|
<Ror>
|
|
Godfried-Willem RAES 2007-2021 |
|
<Ror>
|
|
Godfried-Willem RAES 2007-2021 |
A mobile barrelorgan module using recycled pipework by Gerard Pels.
Description of the organ register:
Register names: Roerpijp 8' , (6 octaves), Salicional 4', Blockfloete 8'
The pipes sounding the notes 36 to 50 are made of zinc, from note 51 on, the
are Sn/Pb in the traditional organ pipe alloy. All these pipes are closed. The
lowest octave pipes have roll beards for intonation and tuning. Here is a picture
of some of these zinc made pipes: 
Here is a view on the pipes for notes 48,49,50 : 
These pipes are 'roergedeckt'. The pipes for the 'blockflute' part of the register
(notes 84 to 93) are shaped anticonical: 
Higher up, the pipes are open and ciclindric.
Since the instrument is designed for transportation, the pipes are inserted
deeper into the upperplate of the windchest than usual in traditional organ
building.
The wind to the pipes is turned on and off with vertical solenoid valves. Experiments
revealed that it was worth the effort to implement velocity sensitivity on these
valves. The circuit to achieve this is a mere repetition of what we did for
many more of our musical robots: 
The circuit for a complete board, serving 14 solenoids/ notes looks like this:
The soldered board
with components: 
A view on the inside of the windchest for the notes 48 - 108: Left side: 
Center part: 
Left
side: 
Circuit Overview:
Mapping
Midi implementation:
The midi channel for <Ror> is 3 (0-15) or 4 (1-16).
Midi note range: 36 - 108, velocity implemented (steers the speed wherewith the valves do open and hence the note attack). Individual note aftertouch (polyphonic) under development.
Note Off commands are required.
Controller 66 is used to switch the motor on or off.
Controller 11 controls the speed of the tremulant.e tremulant speed is the midi value divided by 10.
Modulation depth can be controlled with controller #12.
Controller 7 is used for the wind pressure (motor speed). The normal setting should be 72. Default startup value in the PIC firmware is 0. It cannot be used for fast wind pressure modulation but is perfectly suitable for slow crescendo and decrescendo. Note however that the pitch as well as the intonation may be affected when the robot is operated on nonstandard wind-pressures.
The robot responds to the midi all-notes-off command. This command also switches off the lights and the wind valve, but not the motor. To switch off the motor controller 66 should be used.
Program change is implemented to select different pipe sets for the highest register.
Technical specifications:
Design and construction: dr.Godfried-Willem Raes (2007-2021)
Collaborators on the construction of this robot:
Music composed for this robot:
| Back to Logos-Projects page : projects.html | Back to Main Logos page:index.html | To Godfried-Willem Raes personal homepage... | To Instrument catalogue |  |
<Ror>
De uitgangspunten bij het ontwerp, de planning en de bouw van
deze muzikale robot zijn drieerlei:
1.- Heel regelmatig bereikt ons de vraag naar muziekautomaten die kunnen worden
ingezet op openbare plaatsen, straten en pleinen. Omwille van de gebruikte materialen
en ontwerptechnische beperkingen was dit met de grote meerderheid van de robots
reeds beschikbaar bij Stichting Logos praktisch onmogelijk. Vandaar de aanvankelijke
overweging van het bouwen van een 'draaiorgel'-achtig instrument dat geschikt
zou zijn voor bedrijf in openlucht: op straat dus. Anders gesteld, voor het
ontwerp vereist dit een zekere mate van regenbestendigheid, een eigenschap die
in geen van de muzikale robotten die we bij Stichting Logos ontwikkelden in
voldoende mate aanwezig is. Deze vereiste dikteert het gebruik van kunststoffen
en metalen eerder dan de traditionele materialen uit de orgelbouw, met name
hout en leder. Ook voor de elektronika vergt dit uitgangspunt enkele bijzondere
maatregelen. Voor de pijpen kunnen we uitgaan van een register gebouwd door
Gerard Pels (1955-2014) voor een klein kistorgel en waarvoor zink werd gebruikt.
Pels heeft het orgeltje nooit helemaal afgewerkt, en we konden dus vertrekken
van dit halffabrikaat. Er was een houten windlade, voorzien van elektrische
ventielen, voor de pijpen vanaf noot 49. Helemaal geen windlade echter voor
het grondoktaaf (noten 36-48). Voor die windlade zelf, kwam dik massief PVC
in aanmerking, zoals we dat met groot sukses al hadden toegepast in onze Hybr
reeks: <Hybr>, <HybrHi> en <HybrLo>. Maar ook zonder echte
windlade, mits gebruikmaking van losse 1/2" magneetventielen en heel wat
slangen moest het mogelijk zijn. De draagplank kon dan ook in traditioneel hout
worden gemaakt.
