Автоматтык түтүктүү коңгуроолор: 6 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:43

Бул үйрөткүч мен 2006 -жылы курган Автоматтык түтүктүү коңгуроолордун биринчи прототипин куруу үчүн мен аткарган негизги кадамдарды түшүндүрөт. Автоматтык музыкалык аспаптын өзгөчөлүктөрү: - 12 коңгуроо (12 түтүкчө коңгуроо) - Ар бир коңгуроо бир нотаны ойнойт, андыктан толук октаваны ойной алат (С -дан В -ге чейин, анын ичинде) - Бул бир убакта 4 нотага чейин ойной алат (андыктан 4 нотанын зым аккорддорун ойной алат) - Бул компьютердин сериялык порту аркылуу башкарылат (стандарттык RS -232) Аспап башкаруу блогунун кутусунан жана үч мунарадан турат. Ар бир мунарада 4 коңгуроо жана эки мотор бар, ар бир мотор төрт коңгуроонун экөөнө урунат. Бардык мунаралар 10 зымдуу автобус аркылуу башкаруу блогунун кутусуна туташкан. Башкаруу блогу ар бир моторду так энергия жана ылдамдык менен ар бир коңгуроону басып, компьютердеги программалык камсыздоо жиберген ноталарды ойнотууга жооптуу. Ал ички үч тактадан турат. Биринчи тактада Atmel ATMega16 болгон микроконтроллер жана RS-232 байланыш элементтери бар. Экинчисинде мотор айдоочусунун схемалары, үчүнчүсүндө мотордун позициясынын контроллери бар. Бул долбоорду бүтүрүү үчүн мага жарым жылдай убакыт кетти. Кийинки кадамдар жалпы кадамдар, долбоордун курулуш процессинин эң актуалдуу маалыматы менен, майда -чүйдөсүнө чейин сүрөттөрдү көрүүгө болот. Автоматтык түтүктөрдүн коңгуроолорунун видеосу: Долбоордун башкы бети: Автоматтык түтүктөрдүн коңгуроолору

1 -кадам: Чондорду куруу

Биринчи кадам коңгуроо куруу үчүн жакшы жана арзан материал табуу болду. Кээ бир дүкөндөрдү кыдырып, кээ бир сыноолорду жүргүзгөндөн кийин, мен алюминийдин эң жакшы үн сапаты менен баа мамилесин берген материал экенин билдим. Ошентип, узундугу 1 метр болгон 6 куйма сатып алдым. Алардын сырткы диаметри 1, 6см жана ички диаметри 1, 5см (калыңдыгы 1мм) болгондон кийин, мен ар бир нотанын жыштыгын алуу үчүн тийиштүү узундукта кесишим керек болчу. Мен интернеттен издеп, каалаган жыштыктарды алуу үчүн ар бир тилкенин узундугун эсептөө боюнча көптөгөн кызыктуу маалыматтарды берген кызыктуу сайттарды таптым (шилтемелер бөлүмүн караңыз). Мен издеген жемиштер ар бир нотанын негизги фруктусу болгон деп айтуунун кажети жок, жана дээрлик бардык аспаптарда болгондой эле, барлар фундаменталдын башка синхрондук фруктыларын чыгарат. Бул башка бир эле мезгилдеги фруктуиттер - бул адатта негизги фруктустун көп болгон гармоникасы. Бул гармониктердин саны, узактыгы жана пропорциясы инструкциянын тембрине жооптуу. Кийинки октавада бир нотанын жыштыгы менен ошол эле нотанын ортосундагы байланыш 2ге барабар. Демек, эгерде С нотанын фундаменталдык жыштыгы 261,6 Гц болсо, кийинки октавада Стин негизги жыштыгы 2*261,6 = 523, 25 Гц болот. Биз билгендей, Батыш Европа музыкасы октаваны 12 масштабдуу кадамдарга бөлөт (7 нотага 12 семитон жана 5 туруктуу нота), биз мурунку нотанын жыштыгын 2 # (1/12) көбөйтүү менен кийинки семитондун жыштыгын эсептей алабыз. Биз билгендей, C жыштыгы 261.6 Гц жана 2 конескутивдүү семитондордун катышы 2 # (1/12), биз бардык ноталардын фрэквенттерин чыгарып алабыз: ЭСКЕРТҮҮ: # символу күч операторун билдирет. Мисалы: "а # 2" "а" менен бирдей^2" Эскертүү Freq 01 C 261.6 Hz 02 Csust 261.6 * (2 # (1/12)) = 277.18 Гц 03 D 277.18 * (2 # (1/12)) = 293, 66 Гц 04 Чаң 293, 66 * (2 # (1/12)) = 311, 12 Гц 05 E 311, 12 * (2 # (1/12)) = 329.62Гц 06 F 329, 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 Гц 07 Фсуст 349.22 * (2 # (1/12)) = 369.99 Гц 08 G 369.99 * (2 # (1/12)) = 391.99 Гц 09 Густ 391.99 * (2 # (1/12)) = 415.30 Гц 10 А 415.30 * (2 # (1/12)) = 440.00 Гц 11 Асуст 440.00 * (2 # (1/12)) = 466, 16 Гц 12 В 466, 16 * (2 # (1/12)) = 493.88 Гц 13 С 493.88 * (2 # (1/12)) = 2 * 261.6 = 523.25 Гц Мурунку таблица маалымат үчүн гана арналган жана тилкелердин узундугун эсептөөнүн кажети жок. Эң негизгиси, жыштыктардын ортосундагы байланыш фактору: 2 кийинки октавада ошол эле нота үчүн, жана (2 # (1/12) кийинки семитон үчүн. Биз аны тилкелердин узундугун эсептөө үчүн колдонулган формулада колдонобуз. Интернеттен тапкан баштапкы формула (шилтемелер бөлүмүн караңыз): f1/f2 = (L2/L1) # 2 андан биз ар бир тилкенин узундугун эсептеп чыгууга мүмкүндүк бере турган формуланы оңой эле чечип алабыз. F2 катары фруктусу кийинки нотада биз эсептегибиз келет жана кийинки семитон жыштыгын билгибиз келет: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1 * (2 # (1/12))) = (L2/L1)#2… L1*(1/(2#(1/24))) = L2 формула мындай: L2 = L1*(2#(-1/24)) Ошентип, бул формула менен биз коңгуроонун узундугун чыгара алабыз. кийинки семитон ойнойт, бирок, албетте, бизге биринчи нотаны ойногон коңгуроонун узундугу керек болот. Аны кантип эсептейбиз? Мен биринчи коңгуроонун узундугун кантип эсептөөнү билбейм. Мен формула бар материалдын физикалык касиеттери, тилкенин өлчөмү (узундугу, сырткы ж d ички диаметри) жыштык менен ойнойт, бирок мен аны билбейм. Мен муну кулагымдын жана гитаранын жардамы менен жөнгө салуу аркылуу таптым (аны жөнгө салуу үчүн тюнинг вилканы же компьютердин үн картасын фрезереметрди колдонсоңуз да болот).

