<Bourdonola>

dr.Godfried-Willem RAES

Marc MAES

1998/2002/2005/2008/2016

[Nederlandstalige versie]

Technical Description

A computer controlled acoustic organ with complete wind control and individual pipe-adressability. The Dutch article describes the prehistory of the project as well as how we are realizing it technically. The concept was to build an organ that would be completely modular, such that the different registers could be freely placed throughout the concert space, surrounding the audience for example. Since the concept is modular, the project could be realized through different phases spread over a period of about twenty years. We started in 1996 and by December 2007 we had already ten organ modules up and working. Bourdonola is one of the many organ modules that make up the original 'Gorgola' project. Together with many other robot instruments (68 by 2016), it constitutes the Logos robot orchestra, leaving the original Gorgola project far behind.

The <Bourdonola> module and register makes use of 27 open wood pipes in the low register (midi notes 36 to 62). Thus, other than its name suggests, it is not a real bourdon register since bourdons are always closed pipes. Hence its name refers rather to the musical function the module fulfills in the orchestra. The original register the pipes stem from was a "Montre 8''. The tuning is chromatic and in equal temperament. Harmonic brakes (first introduced by Gavioli, 1876) were added to all the pipes in 2007 and 2008 to improve the fundamental in the speech of the pipes and to give them a more string-like sound. All tuning slides, blocks, ears on the pipework etc. are mounted with brass screws. Diapason is kept at 440Hz at nominal air pressure of 105mm H20. The windpressure can be controlled over a very wide range and some of the pipes can effectively be made to overblow in the octave. At very low pressures at the other hand, whistle tones and even some multiphonics can be produced. For the electronic control, a PIC controller was used, such that the module can accept midi input directly. The wind control is mapped on midi controller 1. A programmable 3-phase motor controller (Hitachi) was used to steer the Laukhuff compressor in this module. Circuit details are given in the Dutch text below. Technical details (in English) can be found at the very end of this page.

 

Collaborators on building <Bourdonola>:

Note range:

Sizes:

Value: 14.000 Euro

 


'Bourdonola'

Voor de restauratie van dit register (oorspronkelijk een Montre 8') , de oortjes (of baarden) links en rechts van het labium, hadden veel te lijden gehad, en er moest nogal wat aan het pijpwerk geintoneerd worden, deden we in de beginfaze beroep op orgelbouwer in opleiding Marc Maes. Enkele pijpen werden ook geheel nieuw gebouwd, gebruik makend van oud hout van andere orgelonderdelen en oud pijpwerk. Het register bestaat slechts uit 27 open pijpen, midi noten 36 tot 62 en kan gebruikt worden als bas of pedaal. Het oorspronkelijke orgel, wellicht gebouwd door Oscar Van Peteghem in de tweede helft van de 19e eeuw, had meer pijpen in dit register (het ging tot lage Fa), maar de grootste pijpen ervan waren in een dermate wormstekige staat, dat we ze zelfs niet konden restaureren. De oorspronkelijke klankkleur en de intonatie van de pijpen werden grondig gewijzigd: enerzijds door een substanbtiele verhoging van de nominale winddruk, anderzijds door het aanbrengen van 'harmonische kammen' over de kernspleten waardoor een meer strijkersachtig geluid ontstaat. Deze kammen werden vervaardigd uit plaatwerk van tin-antimoon. De grootste pijpen in dit register hebben reeds een hoogte van niet minder dan 2m95, waardoor hun gebruik in een werkelijke mobiele module aan de problematische kant leek. Vrachtwagens met een dergelijke hoogte in de laadruimte zijn eerder zeldzaam. Om aan dit euvel tegemoet te komen monteerden we de pijpen in een gelast stalen rek met een eenvoudige bevestiging, zodat voor transporten, de langste pijpen makkelijk uit de windlade kunnen worden verwijderd. De hele windlade werd voorzien van twee grote wielen en twee zwenkwielen, zodat verplaatsen eenvoudig mogelijk is. Met opzet hebben we de pijpen niet op zo'n wijze gemoderniseerd en gerestaureerd dat het oorspronkelijke werk en de ingrepen en toevoegingen onzichtbaar zouden zijn. Wel integendeel hebben we het kontrast tussen historisch materiaal en veranderingen goed tot uiting laten komen. Zo werd waar aanwezig de oorspronkelijke verflaag samengesteld uit een soort menie, behouden zonder de nieuwe delen in dezelfde kleur te schilderen. Het nieuwe houtwerk werd uitsluitend voorzien van een dunne laag celulose-vernis.
De windlade werd ontworpen en gebouwd door Marc Maes in de ateliers van Stichting Logos. Daarbij werd vooral een kompakte opbouw nagestreefd. De windlade zelf meet slechts 1500mm x 420mm. De ventielen betrokken we bij de firma Laukhuff in Weikersheim. Deze elektrische ventielen werden binnenin de windlade gemonteerd. Voor de besturing werd aanvankelijk beroep gedaan op een Pavo module zoals oorspronkelijk ook gebruikt in de oerversie van <Piperola>. In plaats van darlington transistoren werden hier echter power mosfets (IRL640) gebruikt die rechtstreeks vanuit logische schakelingen kunnen worden aangestuurd. De stuurschakelingen zijn hier dezelfde die we ook ontwierpen en gebruikten bij de bouw van onze eerste player piano. In 2005 werd de bersturingselektronika gemoderniseerd door gebruikmaking van een enkele PIC controller, zowel voor de ventielen als voor de motorbesturing. Ook de winddruk kan via komputerkommandos geregeld worden. Daartoe ontwierpen we een schakeling die vanuit 230V driefazen stroom genereert met een veranderlijke frekwentie. Hoewel uit onze experimenten bleek dat individuele velocity sturing van de pijpen goed mogelijk was -al moet gezegd dat 7-bit sturing absoluut overkill bleek en dat met 4 bits alle wenselijke aanzet variaties reeds makkelijk konden worden bereikt- hebben we daar in de uiteindelijke realisatie toch van af gezien. Aanzetvariaties kunnen nu globaal worden bereikt via sturing van de luchtdruk, door regeling van de frekwentie van de motorstroom. Aangezien we niet van een extra drukstabilisator gebruik maken (de blazer is zwaar overgedimensioneerd, zodat de 'kondensator' funktie ervan overbodig was) is het instrument behoorlijk responsief op verandering van luchtdruk. Alleen de inherente traagheid van de motor en de ventilatorschoepen zorgen voor wat vertraging. In de vernieuwde versie sedert 2005. gebruikten we een PIC controller die een 10-bit hardware PWM aan boord heeft, zodat de stuurspanning voor de motorkontroler (0 tot 10V DC) rechtstreeks kan worden opgewekt. Midi kontroller nr.1 (wind controller) werd geimplementeeerd als kontroller voor de winddruk. Opzettelijk werd hier voor kontroller 1 (en niet 7) gekozen, omdat binnen de kontekst van het M&M orkest, <Bourdonola> als een geheel wordt gebruikt in samenwerking met <Piperola> (die de hogere tessituur dekt), en waarbij kontroller 7 voor de winddruk werd voorzien. <Piperola> en <Bourdonola> gebruiken immers een gemeenschappelijk midi-kanaal. De motor kan -eveneens via een midi controller, meer bepaald nr. 66, aan en uit worden geschakeld. De default waarde voor de motorsnelheid (en de daarmee proportionele winddruk) wordt daarbij opnieuw ingesteld. Het all-notes-off commando daareentegen wijzigt de winddruk niet. De nieuwste schakeling voor de PIC controller versie sedert 2005 ziet eruit alsvolgt:

