When starting the design and construction of this musical robot, we could build further on the experiences gained through the realization of quite some automated brass instruments build since 1999: <So>, a sousaphone, <Korn>, a cornet, <Heli>, a helicon, <Bono>, a valve trombone and <Horny>, a French horn, <Bug>, a fluegelhorn, <Hunt>, a hunting horn, <Trumpeter> and <Cornalto>, the latter two made on request for Alain Van Zeveren. Musically speaking the cornet, the flugelhorn as all saxhorns are very similar instruments, differing only in the range and the timbre they produce. They all have a conical bore and are said to sound more mellow than the trumpet, the trombone and other brass instruments with a cylindrical bore. The ambitus of the tenor saxhorn (often also called a baryton horn) however is considered to be quite a bit more limited, the lowest notes being never used. The textbooks mention 2 1/2 octaves at the most. The tenor is in fact not really a horn, although called tenorhorn ('tenorhoorn' in Dutch), but a saxhorn like the tuba. The instrument we started off with is made by Charles Mahillon (1841-1924) and it came in out possesion in 1983, when we bought it on the Ghent flea market. It was in a reasonable shape although it must have undergone some changes and (poor quality) resoldering works, as we found it to be tuned to A 440Hz, quite impossible taking into account the time it was originally constructed. For sure after 1878 and before 1924.

Thus it made sense to start the design of this robot by re-examining the <Cornalto> robot and improving over this one where ever possible. Again we used a membrane compressor directly coupled to the saxhorn via a capillary. In this case we could uan original mouthpiece made for such an instrument. Thus we had to turn on the lathe to fit the compressor new one on the lathe. The internal sizing conforms to the original mouthpiece and is just a little smaller sized in the capillary section. The motor driver causes resonance in the saxhorn tubing, but in this case there is no unidirectional windflow through the instrument. Instead, the wind flows over and back inside the bore. When a note is requested from the horn, the firmware will calculate the optimum valve combination -including non orthodox fingerings- for the requested pitch. Thus a resonant standing wave in the instrument can be produced. Microtonal pitches are implemented such that the instrument is capable of performing quartertone music, as well as a wide range of different tunings and temperaments with great perfection. The relatively low Q-factor of the horn (compared to strings...) as an acoustic resonator renders this very well possible. The signal generated in the compressormotor can be choosen by the users from a list of implemented models. All driving signals consist of two phases: an attack portion, derived from an excitation wave modeling the start of vibration on the lips and in the mouth cavity followed by a sustain phase wherein the waveshapes generated are based on different models of granular synthesis. At the one hand we have some waveforms shaped after a physical model of the air pressure waveform in the mouth cavity of a player. (Beauchamp, 1975,1980) and at the other we used calculated excitation waves derived mathematically from samples obtained by playing the actual instrument in different registers. (Raes, 2020). Since there is no loop coupling from the resonator to the generator, the sound generation mechanism is a hybrid somewhere between synthetic/electronic and natural/acoustic. The advantage being that the reliability of the robot becomes very high, but this is obtained a bit at the detriment of realism, in particular with regard to the onset of the sounds. The sound onset in this robot however, using the two phase approach, is already a major improvement over previous robots such as <Cornalto> and all earlier robotic wind instruments we designed. A dynamic formant filter was added using analogue electronic circuitry, in this case a matched pair of germanium diodes in series with a resonant LC circuit Thus the sound color will be, to a certain extend, a nonlinear function of loudness, conform to acoustic reality common in brass instruments.

The valves are used in this instrument to tune the fundamental frequency of the instrument. The valves can be controlled independently from the mouth driver frequency. They are mechanically driven by two large unipolar push solenoids and one pull solenoids of the same size. The notes that are normally produced using different valve combination, following theory, are: Note that this is untransposed, so in reality everything will sound a major second lower on an Bb instrument. However, we found out that using the valve combinations entailed by this system, does not always lead to optimum resonance in the instrument. Thus we used the optimal valve combinations based on empirical acoustic measurement and evaluation. A deficiency we encountered in our <Korn> robot was that the buildup of a sound pressure wave in the instrument was anticipating the valve movement. The valves take about 10 ms to take position, thus here we delayed the driver signal with the same amount in all cases where changes of fingering are involved. This introduces some latency but makes the sound quite a bit more realistic, in particular for the attack portion of the envelope. This idea was first implemented and fully tested on the <Bug> robot. It is also implemented in our <Trumpeter> and <Cornalto> robots and now also in this one.

