ზოლის სიგრძე, რათა მივიღო სასურველი სიხშირეები (იხ. ბმულების განყოფილება). ზედმეტია იმის თქმა, რომ სიხშირე, რომელსაც ვეძებდი, იყო თითოეული ჩანაწერის ფუნდამენტური სიხშირე და როგორც თითქმის ყველა ინსტრუმენტში ხდება, ბარები წარმოქმნის სხვა ერთდროულ სიხშირეებს ფუნდამენტურიდან გამომდინარე. ეს სხვა ერთდროული სიხშირე არის ჰარმონიკა, რომელიც ჩვეულებრივ მრავლდება ფუნდამენტურ სიხშირეზე. ამ ჰარმონიკების რაოდენობა, ხანგრძლივობა და პროპორცია პასუხისმგებელია ინსტიტუტის ტემბრზე. კავშირი ერთი ნოტის სიხშირესა და მომდევნო ოქტავას ერთსა და იმავე ნოტს შორის არის 2. ასე რომ, თუ C ნოტის ფუნდამენტური სიხშირეა 261,6 ჰც, C ფუნდამენტური სიხშირე მომდევნო ოქტავაში იქნება 2*261,6 = 523, 25 ჰც. როგორც ვიცით, რომ დასავლეთ ევროპული მუსიკა ოქტავას ყოფს 12 მასშტაბის საფეხურად (12 ნახევარტონაა ორგანიზებული 7 ნოტად და 5 მდგრად ნოტად), ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ მომდევნო ნახევარტონის სიხშირე წინა ნოტების სიხშირის გამრავლებით 2 # -ზე (1/12). როგორც ვიცით, რომ C სიხშირეა 261.6Hz და თანაფარდობა 2 თანმიმდევრულ ნახევარტონს შორის არის 2 # (1/12) ჩვენ შეგვიძლია გამოვიტანოთ ყველა შენიშვნის სიხშირე: შენიშვნა: # სიმბოლო წარმოადგენს ენერგიის ოპერატორს. მაგალითად: "a # 2" იგივეა, რაც "a^2" შენიშვნა 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 ჰერცი წინა ცხრილი მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვისაა და არ არის საჭირო ბარის სიგრძის გამოთვლა. ყველაზე მნიშვნელოვანი არის ურთიერთკავშირის ფაქტორი სიხშირეებს შორის: 2 იგივე ნოტისთვის მომდევნო ოქტავაზე და (2 # (1/12) მომდევნო ნახევარტონისთვის. ჩვენ გამოვიყენებთ მას ფორმულაში, რომელიც გამოიყენება ბარის სიგრძის გამოსათვლელად. საწყისი ფორმულა, რომელიც აღმოვაჩინე ინტერნეტში (იხილეთ ბმულების განყოფილება) არის: f1/f2 = (L2/L1) # 2 მისგან ჩვენ შეგვიძლია მარტივად გამოვიტანოთ ფორმულა, რომელიც საშუალებას მოგვცემს გამოვთვალოთ თითოეული ზოლის სიგრძე. როგორც f2 არის სიხშირე მომდევნო ნოტის ჩვენ გვინდა გამოვთვალოთ და გვინდა ვიცოდეთ შემდეგი ნახევარტონის სიხშირე: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = = L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24))) = L2 ფორმულა არის: L2 = L1*(2#(-1/24)) რომელიც ითამაშებს შემდეგ ნახევარტონს, მაგრამ ცხადია ჩვენ დაგვჭირდება ზარის სიგრძე, რომელიც უკრავს პირველ ნოტს. როგორ შეგვიძლია გამოვთვალოთ ის? მე არ ვიცი როგორ გამოვთვალოთ პირველი ზარის სიგრძე. მე ვთავაზობ, რომ არსებობს ფორმულა, რომელიც ეხება მასალის ფიზიკურ თვისებებს, ბარის ზომას (სიგრძე, გარეთა და გარე d შიდა დიამეტრი) სიხშირით ითამაშებს, მაგრამ მე არ ვიცი. მე უბრალოდ ვიპოვე მისი ყურისა და გიტარის დახმარებით (თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ ამორტიზატორის ჩანგალი ან კომპიუტერის ხმის კარტის შემქმნელი საზომი).

