Cowbell Robot

Prof.dr.Godfried-Willem RAES

2005 / 2006

<La Vacca>

revision 2013

School of Arts

[Nederlandstalige versie]

 

<La Vacca>

The <Vacca> robot automates the playing of 48 cow bells, ranging in size between 40cm and 8 cm in width. <Vitello>, its calf, another set of 32 bells. The reason why we wanted to automate this kind of sound has to do with the always growing collection of automata in the M&M orchestra: we had already quite a few bell-like sounding instruments with long sustaining sounds (<Belly>, <Llor>, <Tubi>, <Vibi>) , but no really short and dry metal sounds. Here cowbells appeared to be the perfect outcome. The bells in this robot are struck with wooden balls and/or hardened felt covered piano hammers driven by solenoids. The original iron clappers were removed from all the bells. The assortment of bells we have collected over many years, and in the last weeks before the start of the construction also acquired through eBay and donated by friends, allowed us to build this automaton as a genuine microtonal instrument. However, microtonality is not consistent over the entire ambitus of the instrument. The exact tuning of each bell has been measured and a database is made available. The cowbells used are of three basically different types: the 'classical' Swiss type ('Almglocken'), the Austrian type (more spherical in shape and commonly described as 'Froschmaul' in german), the commercial and a bit vulgar sounding type as made by Latin Percussion (a linear rectangular cone). Since we had also some old real Indian elephant bells in our percussion collection, we decided to integrate them as well. Elephant bells have a shape like goat bells: cylindrical and made of much thinner steelplate and treated with a layer of burned-on brass. The three elephant bells form a part of the 'bass' notes of the instrument and they found a place, suspended, a bit hidden underneath the instrument, together with the 6 LP type cowbells. The lowest pitched cowbell in <Vacca> measures 40cm and sounds midi note 45.

The mechanism for the beaters looks like: Note that the hammer falls back on a black felt cushion. This construction minimises bouncing. The trajectory of the hammer should be alligned by adding/removing layers of felt from this fallback cushion. Some lights were added during a major mechanical as well as electronic revision in october/november 2013. An extra PIC processor was added at this occasion and the power supply was completely rebuild. As cows are supposed to graze, we provided in two green spotlights that can be used to generate some grass on the ground...

 

Music for <La Vacca>:

Midi Mapping and implementation:

Technical specifications:

Pictures taken during construction:

07.04.200510.04.2005
10.04.2005

02.05.2005

26.05.2005

26.05.2005

01.11.2013

<Vitello>

After finishing <Vacca> we found ourselves still left with a quite large collection of cowbells, large and small. So we decided to make a second, smaller cowbell robot, the calb: vitello, in italian. This robot automates the playing of another 32 cow bells, ranging in size between 35cm and 5cm in width. The bells in this robot are struck in ther same way as in <Vacca> although here, generally somewhat softer beaters where used. The original iron clappers were removed from all the bells. The exact tuning of each bell has been measured and a database is available. The cowbells used are of three basically different types: the 'classical' Swiss type ('Almglocken'), the Austrian type (more spherical in shape and commonly described as 'Froschmaul' in german) as well as the heavy real-bell shaped bells as found in the canton of Basle.

Read more: go to special <Vitello> page for all details, specs and history.

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:

<La Vacca>

De <Vacca> automaat is opgebouwd uit 48 koebellen. Dit type bel wordt vervaardigd uit staalplaat (meestal op de oppervlakte voorzien van een laag messing of braseerkoper) en wordt gekenmerkt door zijn korte galm. De bellen worden aangeslagen met houten kogels en/of piano hamers aangedreven door snel aansprekende elektromagneten. De oorspronkelijke gesmede weekijzeren klepels werden overal uit de bellen verwijderd. Omdat de gebruikte piano hamers (opgebouwd uit vilt) toch wat te zacht bleken, hebben we ze wat harder gemaakt door ze te drenken in een dunne vernis. Aangezien we een vrij grote verzameling koebellen in voorraad bleken te hebben, ontstond de mogelijkheid dit instrument mikrotonaal te maken, tenminste toch voor een gedeelte van de beschikbare tessituur. De laagste noten worden onder meer meegespeeld door heuse antieke olifanten bellen uit India, opgehangen onderin het instrument. De eigenlijke koebellen, en enkele erg grote exemplaren werden in de automaat opgenomen, behoren tot vier naar vorm en klankkleur onderscheiden kategorien: het klassieke Zwitserse model, verkoperd en met gekromd trapezoidaal lichaam, het Oostenrijks model (Froschmaul) , sterk sferisch gevormd en met een ovale opening veel kleiner dan de grootste diameter van de bel, het tiroler type, en het amerikaans slagwerk model zoals onder meer gemaakt door Latin Percussion (LP), met een veel eenvoudiger vorm en een wat doffe en vulgaire toon. Van dit type bestaat ook een autentieke variant, die konisch of antikonisch is gebouwd, wat ronder klinkt maar minder penetrant. Een wat aparte vijfde kategorie wordt gevormd door de olifant- en geitebellen veelal afkomstig uit India en Pakistan. Deze zijn min of meer cylindrisch en net zoals de Europese types meestal verkoperd, wat gezien het gebruik om de nek van het vee logisch is omdat ze anders veel te snel zouden roesten. Ze bestaan uit vrij dunne staalplaat en hebben een veel geringer dynamisch bereik dan de Europese modellen. Het staal waaruit ze zijn gemaakt is ook niet gehard, wel meestal gebraseerd of verkoperd. Ze zijn bovendien heel wat goedkoper. We hadden nog een grote verzameling kameel-, geite- en koebellen uit hard hout (eerder klappers of rammelaars, voorzien van 1 tot zes klepels) van zowel Afrikaanse als Indonesische oorsprong, maar die weerhouden we eventueel voor een latere automaat... De luidst klinkende koebellen zijn ongetwijfeld de 'klassieke' Zwitserse. De meest ronde klank wordt voorgebracht door de froschmaultypes wat mede wordt veroorzaakt door het feit dat het volume van de ingesloten lucht zich als een Helmholtz-resonator gedraagt afgestemd (bij goede klokken altans) op de zoemtoom. De bellen van het Tiroler type klinken uitgesproken kort en metaliek. Ze zijn ook vaak niet verkoperd, maar van een laagje vernis voorzien, wat erop kan wijzen dat ze eigenlijk in eerste plaats voor toeristen gemaakt worden. Een typologie van de koebel, weergegeven in de vorm van een kleine reeks typische fotos, geven we in onderstaande geillustreerde tabel:

 

Swiss type Froschmaul type Goatbell / Herdeschelle Linear type Tiroler type

Het laswerk voor <La Vacca> was geen eenvoudige klus vanwege de enorme diversiteit aan afmetingen, vormverhoudingen en materiaalsamenstelling van de zeer heterogene verzameling koebellen. Geen gewoon TIG seriewerk dus, maar bel per bel afmeten, passen, positioneren, korrigeren , lassen...

De elektronische aansturing van deze verzameling leverde daareentegen geen bijzondere problemen op, daar we konden terugvallen op hardware reeds eerder onwikkeld voor robots zoals <Llor>, <Troms> en <Puff>. Ook hier wordt de aanslaggevoeligheid dus bereikt door een preciese regeling van de pulsduur van de magneetbekrachtiging waarvoor een spanning wordt gebruikt die 3.75 maal de nominale werkingsspanning (24V) beloopt voor de gebruikte elektromagneten.

De schakeling voor de voeding kon uiterst eenvoudig worden gehouden, aangezien stabilisatie van de 90V spanning niet nodig bleek vanwege de heel korte duur van de bekrachtigingspulsen: De stabilisatie van de 5V spanning is geintegreerd in het midi-hub board vanwaaruit alle andere boards zowel hun voeding als hun data input signaal betrekken. Voor de lampjes werd een afzonderlijke 12V voedingsmodule ingebouwd. Aangezien een koe toch moet kunnen grazen, voorzagen we <Vacca> van twee afzonderlijk bestuurbare groene spotjes waarmee wat gras op de bodem kan worden gegenereerd.


