Arduino kontrollerade vindspel (1 / 12 steg)

Steg 1: Klockspel sig

Min ursprungliga prototypen chime spelare utnyttjade vissa anodiserat aluminiumrör köpt från en kinesisk källa som var alla färdigskurna till fasta längder och borras med ett hål för att hänga dem. De var alla 17 cm lång och hade därför att skäras till olika längder för att producera rätt noter. En webbplats som behandlar alla aspekter av wind chime design är av Lee Hite . Det är en fantastisk samling av allt du någonsin velat veta om chimes och gav mycket insikt i min design.

Jag fastställt att mitt klockspel främst skulle vara glada i sina första naturliga frekvens och gjorde en enkel ram att tillåta mig att "ringa" varje klockspel och mäta dess frekvens. Ett gratis datorprogram (Audacity), tillåter inspelning av ljudet av en "slog" chime och du kan enkelt avgöra dess grundläggande frekvenser. En bra referens diagram för frekvenser av lika härdat skalan kan hittas här.

För de 17cm lång slang jag hade, fastställt jag att dess första naturliga frekvens 1661 hz. vilket var G #6 nyckel undertecknandet av "C". Jag bestämde mig att ställa in min första chime spelare till en annan nyckel signatur så att första klockljudet skulle utgöra en "En" not. Eftersom jag ville använda endast 8 chimes, skulle efterföljande klockspel vara inställda B, C, D, E, F, G och A.

I stället för att gå igenom långa beräkningar, fann jag det lättare att bara klippa ett rör på en annan längd och mäta dess grundläggande frekvens. Sedan kommer några enkla matematiska in.

Den grundläggande ekvationen för vibrationer i röret ser ut så här...

Freq = (bla, bla... Bla) / (rörlängd) fyrkant.

Eftersom rören var av samma material och endast längden varierat, kan en enkel ekvation man bestämma längden på röret som krävs för att producera någon krävs frekvens.

(Längd 2) = (längd 1) * Sqr rot (Freq 1 / Freq 2).

Lätt att beräkna på ett kalkylark.

Även det verkar möjligt att beräkna samtliga krävs längder på en gång, fann jag det bättre att kontinuerligt uppdaterar nästa önskad längd från den föregående. Snarare än att gå in på detaljer när det gäller 8 Obs chime spelaren, låt mig gå in på Detaljer för 16 Obs spelaren.

K & S Engineering tillverkar tunnväggiga aluminiumrör, 5/16" diameter, finns i 36" längder. Det säljs i ett paket med 4 från Amazon för ca $10.50 plus frakt. Det är tillräckligt med material till produce16 trimmad chime rör.

Medan 8 Obs spelaren var trevlig, fanns det många låtar som nämnda eller hade för stor en rad kli eller lägenheter som 8 Obs spelaren inte kunde hantera. 16 Obs spelaren var trimmad i C-nyckel med den lägsta chime en frekvens på 2637 hz vilket är E7.

Obs/frekvens/rörlängd listan visas nedan:

Obs frekvens längd (cm)

1. E7 2637.02 22,3
2. F7 2793.83 21,6
3. F #7/Gb7 2959.96 21,0
4. G7 3135.96 20,4
5. G #7/Ab7 3322.44 19,6
6. A7 3520 19,2
7. Ett #7/Bb7 3729.31 18,6
8. B7 3951.07 18,2
9. C8 4186.01 17,5
10. C# 8/Db8 4434.92 17,0
11. D8 4698.63 16,5
12. D #8/Eb8 4978.03 16,0
13. E8 5274.04 15,6
14. F8 5587.65 15,1
15. F #8/Gb8 5919.91 14,6
16. G8 6271.93 14,2

Rören var mätt, märkt till längd och skär med en enkel slangar cutter. Efter varje rör klipptes, dess frekvens mäts och om nära önskad frekvens (inom +/-50 hz) Ställ åt sidan. Om röret var utanför, längden justerades och en annan röret skär. (Avvisade röret återanvändes för att göra en högre frekvens i kören så det fanns lite avfall.)

Mätning av frekvens med programmet Audacity innebär att stödja klockljudet på ungefärligt "nod" punkter som är belägna på 22,4% från varje ände. En mikrofon matas ljudet in programmet audacity och röret är "slog" flera gånger när signalen spelas. Programmet sedan kan du Visa någon del av den producerade vinkar signalerar och analysera signalen genom att markera dess spektrum. De olika topparna av spektrumet är lätt läsa av grafen, och du snabbt kan avgöra vilken topp representerar den första grundläggande. Jag tillfälligt rören med 6 lb test nylon lina. Det är vad jag hade. Tyngre linjer kan också vara lämplig och kanske lättare att se, men denna ljus linje hade mycket liten effekt på rören.

Dessutom test ramen utvecklats; röret först att träffas av en kran från en skruvmejsel, drivande till en magnetventil anfallare aktiveras av ett batteri och tryckknapp. Detta gav mig också en testplattform för att testa min bistabila system.