Het eerste door ons geautomatiseerd spinet was <Spiro>, uitgaand van een halffabrikaat spinet gebouwd naar historisch model door Walter Maene. Uit de bouw en de evaluatie van dat projekt konden we lessen trekken ten bate van dit nieuwe bouwprojekt. Ook leerden we veel over het verschil tussen 'historisch' getrouwe instrumenten en 20e eeuwse nieuwbouwontwerpen. Immers voor dit nieuwe bouwprojekt konden we vertrekken van een Sperrhake spinet uit de tweede helft van de 20e eeuw. Dit instrument bleek heel wat degelijker, betrouwbaarder dan de historische kopie die aan <Spiro> ten grondlag lag. Ook bleek het superieur aan het Italiaans 'historisch' klavecimbel (een Zuckermann instrument) dat we gebruikten voor de <Cemba> robot. De dokjes werken heel wat beter en de ongelijkheden tussen de diatonische en de kromatische toetsen werden in dit Sperrhake instrument grotendeels weggewerkt. Verbeter-punten op het vlak van automatisering zelf zijn:

• verhoging van de responssnelheid van de elektromagneten
• verbetering van de repetitiesnelheid
• betere afregelmogelijkheden
• zachtere terugkeer van de toetsen: implementatie van soft release.
• meer betrouwbaar en stabiel basisinstrument

Puur technisch gesproken, bestaat de beste oplossing erin de dokjes van onderuit met de elektromagneten omhoog te duwen op de plaats waar de toetsen dan nu doen. Daarvoor moet het hele keyboard blijvend weggenomen worden. Maar, zonder toetsenbord wordt het wel moeilijk tot omslachtig om het spinet te stemmen, want om dat dan te doen zouden we telkenmale een midi-keyboard ofwel een komputer met midi-interface moeten aansluiten. Snel wat bijstemmen is dan niet meer aan de orde. Ook de alternatieve mogelijkheid om de dokjes aan hun bovenkant met elektromagneten omhoog te trekken bestudeerden we grondig. Bezwaren daartegen zijn enerzijds dat het schroefje waarmee de demper op het dokje wordt afgeregeld dan niet meer bereikbaar is. In het gat voor die regelschroef moeten we immers draad tappen waarmee het dokje aan het anker van de elektromagneet wordt bevestigd. Een tweede bezwaar is dat het erg moeilijk wordt om het mechanisme te verwijderen en terug te plaatsen. De ankers zitten immers vast op de dokjes en de spoelen moeten dan met zijn allen (50) tegelijk en in register over de ankers worden geschoven... voorwaar geen sinecure.

De originele dokjes van dit Sperrhake instrument zagen er zo uit: Bij het vervangen van de plectra bleek evenwel algauw dat de kunststof waaruit de dokjes zijn gemaakt, door veroudering helemaal bros was geworden. We gingen dan te rade bij Chris Vandekerckhove die overging tot de bouw van een hele reeks nieuwe dokjes in hout. Sperrhake is al lang geleden over de kop gegaan en nieuwe dokjes bleken helemaal nergens nog verkrijgbaar te zijn. De besnaring -staalsnaren- behielden we zoals ze was, mede met het oog op het openhouden van de mogelijkheid tot latere elektrifikatie met elektromagnetische transducers.

Na lang beraad en heel wat proeven beslisten we om voor de automatisering uiteindelijk toch voor een Vorsetzer-ontwerp te gaan. Om het probleem van de lawaaierige terugval van de spoelkernen en de toetsen op te lossen, brachten we enkele wijzigingen aan in het schakelschema van ons beproefd ontwerp voor aanslaggevoelige toetsinstrumenten. De mosfet die instaat voor het ingedrukt houden van de toets wordt op zijn gate voorzien van een kondensator en een 1 MOhm ontlaadweerstand. De gate wordt geschakeld via een BAT86 Schottky diode. Hierdoor verloopt het lossen van de kern bij het uitschakelen van de Mosfet geleidelijk. Opgelet moet nu wel worden voor de dissipatie, want traag schakelen gaat uiteraard gepaard met vermogensverlies over de Mosfet die dan immers in zijn lineair gebied moet werken.

Het effekt van deze schakeling is goed te zien op dit oscilloskoopplaatje: Het plaatje toont het signaal op de gate van de hold-mosfet (IRL640).