As we had to save as much as possible on cost, we dropped substantial movement from the design. As we still had a suitable Crouzet synchronous AC motor in stock, we used it to implement gentle over and back movement. Precise position control was not implemented due to the costs of the proximity sensors required. Thus the construction was a bit less involved than that of our fully moving brass robots <Bug>, <Korn>, <Horny> and <Hunt>.

The electronic circuitry -in overview- consists of only two 'intelligent' PC-boards:

Overview:

1. Midi-hub board: This board, using a Microchip 18F2620 controller, takes care of the Midi I/O handling and communication as well as the control of the three valves. The circuit for the pulse/hold function here follows a recipe we applied nearly one hundredth times by now: The PCB board, is a new design used for the first time for the <Trumpeter> robot. It can in principle be applied for just about any brass instrument with up to four valves to be automated.

The source code for this processor is here.

The hex-dump for programming the PIC processor using MPLAB IPE is here.

2. Sound generator board: This board steers the 75 Watt motor compressor horn driver via a digital audio amplifier module. A 16-bit processor is used to generate the required waveform and two analog multipliers are used for envelope shaping and amplitude modulation. Thus we could maintain audio resolution even at the lowest soundlevels. Handling this in the full digital domain would have required a fast 32-bit processor. The analog dynamic formant filter also found a place on this board.

The power amp is a pure analogue design, using a high quality but by now obsolete LM12 power opamp (introduced by National Semiconductor in 1988), in a 5-pin modified TO3 package, rated for 150 Watt: We designed it back in 1991 (in fact to be used as a powerful ac source for tape-recorder motors), but copies of it were used also for robots such as <Autosax>, <So>, <Hunt>, <Trumpeter> and <Cornalto>. The current this amp draws at rest is 60mA , corresponding to a power of 4.3 Watt.

In the development of this robot we implemented some form of musical artificial intelligence. Thus legato playing is fully automatic and depends on the musical context. If notes with an overlap are played, legato will automatically be applied. So successive notes will be played without attack wave nor attack-decay in the ADSR. The sustain level will be steered by the velocity byte in combination with controller 17 although the velo byte itself will not be used. Thus dynamic variation in note-series is very well possible without having to use controller 7. If the controller for portamento is set, the robot will apply portamento if the musical context makes it possible. Portamento is always performed with the sustain level in use for the starting note of the portamento.

The source code for this microprocessor is here. Note that the code has to be compiled two times: once with the metacompiler constant $pitch defined, once with the $ampli constant defined.

The Hex-dump for the pitch processor is here, and the hex dump for the amplitude processor here.

A note on the compression driver:

see what we wrote on that topic on the <Trumpeter> page.

Power supply voltages and currents:

• -24 V dc (2.5 A) for the valve solenoids, pulse (SMPS)
• +12 V dc (5 A) for the valve solenoids, hold and for the lights (SMPS)
• +5 V 2 A for processor boards (SMPS module)
• + 3.3 V 1 A derived with linear regulator from above +5 V supply
• +37 V-0- -37 V for the power amplifier (linear), using an 100 VA toroidal transformer
• +15 V - 0 - -15 V for the operational amplifiers and analog cicuitry, derived from the above power supply.
• 240 V ac for the synchronous motor.

Midi Mapping and implementation:

Midi channel: 13 (fixed in the firmware)
Midi note range: 28 to 89. (Optimum sound in the range 46-82) Note on, velocity is implemented and steers the level of the attack phase in the adsr. We did also implemented the acoustic pedal notes 28 to 34 although they are extremely difficult to sound as well as the unplayable notes 35 to 39 leading to minimal resonance in the instrument. Thus the implemented range is now continuous starting from note 28.

Note Off commands are required, but can be dropped for pure legato playing. Note off with release is implemented and can steer the release phase of the envelope. Note Off commands for notes that were not sounding are disregarded.

The eye-lights are mapped on note 120 and 121 (cf.. Controller 69 below) and a blue LEDstrip light on note 122. On note 123, a bright orange light is mapped. The light notes 122 and 123 use the velocity byte to steer flashing speed.

