[Nederlandstalige versie]

<Psch>

This pretty small robot was build in response to a question and request we had from many of our collaborating composers for an automated instrument that would be capable of producing the kind of 'reversed cymbal' sound and similar explosive noises so typical for techno musics. Our first idea went into the direction of precisely controlled compressed air exhausting in cavity resonators of different kinds. The first experiments were indeed very fruitful and convincing, but the problem was that we needed a steady supply of high pressure air at about 10 Bar. The compressor in our workshop fulfills this need very well, but every time it switches on to refill its reservoir, it produces an awful lot of noise (although it is labeled as ' silent compressor'...). Clearly unacceptable in concert situations. Of course we could use a tank of large capacity, say 500 liters, but that would be so bulky that we couldn't realistically take the resulting automate out on travels... Thus we went into investigations on electrically driven noise generators. Experiences with the automated thundersheet used and integrated in <Thunderwood> gained us some experience in this field. However, the brass sheet used in Thunderwood was way too large for a stiff and penetrating strong hiss sound. Also the solenoids used in thunderwood were way to sluggish for the sound we were after here. In earlier projects such as 'Hex' and 'Holosound' we used steel sheets (normally used as shims in precize metal construction) set into vibration and eventually into feedback using piezo disks both as drivers and as receivers. These projects however did not use the acoustic sound of the sheets directly but called for amplification. In our robot orchestra we very much on purpose avoid any kind of audio amplification, all sound being inherently acoustic. Thus the problem became to find a mechanism such that the sheets could be set into vibrations strong enough to produce an acoustic sound of the desired sound level and power.

For <Psch>, in the final design we ended up with 12 driving solenoids with individual metal sheets of different thickness. Stainless steel of the martensic kind was found to sound best. The maximum sound level is a function of the size of the sheets or foils used. The noise characteristics (spectral composition) are merely a function of material thickness (and related to it, stiffness). A steady noise can be produced by shaking the sheets at speeds exceeding the mechanical and very low resonant frequency of the pendulum system formed by the combination of sheet and solenoid anchor. Single strokes at high activation forces produce noise shots. With the thicker sheets however, flexatone-like sounds with clear sliding pitch content can occur.

Circuitry:

The midi in and buffer circuit is very straigthforward. We used a circuit board we had developed many years ago:

The circuit for the PIC processor is identical to the board used for automats such as <Vacca>, <Llor>, <Puff>.. So for details, we refer to those webpages. The mapping and functionality of the output pins however, is different.

Since the blue lites on <Psch> operate on 12V, (current 40mA) we had to lower the supply voltage (48V) and used a simple resistance voltage divider on a sepate board with power resistors:

The power supply is a Siemens Sitop SMPS type, featuring adjustable output voltage up to 52Volts. We adjusted it to 48V, twice the nominal working voltage for the solenoids, for this automate.

• Design & construction: Dr.Godfried-Willem Raes
• PIC microcode and firmware: Johannes Taelman (version 1.0), the code for version 2.0 and 3.0 written by Godfried-Willem Raes.
• Collaborators: Xavier Verhelst, Kristof Lauwers

Midi Mapping:

• midi note on + velo, listening to channel 5 (0ffset 0). Note off not required in single pulse mode.
• midi note on / off, with any velo: for lights (mapped on notes 84 to 87, doubled on notes 120 to 123)
• 
• Note pressure implemented to control shaking speed. Shaking frequency = 1 to 28 Hz
• Note off is required to stop a note in repetitive shaking mode.
• Controller #30: can be used to set the shaking repetition speed for all solenoids to one and the same value. (1 to 28 Hz)
• Controller #66: Power On/ Power Off. Power off resets all controllers and programmed repetition speeds. It also switches notes and lights off.
• Controller #69: Switches light automation on or off. At 0, its off, all other values turn it ON. It's is on by default.
• Controller #123: all notes and lights off, without controller or repetition speed reset.
• Lights: for the lights, velocity nor keypressure are implemented. So they can just be switched on or off. To use the lights individually, you must set controller #69 to OFF.