ნაბიჯი 2: სამი კოშკი

ბარები სათანადო სიგრძის მოჭრის შემდეგ, მე უნდა ავაშენო საყრდენი, რომ დაკიდო ისინი. მე გავაკეთე ესკიზები და საბოლოოდ ავაშენე ეს სამი კოშკი, რასაც სურათებში ხედავთ. ოთხი კოშკი დავკიდე თითოეულ კოშკზე, რომელიც ნეილონის მავთულს გადიოდა ხვრელების გავლით, რაც მე გავაკეთე თითოეული ზარის ზედა და ქვედა ნაწილში. მე მომიწია ხვრელების გაბურღვა ზემოდან და ქვემოდან, რადგან საჭირო იყო ზარის დაფიქსირება ორივე მხრიდან, რათა თავიდან აეცილებინათ ისინი უკონტროლო რხევისას ჩხირების დარტყმისას. ხვრელების განთავსების ზუსტი მანძილი დელიკატური საკითხი იყო და ისინი უნდა ემთხვეოდეს ბარის ფუნდამენტური სიხშირის ვიბრაციის ორ კვანძს, რომლებიც 22.4% ზემოდან და ქვემოდან არის. ეს კვანძები არის მოძრაობის არმქონე წერტილები, როდესაც ბარები იცვლება მის ფუნდამენტურ სიხშირეზე და ამ წერტილებში ბარის დაფიქსირებამ არ უნდა იმოქმედოს მათ ვიბრაციისას. მე ასევე დავამატე 4 ხრახნი თითოეული კოშკის თავზე, რათა დარეგულირდეს თითოეული ზარის ნეილონის მავთულის დაძაბულობა.

ნაბიჯი 3: მოტორსი და სტრაიკერები

შემდეგი ნაბიჯი იყო მოწყობილობების შექმნა, რომლებიც თავდამსხმელის ჩხირებს მოძრაობენ. ეს იყო კიდევ ერთი კრიტიკული ნაწილი და როგორც ხედავთ სურათებში, მე საბოლოოდ გადავწყვიტე გამოვიყენო DC ძრავები თითოეული თავდამსხმელის გადასატანად. თითოეულ ძრავას აქვს თავდასხმის ჯოხი და პოზიციის კონტროლის სისტემა, რომელიც მიმაგრებულია და გამოიყენება წყვილ ზარის დარტყმისას. თავდამსხმელი ჯოხი არის ველოსიპედის ნაჭერი შავი ხის ბალონით ბოლოში. ეს ცილინდრი დაფარულია თხელი ავტოწებვადი პლასტიკური ფილმით. მასალების ეს კომბინაცია იძლევა რბილ, მაგრამ ხმამაღალ ხმოვანებას ბარის დარტყმისას. ფაქტობრივად, მე გამოვცადე სხვა კომბინაციები და ეს იყო ის, რამაც მომცა საუკეთესო შედეგები (მადლობელი ვიქნები, თუ ვინმემ უკეთესი გამაცნო). ძრავის პოზიციის კონტროლის სისტემა არის ოპტიკური შიფრატორი 2 ბიტიანი გარჩევადობით. იგი შედგება ორი დისკისგან: ერთი დისკი სოლიდარული ბრუნავს ჯოხზე და მის ქვედა ზედაპირზე დაბეჭდილია შავი და თეთრი კოდიფიკაცია. მეორე დისკი დაფიქსირებულია ძრავაზე და აქვს ორი ინფრაწითელი CNY70 გამცემი-რეცეპტორების სენსორი, რომელსაც შეუძლია განასხვავოს სხვა დისკის შავი და თეთრი ფერი და, ამრიგად, მათ შეუძლიათ დაადგინონ ჯოხის პოზიცია (წინ, მარჯვნივ, მარცხნივ და უკან) პოზიციის ცოდნა საშუალებას აძლევს სისტემას, რომ ჯოხი მოათავსოს ზარზე დარტყმის დაწყებამდე და მის შემდეგ, რაც უზრუნველყოფს უფრო ზუსტ მოძრაობას და ხმას.

ნაბიჯი 4: საკონტროლო განყოფილების აპარატურის შექმნა

მას შემდეგ რაც სამი კოშკი დავამთავრე, დრო იყო საკონტროლო განყოფილების აშენება. როგორც ტექსტის დასაწყისში ავუხსენი, საკონტროლო განყოფილება არის შავი ყუთი, რომელიც შედგება სამი ელექტრონული დაფისგან. მთავარი დაფა შეიცავს ლოგიკას, სერიული საკომუნიკაციო ადაპტერს (1 MAX-232) და მიკროკონტროლერს (ATMega32 8 ბიტიანი RISC მიკროკონტროლი). დანარჩენი ორი დაფა შეიცავს სქემას, რომელიც საჭიროა პოზიციის სენსორების გასაკონტროლებლად (ზოგიერთი რეზისტორი და 3 გამომწვევი- schimdt 74LS14) და ძრავების ჩართვისთვის (3 LB293 ძრავის მძღოლი). თქვენ შეგიძლიათ გადახედოთ სქემებს, რომ მიიღოთ მეტი ინფორმაცია.