De automatisering van het luitregister -gesplitst tussen bas en diskant in dit geval- noopte ons ertoe een niet standaard oplossing te verzinnen. Immers op dit instrument wordt de viltstrook in rust weg van de snaren getild door een dikke messing staaf die als registerknop voor de plank die het toetsenbord afdekt dient. Na veel expermenteren opteerden we hier voor twee lineare aktuators. Hiermee konden we vermijden elektromagneten te moeten toepassen die in rust bekrachtigd zouden moeten zijn en blijven. De besturing ervan implementeerde we op het hub board waardoor de uiteindelijke schakeling hier er zo kwam uit te zien: De poorten RA5 en RC5 besturen de baskant van het luitregister, terwijl de diskant zijde bestuurd wordt door de poorten RC3 en RC4. De logika van de besturing moet ervoor instaan dat elk poort-koppel exklusief-or geschakeld wordt voor het bedienen van de registers. In rust moet de logische toestand van elk koppel laag zijn. Deze registers kunnen bestuurd worden met de controllers 27 en 28. Het trajekt waarover de demper op en neer kan lopen, is instelbaar via vier midi-controllers. Het maximale bewegingstrajekt neemt ca. 1.2 seconden in beslag zodat snel aan en uitschakelen van de registers onmogelijk is. De geleidelijk naar luitregister omschakelen is mits wat uitzoeken met de controllers, heel goed mogelijk. Omdat een goede afregeling noodzakelijk is voor de goede werking van de registers, monteerden we de lineaire actuatoren verschuifbaar. Uiteraard voorzagen we ook in enkele stelschroeven waarmee ze ook in de beste positie vastzetbaar zijn.

Opgelet moet worden om wanneer de dokkenlijst moet weggenomen worden -bvb. om een plektrum te vervangen of om het dokje af te regelen- steeds eerst de haakjes waarmee de demper wordt bewogen los te maken. Dit gaat het gemakkelijkst wanneer het luitregister aktief is en de dempers dus op de snaren liggen.

Midi channel: 4 (counting from 0)

Note Off: release not implemented. The soft release for the solenoids is implemented in the hardware and cannot be user controlled.

Note On: velocity implemented, but the ideal value should be 64. If plectra are changed, different velocity values might give better results. With velo value 1, no substantial pulse will be applied to the solenoids. This opens the possibility to just lift the dampers from the string without playing the note itself. If the default velocity override-mode is used, velocities can be controlled with controller 81. Also in this case, setting controller 81 to 1, will just lift the dampers.

Lights are mapped as follows:

• note 120 lite on the Vorsetzer (not yet mounted)
• note 121: lite on the Vorsetzer (not yet mounted)
• note 122: white LED strip backwards. Velocity controls the brightness.
• note 123: white LED strip frontal. Velocity controls the brightness.
• note 124: Green LED strip. Velocity controls the flashing speed.

Key pressure: implemented for automatic note repeats. The repetitions rate can be different for each individual key. [We may ommit this feature in the final design, as fast repetitions on notes are potentially very destructive for the instrument. If required, there is a metacompiler command in the PIC sourcecode, wherewith it can be enabled.].

Controllers:

Controllers #28 and #29: Lute register controllers, Controller 28 steers the bass side, 29 the treble side. For values smaller than 64, the muffler mechanism will get fully released from the strings. With any value larger than 63, the muffler bar will proceed to fall on the strings. Note that due to the linear actuator used here, it can take up to 700 ms to fully switch the register on or off. When either end position is reached, the actuators will switch off automatically. If users want to experiment with in-between positions or gradual register switching, we implemented the controllers 82,84,85 and 87. By default after cold boot and controller reset, the lute registers will be turned off.

Controller #66: ON/OFF switch. This controller is mandatory! If the instrument is not in use, always switch power off using this controller. Do not repeat on/off commands fast, as this can be detrimental to the power supplies. In normal use, leave some 2 seconds between off/on commands. This controller always performs the all-notes-off command and resets all controllers to their default value.

Controller #69: selects and switches lights automation modes. Value 1 selects automation of the lights on the vorsetzer. This is the light mapped on note 120. Value 3 automates the white LED strip on the front of the jack-bar. Value 2 automates the l.ong white LED strip on the back of the jack-bar. Value 4 uses the green LED-strip on the jack-bar. These lights are also mapped on the notes 122, 123 and 124. By default, this controller is switched to ON with value 2. To disable the light automation, you have to send value 0.

Controller #80: ON/OFF for velocity control. OFF means, the robot disregards velocity bytes send with note-on commands but uses either the constant/smart optimum value determined by the builder at construction time or any fixed value set by the user using controller #81. The default value is always OFF. If this controller is set to ON, the robot will use the velocity values as sent by the user. Controller #81 will always reset controller #80.