De PIC microcontroller (18F252 in de getekende schakeling) werd in 2016 omgewisseld voor een modernere 18F2525, zonder wijzigingen aan de schakeling zelf.

Naast de voeding, die klassiek en analoog werd opgebouwd, en de Hitachi motorcontroller, beslaan de schakelingen twee printen: de midi-input en PIC controller print en de quad-latch print. De onderlinge bedrading kwam eruit te zien alsvolgt:

De kompressor voor de windvoorziening (een Laukhuff Ventus met 105 mm H20 of 1050 Pascal druk en een debiet van 5 m3 / min, motor vermogen 0.25 HP bij 50Hz voedingsfrekwentie) werd als een afzonderlijke aanzetmodule gebouwd, ten gerieve van de transporteerbaarheid. Dit aspekt maakt natuurlijk dat voor deze automaat iets meer montage en opbouwtijd noodzakelijk kan zijn dan voor de andere automaten in deze reeks het geval is.

Midi Implementatie:

Stroomvoorziening & aansturing:

Afmetingen:

[bourdonola, version1.0]

Collaborators on building <Bourdonola>:

Verzekeringswaarde: 14.000 Euro


Specifieke komposities voor Bourdonola:

Moniek Darge "After Morning Phill", gekreerd op 13.03.2003, M&M koncert, Logos Tetraeder, Gent.(verschenen op LPD012)

Godfried-Willem Raes "GeroPiBo", gestrobo study, voor een naakte danser(es) en het onzichtbaar muziekinstrument. (2002)


Windcontroller versus motorfrekwentie en muzikale output tabel:

Midi wind-controller waarde

Motor frekwentie

met

4k7/ 10mF in de PWM

Muzikaal resultaat
0 10Hz ppp, niet alle pijpen spreken goed aan.
4 11Hz  
10 14Hz  
20 18.3Hz pp, alle pijpen spreken.
30 22 Hz  
40 27.1Hz  
48 30 Hz  
60 36.3 Hz p
87 49.3 Hz f
89 50.2 Hz f [normale druk en intonatie]
90 50.6 Hz  
96 53.7 Hz  
102 56.9 Hz  
108 60 Hz ff [pijpen kunnen overblazen]
114 62.6 Hz  
120 66.3 Hz  
127 71 Hz fff [pijpen blazen over] niet toepassen voor langere duur. Motor maakt bijgeluiden.

 

(Terug) naar logos-projekten: projects.html Terug naar Logos' index-pagina

:index.html

Naar Godfried-Willem Raes personal homepage... Naar katalogus instrumenten gebouwd door Godfried-Willem Raes Go to Godfried-Willem Raes' homepage

Last update: 2017-08-01 by Godfried-Willem Raes


Technical notes and construction log:


Specifications of components:

Motor Controller: Hitachi L100-004NFE. Max. motor power: 0.4kW (0.5 HP). Input: 200-240Vac, 5.8A

Output: 1-360Hz - 200-240V 3-phase, 2.6A

Programming details:

(Refer to Hitachi - ESCO controller manual to understand the parameters)

 

All mounting screws: brass, with round heads. Never replace with steel screws!

Firmware for the 18F2525 microcontroller (version V1.1, 2016):