თქვენ შეგიძლიათ გადმოწეროთ ZIP სქემატური სურათებით ქვემოთ მდებარე ზონაში.

ნაბიჯი 5: პროგრამული უზრუნველყოფა და პროგრამული უზრუნველყოფა

Firmware შემუშავებულია C– ში, gcc შემდგენელი შედის უფასო WinAVR განვითარების გარემოში (მე გამოვიყენე პროგრამისტების ბლოკნოტი, როგორც IDE). თუ გადახედავთ წყაროს კოდს, ნახავთ სხვადასხვა მოდულს:

- atb: შეიცავს პროექტის "მთავარს" და სისტემის ინტილიზაციის რუტინას. არის "ატბიდან", სადაც სხვა მოდულებს ეძახიან. - UARTparser: არის მოდული სერიული ანალიზატორის კოდით, რომელიც იღებს კომპიუტერის მიერ RS-232 საშუალებით გაგზავნილ ჩანაწერებს და გადააქცევს მათ "მოძრაობების" მოდულის გასაგებ ბრძანებებად. - მოძრაობები: გარდაქმნის შენიშვნის ბრძანებას UARTparser- ისგან, სხვადასხვა მარტივი საავტომობილო მოძრაობების ერთობლიობაში, რათა დარეკოს ზარი. ის ეუბნება მოდულს "ძრავა" თითოეული ძრავის ენერგიისა და მიმართულების თანმიმდევრობას. - ძრავები: ახორციელებს 6 პროგრამულ უზრუნველყოფას PWM, რომლითაც ძრავები იკვებება ზუსტი ენერგიით და ზუსტი ხანგრძლივობით დადგენილია "მოძრაობის" მოდულით. კომპიუტერული პროგრამა არის მარტივი Visual Basic 6.0 პროგრამა, რომელიც საშუალებას აძლევს მომხმარებელს შეიყვანოს და შეინახოს მელოდიის შემქმნელი ნოტების თანმიმდევრობა. ის ასევე იძლევა ჩანაწერების გაგზავნას კომპიუტერის სერიული პორტის საშუალებით და მათი მოსმენისას Atb. თუ გსურთ შეამოწმოთ firmware, შეგიძლიათ გადმოწეროთ გადმოტვირთვის ზონაში.

ნაბიჯი 6: საბოლოო მოსაზრებები, მომავალი იდეები და ბმულები…

მიუხედავად იმისა, რომ ინსტრუმენტი მშვენივრად ჟღერს, ის არ არის საკმარისად სწრაფი მელოდიების დაკვრისთვის, ფაქტობრივად, ზოგჯერ ის მელოდიასთან ცოტათი დესინქრონიზებულია. ამიტომ ვგეგმავ ახალ უფრო ეფექტურ და ზუსტ ვერსიას, რადგან დროის სიზუსტე არის ძალიან მნიშვნელოვანი საკითხი, როდესაც ჩვენ ვსაუბრობთ მუსიკალურ ინსტრუმენტებზე. თუ თქვენ შეასრულებთ ნოტს რამდენიმე მილიწამით წინასწარ ან დააგვიანებთ, თქვენი ყური აღმოაჩენს რაღაც უცნაურს მელოდიაში. ასე რომ, თითოეული ნოტი უნდა შესრულდეს ზუსტ მომენტში ზუსტი ენერგიით. ინსტრუმენტის ამ პირველ ვერსიაში ამ შეფერხებების მიზეზი ის არის, რომ პერკუსიის სისტემა, რომელიც მე ავირჩიე, არ არის ისეთი სწრაფი, როგორც უნდა. ახალ ვერსიას ექნება ძალიან მსგავსი სტრუქტურა, მაგრამ ძრავების ნაცვლად გამოიყენებს სოლენოიდებს. სოლენოიდები უფრო სწრაფი და ზუსტია, მაგრამ მათი პოვნა უფრო ძვირი და რთულია. ეს პირველი ვერსია შეიძლება გამოყენებულ იქნას მარტივი მელოდიების დასაკრავად, როგორც ცალკე ინსტრუმენტად, ასევე საათებში, კარებზე … პროექტის მთავარი გვერდი: ავტომატური მილაკების ზარების საწყისი გვერდი ვიდეო ავტომატური მილაკების ზარების შესახებ: YouTube ვიდეო ავტომატური მილაკების ზარების ბმულები ამ საიტებზე ნახავთ თითქმის ყველა ინფორმაცია, რაც დაგჭირდებათ თქვენი საკუთარი ზარების შესაქმნელად: ქარის ზარების დამზადება ჯიმ ჰაორთის მიერ ქარის ზარების დამზადება ჯიმ კირკპატრიკის მიერ Wind Chimes კონსტრუქტორების შეტყობინებების ჯგუფი