• note 84 or 120: Blue spotlite on the right, horizontal
• note 85 or 121: Blue LED's on the PC board
• note 86 or 122: Blue spotlite left side on the back, oriented downwards
• note 87 or 123: Blue spotlite right side in front, oriented downwards.

Details with regard to the selection and default disposition of sheet materials: (The note order is such that we have -on the ear- a scale of more or less ascending noise pitch bands).

• Midi note	HW order	Metal sheet specs.. (sizes in mm)	optimum shaking frequency	optimum velocity	remarks
  72	RA0	Hasberg stainless steel 500x100x0.15
  73	RA3	Hasberg stainless steel 500x100x0.2
  74	RB3	Hasberg stainless steel 500x100x0.4
  75	RA1	Lamifol 0.025 RVS, 500 x 150			reinforced on end
  76	RA2	Lamifol 0.150 RVS, 500 x 150
  77	RB7	Lamifol 0.075 RVS, 500 x 150
  78	RA4	Lamifol 0.250 RVS, 500 x 150
  79	RB6	Hasberg steel 500x 50 x 0.05
  80	RB4	Hasberg stainless steel 500x100x0.02			reinforced on end
  81	RB2	Hasberg stainless steel 500x100x0.05
  82	RA5	Hasberg stainless steel 500x100x0.3
  83	RB5	Hasberg stainless steel 500x100x0.1

  
  

Alternative available and tested sheet materials:

• Brass, 89 x 500 x 0.3
• PVC foil 100 x 500
• Acrylic
• Polycarbonate
• Hasberg ribbon 0.05mm up to 5 meters long
• Lamifol, thicknesses as in the table above, but 700mm in length.

Technical specifications:

• power: 230 V - 50 Watt, standard 3-prong IEC Euro connector.
• Size: w=720 x d=20 x h=750 (in mm) [ heigth depending on the size of the sheets fitted]
• Weight: 8 kg , without ground stand. With stand and sheets: 10 kg.
• 1 Midi input, 4 midi thru (5-pole DIN connectors). Midi channel (offset 0): 5
• microprocessor: PIC18F2520 for version 1.0 (2006), PIC18F2620 for version 2.0 (2015) and 3.0 (2023)
• cost in production and insurance value: 6.000 €.

Pictures taken during construction:

Compositions for <Psch>:

• Godfried-Willem Raes "PicPsch", for <Psch> , PicRadar interface and a nude performer. (2006)
• Godfried-Willem Raes "GeroPsch", for <Psch>, for invisible instrument and a nude performer(2006)
• Godfried-Willem Raes "QuadraPsch", for <Psch>, quadrada interface and a nude performer(2006)
• Godfried-Willem Raes "TeknoRobo", for <Psch>, <Troms>,<Thunderwood>,<Vacca>,<Llor>,<Belly> and a nude technodancer (2006)

• Kristof Lauwers: 'Study #8 " [ MP3 download]

Back to Logos-Projects page : projects.html

Back to Main Logos page:index.html

To Godfried-Willem Raes personal homepage...

To Instrument catalogue

Nederlands:

<Psch>

Deze automaat ontstond in eerste plaats op vraag van vele komponisten en medewerkers aan de uitbouw van ons robotorkest naar een automaat die in staat zou zijn ook het 'omgekeerd cimbaalgeluid', zo typisch voor techno muziek, te produceren. Onze eerste ideeen terzake gingen in de richting van perslucht, gekontrolleerd ontsnappend in een of andere resonator. De proeven daarmee verliepen uitstekend en erg overtuigend maar, de perlucht diende wel een druk te hebben van ca. 10 Bar. Op zich geen probleem want de kompressor in ons atelier levert dat op zijn sokken. Echter, na enkele minuten geluidsproduktie was het voorraadvat leeg en schakelde de kompessor aan met een oorverdovend lawaai voor gevolg. De kompressor heeft nochtans een groot label 'silent compressor', maar wat zo'n slogans betekenen weten we onderhand natuurlijk ook wel. Het vooruitzicht op reis te moeten trekken met een op voorhand gevuld vat perslucht van minstens zo'n 500 liter, leek ons niet direkt een aantrekkelijk alternatief. Dan maar langs elektrische weg geprobeerd. Uiteraard hadden we reeds enige ervaring opgebouwd met donderblikken, onder meer bij de bouw van <Thunderwood> waarin een groot hard-messing donderblik werd geintegreerd, maar de besturing daarvan was veel te traag voor wat ons hier voor ogen stond. Hier hadden we behoefte aan uiterst dunne metaalbladen (veerstaal of inox) van relatief kleine afmetingen en erg snelle elektromagnetische drivers. Daarmee hadden we reeds heel wat ervaring opgedaan, lang geleden, bij de bouw ontwikkeling en kompositie van projekten zoals 'Hex' en later, Holosound. Daarin maakten we gebruik van heel dunne staalbladen opgehangen aan, of aangebracht tussen, twee piezoelektrische transducers. In de bladen konden we zo uiterst rijke en geschakeerde geluiden en klanken opwekken, mede door gebruik te maken van komputer gestuurde feedback (cfr. onze multidimensionele oscilatoren uit de jaren '70 van vorige eeuw). In die projekten werden de trillingen van de bladen evenwel elektronisch versterkt en zo naar de luisteraar gebracht. Versterking evenwel staat haaks op het koncept van het robot orkest zoals ons dat hier voor ogen staat. Alle robots in het robot orkest werken immers voor hun geluidsproduktie zuiver akoestisch.

In het uiteindelijke ontwerp, implementeerden we 12 trilplaten in inox van verschillende dikte en afmetingen, aangedreven door sterke elektromagneten met lichte hefbomen in licht aluminium. De geluidsterkte is een funktie van enerzijds de exitatie kracht maar wordt anderzijds begrensd door de totale oppervlakte van de folie. Hoe groter het oppervlak hoe groter ook het dynamisch bereik van de beschouwde plaat. De ruiskarakteristieke (bandbreedte en kleur) daareentegen blijken een funktie te zijn van de materiaaldikte en, daar deels ook mee gekorreleerd, de stijfheid of elasticiteitsmodulus. Voor wat dit laatste betreft bleek gehard martensitisch inox veruit het beste resultaat op te leveren.

<Psch> werd ontworpen om te worden opgehangen. Uiteraard dient de ruimte daarvoor mogelijkheden te hebben die aan de stevigheidsvereisten voldoen. Eventueel kan <Psch> ook op de bodem worden opgesteld, opgehangen in het daartoe ontworpen bijhorende statief. De klankprojektie is dan evenwel niet optimaal, tenzij de vloer zelf niet geluidsabsorberend is. Ter bescherming van de allerdunste metaalfolies (0.02mm is werkelijk flinterdun!), plaatsten we deze in het midden van de automaat en de dikste platen (0.3 en 0.4mm) aan de beide buitenzijden.

<Psch> beleefde zijn eerste publieke optreden naar aanleiding van het <M&M> techno en ambient koncert van 14.03.2006 in de Logos Tetraeder..

Midi Mapping:

• midi note on + velo, luistert naar kanaal 5 (tellend vanaf 0).
• 
• note + pressure, doet de overeenkomstige plaat schudden aan een tempo bepaald door de waarde van het databyte in het note pressure kommando. Het kommando mag worden verstuurd voor het note-on kommando. De instelling wordt niet opgeheven na een note-off.
• Indien note+pressure wordt gebruikt is een note-off kommando vereist om de plaat het zwijgen op te leggen.
• Controllers:
• Controller 30: kan gebruikt worden om de repetitiesnelheid van de platen voor alle platen in te stellen.
• Controller 66: ON/OFF controller. Bij power down worden ook alle ingestelde repetitiesnelheden gereset naar nul.
• Controller 123: all notes off. Schakelt alle platen en de lampjes uit, zonder reset van de repetitie snelheden.