Controllers:

Controller 1: Noisiness of the sound [default = 30]

Controller 2: Vibrato delay time [default=48]

Controller 3: FM modulation depth (vibrato depth). Large values can cause audible artifacts, due to the modulation of the sampling frequency.[default=8]

Controller 4: FM modulation speed. (vibrato speed) [default=94]

Controller 5: AM modulation depth (tremolo depth) [default = 4]

Controller 6: AM modulation speed (tremolo speed) [default = 20]

Controller 7: used as a general volume controller. Note that timbre will change as the volume is changed. On high settings, the formant frequency becomes more dominant. [default = 80]

Controller 8: Portamento time. Small values make fast portamento, high values slow. Value 0 disables portamento. The controller will only work if the legato flags is set by playing overlapping notes. Portamento will be applied only when a note is playing and a different new note-on command is received without note-off for the first note. The parameter sets the time for a single step. The minimum time is ca. 1 ms, the maximum time ca. 10 ms.[default = 0]

Controller 10: Steers the motor for oscillating movement. The parameter steers the speed. Fast movement is not possible. [default = 0]

Controller 13: allows changes of valve fingering during sounding notes. Bit 0 corresponds to the 1/2 tone valve, bit 1 to the 1 tone valves, and bit 2 to the 3 semitone valve. Using this controller it is also possible to change the fingering for a sounding note whilst it is sounding, thus rendering some sound coloration possible without changing the actual pitch.

The table below gives all details:

Ctrl 13 Value	-1/2t (valve 2)	-1t (valve 1)	-1 1/2t (valve 3)
0	off	off	off
1	on	off	off
2	off	on	off
3	on	on	off
4	off	off	on
5	on	off	on
6	off	on	on
7	on	on	on

Controller 15: ADSR-period. [default = 40]
Controller 16: used to control the duration of the attack phase in the ADSR cycle. [default = 30]
Velocity byte = attack level
Controller 17: sustain level , as a percentage of velocity. Value 127 equals 100% and entails that velocity level and sustain level are identical. With a value of 100, the sustain level will be 88% of velocity level. With a value of 25, the sustain level will be half of the velocity. Thus the sustain level can never become larger than the maximum level reached during the attack. Note that the curve follows a square rooted law of a normalised range 0 to 1. [default = 100]
Controller 18 is used to control the duration of the decay after the attack, the time required to reach the sustain level of the sound. [default = 8]
Controller 19 steers the duration of the release decay (from sustain level to zero) starting after reception of a note off command. Release will be canceled or interrupted with a new note on command if such a command comes within this time. [default = 120]

The interdependencies of these controllers together with the velo byte is shown in the graph below:

CoController 20 - tuning for the tenor saxhorn . By default equal temperament and A = 440 Hz for value 64. Acceptable values for this controller are limited to:

• 48-59: sets the tenor horn to just intonation mode based on fundamentals 36 to 47. The just intonation scale implemented here is: 1:1, 16:15, 9:8, 6:5, 5:4, 4:3, 10:7, 3:2, 8:5, 5:3, 16:9, 15:8, 2:1
• 61: sets <Teno> to equal temperament but transposes all notes a quartertone down as compared to A = 440 Hz.
  62: sets <Teno> diapason to A = 435 Hz
  63: sets <Teno> diapason to A = 438 Hz
  64: sets <Teno> to the standard diapason A = 440 Hz. This is the default on cold boot and reset.
  65: sets <Teno> diapason to A = 442 Hz
  66: sets <Teno> diapason to A = 445 Hz
  67: transposes all notes on <Teno> a quartertone up relative to A = 440 Hz.
• 72-83: sets <Teno> to just intonation mode based on fundamentals 48 to 59. The just intonation scale implemented here is: 1:1, 21:20, 9:8, 7:6, 5:4, 4:3, 7:5, 3:2, 14:9, 5:3, 7:4, 15:8, 2:1

Controller 25: Steers the attack force for the valve solenoids. [default = 64]
Controller 26: This controller steers the time the valves stay in their position after reception of a note-off command. This implements some resonance in the instrument after the excitation from the mouthpiece has stopped. It also avoids unnecessary mechanical noise from the valves, in particular on repeated notes or on notes that can be produced with the same valve combination. [default = 32]

Controller 33: Selects different lookup tables for the fingerings. The default value 0 corresponds to the theory-book fingerings used for a Bb instrument. By setting this parameter to other values, the robot would use a lookup table as if it were an B-horn, C-horn, Db horn... . Note that we do not treat the instrument as a transposing instrument! Acceptable value for this controller are limited to the range 0 to 12. On cold boot, this controller is always set to 0, the standard value for a Bb instrument. This is not always the best choice!

Controller 40:Selects the waveform used for the low register, notes 28 to 39. The default setting here is 6. Range 1 to 12. Alternatives are 5, 1, 3
Controller 41:Selects the waveform used for the low register, notes 40 to 58. The default setting here is 5. Range 1 to 12. Alternatives are 6, 1, 3
Controller 42: Selects the waveform used for the medium register, notes 59 to 78. The default setting is 6. Good alternatives are 5, 8, 2 , 4, 3 or 11. Range 1 to 12.
Controller 43: Selects the waveform used for the high register, notes 79 to 89. The default setting is 6. Good alternatives are 3, 1, 5. Range 1 to 12.