2 -кадам: Үч мунара

Куймаларды тийиштүү узундукка кесип алгандан кийин, аларды асып туруу үчүн тирөөч жасоого туура келди. Мен кээ бир эскиздерди жасадым, акыры сүрөттөрдө көрө турган бул үч мунараны курдум. Мен ар бир мунарага төрт коңгуроону илип койдум, ар бир коңгуроонун үстү менен астына жакын жердеги тешиктерден нейлон зым өтүп жатты. Мен үстү менен асты тешиктерди бурушум керек болчу, анткени таяктар урганда көзөмөлсүз термелип кетпеши үчүн эки жагындагы коңгуроону оңдоо керек болчу. Тешиктерди жайгаштыруунун так аралыгы өтө назик маселе болчу жана алар тилкенин фундаменталдык жыштыгынын термелүүсүнүн эки түйүнү менен дал келиши керек эле, алар үстүнкү жана астыңкы жагынан 22.4% ды түзөт. Бул түйүндөр тилкелер фундаменталдык жыштыкта термелгенде кыймылсыз чекиттер болуп саналат жана тилкени бул чекиттерде бекитүү аларга дирилдеп жатканда таасир этпеши керек. Мен ар бир коңгуроонун нейлон зымынын чыңалуусун жөнгө салуу үчүн ар бир мунаранын үстүнө 4 бураманы коштум.

3 -кадам: Motors жана Strickers

Кийинки кадам чабуулчу таяктарды жылдыруучу түзмөктөрдү куруу болду. Бул дагы бир маанилүү бөлүк болчу жана сүрөттөрдө көрүнүп тургандай, мен акыры ар бир чабуулчуну жылдыруу үчүн DC моторун колдонууну чечтим. Ар бир мотордо таякчанын таянычы жана ага позицияны башкаруу тутуму тиркелет жана бир жуп кагуу үчүн колдонулат. Чабуул таягы - аягында кара жыгачтан жасалган цилиндр менен велосипеддин бир бөлүгү. Бул цилиндр автоматтык жабышуучу пластикалык пленка менен жабылган. Материалдардын бул айкалышы барларга урганда жумшак, бирок катуу үн берет. Чындыгында мен башка айкалыштарды сынап көрдүм, бул мага эң жакшы натыйжаларды берди (эгер кимдир бирөө мага жакшыраагын билсе ыраазы болом). Мотордун позициясын башкаруу тутуму 2 бит токтомдун оптикалык коддогучу. Ал эки дисктен турат: дисктердин бири таякчага катуу айланат жана анын астыңкы бетинде ак -кара кодификация басылган. Башка диск моторго бекитилген жана башка дисктин ак-кара түсүн айырмалай ала турган эки инфракызыл CNY70 эмитент-рецептордук сенсорлору бар, ошондуктан алар таяктын ордун аныктай алышат (ФРОНТ, ОҢ, СОЛ жана АРТКА) Позицияны билүү системага таякты коңгуроого чейин жана андан кийин борборлоштурууга мүмкүндүк берет, бул дагы так кыймылга жана үнгө кепилдик берет.

