[Nederlandse versie]

<SperSpi>

Het eerste door ons geautomatiseerd spinet was <Spiro>, uitgaand van een halffabrikaat spinet gebouwd door Walter Maene. Uit de bouw en de evaluatie van dat projekt konden we lessen trekken ten bate van dit nieuwe bouwprojekt. Verbeter-punten op het vlak van automatisering zijn:

• verhoging van de responssnelheid van de elektromagneten
• verbetering van de repetitiesnelheid
• betere afregelmogelijkheden
• zachtere terugkeer van de toetsen: implementatie van release.

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 54 tegelijk en in register over de ankers worden geschoven... geen sinecure.

Na lang beraad en heel wat proeven beslisten we 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.

In the works.

Technical specifications:

• size:
• weight:
• transportation:
• power:
• Tuning: 415Hz (440Hz under consideration)
• Ambitus: 36 - 89
• control: MIDI-input
• 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

Music composed for <Sperspi>:

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

Nederlands:

<Sperspi>

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 bij Rombaut in Brugge. De dokjes zijn gemaakt uit nylon, zoals bij de Neupert klavecimbels wat een groot voordeel is 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. 40ms. 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 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 alvsst 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...
• 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 <Sperspi> wat laten wachten... Roepnaam voor het nieuwe projekt wordt <Cemba>. Gezien de tijdsdruk lijkt het aangewezen de komponenten bedoeld voor <Sperspi> voor <Cemba> te gebruiken.

(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: 2024-05-03 by Godfried-Willem Raes

The following information is not intended for the general public nor for composers wanting to make use of our <Sperspi> 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 (on the Hub board)
• + 12 V - 10 A hold voltage
• - 24 V - 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

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

Mechanical construction drawings and welding plan:

Download high resolution pictures of this robot:

References:

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

Prijsberekening:

1-oktaaf PCB's:

Voedingen: 250,-

Hub print: 600,-

Inox, laswerk, boorwerk, montage 2.000,-

-> voor een 5-oktaafsinstrument: ca. (5x 1.000,-) + 2.850,- = 7.850,-