Controller #81: set a value for the constant/smart velocity value to be used on reception of note-on commands. If this controller is set to 0, the default values will be applied. With value 1, it will just lift the dampers. Whenever this controller is sent, controller 80 will be reset to OFF and incoming velo bytes will be replaced. Compensation for the difference in required force for black keys versus the white ones is automatic. Scaling in function of the pitch (low strings require slightly higher velocities than high strings) is automated as well. There is some intelligence in the system... If controller 80 is set to any value other than 0, none of these 'smart' features are applied. In that case it's up to the user to send velocities taking into account all these dependencies. The advantage of using individual manual velo settings are in the possibility to take into account note-to-note differences in the instrument itself and thus to minimize any mechanical noises from the key mechanism.

Controllers #82,#84, #85 and #87: experimental for duration control of the motors activating the lute registers. Value 127 sets the duration to 1500ms.

Controller #123: all notes off. Releases all solenoids. Does not reset controllers.

Program Change: not implemented

Aftertouch: not implemented
Pitch Bend: not implemented

Technical specifications:

• size:
• weight: 45 kg (first estimate)
• transportation: <Sper> fits flat in a normal car with a backside door. The feet can and must be unscrewed from the instrument.
• power: 230V - 150 W max.
• Tuning: 440Hz (415Hz can also be considered)
• Ambitus: 36 - 89
• control: MIDI-input, midi thru's capable of driving long lines are available as well.
• Insurance value: 10.000,- (first estimate)

Design and construction: dr.Godfried-Willem Raes

Collaborators on the construction of this robot:

• Kristof Lauwers
• Mattias Parent
• Chris Taerwe
• Hans Roels
• Chris Vandekerckhove

Music composed for <Sper>:

all music playable on <Spiro> can also be performed on <Sper>.

Pictures taken during the construction in our workshop:

Back to composers guide to the M&M robot orchestra.

Back to Main Logos page:index.html

To Godfried-Willem Raes personal home page...

To Instrument catalogue

Bouwdagboek - Construction & Research Diary:

• 19.05.2021: Uit de erfenis van een oom, Jean Uyterelst (kunstschilder met pseudoniem Jean Relst) verkrijgen we een Sperrhake spinet in redelijke staat. Hij moet het ooit hebben aangekocht, vermoedelijk (tweedehands?) bij Rombaut in Brugge. De dokjes zijn gemaakt uit nylon, zoals bij de Neupert klavecimbels wat een groot voordeel zou kunnen zijn met het oog op automatisering. Op de foto: het spinet zoals het zich bevond in de Vagevuurstraat in Laarne, de woonplaats van Jean Relst:
• 21.05.2021: Dergelijke instrumentjes zijn ruimschoots beschikbaar op de tweedehandsmarkt en gaan weg voor prijzen tussen 300 en 1200 Euro. Automatisering kost algauw een veelvoud van de waarde van het instrument zelf.
• 01.06.2021: Het instrument blijkt op A=415 te hebben gestaan. Kunnen we het optrekken naar 440Hz zonder gevaar op snaarbreuk? Vragen voor Chris Taerwe wanneer die de dokjes komt afstellen.
• 02.06.2021: Opmeting toetsen voor ontwerp Vorsetzer. Mattias Parent.

  Spinet Sperrhake - afstanden klavier voor vorsetzer
  ZWART	WIT	Midinoot	Midden toets vanaf kant in cm gemeten	Vanaf midden toets 1 in cm mathematisch	Gemeten	Vanaf midden toets 1 in cm gemeten	Afwijking tussen mathematisch en empirisch
  c2		36	2,5	0	2,5	0	0
  	c#	37	3,35	0,85	3,35	0,85	0
  d		38	4,75	2,25	4,75	2,25	0
  	d#	39	6,15	3,65	6,15	3,65	0
  e		40	7	4,5	7	4,5	0
  f		41	9,25	6,75	9,25	6,75	0
  	f#	42	10,15	7,65	10,15	7,65	0
  g		43	11,5	9	11,5	9	0
  	g#	44	12,65	10,15	12,65	10,15	0
  a		45	13,75	11,25	13,75	11,25	0
  	a#	46	15,15	12,65	15,15	12,65	0
  b		47	16	13,5	16	13,5	0
  c3		48	18,25	15,75	18,25	15,75	0
  	c#	49	19,25	16,75	19,25	16,75	0
  d		50	20,5	18	20,5	18	0
  	d#	51	21,75	19,25	21,85	19,35	0,1
  e		52	22,75	20,25	22,75	20,25	0
  f		53	25	22,5	25	22,5	0
  	f#	54	25,9	23,4	25,9	23,4	0
  g		55	27,25	24,75	27,25	24,75	0
  	g#	56	28,4	25,9	28,4	25,9	0
  a		57	29,5	27	29,5	27	0
  	a#	58	30,9	28,4	30,9	28,4	0
  b		59	31,75	29,25	31,8	29,3	0,05
  c4		60	34	31,5	34,1	31,6	0,1
  	c#	61	35	32,5	35	32,5	0
  d		62	36,25	33,75	36,35	33,85	0,1
  	d#	63	37,5	35	37,6	35,1	0,1
  e		64	38,5	36	38,6	36,1	0,1
  f		65	40,75	38,25	40,85	38,35	0,1
  	f#	66	41,65	39,15	41,7	39,2	0,05
  g		67	43	40,5	43,1	40,6	0,1
  	g#	68	44,15	41,65	44,15	41,65	0
  a		69	45,25	42,75	45,3	42,8	0,05
  	a#	70	46,65	44,15	46,7	44,2	0,05
  b		71	47,5	45	47,55	45,05	0,05
  c5		72	49,75	47,25	49,8	47,3	0,05
  	c#	73	50,75	48,25	50,8	48,3	0,05
  d		74	52	49,5	52,1	49,6	0,1
  	d#	75	53,25	50,75	53,35	50,85	0,1
  e		76	54,25	51,75	54,35	51,85	0,1
  f		77	56,5	54	56,55	54,05	0,05
  	f#	78	57,4	54,9	57,45	54,95	0,05
  g		79	58,75	56,25	58,8	56,3	0,05
  	g#	80	59,9	57,4	59,95	57,45	0,05
  a		81	61	58,5	61,1	58,6	0,1
  	a#	82	62,4	59,9	62,45	59,95	0,05
  b		83	63,25	60,75	63,35	60,85	0,1
  c6		84	65,5	63	65,55	63,05	0,05
  	c#	85	66,5	64	66,6	64,1	0,1
  d		86	67,75	65,25	67,8	65,3	0,05
  	d#	87	69	66,5	69,2	66,7	0,2
  e		88	70	67,5	70,2	67,7	0,2
  f		89	72,25	69,75	72,5	70	0,25