4 -кадам: Control Unit Hardware курулушу

Мен үч мунараны бүтүргөндөн кийин, башкаруу блогун курууга убакыт келди. Мен тексттин башында түшүндүргөндөй, башкаруу блогу үч электрондук тактадан турган кара куту. Негизги такта логиканы, сериялык байланыш адаптерин (1 MAX-232) жана микроконтроллерди (ATMega32 8 бит RISC микроконтроллери) камтыйт. Башка эки тактада позиция сенсорлорун (кээ бир резисторлор жана 3 триггер-schimdt 74LS14) көзөмөлдөө жана моторлорду иштетүү үчүн керектүү схемалар бар (3 LB293 мотор драйвери). Көбүрөөк маалымат алуу үчүн схемаларды карап көрсөңүз болот.

Сиз ZIPди түшүрүлгөн аймакта схемалардын сүрөттөрү менен түшүрө аласыз.

5 -кадам: Программалык камсыздоо жана программалык камсыздоо

Камтылган программа C -де иштелип чыккан, gcc компилятору акысыз WinAVR өнүктүрүү чөйрөсүнө кирген (мен IDE катары программисттердин блокнотун колдонгом). Эгерде сиз баштапкы кодду карап көрсөңүз, анда ар кандай модулдарды таба аласыз:

- atb: долбоордун "негизги" системасын жана системанын интиализациялоо тартибин камтыйт. Башка модулдар чакырылган "atb" ден. - UARTparser: RS-232 аркылуу компьютер жиберген жазууларды алып, аларды "кыймылдар" модулу үчүн түшүнүктүү буйруктарга айландырган сериялык талдоочу коду бар модуль. - кыймылдар: UARTparserден алынган эскертүү буйругун башка бир мотор кыймылынын жыйындысына коңгуроо кагуу үчүн айландырат. Ал "мотор" модулуна ар бир кыймылдаткычтын энергия ырааттуулугун жана багытын айтат. - моторлор: кыймылдаткычтарды "энергия" модулу тарабынан белгиленген так энергия жана так узактык менен иштетүү үчүн 6 программалык PWMди ишке ашырат. Компьютердик программа - бул Visual Basic 6.0 колдонмосу, ал колдонуучуга обон жараткан ноталардын тизмегин киргизүүгө жана сактоого мүмкүндүк берет. Бул ошондой эле ноталарды PC сериялык порту аркылуу жөнөтүүгө жана аларды Atb тарабынан ойнотууга мүмкүнчүлүк берет. Эгерде сиз программалык камсыздоону текшергиңиз келсе, аны жүктөө аймагынан жүктөп алсаңыз болот.

6 -кадам: Акыркы ойлор, келечектеги идеялар жана шилтемелер …

Аспап жагымдуу угулганы менен, кээ бир обондорду ойнотуу үчүн ылдамдык жетишпейт, чындыгында кээде ал обон менен бир аз десинхрондошот. Ошондуктан мен жаңы эффективдүү жана так версияны пландап жатам, анткени музыкалык аспаптар жөнүндө сөз болгондо убакыт тактыгы абдан маанилүү. Эгерде сиз бир нече миллисекунд менен нотаны ойнотсоңуз же кулагыңызга обон кызыктай көрүнсө. Ошентип, ар бир нотаны так энергия менен так учурда ойнош керек. Аспаптын бул биринчи версиясынын кечиктирилишинин себеби, мен тандаган перкузион системасы керек болгондой ылдам эмес. Жаңы версия абдан окшош түзүлүшкө ээ болот, бирок моторлордун ордуна соленоиддерди колдонот. Соленоиддер тезирээк жана так, бирок аларды табуу дагы кымбат жана кыйын. Бул биринчи версия жөнөкөй мелодияларды ойнотуу үчүн колдонулушу мүмкүн, өзүнчө инструмент катары, же сааттарда, эшик коңгуроолорунда… Долбоордун башкы бети: Автоматтык түтүктүү коңгуроолордун башкы бети Автоматтык түтүктүү коңгуроолордун видеосу: Автоматтык түтүктүү коңгуроолордун YouTube видеосу Бул сайттарда сиз таба аласыз Баардык маалымат сиз өзүңүздүн коңгурооңузду түзүшүңүз керек болот: Шамал үнүн жасоо Джим Хауорттун Шамал үнүн жасоо Джим Киркпатрик менен Wind Chimes Constructors Message Group