Waveforms implemented for these three controllers:

Controller 65: bit 0 in the parameter sets the legato flag. When this flag is set, the firmware will disregard any note-off commands thus enabling the sounding of successive notes without attacks. To switch the soundsing note off, first the flag should be cleared followed by either an all notes off command or a new note-on. Bit 1 in the parameter sets the portamento flag. This is only valid if also the legato flag is set. Also this flag should be set immediately following a note-on command. The speed of the executed portamento is determined with controller #8. In summary, valid values for this controller are only 0, 1 and 3. [ removed from the implementation]

Controller 66: Power on/off switch (0 = off, any other value is on). Power off also resets all controllers to their default startup values. Also resets the wave tables to the default startup settings.

Controller 69: Switches automation for the eye-lights on or off depending on bit 0 in the data byte. If this controller bit is reset, the eye-lights can be controlled with note on/off commands for notes 120 and 121.Bit 1 steers the automation of motor movement when notes are playing. If this bit is reset, the motor can be fully controlled with controller 10. By default, both bits are set, so the parameter value equals 3.

Controller 80: Dynamic range mapping. The default is 62, resulting in a 30dB dynamic range.

Note that increasing the value of controller 80 and thus the dynamic range does not make the sound volume at its maximum any higher! The dB mapping steers the dynamic range, starting from the absolute maximum. So, if set to 64, corresponding to 40dB, the loudest and the softest volume levels will relate to each other as 100. Or, dynamic value 1 will be at -40dB compared to the maximum value 127. Here the maximum value is defined as 0dB. Note that changing this controller affects all amplitude related parameters, including the ADSR and the tremolo.

Controllers 100, 101, 102, 103: parameters for waveshape parametric Beauchamp. . This applies to Wave11. It is mandatory that Ctrl100 < Ctrl101 < Ctrl102 < Ctrl103. After reception of controller 103, the wave table will be recalculated. Following graph describes the waveform and its parameters: Note that with some settings of parameters, this waveform may sound the wrong octave.

Controller 104: parameter for setting the symmetry when waveform 2 is selected. Value 64 makes a symmetric square. Valid values are between 1 and 126.

Controller 105: parameter for setting the symmetry when Waveform has been set to 9 (dirty asymmetric sine wave) .Value 64 makes a symmetric sinewave. Valid values are between 1 and 126. The graph illustrates the parameter:

Controller 106: parameter to set the level of noisiness in the waveform 9.

Controller 123: switches the sounding note off. Stops the motor.

Pitch bend: The <Teno> robot can be used in any tuning system. In the drawing below we give the coding example for a quartertone scale:

Most good sequencer software (such as Cakewalk, Sonar or Reaper) uses the signed 14 bit format. Note that one unit of the msb corresponds exactly to a 0.78 cent interval. To convert fractional midi to the msb only pitchbend to apply follow following procedure: if the fractional part is <= 0.5 then msb= 63 + (FRAC(note) * 128), if the fractional part is larger than 0.5, we should switch on the note + 1 and lower the pitch with msb= (1-FRAC(note)) * 128. Note off does reset the pitch bend for the playing note! The resolution implemented on <Teno> for pitch bend (and vibrato) is limited to 1/10th of a semitone.

<Teno> was finished in the month October of 2024.

Godfried-Willem Raes

Technical specifications:

• size: l = 500 mm, w = 350 mm, h = 1000 mm (first estimate)
• weight: 35 kg (first estimate)
• transportation: needs a flightcase. (In the making)
• Power: 230 V ac / 250 W (peak). At rest, power consumption is ca. 5 W.
• Tuning: based on A = 440 Hz (within 1 cent). Programmable.The tuning can be adjusted.
• Ambitus: midi note 28 to 89
• Sound pressure: > 102dBA
• control: MIDI-input, 3 MIDI-Thru (differential).
• Insurance value: 7.500 €

Design, research and construction: dr.Godfried-Willem Raes (2024)

Collaborators on the construction of this robot:

• Bert Vandekerckhove
• Kristof Lauwers
• Hans Roels
• Ignace De Keyser

Music composed for <Teno>:

in the works...

Some pictures taken during the construction:

:

Voor de bouw van deze robot, vertrokken we van een antieke originele tenor saxhoorn uit de ateliers van Charles Mahillon in Brussel. Dat instrument hadden we ooit eens op de Gentse rommelmarkt gekocht voor gebruik in ons vormingswerk gericht op vrije muzikale expressie, de toenmalige Filharmonie van Gent. Toen we het instrument opnieuw uit onze verzameling opdolven in februari 2024 bleek het nog steeds in een redelijke staat te zijn en bovendien ook volstrekt bespeelbaar. Er moeten ooit - na WO2 vermoeden we- wat buisjes aan omgesoldeerd zijn, want de stemming La 440Hz bleek helemaal korrekt, wat gezien de geschatte leeftijd van het instrument, zo goed als uitgesloten is. We hadden eerder 455 Hz of 430Hz verwacht.

Wat de automatisering van dit instrument bouwden we verder vanuit de ervaringen opgedaan met de robots <Trumpeter> en <Cornalto> die we bouwden in opdracht van Alain Van Zeveren. In dit geval gebruikten we echter kwalitatief heel wat betere elektromagneten van Tremba. Gezien de diameter van deze magneten een plaatsing naast elkaar, boven of onder de ventielen, onmogelijk maakt beslisten we twee duwmagneten toe te passen voor resp. het 1-toon en het anderhalve toonsventiel terwijl we het halvetoonsventiel -het middelste- bedienen met een trekmagneet gemonteerd onder het ventiel. Daartoe dienden we wel een messing plaatje voorzien van M3 schroefdraad onderaan in het ventiel met cyaanacrylaatlijm vast te kleven.

In tegenstelling tot de <Trumpeter> and <Cornalto> robots, voorzagen we hier ook in wat beweging, zij het eerder minimalistisch. Daartoe monteerden we het instrument en de drager ervan op een in een juk draaiende as. Dit geheel kunnen we zachtjes laten schommelen via een aandrijving met een Crouzet synchroonmotor met 1:650 vertragings kast en een excentriek. Aan het plaatsen van positiesensoren verzaakten we in dit ontwerp.

Voor de aandrijving van het mondstuk maakten we gebruik van een Padu 100 W membraankompressor aangestuurd door een historische maar nog steeds uitstekende LM12 power op-amp met een zuiver analoge symmetrische voeding. Het maximaal vermogen is in dit ontwerp beperkt tot 40 Watt, ruim voldoende voor een maximale geluidsterkte zoals op een door mensen bespeeld instrument.

Ingaand op een verzoek van onze gebruikers, wijzigden we voor deze robot de werking van controller 17 waarmee het luidheidsniveau (sustain) na de aanslag (velocity) geprogrammeerd kan worden. Hier wordt deze controller benut om het sustain niveau in te stellen als een percentage van de aanslagsterkte. Hierdoor is het met deze robot niet langer mogelijk een sustain niveau in te stellen dat hoger is dan de aanslagsterkte. Het soepel regelen van de muzikale expressie via kontrole van de velocity waarden is met deze implementatie evenwel heel wat eenvoudiger geworden. Ook voor real time gebruik kan het een wezenlijke vooruitgang betekenen.

In deze robot implementeerden we voor het eerst ook een vorm van muzikaal-interpretatieve artificial intelligence. Zo worden tonen die met een overlapping in een bestand staan of zo worden uitgestuurd, automatisch legato gespeeld. Hierdoor komt de attack golfvorm evenals de attack-decay faze in de omhullende van de klanken te vervallen en sluiten de tonen gewoon op elkaar aan in de sustain faze. Gebruikers die de robot met code aansturen, kunnen om legato te bereiken, gewoon de note-off kommando's weglaten. Dat laatste is voor gebruikers van commenciele sequencers onmogelijk. Wanneer de <Teno> robot een passage in legato speelt, dan kan de gebruiker nu ook een portamento instellen. Daartoe moet controller 8 een waarde toegekend krijgen. De duur van het portamento is een funktie van de waarde van de parameter. Het effect werkt best met relatief kleine waarden voor deze controller.

References:

Beauchamp, J.W. "Analysis and Synthesis of Cornet Tones Using Nonlinear Interharmonic Relationships". In: j-aes, volume 23, number 10, pages 778--795, 1975.

Beauchamp, J.W., "Analysis of Simultaneous Mouthpiece and Output Waveforms of Wind Instruments" . In: j-aes, 1980, Preprint No. 1626,

Benade, Arthur .H., "Fundamentals of Musical Acoustics". Ed.: Oxford University Press, 1976.

De Keyser, Ignace "Mahillon" (doctoral dissertation), 1995

Fletcher, N.H. & Tarnopolsky, A. "Blowing pressure power and spectrum in trumpet playing" In: J. Acoust. Soc. Am., volume 105, number 2, part 1, 1999.

Martin, Daniel W., "Lip vibrations in a Cornet Mouthpiece", In: J.Acoust.Soc.Am. vol13 . 1942

National Semiconductor Corporation, "Linear Databook 1", p.2-272 -2-285 (LM12), 1988 Edition.

Raes, Godfried-Willem, "Kursus Akoestiek", Ghent University College 1982/2014, Internet: http://www.logosfoundation.org/kursus/4023.html

Raes, Godfried-Willem, <Bug> an automated Fluegelhorn, 2016.

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

Raes, Godfried-Willem, "Logos @ 50, het kloppend hart van de avant-gardemuziek in Vlaanderen", ed. Stichting Kunstboek, 2018

Rose, Nicholas and Holloway, Damien, "Finite element modeling of brass musical instruments', in: Proceedings of Acoustics, Fremantle, Australia 2012.

Smith, Bob H., "An Investigation of the Air Chamber of Horn Type Loudspeakers", in: The Journal of the Acoustical Society of America 25, 305-312 (1953); https://doi.org/10.1121/1.1907038

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

Back to Main Logos page:index.html

To Godfried-Willem Raes personal homepage...

To Instrument catalogue

Construction & Research Diary:

• 26.04.1983: Antieke Charles Mahillon tenor saxhoorn gevonden op de Gentse rommelmarkt. Blijkt in redelijk goede staat te zijn, hoewel er hier en daar op onorthodoxe wijze solderingen werden op uitgevoerd.
• 06.02.2024: Het instrument opnieuw opgedolven uit onze verzameling en de mogelijkheden tot automatisering onderzocht. Daarbij vooral rekening houdend met het treurige feit dat we niet meer over middelen beschikken om nodige en/of nuttige nieuwe onderdelen in te kopen. Alles uit voorraad te bouwen dus. Een bekering tot de Islam weigeren we echter resoluut. Een aansluiting bij Vooruit nog veel minder...
• 07.02.2024: Om het probleem van de te dicht bijeenstaande ventielen waardoor het gebruik van voldoende krachtige elektromagneten bemoeilijkt wordt op te lossen, bedachten we een ventielmechanisme waarbij het halftoonventiel bediend wordt door een trekmagneet, en zowel het 1 toon als het 1 1/2 toon ventiel door duwmagneten.
• 08.02.2024: Draaibankwerk: draaien van de laval tuit te gebruiken als akoestische impedantietransformator grotendeels volgens het recept en de maatvoering gebruikt voor <Bono> en <Heli>. Hier vertrekken we van een bestaand mondstuk voor een tenor saxhoorn. De membraankompressor die we hier willlen toepassen is een Padu driver, 100 W - 32 Ohm.
• 09.02.2024: Bestudering van de firmware, zowel voor de ventielen als voor de kompressor-driver.
• 10.02.2024: Eerste zaag en lastwerk voor het chassis.
• 11.02.2024: Verder werk aan het houd-chassis voor de saxhoorn.
• 12.02.2024: We vallen zonder argon gas... Konstruktiewerk stilgelegd. Selektie van geschikte voedingen.
• 13.02.2024: Argon gas ingekocht met de hulp van Moniek Darge en Kattie Couck. M3 draad ingetapt op anker van de trekmagneet voor het middelste ventiel. De afregeling van de positionering daarvan belooft een zware klus te worden. Stukje messing 4 mm dik afgedraaid en centrisch van M3 schroefdraad voorzien. Dit kleven we met cyaanacrylaat lijm vast onderaan in het bewegend deel van het ventiel. Tegen het eind van de dag, alle ventielen met elektromagneten uitgerust en grofweg afgeregeld. Opmeting van de nodige bedrijfspanningen voor elk gemonteerd en van veren voorzien ventiel:

  ventiel	solenoid	minimum spanning voor bekrachtiging	nodige houdspanning	Rdc
  1/2T	trek	18 V	12 V (>3 V)	43 Ohm
  1T	duw	24 V	12 V	43 Ohm
  1 1/2 T	duw	17 V	12 V (>8 V)	43 Ohm