• 03.06.2021: Aanmaak van een boormal in multiplex door Mattias Parent.
• 04.06.2021: Bestudering van de mechanische problemen inzake automatisering. Bij het ontwerp van een Vorsetzer moeten de ankers van de elektromagneten in elk geval een terugkeerveer hebben zodanig dat in rust geen enkele kracht op de toetsen wordt uitgeoefend. Het bewegingstrajekt kan tot 10 mm beperkt worden. Bij gebruik van elektromagneten zoals op <Spiro> zou de responstijd oplopen tot ca. 40 ms. Dat is het euvel waarmee <Spiro> behept is. Willen we die responsiviteit vergroten, dan moeten we sterkere magneten toepassen. De Black Knight types 121-420-620-620 die we gebruikten voor meerdere vroegere robots, blijken niet meer op de markt aanwezig. Een mogelijk vervangtype zou kunnen zijn: Intertec ITS-LZ-1949-D-12V. Deze hebben een diameter van 20 mm, een werkspanning van 12V en een nominaal vermogen van 7 W. Dergelijk type, maar dan een fabrikaat van Lucas-Ledex, pasten we ook toe voor <HarmO>. Hier is het datablad voor dit type elektromagneet. Een iets kleiner type, met een diameter van 16 mm en een nominaal vermogen van 5.5 W bij 12 V is wellicht nog beter geschikt. Hier is het datablad. We bestelden alvast 60 stuks van dit type. Levertijd is echter 10 weken, zodat we de bouw maar echt goed van start kunnen laten gaan tegen het eind van de zomer 2021.
• 04.07.2021: De levertijd van de bestelde elektromagneten werd een flink eind vooruitgeschoven...
• 16.07.2021: Bespreking van het projekt met Chris Taerwe. Voor het afstellen van de dokjes, zou het spinet beter naar zijn atelier verhuizen. Dit kan tegen 15 augustus. Inmiddels kunnen we doorwerken aan de vorsetzer en de elektronika.
• 16.08.2021: De bestelde elektromagneten, 60 stuks, werden vandaag geleverd door Conrad. De tests en de evaluatie van kracht en snelheid kunnen doorgevoerd worden.
• 03.02.2022: Het spinet is inmiddels nog steeds niet terug van bij Chris Taerwe...
• 01.01.2023: Er blijken enkele ingekochte elektromagneten gereserveerd voor dit bouwprojekt 'verdwenen' te zijn uit ons atelier...
• 16.03.2024: Hoewel ook het instrument nu nog steeds niet is teruggekeerd van bij Quatre Mains, werkten we nu toch alvast vier van de zes nodige PCB's af voor de besturing. Dit zijn puls-houd boards met het soft-release feature. Hier is het printontwerp:
• 17.03.2024: Vier PCB's zo goed als afgewerkt. Op het vierde board ontbreken nu nog slechts the 3k6 weerstandjes en de mosfet's voor de pulsen. Firmware voor de pulse/hold boards alvast in een eerste ruwe versie aangemaakt, uitgaand van de kode voor <Pianet>. Een vijfde board -voor slechts zes noten- moeten we nog etsen en boren.
• 18.03.2024: Alvast een begin gemaakt met de implementatie van deze robot in GMT. Experimenten en metingen rond de komponentwaarden voor de soft-release. Met 47nF (RC tijd ca. 50ms) lopen we het risico dat de maximale repetitiesnelheid van de noten in het gedrang komt. Ook blijkt het precieze uitschakelpunt van de IRL640 mosfet niet echt gedefinieerd: het wisselt nogal van exemplaar tot exemplaar. Bovendien blijkt het ook nogal temperatuurafhankelijk.Op het oscilloskoopbeeld zien we het signaal op de gate van het hold-mosfet, bij toepassing van een kondensator van 47nF en een ontlaadweerstand van 1 MOhm.
• 19.03.2024: En toen vielen we zonder onderdelen... Zover zijn we geraakt, goed voor 45 toetsen: Ontbrekende komponenten besteld bij RS-components, Conrad en Farnell.
• 23.03.2024: Ontwerp van een PCB voor een 'universele' 10A analoge voeding. Hiervoor gebruiken we 14 analoge fixed-voltage spanningsregulators in parallel, een vloek en een griezel in de ogen van elke elektronika ingenieur... We kunnen de types 7805, 7806, 7808, 7809, 7812, 1815, 7818, 7824 toepassen, allemaal in een TO220 behuizing. De sekundaire ac uitgangsspanningen voor de transformator bepalen we op 2 tot 3 V hoger dan de gewenste DC uitgangsspanning. Hier is een tentatief schema: De bouw van een dergelijke voeding komt in elk geval goedkoper uit dan een SMPS. Het probleem met SMPS voedingen in vele van onze toepassingen, is dat ze vaak slecht reageren (hick-up, uitvallen, oscilleren...) op de puls belastingen die onze solenoiden vormen. Het toepassen van erg grote bufferelko's lukt veelal niet omdat die voedingen dan niet willen opstarten. Bovendien zijn dergelijke elko's ook erg prijzig.
• 24.03.2024: Verder rommelen in onze voorraden: op zoek naar geschikte transformatoren.
• 25.03.2024: Geschikte 12V 100VA transfo gevonden en 'klassieke' analoge voeding in elkaar gestoken.
• 26.03.2024: Gelijkaardige 22.5V 100VA transfo gevonden en een tweede analoge voeding volgens hetzelfde recept opgebouwd. Intussen kregen we een vraag binnen vanuit Berlijn voor de bouw van een Vorzetzser voor een groot klavecimbel... We maakten een offerte klaar.
• 30.03.2024: Vijfde puls-hold board gemaakt: etsen en boren...
