<Trump>

an automated organ trumpet register with exponential horn

Godfried-Willem RAES

1999-2005

[Nederlandstalige versie]

<Trump>

The design of this musical robot started with an old trumpet register taken from an early 19th century organ. Nearly all resonators, made of the infamous as well as anachronistic pipe metal (lead / tin) where smashed, rendering plans for restoration idle. The only parts we kept were the reeds and the shalots. The pipes give out in a large exponential horn constructed from stainless steel, and common for all pipes. The concept of this automaton is more or less the exact opposite of what instrument builders in previous centuries always attempted at: homogeneity of timbre over the entire compass of the instrument. Here we on purpose gave each pitch a timbre of its own. Therefore we calculated as series of small conical horns, such that the lowest sounding notes get the smallest cone, going slowly up in size to middle C and from there on down again up to midi note 68 (A). In the higher part of the register, it sounds very much trumpet like, whereas sharpness of tone color increases with decreasing pitch. The exponential horn homogenizes the sound to a certain extend but, more important, guaranteed a loud and very well projected sound. The notes are switched in the windchest with electrical pallets, solenoid driven. Wind pressure control is possible, although as can be expected from single reedpipes, does not preserve tuning! Maximum wind pressure is 300mm watercolumn and generated by a Laukhuff Ventus-type organ blower driven by a programmable Hitachi motor controller. The pictures below are taken during the construction phases.

 

 

The entire circuitry for this robot makes use of a single fast PIC controller: a Microchip PIC18F252 - I/SP type. This controller takes care of the midi input parsing, the note on/offs for the latches, Mosfets and solenoids as well as of the PWM for the 3-phase motor controller, via an optoR (LED/LDR combination) coupler. The circuit looks like:

The circuit is assembled on a single eurocard and includes the 5V dc power supply (500mA) for this board as well as for the note latch boards.. The component specified as OptoR in the schematic is an encapsulated combination of a LDR and a small bulb or LED. For the housing we used the case of a very ancient 27MHz crystal, since this could be made completely lighttight and yet be opened again for possible replacement of the bulb or bright white LED. The use of an LDR here gives us signal integration for free, since these components are inherently very slow reacting devices. The construction further guarantees us complete galvanic separation between PIC board and associated electronics and the 3-phase motor controller. The use of a microcontroller obviously greatly simplifies the schematic and the circuitry required. The ingenuity is now required on the level of the software design for the PIC controller. We confined this task to our collaborator Johannes Taelman.

The power supply, although designed to cope with peak currents of over 7 A at 15V, was very straightforward, using a linear regulator mounted on a large heatsink.

Mapping:

Midi note range: 32- 68. (G#-g'#)

Note Off commands are required. Volume control (wind pressure) is implemented and has a wide control range. The tuning of the instrument is only guaranteed for volume controller set to the value 100 (corresponding to motor AC frequency 33Hz).

Trump responds to the midi all-notes-off command.

Controller 7 is implemented for wind pressure control. The value for this controller should always be 100.

Technical specifications:

Design and construction: dr.Godfried-Willem Raes (1999-2004)

Collaborators on the construction of this robot:

Music composed for <Trump>:

Back to Logos-Projects page : projects.html Back to Main Logos page:index.html To Godfried-Willem Raes personal homepage... To Instrument catalogue Go to Godfried-Willem Raes' homepage

Nederlands:

<Trump>

Voor de bouw van deze automaat maakten we gebruik van de restanten van een tot een puinhoop herleid trompet register van een vroeg negentiende eeuws orgel. De paviljoenen waren werkelijk tot een schroothoop herleidt waardoor aan restauratie niet te denken viel. Alleen de tongen en de pijpvoeten bleven in dit ontwerp bewaard en zelf alle stemkrukken werden vervangen. In plaats van individuele resonatoren voorzagen we deze automaat van een voor alle pijpen gemeenschappelijke resonator gevormd als exponentiele hoorn. Deze hoorn lasten we uit inox. De pijpen voor de laagste tonen monden uit in het kleinste deel van de hoorn, terwijl de hoogste helemaal voorin uitmonden. Het ontwerp van dit instrument staat zowat diametraal tegenover een minstens twee eeuwen oude traditie -zoniet een obsessie- in de instrumentenbouw, waarbij bouwers ernaar streefden om een zo toonhoogte onafhankelijk mogelijke klankkleur te verkrijgen voor elk instrument of register dat ze ontwierpen. Hier wilden we precies het omgekeerde: voor elke toonhoogte een zo eigen mogelijke formant maar dan wel volgens een bepaald en voorspelbaar systeem. Daartoe voorzagen we de laagste pijpen van heel kleine konussen (zoals in een regaal) die in lengte traag oplopen naarmate de toonhoogte stijgt. Dit loopt vanaf midi noot 32 tot en met 60. Van daaraf gaat het dan weer in omgekeerde richting en verkorten de konussen volgens een omgekeerd exponentiele kurve. Hierdoor klinken de hoogste pijpen uitdrukkelijk trompetachtig, terwijl de lage alsmaar snerpender en nazaler gaan klinken. Het oor wordt hierdoor systematisch op een verkeerd spoor gezet bij de inschatting van de oktaafligging van de voortgebrachte tonen. De hoorn homogeniseert de klank wat, maar staat vooral in voor een luide en uitstekende projektie van de toon. De klankkleurverschillen tussen de pijpen onderling hebben voor gevolg dat een auditieve illuzie makkelijk kan worden geschapen: bij een stijgende toonladder, klinkt er tegelijkertijd een dalende ladder in de formantstruktuur.
Voor het stemmen en intoneren van de tongwerken moet de exponentiele hoorn (bij voorkeur met een takel, vanwege het grote gewicht) worden afgenomen. Hij is daartoe op een draaiende as gemonteerd aan de achterzijde. De windlade is, afgezien van het bovenblad waarop de pijpen rusten en waarvoor tropisch hardhout werd gebruikt, eveneens geheel vervaardigd uit gelast inox. De elektromagnetische ventielen waarmee de luchttoevoer naar de pijpen wordt geschakeld zijn binnenin de windlade geplaatst. Voor de windvoorziening maakten we gebruik van een Ventus orgelblazer van de firma Laukhuff, met een regelbare winddruk van maximaal 300mm waterkolom. De aansturing van de motor gebeurt met een Hitachi motorcontroller. Zoals voorspelbaar en normaal bij tongwerken, is ook hier de stemming afhankelijk van de winddruk. Alleen bij een motor AC frekwentie van 32Hz is de stemming korrekt. Controller 7 moet dan ook steeds met de waarde 100 worden uitgestuurd.

Bouwdagboek:

Omdat ons vaak wordt gevraagd hoeveel werk en tijd kruipt in, en nodig is voor, het bouwen van een muzikale robot, hebben we ook voor <Trump> een beknopt bouwdagboek bijgehouden:

 

(Terug) naar logos-projekten:

projects.html

 Terug naar Logos' index-pagina:

index.html

 Naar Godfried-Willem Raes personal homepage... Naar katalogus instrumenten

gebouwd door

Godfried-Willem Raes

 Go to Godfried-Willem Raes' homepage  

Last update: 2020-11-25 by Godfried-Willem Raes

Technical data sheet and maintenance instructions: