स्वचालित ट्यूबलर बेल्स: 6 चरण (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

यह निर्देशयोग्य मेरे द्वारा 2006 में निर्मित स्वचालित ट्यूबलर बेल्स के एक सेट का पहला प्रोटोटाइप बनाने के लिए मेरे द्वारा अनुसरण किए गए मुख्य चरणों की व्याख्या करता है। स्वचालित संगीत वाद्ययंत्र की विशेषताएं हैं: - 12 झंकार (12 ट्यूबलर घंटियाँ) - प्रत्येक झंकार एक नोट बजाता है, इसलिए यह एक पूर्ण सप्तक (सी से बी तक, निर्वाह सहित) खेल सकता है - यह एक साथ 4 नोट तक चला सकता है (इसलिए यह 4 नोट चाइम कॉर्ड चला सकता है) - इसे पीसी सीरियल पोर्ट (स्टैंडर आरएस -232) के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है। नियंत्रण इकाई बॉक्स और तीन टावरों से बना है। प्रत्येक टावर में 4 झंकार और दो मोटर होते हैं, प्रत्येक मोटर चार झंकार में से दो से टकराती है। सभी टावर एक 10 वायर-बस के माध्यम से कंट्रोल यूनिट बॉक्स से जुड़े हुए हैं। नियंत्रण इकाई प्रत्येक मोटर को सटीक ऊर्जा और गति के साथ प्रत्येक झंकार को हिट करने के लिए जिम्मेदार है, जो कंप्यूटर में सॉफ़्टवेयर द्वारा भेजे गए नोट्स को बजाता है। यह आंतरिक रूप से तीन बोर्डों से बना है। पहले बोर्ड में माइक्रोकंट्रोलर होता है, जो एक Atmel ATMega16 है, और RS-232 संचार तत्व हैं। दूसरे में मोटर चालक सर्किट होते हैं, और तीसरे में मोटर स्थिति नियंत्रक होते हैं। इस प्रोजेक्ट को पूरा करने में मुझे लगभग आधा साल लगा। अगले चरण सामान्य चरण हैं, परियोजना निर्माण प्रक्रिया की सबसे प्रासंगिक जानकारी के साथ, छोटे विवरण चित्रों पर देखे जा सकते हैं। स्वचालित ट्यूबलर बेल्स का एक वीडियो: प्रोजेक्ट मुख्य पृष्ठ: स्वचालित ट्यूबलर बेल्स होम पेज

चरण 1: झंकार का निर्माण

पहला कदम झंकार बनाने के लिए एक अच्छी और सस्ती सामग्री ढूंढ रहा था। कुछ दुकानों पर जाने और कुछ परीक्षण करने के बाद, मैंने पाया कि एल्युमीनियम वह सामग्री थी जिसने मुझे सबसे अच्छी ध्वनि गुणवत्ता बनाम मूल्य संबंध दिया। इसलिए मैंने प्रत्येक 1 मीटर लंबाई के 6 बार खरीदे। उनके पास 1, 6 सेमी बाहरी व्यास और 1, 5 सेमी आंतरिक व्यास (1 मिमी मोटाई) था एक बार जब मेरे पास बार थे तो मुझे प्रत्येक नोट की आवृत्ति प्राप्त करने के लिए उन्हें उचित लंबाई में काटना पड़ा। मैंने इंटरनेट पर खोज की और कुछ दिलचस्प साइटें मिलीं, जिन्होंने मुझे अपनी इच्छित आवृत्तियों को प्राप्त करने के लिए प्रत्येक बार की लंबाई की गणना करने के तरीके के बारे में बहुत सारी रोचक जानकारी प्रदान की (लिंक अनुभाग देखें)। यह कहने की आवश्यकता नहीं है कि मैं जिस आवृत्ति की तलाश कर रहा था, वह प्रत्येक नोट की मौलिक आवृत्ति थी, और जैसा कि लगभग सभी उपकरणों में होता है, बार मौलिक के अलावा अन्य एक साथ आवृत्तियां उत्पन्न करेंगे। यह एक साथ होने वाले फ़्रीक्यूएनिस हार्मोनिक्स हैं जो सामान्य रूप से मौलिक फ़्रिक्वेंसी के कई हैं। इन हार्मोनिक्स की संख्या, अवधि और अनुपात इंसर्टमेंट के समय के लिए जिम्मेदार है। अगले सप्तक में एक नोट की आवृत्ति और उसी नोट की आवृत्ति के बीच संबंध 2 है। इसलिए यदि C नोट की मौलिक आवृत्ति 261.6Hz है, तो अगले सप्तक में C की मौलिक आवृत्ति 2*261.6=523, 25Hz होगी। जैसा कि हम जानते हैं कि पश्चिमी यूरोपीय संगीत एक सप्तक को 12 पैमाने के चरणों में विभाजित करता है (12 सेमिटोन 7 नोटों में व्यवस्थित होते हैं, और 5 निरंतर नोट्स), हम पिछले नोट आवृत्ति को 2 # (1/12) से गुणा करके अगले सेमीटोन की आवृत्ति की गणना कर सकते हैं। जैसा कि हम जानते हैं कि C फ़्रीक्वेंसी 261.6Hz है और 2 लगातार सेमीटोन के बीच का अनुपात 2 # (1/12) है, हम सभी नोट फ़्रीक्वेंसी निकाल सकते हैं: नोट: # प्रतीक पावर ऑपरेटर का प्रतिनिधित्व करता है। उदाहरण के लिए: "a # 2" वही है जो "a." है^2" नोट फ्रीक्वेंसी 01 सी 261.6 हर्ट्ज 02 कस्ट 261.6 * (2 # (1/12)) = 277.18 हर्ट्ज 03 डी 277.18 * (2 # (1/12)) = 293, 66 हर्ट्ज 04 डस्ट 293, 66 * (2 # (1/12)) = 311, 12 हर्ट्ज 05 ई 311, 12 * (2 # (1/12)) = 329.62 हर्ट्ज 06 एफ 329, 62 * (2 # (1/12)) = 349.22 हर्ट्ज 07 फस्ट 349.22 * (2 # (1/12)) = 369.99 हर्ट्ज 08 जी 369.99 * (2 # (1/12)) = 391.99 हर्ट्ज 09 जीएसयूएसटी 391.99 * (2 # (1/12)) = 415.30 हर्ट्ज 10 ए 415.30 * (2 # (1/12)) = 440.00 हर्ट्ज 11 असिस्ट 440.00 * (2 # (1/12)) = 466, 16 हर्ट्ज 12 बी 466, 16 * (2 # (1/12)) = 493.88 हर्ट्ज 13 सी 493.88 * (२ # (१/१२)) = २ * २६१.६ = ५२३.२५ हर्ट्ज पिछली तालिका केवल सूचना के उद्देश्य से है और सलाखों की लंबाई की गणना करना आवश्यक नहीं है। सबसे महत्वपूर्ण बात आवृत्तियों के बीच संबंध कारक है: 2 अगले सप्तक में एक ही नोट के लिए, और (2 # (1/12) अगले सेमीटोन के लिए। हम इसे बार की लंबाई की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सूत्र में उपयोग करेंगे। प्रारंभिक सूत्र जो मैंने इंटरनेट पर पाया (लिंक अनुभाग देखें) है: f1/f2 = (L2/L1) # 2इससे हम आसानी से सूत्र निकाल सकते हैं जो हमें प्रत्येक बार की लंबाई की गणना करने की अनुमति देगा। जैसा कि f2 आवृत्ति है अगले नोट की हम गणना करना चाहते हैं और हम अगली सेमीटोन आवृत्ति जानना चाहते हैं: f2 = f1 * (2 # (1/12)) f1/(f1*(2#(1/12)))=(L2/L1)#2 … L1*(1/(2#(1/24)))= L2सूत्र है: L2=L1*(2#(-1/24)) तो इस सूत्र से हम झंकार की लंबाई निकाल सकते हैं जो अगला सेमीटोन बजाएगा, लेकिन स्पष्ट रूप से हमें उस झंकार की लंबाई की आवश्यकता होगी जो पहला नोट बजाती है। हम इसकी गणना कैसे कर सकते हैं? मुझे नहीं पता कि पहली झंकार की लंबाई की गणना कैसे करें। मुझे लगता है कि यह एक सूत्र मौजूद है जो सामग्री के भौतिक गुणों, बार के आकार (लंबाई, बाहरी और) से संबंधित है डी आंतरिक व्यास) आवृत्ति के साथ यह खेलेंगे, लेकिन मुझे यह नहीं पता। मैंने बस इसे अपने कान और गिटार की मदद से ट्यून करके पाया (आप इसे ट्यून करने के लिए ट्यूनिंग फोर्क या पीसी साउंड कार्ड फ़्रीक्यून्समीटर का भी उपयोग कर सकते हैं)।