2.- Het bouwen van een op zichzelf staande module die bovendien ook interaktief
kan werken in funktie van publiek, bespelers en/of omgeving. Daarmee is bedoeld,
dat de automaat zelfstandig moet kunnen werken en dus geen externe apparatuur
zoals interfaces, een laptop, sensoren... nodig mag hebben. Om die interaktiviteit
mogelijk te maken voorzien we minstens twee Doppler-radar sensoren, waardoor
interaktiviteit via expressief relevante beweging mogelijk wordt gemaakt. Anderzijds
vergt deze vereiste de aanwezigheid van heel wat geheugen in de processoren
die voor de robot worden gebruikt. Alle repertoire moet immers in die chips
kunnen worden opgeslagen.
3.- Los van vorige uitgangspunten, wilden we met deze module een
proefprojekt opzetten ter evaluatie van het koncept van zwaartekracht-kleppen.
Traditionele orgelautomaten maken gebruik van een windlade waarop de pijpen
worden geplaatst. Binnenin die windlade bevinden zich elektrisch bestuurde verntielen
die via een veer in rust gesloten worden gehouden. De veer is nodig, omdat de
ventielen 'ondersteboven' dienen te werken. Principieel zijn tegen dit traditioneel
ontwerp nogat wat bezwaren aan te voeren: de veer introduceert inherent een
risico op resonanties bij bepaalde bekrachtigingsfrekwenties. Het lekvrij monteren
van de ventielen vereist een engelengeduld en lekken ontstaan ook na montage
vrij makkelijk na verplaatsingen of transporten van de windlade. Konische ventielen
zijn wat dit betreft nog vele malen lastiger dan de meestal gebruikte vlakke
exemplaren. (cfr. bouwdagboek voor onze <Bomi>
robot en het paper dat
we in dat verband publiceerden) Het herstellen van een lek is bijzonder
tijdrovend, omdat alle pijpen dienen te worden verwijderd (... en achteraf herstemd...)
teneinde de bovenplaat van de windlade te kunnen bewerken. Vandaar ons idee
om de ventielen bovenop de windlade te monteren, zo dat ze in rust door de zwaartekracht
gesloten worden gehouden. Aangezien de pijpen -op grond van hun konstruktie-
niet goed ondersteboven kunnen worden gemonteerd, wilden we bij dit ontwerp
uitgaan van de toepassing van 'omkeer-cancellen', een soort U-konstrukties tussen
orgelpijp en ventiel. Gebruik van elastische slangen is natuurlijk ook mogelijk,
al moet bij langere trajekten rekening worden gehouden met de vertragingstijden
en drukverliezen.
Mensuur tabel voor de pijpen:
noot = midi note
length = measured from flue to pipe end. Between brackets: extra length roerpijp (Rohrpfeife)
| Noot | diameter (in mm) | length | foot | orifice | valve seat | material |
| 36 | 110 - 113 | 1110 | 250 | 1/2" | 10 mm | Zn |
| 37 | 107 - 108 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 38 | 104 - 105 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 39 | 100 - 100 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 40 | 97 - 96 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 41 | 94 - 94 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 42 | 91 - 92 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 43 | 87 - 90 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 44 | 85 - 87 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 45 | 81 - 84 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 46 | 79 - 80 | 1/2" | 10 mm | Zn | ||
| 47 | 77 - 78 | 563 | 200 | 1/2" | 10 mm | Zn |
| 48 | 79 | 574 [125] | 200 | Zn | ||
| 49 | 76 | Zn | ||||
| 50 | 71 | Zn | ||||
| 51 | 66 | Sn-Pb | ||||
| 52 | Sn-Pb | |||||
| 53 | Sn-Pb | |||||
| 54 | ||||||
| 55 | ||||||
| 56 | ||||||
| 57 | ||||||
| 58 | ||||||
| 59 | ||||||
| 60 | ||||||
| 61 | ||||||
| 62 | ||||||
| 63 | ||||||
| 64 | ||||||
| 65 | ||||||
| 66 | ||||||
| 67 | ||||||
| 68 | ||||||
| 69 | ||||||
| 70 | ||||||
| 71 | ||||||
| 72 | ||||||
| 73 | ||||||
| 74 | ||||||
| 75 | ||||||
| 76 | ||||||
| 77 | ||||||
| 78 | ||||||
| 79 | ||||||
| 80 | ||||||
| 81 | ||||||
| 82 | ||||||
| 83 | ||||||
| 84 |
Voor de windvoorziening maakten we gebruik van een kleine Ventus orgelblazer van de firma Laukhuff, met een regelbare winddruk van maximaal 80 mm waterkolom, of 8 mBar = 785 Pa, in eenheden uit de fysika. De aansturing van de 80 Watt motor gebeurt met een motorcontroller. Zoals voorspelbaar en volkomen normaal bij orgelpijpen, is ook hier de stemming enigszins afhankelijk van de winddruk. Alleen bij een motor AC frekwentie van 50Hz is de stemming korrekt. Winddruk 80mm H2O. Om een eenvoudige afregeling, stemming en intonering mogelijk te maken, monteerden we een precieze manometer aan de buitenkant van de windlade. Het maximale debiet van de kompressor is 3 kubieke meter, wat dus brede klusters ruimschoots mogelijk maakt.
De radiale kompressor is voorzien van een geluidsdemper aan de aanzuigkant evenals van een regelklep op de inlaat.