Specifieke komposities voor <Psch>:

• Godfried-Willem Raes "PicPsch", voor <Psch> , een PicRadar interface en een naakte uitvoerder. (2006)
• Godfried-Willem Raes "GeroPsch", voor <Psch>, onzichtbaar instrument en een naakte uitvoerder (2006)
• Godfried-Willem Raes "QuadraPsch", voor <Psch>, quadrada interface en een naakte uitvoerder (2006)
• Godfried-Willem Raes "TeknoRobo", voor <Psch>, <Troms>,<Thunderwood>,<Vacca>,<Llor>,<Belly> en naakte technodansers (2006)
• Kristof Lauwers 'Study #8' voor Psch solo (2007) [MP3 download]

Bouwdagboek:

• 16.04.2004: eerste ontwerptekeningen
• 14.12.2005: inkoop Hasberg folie assortimenten bij MEA.
• 15.12.2005: inkoop Lamifol folies bij Overtoom.
  05.02.2006: Experimenten met perslucht
• 06.02.2006: Experimenten met Hassberg lint en plaat.
• 10.02.2006: Zagen en boren montageplaat voor de elektromagneten.
• 11.02.2006: Aflassen chassiskonstruktie en ophangsysteem. Montage Siemens Sitop voeding, midi I/O board en PIC pulse board op dikke blauwe plexiglas plaat. Konstruktie 3-prong netspannings ingangsbus.
• 12.02.2006: Onderzoek diverse metaalfolies: Lamifol, Inox X5CrNi 1810 in diktes 0..025, 0.050, 0.075 en 0.1mm (25µm - 100µm). Breedte: 150mm, lengte: 1200mm.
• 13.02.2006: afwerking bedrading elektromagneten en lampjes. Start konstruktie statief voor bodemmontage in inox 25x25x2 vierkante buis.
• 14.02.2006: Eerste elektrische en funktionele tests. Het werkt... Mosfet voor noot 78 en 86 stuk (was zo aangezien we dit board gebruikten bij de ontwikkeling van Vacca). Experimenten met alternatieve materialen. Na herstelling van de Mosfets blijkt de schakeling perfekt te werken.
• 15.02.2006: GMT interface kode afgewerkt en getest. Extra messing plaat gesneden. (89 x 500 x 0.3). De beste metode om dit te doen is met een plasma-brander: in een heel snelle beweging met de toorts langs een stalen snijlat. Het resultaat vergt geen enkele nabewerking en het materiaal vervormt noch krult onder de bewerking. Uiteraard werkt de metode ook goed voor Hasberg folie en alle metalen bladen.
• 16.02.2006: uitgebreide praktische tests en evaluatie van de muzikale bruikbaarheid. Demo voor de medewerkers.
• 
• 21.02.2006: kodering PIC uitgaand van de kode voor <Vacca>. File: psch1.asm
• 14.03.2006: premiere voor <Psch>: <M&M> techno en ambient koncert.
• 09.06.2006: <Psch> kablering gemaakt voor de opgehangen opstelling. Psch opgehangen in de M&M opstelling boven de <So> automaat.. <Psch> geintegreerd in de kode voor 'Gnos' (TechnoFaustus).
• 10.02.2007: <Psch> robot demos op dag van het DKO in Sint Niklaas.
• 21.05.2008: Transport krat gemaakt voor vervoer van Psch met Kristof naar Amsterdam.
  