चरण 2: द थ्री टावर्स

सलाखों को उचित लंबाई में काटने के बाद, मुझे उन्हें लटकाने के लिए एक सहारा बनाना पड़ा। मैंने कुछ रेखाचित्र बनाए, और अंत में इन तीन टावरों का निर्माण किया जो आप तस्वीरों में देख सकते हैं। मैंने प्रत्येक टावर पर चार झंकार लटकाए थे, जो एक नायलॉन के तार से गुजरते हुए मैंने प्रत्येक झंकार के ऊपर और नीचे के छेद के माध्यम से किया था। मुझे ऊपर और नीचे के छेदों को ड्रिल करना पड़ा क्योंकि दोनों तरफ झंकार को ठीक करना आवश्यक था ताकि वे लाठी से मारे जाने पर नियंत्रण के बिना दोलन न कर सकें। छिद्रों को रखने की सटीक दूरी एक नाजुक मामला था और उन्हें बार की मौलिक आवृत्ति के कंपन के दो नोड्स के साथ मेल खाना था, जो ऊपर और नीचे से 22.4% पर हैं। यह नोड्स नो-मूवमेंट पॉइंट होते हैं जब बार अपनी मौलिक आवृत्ति पर दोलन करते हैं, और इन बिंदुओं पर बार को ठीक करने से कंपन करते समय उन्हें प्रभावित नहीं करना चाहिए। मैंने प्रत्येक टावर के शीर्ष पर 4 स्क्रू भी जोड़े ताकि प्रत्येक झंकार के नायलॉन तार के तनाव को समायोजित किया जा सके।

चरण 3: मोटर्स और स्ट्राइकर

अगला कदम स्ट्राइकर स्टिक्स को हिलाने वाले उपकरणों का निर्माण कर रहा था। यह एक और महत्वपूर्ण हिस्सा था, और जैसा कि आप तस्वीरों में देख सकते हैं, मैंने आखिरकार प्रत्येक स्ट्राइकर को स्थानांतरित करने के लिए डीसी मोटर्स का उपयोग करने का फैसला किया। प्रत्येक मोटर में स्ट्राइकर स्टिक और उससे जुड़ी एक स्थिति नियंत्रण प्रणाली होती है, और इसका उपयोग झंकार की एक जोड़ी को हिट करने के लिए किया जाता है। स्ट्राइकर स्टिक बाइक स्पाइक का एक टुकड़ा है जिसके अंत में एक काले रंग का लकड़ी का सिलेंडर होता है। यह सिलेंडर एक पतली ऑटो-चिपकने वाली प्लास्टिक फिल्म से ढका हुआ है। सामग्री का यह संयोजन सलाखों से टकराते समय एक नरम लेकिन तेज ध्वनि देता है। वास्तव में मैंने कुछ अन्य संयोजनों का परीक्षण किया, और यही वह था जिसने मुझे सर्वोत्तम परिणाम दिए (यदि कोई मुझे बेहतर तरीके से बताए तो मैं आभारी रहूंगा)। मोटर स्थिति नियंत्रण प्रणाली संकल्प के 2 बिट्स का एक ऑप्टिकल एन्कोडर है। यह दो डिस्क से बना है: डिस्क में से एक स्टिक के लिए ठोस रूप से घूमती है और इसकी निचली सतह पर एक ब्लैक एंड व्हाइट कोडिफिकेशन मुद्रित होता है। दूसरी डिस्क मोटर से जुड़ी होती है और इसमें दो इन्फ्रारेड CNY70 एमिटर-रिसेप्टर सेंसर होते हैं जो अन्य डिस्क के काले और सफेद रंग में अंतर कर सकते हैं, और इसलिए, वे स्टिक (फ्रंट, राइट, लेफ्ट और बैक) की स्थिति को घटा सकते हैं। स्थिति जानने से सिस्टम को घंटी बजाने से पहले और बाद में छड़ी को केंद्रित करने की अनुमति मिलती है जो अधिक सटीक गति और ध्वनि की गारंटी देता है।

चरण 4: कंट्रोल यूनिट हार्डवेयर का निर्माण

एक बार जब मैंने तीन टावरों को पूरा कर लिया, तो नियंत्रण इकाई बनाने का समय आ गया था। जैसा कि मैंने पाठ की शुरुआत में बताया, नियंत्रण इकाई तीन इलेक्ट्रॉनिक बोर्डों से बना एक ब्लैक बॉक्स है। मुख्य बोर्ड में लॉजिक्स, सीरियल कम्युनिकेशन एडॉप्टर (1 MAX-232) और माइक्रोकंट्रोलर (एक ATMega32 8 बिट RISC माइक्रोकंट्रोलर) शामिल हैं। अन्य दो बोर्डों में स्थिति सेंसर (कुछ प्रतिरोधक और 3 ट्रिगर-स्किमड 74LS14) को नियंत्रित करने और मोटर्स (3 LB293 मोटर चालक) को शक्ति देने के लिए आवश्यक सर्किटरी होती है। अधिक जानकारी प्राप्त करने के लिए आप स्कीमैटिक्स पर एक नज़र डाल सकते हैं।