Tessituur:
Building logbook / Bouwdagboek:
Omdat ons vaak wordt gevraagd hoeveel werk en tijd kruipt in, en nodig is voor, het bouwen van onze muzikale robotten, houden we ook voor <Ror> een beknopt en geilllustreerd bouwdagboek bij:
| wind pressure | wind speed |
| 50 mm H2O | 29 m/s |
| 80 mm H2O | 38 m/s |
| 100 mm H2O | 42 m/s |
| 120 mm H2O | 47 m/s |
| 230 mm H2O | 60 m/s |
| cone diameter | top angle | traject | diameter of equivalent orifice |
| 35mm / 15mm | 110° | 5.2mm | 10 mm |
| 25mm / 12mm | 100° | 5.0mm | 7 mm |
| 20mm / 11mm | 85° | 6.0mm | 5 mm |
| 16.5mm /10.2mm | 81° | 6.0mm | 4.3 mm |
| 13mm/ 8.7mm | 72° | 6.0mm | 3 mm |
After assembling, we wonder whether using a double sided PCB is worth all
the effort. Particularly because we cannot make metalized holes. After all,
placing a few wire bridges on a single sided PCB is much less work then soldering
all the via's on a double sided board...
The single sided version was used for our <Balsi> robot.
The highest
pipes for sure, will need some restauration work.
Both blowers can be
made to work again...
The wiring is done
with wires of a gauge smaller than what we would normally use, but as its
in a perfect shape we decided not to replace it. The wiring style, using these
typical curled wires, goes back on a tradition that started at the end of
the 19th century!
These bellows
connect to the Ventus blower with four M5 x 40 bolts. The heads of these bolts
are glued inside the bellow construction. We cannot finish this construction
before we have the angled flanges to be used for feeding both windchests available.
. At the same time we also
made some documentation pictures of the Chinese Banggood valves to be used
on the low windchest: 
And this is what the valves look like after placing the solenoids upside down:
The left valve is the original, the right one the reversed one. 
As can be read from the label, these valves can be used for pressures up to
10 kPa, equivalent to 1000 mm H2O. The cold resistance
of the coil is 24.8 Ohm, so at 12 V the current will be 500 mA. Welding work
on the windchest for the lowest pipes: length 1200 mm, width 130 mm. Test
mount of four valves with 1/2" nuts. Drilling of the holes: 20 mm size,
after drilling, feed a 1/2" BSW tap through the hole.
With the
pipes standing on these holders and mounted on the windchest it looks now
like this: 
As we run out
of 1/2" couplers in brass, we ordered a bunch of new ones: 
These
are a bit smaller in diameter, but still large enough to do the milling and
match them to the somewhat higher pipes. Possible designs for the wheelbase
sketched. A four-wheeler with two large wheels in the middle seems to be the
most compact construction. However, we do not have the tyres for 600 mm diameter
wheels in stock... We do have a couple of very sturdy 150 mm wheels, mountable
in a pivoting wheel holder. This would be the same type as used for <Bello>.P-channel
mosfets used here are VP0109, as the BS250 types we used in older robots are
no longer on the market. The VP0109's are specified for -90V, 500mA, RsON<
8 Ohm. They are made by Microchip. Here
is the datasheet. For the velo-pulse drivers we used IRF540, as these
withstand Ug +/-20V easily. The specs. for the IRL640 are a bit ambiguous
in this respect: data sheets give max.values between +/-10V and +/-20V for
this type.
And
of course, we are running out of components.
Vertical drawing to be measured and calculated such as to stay with a height
smaller than 2 meters.
Using this circuit
in combination with the pulse-hold boards, will set the hold voltage over
the solenoids to 10.8 Volts.
Some more welding on the base structure for holding the radial compressor.
For mounting the motor we use 2 pieces of 30 x 30 x 2, length 200 mm, stainless
steel. Shock absorbers (M6 threads) are used to mount the motor. There will
be place for the Siemens motor controller adjacent to the motor., thus minimizing
EMC. 
Construction of the mains power inlet and the bipolar on/off switch: 
Tentative mount of the wheelbase using wheels recycled from a wheelchair:
Overview power circuitry:
To be done:
Robodies Pictures with <Ror>:
to be done as soon as <Ror> gets ready, or, likely never, if we die before <Ror> gets finished.
Last update: 2021-02-19 by Godfried-Willem Raes
Technical data sheet and maintenance instructions:
Wiring for the Laukhuff blower:
Valve solenoids:
Banggood, 1/2" solenoid valves used for the lowest pipes.
Pressure sensor inside the bellows: MPXV7002, pressure range -2000 to +2000 Pa (= -200 to +200 mm H2O)
Powersupply modules: 4 pieces Meanwell IRM-60-12. Input: 100-240Vac, 1.8A ; output 12V 5A. Made in Taiwan. Manual: http://www.meanwell.com/manual.html Here is the relevant datasheet.
Literature and documentation:
RAES, Godfried-Willem " Logos @ 50, het kloppend hart van de avant-gardemuziek in Vlaanderen", Ed. Stichting Kunstboek, Oostkamp, 2018
