Quartertone Percussion Robot

<Tubi>

or

<2B>

Godfried-Willem RAES

2003 / 2005

[Nederlandstalige versie]

 

<Tubi>

This musical robot consists of a assembly of 74 tuned thick aluminium tubes. The compass is 3 octaves and the instrument is tuned in equal temperament quartertones ( 2^(1/24) intervals). The longest and lowest tube, sounding midi note 72 (or 525Hz) is 563mm long, the shortest, sounding midi note 108.5 (or 4328Hz) is 185mm long. Because of its extended range in the extreme trebble and its quartertone tuning, this robot lends itself particularly well to music using spectral harmony techniques as well as aural generation of differential tones.

The tubes have individual beaters driven by solenoids. Musical dynamics are implemented by applying pulse width modulation techniques in the driver circuits. The circuitry used is very similar to that developed for our <Vibi> and one of our <Player Piano> automats. The global layout of the PC board assembly and wiring became:

The power supply for the solenoids is 48V dc, 12.5A such that simultaneous strokes on all tubes do not burn out the power supply. The 5V/4A supply for the logic boards makes use of a Suisse made solid state switcher (Melcher, CSR2005-7, dc-dc converter 38-90V in / 5V-4A out) , as shown in the straigthforward schematic below:

A small extra board was added in 2005 to accomodate the power supply for the video camera (12V/130mA). The power for the solenoids (and for the camera) comes up only after reception of the appropriate pin code from the connected PC or via midi if the PIC-board is installed. Using the PIC board, the user has to send midi controller 66 with any non-zero value to switch on the high voltage circuits. The pincode decoding comparator is very simple and uses following schematic:

The display being in series with the 40A relay, will be lit only after reception of the correct pincode, this indicating the instrument to be ready for playing. The instrument is mounted in a TIG-welded steel structure with four large and sturdy wheels. It can also be taken from its base and used suspended from a ceiling, thus saving stage space if needed. The assembled board, wired together, can be seen on the pictures below:

This is the assembly holding the demultiplexer board (extreme right) and 4, one-octave each, controll boards for the 'normally' tuned tubes.

This is the assembly holding the 3 timer boards for the quartertone tubes as well as, to the right the display and the pin-code startup board. At the extreme left one can see the ActiveWire USB interface board. This board can be exchanged for a PIC controller board such that direct midi control becomes possible as well.

Mapping:

Midi note range: 72-108 for the normal chromatic pitches and 24-60 for the notes a quarter tone higher. (4 octaves down) Within our programming environment for real time composition, <GMT>, fractional midi notes can be used: 72, 72.5, 73, 73.5 .... 108, 108.5. In 'musical' staff notation:

Note Off commands are not required. Velocity is implemented and has a wide controll range. (0.25 microseconds to 32 ms pulse duration)

Midi controller 66 is used to switch the solenoid power on or off.

The midi listen channel can be selected using the DIP-switches on the midi-input board. The setting is only read after reset (midi controller 127 , the value of the data byte does not matter) or on a cold boot of the microprocessor. The default midi channel is 15.

Techical specifications:

Design and construction: dr.Godfried-Willem Raes

Collaborators on the construction of this robot:

On may 8th 2003, this robot became an integral part of the <M&M> robot orchestra. The midi input board with the PIC controller was added in january 2005, so from now on <Tubi> does no longer require a laptop computer for its control. The new midi input board and mutiplexer circuit became:

The 16 bit timers for the pulses driving the solenoids are scaled according to the formula: pulse = 3582 + (velo * 64) + (velo^2 / 2), wherein velo is the 7-bit midi value (1-127) and pulse is expressed in microseconds.

Music composed for <Tubi>:

 

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:

<Tubi>

Tubi, of <2b>,is een automatisch komputergestuurd buizenspel gestemd in kwarttonen over een bereik van drie oktaven. Het bestaat uit 74 nauwkeurig gestemde buizen uit aluminium. De buisdoorsnede werd gekozen op 30mm, buitendiameter en wanddikte 2mm. Voor de berekening van de stemming werd een specifiek komputerprogramma geschreven. De basisdiapason voor het instrument is 442Hz. De intervallen zijn telkens 2^(1/24) groot.

De door elektromagneten aangedreven kloppers werden zorgvuldig individueel gekalibreerd en hebben een massa varierend tussen 10% en 20% van de massa van de buis waarvoor ze zijn bedoeld. De elektromagneten krijgen een pulsbreedte gemoduleerd signaal toegevoerd. Hoe langer de bekrachtiginspuls duurt, hoe groter de energie waarmee de buis wordt aangeslagen.Daardoor wordt het mogelijk het instrument met dynamische schakeringen aan te sturen en te bespelen.

<Tubi> is voorzien van hetzij een eigen USB poort ofwel een rechtstreeks midi-input board. Wanneer gebruikt met het USB interface, wordt <Tubi> bestuurd via een eigen laptop komputer, bij voorkeur via diens USB poort (ook de printerpoort kan worden gebruikt). Via deze komputer en het bijhorende <GMT> programma, kan <Tubi> ook luisteren naar een eigen midi-kommando verzameling. Rechtstreekse programmering op de PC via GMT is dan natuurlijk de favoriete besturingswijze, maar ook via een eenvoudige Basic Stamp (BS2) kan <Tubi> dan in volle glorie tot klinken worden gebracht. Tubi wordt in dit geval dus aangesloten hetzij via de printerpoort van een PC komputer, hetzij via een USB poort, maar ook UDP/IP besturing is dan geimplementeerd. In 2005 voorzagen we <Tubi> daareenboven ook van een rechtstreekse midi-input, wat een specifieke besturings laptop overbodig maakt. De belangrijkste reden was niet zozeer gelegen in de bezuiniging op laptops, maar wel in het simpele feit dat Microsoft ons het leven met de dag zuurder maakt: het zgn. plug and play opstarten van de machines met diverse en steeds wisselende USB interfaces, als het al goed gaat, duurt gewoonweg schabauwelijk lang. Ook de vele timing-glitches veroorzaakt door de nieuwste Windows versies, maken moderne PC's meer en meer ongeschikt voor ernstig en tijdkritisch besturingswerk. Onwaardig voor technologie van de 21e eeuw. Dan maar beter terug naar moderne snelle Microchip PIC-mikrokontrollers...

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 <Tubi> een beknopt bouw- en onderhoudsdagboek bijgehouden:

 

Afmetingen & andere technische specifikaties:

Design en konstruktie: dr.Godfried-Willem Raes

Atelier medewerkers:


(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: 2017-08-05 by Godfried-Willem Raes