  Op grond hiervan kunnen we de nodige voedingsspanningen opnieuw berekenen. De houdstroom bij alle ventielen ingedrukt en bij 12 V voeding wordt nu 850 mA. De stroom bij een maximale puls en een negatieve voedingsspanning van 24 V is dan 2.5 A. Dit hub-board voor ventielinstrumenten kunnen we alvast verder afwerken:
• 14.02.2024: Ets- en boorwerk: nog wat PCB's voor de kompressordrivers gemaakt evenals een reserve hub-board voor ventielinstrumenten.
• 15.02.2024: Herberekening van het synth board en bestukking ervan. Formant resonators uitgevoerd zoals op <Cornalto>. We overwegen hier gebruik te maken van AD734 multipliers aangezien we er nog een tweetal op voorraad hebben. Het zijn 0.1% precizie exemplaren die per stuk zo'n 61 Euro kosten. De funkties van enkele pinnen is echter wat verschillend. Op ons PCB liggen de pinnen 13,10 en 9 aan massa. We kunnen altijd terugvallen op MPY634 of AD534 want ook die hebben we nog op voorraad.
• 16.02.2024: Synth board helemaal bestukt en afgewerkt. Dit is in principe klaar om geprogrammeerd te worden. Eerste voorbereiding van de testkode voor <Teno> binnen onze GMT software.
• 17.02.2024: Twee microprocessors voor het synth board geprogrammeerd met de versie 1.0 firmware voor <Teno>. Hub board verder bestukt en afgewerkt.
• 19.02.2024: Montage, afwerking en eerste tests van de synth, power amp met LM12 chip en bijhorende voeding. At first, the LM12 board didn't work. Testing revealed that the 'made in China' LM12CLK labeled 'Steel', had its output stuck to -Vcc. Replacing the chip with one labeled LM12CLK with production code A56AD solved our problems.
• 22.02.2024: Tests with a Crouzet motor. It can be used to implement movement here.
• 23.02.2024: Further work on the main chassis. Cutting of the triangular holders for the carrier of the tenorhorn. Here we use stainless steel plate 3 mm thick. Cutting and sawing of the L-profile holding the IEC mains entry. Should we mount a power switch as well? Decision made: the trolley will be a three-wheeler. The two wheels on the backside, 240 mm diameter, using cheap foam-tyre spoke wheels. The axle is 10 mm here.
• 24.02.2024: Further work on the chassis and the trolley. Slow PWM implemented for the Crouzet motor, using a MP240D4 solid state relay. All chassis parts welded using TIG.
• 25.02.2024: Trajektbegrenzing ontwerpen. Montage van de gerecycleerde 24V en 12V voedingsmodules onderaan in het chassis. Montage van het midi-hub board met de midi input konnektor.
• 26.02.2024: Trajektbrenzers aangebracht. Midi-hub board afgewerkt en geprogrammeerde PIC ingeprikt. Aanhechtpunt voor de beweging gemaakt uit een stukje 25 x 25 inox vierkante buis voorzien van een asgat van 6 mm. Dit gelast aan de onderkant van de althoornhouder. Eerste aanzet van de bedrading van de voedingsspanningen. Draaien van 35 mm nylon afstandbussen voor de 8 mm as waarop het bovendeel moet kunnen draaien en schommelen. Montage van de drie wielen op het chassis. Het voorwiel moet nog voorzien worden van vier 8 mm hoge afstandsbussen voor de M8 bouten.
• 27.02.2024: Eerste testmontage van het gehele instrument. Bovenste as voorzien van twee nylon spacers van 35 mm, gedraaid op de draaibank, Motor test met belasting., Eerste test met de netspanning. Isolatie aangebracht tussen synth board en de power opamp koelvin.
• 28.02.2024: Afwerking koperen excentriek voor de schommelbeweging. Uitzoeken van geschikte lampjes en bijhorende armaturen. Die moeten wel allemaal op een voedingsspanning van 12V kunnen werken en de stroom moet redelijk beperkt blijven. Blauwe led-strip toegevoegd. Warmwitte 12V 125mA led lampjes met G4 sockets gemonteerd voor de ogen.Oranje reflektor gemonteerd in de voorkant van het 100 x 50 x 5 kokerprofiel.
• 29.02.2024: Eerste tests onder spanning en met firmware: lijst met bugs opgesteld: CC10 block, adsr not working, hold op ventiel 1T werkt niet, lampjes zijn foutief gemapt. Tessituur is foutief in de golfvormgenerator. Amplitude is veel te luid.