• 31.03.2024: Bestukken van het vijfde puls-hold board, maar we vallen zonder 47nF kondensatoren van de juiste afmetingen...
• 01.04.2024: Nog steeds geen nieuws van Taerwe... nog steeds geen spinet.
• 03.05.2024: We krijgen een bestelling binnen vanuit Berlijn voor een geautomatiseerd klavecimbel. Wellicht moeten we dit bouwprojekt nu even voorrang geven en <Sper> wat laten wachten... Roepnaam voor het nieuwe projekt wordt <Cemba>. Gezien de tijdsdruk lijkt het aangewezen de komponenten bedoeld voor <Sper> voor <Cemba> te gebruiken.
• 19.07.2024: Het <Cemba> bouwprojekt is nu zo goed als afgewerkt en we kunnen de draad van het Sperhake spinet opnieuw opnemen. Het instrument zelf werd inmiddels door Chris Taerwe -zonder ingrepen- teruggebracht. De taak om de dokjes af te regelen gaan we toevertrouwen aan Chris Vandekerckhove. Een nieuw hub-board zullen we nu in elk geval moeten maken, want het board dat we al hadden afgewerkt hebben we intussen voor <Cemba> gebruikt...
• 20.07.2024: Verder uittekenen van het lasplan voor de Vorsetzer.
• 25.07.2024: TIG-Laswerk aan de vorsetzer uitgevoerd.
• 26.07.2024: Testmontage van elektromagneten voor een eerste oktaaf.
• 27.07.2024: Met een breedte van slechts 730 mm tussen de vertikale delen van de vorsetzer, hebben we onvoldoende plaats voor de vijf nodige PCB's. Deze hebben immers een breedte van 160 mm. Wanneer we enkele milimeters van vier van de oktaafboards afslijpen en voor het vijfde board, een exemplaar zonder slow release inzetten -die boards zijn slechts 100 mm breed- dan kunnen we alles een plaats geven.
• 28.07.2024: Zoals we deden voor <Cemba> hebben we ook hier nauwkeurige metingen en berekeningen uitgevoerd om de verschillen in aandrukkrachten voor de verschillende toetsen te bepalen. Uit die analyses bleken die verschillen evenwel substantieel kleiner dan bij <Cemba>. Het ontwerp van dit Sperhake instrument is duidelijk een substantiele verbetering in vergelijking met zogenaamd 'historische' instrumenten. Hier de berekening van de toetshefbomen: Ook hier gaan we -ondanks de kleine drukverschillen- in de firmware 'intelligentie' inbouwen waardoor we alle resterende verschillen kunnen wegwerken voor de gebruiker van de automaat. Of een dempingslat in dit geval nodig zal zijn, moet blijken uit de eerste proeven met gemonteerde Vorsetzer...
• 29.07.2024: Montage van alle elektromagneten op het vorsetzer chassis. Tussenstukjes in krimpkous aangemaakt en gemonteerd voor de aanpassing van de ankers op de vingertjes. Firmware voor board 5 klaargemaakt. Dit ging snel omdat het in grote lijnen identiek is aan wat we kodeerden voor de <Cemba> robot.
• 30.07.2024: Werk aan <Sper> stilgelegd wegens grote problemen met <Cemba>... loskomend deel waarop de bassnaren vastzitten.
• 01.08.2024: Ontwerptechnisch werk m.b.t. de automatisering van het luitregister. Bistabiele elektromagneten zijn een mogelijkheid maar ook met een motortje aangedreven lineaire actuatoren. Van deze laatste bestelden we enkele exemplaren bij Digikey. Dat kan wel even duren want die moeten uit de USA komen. We bestelden 1738-FIT0803-ND types voor een trajekt van 10 mm bij een kracht van 128 N. Ze werken op een 6 V voedingsspanning. Kostprijs 89 Euro plus, btw, verzendkosten en invoerrechten... Dat wordt dus gauw weer het dubbele...
• 02.08.2024: De bestelde FIT0803's blijken nu ook dichter bij huis verkrijgbaar: o.m. bij Mouser en Farnell... Een degelijk datasheet is echter nergens te vinden. Stroomverbruik? Toerental? Technologie? Dat wordt zelf uitvissen... 'T is een Chinees fabrikaat.
• 03.08.2024: Nieuw midi-hub board geetst, gebruik makend van de film voor <Kazumi> (20.03.2023), ook al hebben we de aansluitingen voor de stappenmotorbesturing hier niet nodig.
• 04.08.2024: Hub board helemaal bestukt. Mosfets gemonteerd: AU-IRF3710Z types. Voorlopig ziet het bedradingsplan er zo uit: Het bestukte board komt eruit te zien als: (op de foto ontbreekt alleen nog de microprocessor):
• 05.08.2024: Eerste versie van de firmware voor het hub board afgewerkt, gebruik makend van de Positron compiler. Hoewel we de lineaire actuatoren nog niet in huis hebben, werden ze wel reeds in deze firmware geimplementeerd. Voor de test- en evaluatiekode kunnen we de modules gemaakt in GMT voor <Spiro> gebruiken. Levering 9V power supply RS-Components.
• 21.08.2024: Werk aan de bedrading van de elektromagneten opnieuw aangevat. In dit geval brengen we de aansluitdraden wel op lengte in plaats van ze te laten zoals bij levering. Het resultaat ziet er nu heel wat netter uit dan bij enkele eerdere vorsetzer gebaseerde robot instrumenten. We raakten zo ongeveer halfweg vandaag....
• 24.08.2024: Het spinet is nu bij Chris Vandekerckhove voor grondig nazicht en intonatie.
• 27.08.2024: <Cemba> verliet vandaag de werkplaats en het werk aan <Sper> werd dus weer hervat. Bedrading van de Vorsetzer zo goed als klaar. Dit is de mapping voor board 5: Dit is een board zonder soft-release zodat de hoogste zes noten het zonder dit feature zullen moeten stellen. Het board heeft wel nog 8 vrije uitgangen zodat we plenty mogelijkheden open kunnen houden voor lichtjes enzomeer. Een klopgeest misschien?