• 14.11.2015: After nearly ten years of being operational and almost daily shaking, one of the stainless steel blades -the thinnest one- fell down from material fatigue. It needs to be replaced.
• 16.11.2015: The broken shim had a thickness of 0.025mm and was in stainless steel. It was made by Lamifol, now replaced by M-Tech. As we do not have spares, we need to order new sheets from Georg Martin Gmbh. Apparently, identical blades are also produced by Hasberg and we could buy a set at MEA today. Very expensive though: 150 Euro's for a set...
• 17.11.2015: Psch is repaired and again fully functional. Considering an upgrade of the firmware now...
• 18.11.2015: New firmware written for Psch. Now note repetition is implemented. Sys-ex is no longer implemented now.
• 19.11.2015: Testing and debugging of the new firmware. Everything works fine now. We added the lookup table implemented in the firmware for the note repetition rates to this webpage, at the very end of this page.
• 09.12.2015: Psch went off to the AB in Bruxelles for a concert with Kristof Lauwers.
• 11.12.2015: Psch brought back to its normal suspended position in top of <So> in the robot orchestra.
• 26.09.2016: <Psch> transported to Berlin for participation in the 'Wir sind die Roboter' Festival.
• 12.12.2019: An important role for <Psch> in our Ukiyo-E production.
• 10.11.2020: In corona times, we devoted a webcast to <Psch>. The webcast will be streamed on thursday 12th of november, via our Logos Foundation page on Facebook.
• 14.09.2023:<Psch> taken on the road to the Deutsche Oper Berlin for the Zeroth Law production by Gamut Inc. at the Tischlerei.
• 02.10.2023: <Psch> arrived back in Ghent after the ride to Berlin.
• 07.10.2023: <Psch> suspended in the tetrahedron. Tests revealed one of the electromagnets is actived all the time. If we leave it on, it might burn... Repair work to be done.
• 12.10.2023: as a temporary patch, we loosened the (yellow) wire on the connector for the stuck solenoid. Counting left to right, the suspect coil/mosfet is nr. 5. To check the mosfet and/or the PIC we have to take <Psch> down again, but to do that we need more hands...
• 13.10.2023: PCB removed from the robot for tests in the lab. The PIC seems to behave normally. One of the pins was a bit bend. Did that cause a failure? The mosfet for the failing driver measures a bit suspect, compared to the other ones on the board. This mosfet is connected to port A.4 on the pic. It does have a pull down resistor. This is not required for this type of PIC. (It was for the now obsolete 18F252)
• 14.10.2023: PIC firmware revised and upgraded, using the Positron compiler. Two MOSFETS (IRL640) replaced on the board, pull-up resistor removed. Note that if we need to replace the blue LED spotlights, we are in trouble as these are no longer produced. The types used are rated 12V/40mA, so 0.5 Watt. If alternatives are found, the value of the series resistors needs to be recalculated and the resistors replaced.
• 15.10.2023: <Psch> terug opgehangen op zijn normale speelplek en uitgebreid getest.

(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

Composers Manual

Last update: 2023-10-15 by Godfried-Willem Raes

Servicing and spare parts information:

<Psch>:

Solenoids: 12 x Laukhuff, type 300810. Nominal voltage (100% duty cycle): 24V, 410mA. Resistance: 59 Ohm. Force: 10N. Displacement: 10mm.

Power Supply: Siemens SITOP. Polyphony is limited by the power of this supply. It will switch off and go in autoprotect mode on overloads. Voltage should be adjusted to 48V.

Metal sheets: different brands and materials can be used: Hasberg, Lamifol, polyacrylate or polycarbonate sheet etc. Stainless steel and/or brass recommended. Maximum thickness: 100µm. The mounting hole should be 5mm. (Clamp the sheets between stronger material during the drilling operation for this hole). Stainless steel hex inbus bolts (M5 x 12) and nuts with washers are used for mounting. Lamifol as a brand name ceased to exist in 2015 and is now replaced by Georg Martin Gmbh material under the name M-Tech.

Optocoupler: 6N138 (on midi input board)

PIC-processor board: MidiPulse Rev.2, 2004. ( same board as used for <Vacca>)

PIC-firmware:

• psch1.asm, psch1.hex [21.02.2006] version 1.0. Velocity scaling was 1ms to 30ms.
• Version 2.1: psch.bas [19.11.2015] In this version the timing resolution is 13.16 microseconds. The pulse durations range from 800 microseconds for velocity value 1 up to 26ms for velocity value 127.
• Version 3.0: psch.bas [14.10.2023]

LED-spots 12V / 40mA (Blue),GU5.3 socket with reflector [as of 2023, these are now obsolete...]

Midi in and buffer board design, including the 5V dc power supply also used for the PIC board:

Lookup table for the repeat frequencies as implemented in the firmware version 2.1:

Note that if using vel=127, the fastest possible repeat speed will be limited to 19.2Hz.