• 01.03.2024: Eerste revisie van de firmware. CC10 voor de motorsturing is nu in orde. De lampjes werken nu eveneens zoals het hoort. De tessituur is in orde. ADSR heeft nog bugs en de formant moet nog afgeregeld worden. De ingangsspanning op de 7815 en 7915 regulators is met 37 V eigenlijk wat te hoog. We zouden er goed aan doen een 2 W zenerdiode 10 V in serie te plaatsen en ook een kleine koelvin ware aangewezen.
• 02.03.2024: 1Tone valve bug found and killed: mechanical hardware problem! Gat in de sluiting van het 1/2T ventiel onderaan vergroot om de wrijving met de M3 draadstang op te heffen
• 03.03.2024: ADSR not working bug found: replacing the AD734 chips with MPY634 solved it... Alle default parameters uitgetest en vast geprogrammeerd in de PIC's. Motor automatisering geprogrammeerd op de hub-PIC. Oranje LED licht (gedemonteerd uit een oranje flashlicht van Chinese makelij) gemonteerd op de voorzijde. Ter begrenzing van de stroom tot ca. 500mA, plaatsten we hier een 10 Ohm vermogensweerstand in serie. Het gedissipeerd vermogen wordt nu 6 Watt. De <Teno> robot is eigenlijk speelklaar nu en kan aan de gebruikers worden overgeleverd.
• 04.03.2024: verdere debugging van de firmware. Feedback van Kristof Lauwers: implementatie van de ADSR gewijzigd. CC17 (sustain) wordt nu een percentage van de velocity. Wielassen voorzien van een gleufje waardoor ze nu goed vast komen te zitten.
• 05.03.2024: de release faze in de ADSR vertoont nog wat raar gedrag. Hier moet nog ergens een bug schuilgaan. <Teno> wordt alvast ingeschakeld in de orkestratie van Gyorgy Ligeti's 'Zes Bagatellen'.
• 06.03.2024: Hele dag gewerkt op kode analyse van het ADSR gedeelte. Voor de aansturing van de pedaaltonen, laten we nu het golfvormbestand met een klankinzet volledig weg.
• 07.03.2024: Werking van de ventielen afgewerkt: vervanging van de totaal versleten terugslagviltjes en afstellen van tangenten en schroeven.
• 08.03.2024: Afwerking en debugging van de tweede test PCB voor de synth schakeling. Hiermee kunnen we gemakkelijker in het labo aan de slag voor metingen.
• 10.03.2024: Onderzoek naar de mogelijkheden om ook legato-spel en portamento te implementeren. Dit is eigenlijk een vorm van muzikale artificiele intelligentie wanneer we het automatisch laten verlopen op initiatief van de robot zelf. Hiervoor zijn aanpassingen nodig in de firmware voor alle drie de microprocessoren...
• 10-13.03.2024: Intensief werk aan de firmware om legato en portamento te implementeren. Nu versie 2.0, min of meer werkend gekregen... De 8-bit processor (de 18F2620) krijgt het nu bijzonder hard te verduren. Als we op deze weg verder willen gaan, dringt de noodzaak zich op een snelle kommunikatie bus tussen de processoren onderling te implementeren.
• 14.03.2024: <Teno> met de nieuwe firmware overgegeven aan de gebruikers voor feedback en evaluatie. Kristof Lauwers past de GMT player aan voor gebruik van de pasgeborene.
• 15.03.2024: Om een of andere reden geeft <Teno> geen kik meer... Wellicht een storing in de hardware van het synth board, want de ventielen werken zoals normaal en de membraandriver blijkt ook helemaal intakt. De voedingsspanningen zijn o.k. Er is ook een bug of toch zeker een probleem met nootherhalingen. Piazzolla test file gemaakt evenals een orkestratie van de Vlaamse Leeuw met <Teno> in de melodielijn.
• 16.03.2024: Handvat maken of niet? That's the question...

Maintenance information:

+24V - 2.5 A power supply: recycled DVE Agilent modular SMPS, type U1253-60002. Model DSA-60W-20.1, production date: 04/2008

+12V - 5 A power supply module, Model 0179 Amplus, Made in China.

+36 V - o - -36 V analog power supply, using a 100 VA toroidal transformer. The +15 V - 0 - -15 V supply for the opamps is derived from this power supply.

+ 5V - 2 A smps module on the hub-board. (XP-Power)

Compression driver: PADU 100. 100 W, 16 Ohm.

Multiplier chips: MPY634 (Burr-Brown).

LM12 power opamp, 150 W, analog amplifier.

Microprocessors: Microchip 18F2620, 24EP128MC202, 24EP256MC202

Power-on relay: SPST-NO 20A/ 5Vdc coil, type G4A-1A-E DC5, RS-components stock nr.: 683-9065

[EOF]