• 28.08.2024: Bedrading met dikke koperstrips en 1.5mm2 kabel van de voedingslijnen naar de Vorsetzer afgewerkt. Extra Weidmueller konnektors besteld bij Farnell want onze voorraad raakte volledig uitgeput. Gezien ze bij die leverancier op voorraad blijken te zijn en omdat we van Digitech nog steeds geen nieuws kregen, bestelden we meteen ook enkele FIT0803's. We kunnen nu stilaan toch wel een datum vooropstellen voor de afwerking en de publieke presentatie van deze robot : medio oktober moet lukken...
• 31.08.2024: Opmeten karakteristieken van de lineaire actuators. Bij 6v trekken ze een stroom van ca. 65 mA. bij 3V ca. 40 mA en bij 9V 80mA. Verhoging van de spanning boven 6V leidt niet tot een substatiele verhoging van de snelheid. Verlaging van de spanning leidt tot heel wat geringere geluidsproduktie. De beweging is dan wel substantieel trager. De stroomopname in funktie van de belasting hebben we nog niet opgemeten.
• 02.09.2024: Slede-module voor het hub board en de voedingsmodules afgewerkt.
• 15.10.2024:Nog steeds geen levering van Digikey. Te vrezen valt dat we hier ons geld zijn kwijtgespeeld... Voortaan zullen we iedereen waarschuwen voor Digikey en hen als oplichters brandmerken.
• 23.12.2024: <Sper> keerde terug uit het atelier van Chris Vandekerckhove, voorzien van nieuwe dokjes en volledig nieuw geintoneerd. Het instrument klinkt prima nu. Grosso modo zo'n 6dB luider dan <Spiro>. Van Digikey kregen we helemaal niks toegestuurd: het zijn dus platte Amerikaanse oplichters,. Het werk aan de opbouw van de automaat wordt voortgezet. Als er geen kapers op de kust verschijnen, raakt het misschien nog afgewerkt voor de jaarwisseling.
• 25.12.2024: Konstruktie en montage van de inox geleiders waarin de voedings- en besturingseenheid als slede bevestigd wordt. Deze geleiders worden met 6 messing schroeven aan de onderzijde van het instrument bevestigd. Zo deden we dat ook voor de <Cemba> robot. De toepassing van lineaire aktuatoren voor de luitregisterbesturing is toch niet helemaal probleemloos: vooral aan de baskant hebben we af te rekenen met plaatsgebrek, vooral omdat we de toegang tot de stempinnen niet willen bemoeilijken.
• 26.12.2024: Uittekenen en overwegen van diverse alternatieven voor de besturing van het luitregister. Bedrading en verbinding van de besturingsmodule met de vorsetzer zelf.
• 27.12.2024: Eerste elektrische tests. Bijeenzoeken mechanische onderdelen voor de mogelijke besturing van het luitregister.
• 28.12.2024: Hardware problems with board 1 solved. All PIC's reprogrammed with the latest firmware.
• 29.12.2024: Testcode written in GMT.
• 04.01.2025: redesign of the mechanisme for the lute register. Mechanisme voor de besturing van het luitregister opnieuw ontworpen. Er bleek onvoldoende ruimte te zijn aan de baskant voor ons eerste ontwerp met een teflon spie.
• 05.01.2025: Uitzoeken van geschikte LED strips. Ze moeten werken op 12V.
• 06.01.2025: Montage van de lineaire motoren met spanbeugels in aluminium.
• 07.01.2025: Draaibank werk: konstruktie van de loopwieltjes voor de trakturen van de registers.
• 08.01.2025: Bedrading bovenlijst dokken met de lineaire motoren en de LED strips.
• 09.01.2025: Hub PIC reprogrammed: implementatie van de lichtjes en automatisering via controller 69. GMT test software eveneens aangepast. Eerste tests: de motors voor de registers doen het en de lichtjes eveneens.
• 10.01.2025: Green LED strip added. Tests and measurent on velo scalings. Automatisering van de lampjes uitgebreid: de default waarde voor controller 69 is nu 2, waardoor het achterwaartse witte licht geaktivieerd wordt.
• 11.01.2025: Fimware voor alle zes boards herschreven: de zwarte-toets kompensatie -voor dit instrument vrij klein- zit nu in de firmware voor de puls-hold boards. Een 5% verhoging van de velo waarden volstaat hier ruimschoots. Alle velo scalings aangepast. De waarden zijn hier beduidend geringer dan wat op Cemba nodig was. Een probleem dat nog moet ongelost worden is dat de rubberen vingertjes op de solenoiden bij het terugspringen van de ankers wat durven afschuiven waardoor het ingedrukt houden van de toets gekompromiteerd kan worden. Testfiles klaargemaakt: Ligeti's Hungarian Rock, een Davidlou Boogie Woogie stukje voor player piano en een milonga. De voorstelling van de <Sper> robot op het koncert van 16 januari kan doorgang vinden. De velocity pulsduren vanieren nu tussen 3,75 ms en 47.5 ms. De default waarde bij midi velocity 64, wordt nu 22 ms. Bij deze waarde kunnen we geen last krijgen van beperkingen op de repetitiesnelheid, want die van de vorsetzer is in elk geval sneller dan die van het spinet zelf.
• 12.01.2025: Grondige noot per noot test en evaluatie:

  noot 44	hold probleem
  noot 47	moet meer dempen
  noot 49, 51	bijgeluid bij aanslag. Klik geluid veroorzaakt door uitstekend asje?
  noot 53, 59, 66	demper probleem
  noot 72	dokje raakt zachtjes de naastliggende snaar
  noot 76, 80	plektrum keert niet terug
  noot 83	hold probleem: check pcb & wiring
  noot 89	plektrum keert niet terug of speelt marginaal.

  Het aanvankelijk als probleem aangeduide niet werken van de dempers vanaf noot 84 blijkt triviaal: deze dokjes hebben immers helemaal geen dempervilt... Dokjes afgeregeld en het hele instrument nog eens een grondige stembeurt gegeven op 440Hz. Het was weer zowat een kwarttoon gezakt, vooral in de bas.,
• 13.01.2025: Demperlat gekonstrueerd: inox, plat 30 x 5 x 730 met twee oplegstukjes waarmee de hele demperlat op de 10 mm dikke zijkanten van de vorsetzer kan rusten. De inox lat heeft 4 gaten met ingetapte M4 schroefdraad. Hiermee kan een nauwkeurige afregeling van de afstand tussen de bovenkant van de ankers en het vilt afgeregeld worden. Het dempervilt voor de witte toetsen is 20 mm dik en voor de zwarte 10 mm. De viltstrook is 35 mm breed. In principe moet deze lat niet vastgezet te worden op de vorsetzer want ze is voldoende zwaar. Hierdoor wordt het stemmen wat minderomslachtig. Mocht vastzetten toch nodig blijken, kan het mits het boren van twee extra gaten links en rechts en het tappen van een M5 schroefdraad.
• 14.01.2025: Dikke rondellen, 4.2mm van Ettinger toegevoegd als afstandhouders voor de afregeling van het dempervilt.