आप डाउनलैड क्षेत्र में योजनाबद्ध चित्रों के साथ ज़िप को डाउनलेड कर सकते हैं।

चरण 5: फर्मवेयर और सॉफ्टवेयर

फर्मवेयर को सी में विकसित किया गया है, जिसमें जीसीसी कंपाइलर मुफ्त WinAVR विकास वातावरण में शामिल है (मैंने प्रोग्रामर नोटपैड को आईडीई के रूप में इस्तेमाल किया है)। यदि आप स्रोत कोड पर एक नज़र डालते हैं तो आपको विभिन्न मॉड्यूल मिलेंगे:

- atb: इसमें प्रोजेक्ट का "मुख्य" और सिस्टम इनिशियलाइज़ेशन रूटीन शामिल हैं। "एटीबी" से है जहां अन्य मॉड्यूल कहलाते हैं। - UARTparser: सीरियल पार्सर के कोड वाला मॉड्यूल है, जो कंप्यूटर द्वारा भेजे गए नोटों को RS-232 के माध्यम से लेता है और उन्हें "आंदोलन" मॉड्यूल के लिए समझने योग्य कमांड में परिवर्तित करता है। - आंदोलन: एक झंकार पर प्रहार करने के लिए UARTparser से प्राप्त एक नोट कमांड को विभिन्न सरल मोटर आंदोलनों के एक सेट में परिवर्तित करता है। यह मॉड्यूल "मोटर" को प्रत्येक मोटर की ऊर्जा और दिशा का क्रम बताता है। - मोटर्स: सटीक ऊर्जा और "आंदोलन" मॉड्यूल द्वारा निर्धारित सटीक अवधि के साथ मोटर्स को बिजली देने के लिए 6 सॉफ्टवेयर पीडब्लूएम लागू करता है। कंप्यूटर सॉफ्टवेयर एक साधारण विजुअल बेसिक 6.0 एप्लिकेशन है जो उपयोगकर्ता को नोट्स के अनुक्रम को दर्ज करने और संग्रहीत करने की अनुमति देता है जो एक मेलोडी बनाते हैं। यह पीसी सीरियल पोर्ट के माध्यम से नोट्स भेजने और एटीबी द्वारा चलाए गए उन्हें सुनने की भी अनुमति देता है। यदि आप फर्मवेयर देखना चाहते हैं तो आप इसे डाउनलोड क्षेत्र में डाउनलोड कर सकते हैं।

चरण 6: अंतिम विचार, भविष्य के विचार और लिंक…।

वाद्ययंत्र अच्छा लगने के बावजूद, यह कुछ धुनों को बजाने के लिए पर्याप्त तेज़ नहीं है, वास्तव में कभी-कभी यह माधुर्य के साथ थोड़ा सा डिसिंक्रनाइज़ करता है। इसलिए मैं एक नए अधिक प्रभावी और सटीक संस्करण की योजना बना रहा हूं, क्योंकि जब हम संगीत वाद्ययंत्रों के बारे में बात कर रहे हैं तो समय की शुद्धता एक बहुत ही महत्वपूर्ण मामला है। यदि आप कुछ मिलीसेकंड के साथ एक नोट बजाते हैं या देरी करते हैं तो आपके कान को माधुर्य में कुछ अजीब लगेगा। इसलिए प्रत्येक नोट को सटीक क्षण में सटीक ऊर्जा के साथ बजाया जाना चाहिए। उपकरण के इस पहले संस्करण में इन देरी का कारण यह है कि मैंने जो टक्कर प्रणाली चुनी है वह उतनी तेज नहीं है जितनी होनी चाहिए। नए संस्करण में एक बहुत ही समान संरचना होगी, लेकिन इसमें मोटर्स के बजाय सोलनॉइड का उपयोग किया जाएगा। सोलेनोइड्स तेज़ और अधिक सटीक होते हैं लेकिन वे अधिक महंगे और खोजने में कठिन भी होते हैं। इस पहले संस्करण का उपयोग साधारण धुनों को चलाने के लिए किया जा सकता है, जैसे स्टैंड अलोन इंस्ट्रूमेंट, या घड़ियों, डोरबेल्स में … प्रोजेक्ट का मुख्य पेज: ऑटोमैटिक ट्यूबलर बेल्स होम पेजऑटोमैटिक ट्यूबलर बेल्स का वीडियो: ऑटोमैटिक ट्यूबलर बेल्स का यूट्यूब वीडियोलिंक्स इस साइट में आप पाएंगे अपनी खुद की झंकार बनाने के लिए आपको लगभग सभी जानकारी की आवश्यकता होगी: जिम हॉवर्थ द्वारा विंड चाइम्स बनाना विंड चाइम्स बनाना जिम किर्कपैट्रिक द्वारा विंड चाइम्स कंस्ट्रक्टर्स संदेश समूह