Midi Mapping:

Overzicht van de gebruikte bellen:

Bedradings nummer

  • 1-16 = PIC board 1
  • 17-32 = PIC board 2
  • 33-48 = PIC board 3
  • 49-54 = PIC board 4 - Vitelllo
Midi Note (absolute) toonhoogtes (pitches) (in midi) type bel bouwdiepte in mm / inklusief beugel breedte/hoogte

breedte/hoogte

galmopening

gewicht / herkomst / notas
1 48 45 / 52 Froschmaul 370 400 / 290 234 / 205 kont bel
2 49 50 / 67 Tiroler 290 300 255 / 190 Kupsch
3 50 51 / 68 Froschmaul 320 350 / 220 230 / 130 kop - Botha
4 51 53.3 Froschmaul 305 340 / 250 205 / 190 Hotel
5 52 54 Olifant 400   220 India
6 53 57/60 Froshmaul 243 / 270 261 / 178 163 / 120 Zickwolf
7 54 57 Olifant 380   215 India
8 55 59 Olifant     180 India
9 56 48 / 72          
10 57 48/ 60 Froschmaul 225 250 / 140 190 / 75 mounted on the right backside
11 58 68          
12 59 69.5          
13 60 70 Tiroler 150 140 110 / 83 Kupsch
14 61 71 LP        
15 62 72 / 88 Tiroler 130 140 100 / 75  
16 63 72.5 LP        
17 64 72.5 Zwitsers        
18 65 72.8 Zwitsers        
19 66 73.5          
20 67 74          
21 68 73 LP       Latin Percussion
22 69 75.2          
23 70 75.8          
24 71 76          
25 72 76.5 Tiroler 105 130 79 / 57  
26 73 78 Froschmaul   110 / 70 75 / 50  
27 74 76.8          
28 75 77.9          
29 76 79 Zwitsers       rommelmarkt 21.05
30 77 78.5          
31 78 80 Zwitsers        
32 78 80.5 80.5 Zwitsers      
33 80 81 Zwitsers        
34 81 81          
35 82 81.6          
36 83 81.8 Zwitsers        
37 84 82 Zwitsers        
38 85 82          
39 86 81.5          
40 87 83 Tiroler        
41 88 83.5 Zwitsers        
42 89 84          
43 90 84.1          
44 91 86 Zwitsers        
45 92 84.5 Zwitsers        
46 93 86.6 Froshmaul       exchanged 25.05.2008
47 94 87 Tiroler        
48 95 88 Froschmaul        

elephant bells


`

 

<Vitello>

Nadat <Vacca> was afgewerkt hadden we nog een erg ruime verzameling koebellen op overschot. Daarom besloten we de koe ook een kalfje te gunnen, waardoor <Vitello>, italiaans voor kalf ontstond. <Vitello> omvat 32 koebellen van drie verschillende types, waaronder een type dat niet in <Vacca> is terug te vinden: de ronde tamelijk zware gegoten klokken zoals we die aantreffen in het kanton Basel.

Een afzonderlijk pagina over <Vitello> geeft gedetailleerde informatie, bouwgeschiedenis en specifikaties.


Bouwdagboek:

(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

Composers Manual Go to Godfried-Willem Raes' homepage

Last update: 2017-08-05 by Godfried-Willem Raes


Servicing and spare parts information:

<Vacca>:

Piano hammer solenoids: August Laukhuff, Weikersheim. Katalog nr. 300110, 24V - 140 Ohm (171mA), without varistors and wires. Pulling force at lowest drilled hole in anchor: 9.8N for a displacement of 2.5mm, at highest hole 4.9N for a displacement of 5mm.

For the very large cowbells and for the elephant bells, another Laukhuff-type was used: Trakturmagnet, 24V 0.5A @ 100%DC - 10 Newton

All solenoids run from a 90V DC supply, so 3.75 times their rated voltage.

12V power: XP Power, type ECL25US-E, 12V, 2.1A (Farnell)

Wheels: Kaiser & Kraft.

Power supply circuit:

Hub-board circuit diagram:

Source code for hub firmware. (PIC 18F2525)

Source code for the solenoid PIC's (ZIP file)

Lights:

If replacing bulbs, make sure that the total power stays under 24W, as this is the maximum deliverable power for the 12V power supply.


Historisch materiaal m.b.t. het gebruik van koebellen:

Zwitsers koebellen orkest...

Appenzell, postkaart opgenomen in het archief van Stichting Logos.

terugkeer van de alpenweide met koeien en klokken rond de eeuwwisseling 19e-20e eeuw.