(Terug) naar logos-projekten: projects.html

Terug naar Stichting Logos' index-pagina: index.html

Naar Godfried-Willem Raes personal homepage...

Naar katalogus instrumenten gebouwd door Godfried-Willem Raes

Robotorkest

Last update: 2025-01-14 by Godfried-Willem Raes

The following information is not intended for the general public nor for composers wanting to make use of our <Sper> robot, but is essential for maintenance and servicing of the robot by our collaborators. It also might be usefull for people that want to undertake similar projects. Feedback is mostly welcomed.

Technical drawings, specs and data sheets:

Power supplies:

• + 5V - 2A (XP module on the Hub board)
• + 9V - 16.7 A hold voltage (Cosel PBA150F-N)
• + 12V - 2 A for lights and linear actuators
• - 15V - 6.3 A pulse voltage
  

Wiring & circuit details midihub board:

Circuit details solenoid driver board:

board specifics:

boards #1, #2, #3: velo mosfets are IRF1310

board #5: Pulse-hold board made and designed in 2006. This board fails the soft-release feature.

Solenoids: ITS-LZ-1642-D-12VDC, Conrad order nr 506148. DC resistance 28 Ohm, cold.

Lute register automation: FIT0803 linear actuators

hub-board:

• Firmware for the PIC processors:
• Hub board, 18F2620 processor: Source code HEX-dump
• Pulse-hold boards 1-4 18F4620 processor : Source code
  • hex-dump board1
  • hex dump board2
  • hex dump board3
  • hex dump board4
• Pulse-hold board 5: 18F4620 processor Source code HEX-dump

References:

NEUPERT, Hanns, "Harpsichord Manual", (Translated by F.E.Kirby), ed. Baerenreiter, 1968 (1e editie, Baerenreiter 1960)

RAES, Godfried-Willem, "Expression control in musical automates", 1977/2024,

RAES, Godfried-Willem, "<Spiro>, an automated spinet", 2011

RAES, Godfried-Willem, "<Cemba>, an automated harpsichord" , 2024.

RIPIN, Edwin M (ed.) ., "Keyboard Instruments. Studies in Keyboard organology 1500-1800", ed. Dover Publications Inc., New York, 1977, ISBN 0-486-23363-4

ROSSING, Thomas.D (editor), "The Science of String Instruments" , ed: Springer NY, Stanford CCRMA, 2010 ISBN 978-1-4419-7109-8

Prijsberekening:

1-oktaaf puls-hold-release PCB's: (vier stuks)

14-note PCB, used for the top half octave and lights::

• Voedingen: 250,-
• Cosel PBA150F-9-N: 167,62-
• Hub print: 600,-
• Lute-register automation.
• Linear actuators, FIT0803 Digikey 88,00-
• Inox, laswerk, boorwerk, montage 2.000,-
• ontwikkeling firmware en testen: 1 week 1.750,-

-> totaal kost voor een 5-oktaafsinstrument: ca.10.000,-