La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Contrôle électronique d'un orgue de barbarie P. Pénard – Sarlat - 2014.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Contrôle électronique d'un orgue de barbarie P. Pénard – Sarlat - 2014."— Transcription de la présentation:

1 Contrôle électronique d'un orgue de barbarie P. Pénard – Sarlat

2 Plan Généralités Le standard Midi Principe d'une chaine de commande Les relais Exemple Démo 05/04/20142Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

3 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard3 Généralités

4 De d'électronique pour quoi faire ? Remplacer le support carton ou papier par un stockage électronique – Gain de place, de poids, économie – Rapidité de création/modification De nouvelles possibilités – Câblage électrique vs tirage mécanique, registres Contreparties Source d'énergie à gérer dans l'instrument Fiabilité (composants, câblage, long terme…) 05/04/20144Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

5 Le principe Stockage / commande / action Mémoire non volatile Programme enregistré Circuit électronique spécifique Principalement des relais et dérivés 05/04/20145Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

6 Le principe (1) Stockage / commande / action 05/04/20146Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

7 Le principe (2) Stockage -> commande -> action 05/04/20147Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

8 Le principe (3) Stockage -> commande -> action 05/04/20148Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

9 Application à l'orgue Modifier ou adapter le mode de contrôle de l'air – Actionner des clapets (l'électronique se substitue au clavier) – Adapter des vannes existantes (modif +/- en profondeur) – Implanter de nouvelles vannes (nouvel orgue) Cas particulier de l'orgue de barbarie – Plus facile sur un instrument à commande pneumatique – Contrôle des instruments à commande mécanique non abordé ici. 05/04/20149Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

10 Application à l'orgue (1) Tirage électro-pneumatique – Valve type "Hope Jones" (1886) 05/04/201410Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

11 Application à l'orgue (2) Tirage direct – Peterson – Kimber-Allen – Relais dans le sommier – Registre électronique 05/04/201411Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

12 Application à l'orgue (3) Exemple de sommier à tirage direct avec valves Peterson 05/04/201412Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

13 Application à l'orgue (4) Orgue pneumatique contrôlé électriquement – Sans doute le plus facile à mettre en oeuvre 05/04/201413Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

14 Résumé Pour commander électriquement un orgue il faut : – De la musique (!) – "Quelques chose" qui transforme la musique en commandes électriques – Un "dispositif" qui transforme une commande électrique en une action mécanique 05/04/201414Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

15 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard15 Le standard midi

16 Le standard Midi Musical instruments digital interface : Un "standard" Géré par la MMA (Midi Manufacturers Association) (www.midi.org) Première démo au NAMM'1983 – NAMM = National Association of Music Merchants – Faire jouer 2 claviers (Prophet600-Sequential et Jupiter6-Roland) SMF (fichiers midi) en 1988 General Midi (sonorités) : 1991 puis 1999 Il existerait même un POMI pour les orgues ? 05/04/201416Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

17 Le principe Messages unidirectionnels entre une source et un destinataire – Lien point à point : une seule sortie vers une seule entrée 05/04/201417Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

18 Le lien physique Boucle de courant de 5 mA ("0" = on, "1" = off) 10 bits : 1 start, 1 stop, 8 data toutes les 320 ms – Kbauds (25 Ko/s) Prise DIN 5 broches/180° A noter : isolation galvanique émetteur/récepteur 05/04/201418Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

19 Le lien physique Boucle de courant de 5 mA ("0" = on, "1" = off) 10 bits : 1 start, 1 stop, 8 data toutes les 320 ms – Kbauds (25 Ko/s) Prise DIN 5 broches/180° A noter : isolation galvanique émetteur/récepteur 05/04/201419Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

20 Le lien physique Boucle de courant de 5 mA ("0" = on, "1" = off) 10 bits : 1 start, 1 stop, 8 data toutes les 320 ms – Kbauds (25 Ko/s) Prise DIN 5 broches/180° A noter : isolation galvanique émetteur/récepteur 05/04/201420Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

21 Messages Midi Messages Voix – Adressés à tous les instruments connectés – Servent à jouer les notes Canal, Note On, Note Off, Vélocité, Maintien, Attaque… x90 x45 x64 : jouer canal 0 note69(La3) vélocité = 100 x80 x45 x00 : arrêter canal 0 note69(La3) vélocité = 0 Messages Système – Adressés à un instrument particulier (Tune request…) – Messages temps réel (ex : horloge 24PPQM) xF6 xNN xNN x.. : Modif accord instrument NN NN.. 05/04/201421Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

22 Le Midifile Format très compact ( prévu pour des disquettes ) – Codage à longueur variable Inclusion de la notion de temps – Tous les évènements sont datés en relatif Plusieurs formats – Midi0 : 1 piste et 16 canaux – Midi1 : Jusqu'à 16 pistes simultanées – Midi2 : Jusqu'à 16 pistes indépendantes 05/04/201422Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

23 Midifile (exemple) Vision Cubasis Contenu du midifile : 80 octets 05/04/201423Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

24 Midifile (exemple) Le bloc ("chunk") Entête "Mthd"= Fichier midi Entête sur 6 octets Midi1 1 piste Résolution temporelle : x78 = 120 ticks/noire 05/04/201424Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

25 Midifile (exemple) Le(s) bloc(s) Piste "Mtrk" = Début de piste 05/04/201425Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

26 Midifile (exemple) Piste (suite) 68 octets à lire "Maintenant" : Instrument = Occarina "Maintenant" : Titre de la piste (sur 5 octets) Titre = "PPCaP" 05/04/201426Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

27 Midifile (exemple) Piste (suite) "Maintenant" : Signature temps Mesure 4/2 Nb midi clock /click métronome Valeur triple croche en 1/64 noire 05/04/201427Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

28 Midifile (exemple) Piste (suite) "Maintenant" : Changement de tempo Durée d'une noire en microsecondes 07 A1 20 = = tempo 120 Résolution = 120 ticks/noire 1 tick = 0.5/120 = s 05/04/201428Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

29 Midifile (exemple) Piste (suite) Après un temps de = 400 ticks = 1.66s ( codage VLC : = 400 ) Note on sur canal 0 Numéro de la note : 3C (60d) Vélocité : 3C = 60d 05/04/201429Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

30 Midifile (exemple) Piste (suite) Après un temps de = 360 ticks = 1.5s ( codage VLC : = 360 ) Note off sur canal 0 Numéro de la note : 3C (60d) Vélocité : 0 05/04/201430Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

31 Midifile (exemple) Piste (suite) Après un temps de 78 = 120 ticks = 0.5s ( codage VLC : = 120 ) Note on sur canal 0 Numéro de la note : 54 (84d) Vélocité : 3C = 60d 05/04/201431Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

32 Midifile (exemple) Piste (suite) Après un temps de 78 = 120 ticks = 0.5s ( codage VLC : = 120 ) Note off sur canal 0 Numéro de la note : 54 (84d) Vélocité 0 05/04/201432Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

33 Midifile (exemple) Piste (suite) Après un temps de 0 ( Donc : en même temps que l'évt précédent ) Note on sur canal 0 Numéro de la note : 48 (72d) Vélocité : 3C = 60d 05/04/201433Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

34 Midifile (exemple) Piste (suite) Après un temps de = 360 ticks = 1.5s ( codage VLC : = 360 ) Note off sur canal 0 Numéro de la note : 48 (72d) Vélocité : 0 05/04/201434Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

35 Midifile (exemple) Piste (Fin) Après un temps de 0 ( Donc : en même temps que l'évt précédent ) Fin de fichier 05/04/201435Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard Fin de lecture des 68 octets

36 Après… le Midi Discussions depuis 2005 autour du HD-Midi Première démo au NAMM' 2013 – Compatibilité descendante avec le Midi 1.0 – Vraisemblablement couche physique type Ethernet – Une dose de RTP-Midi (AppleMidi) – Transmission sans fil définie dans le standard – Cryptage Quand ? 05/04/201436Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

37 Le HD-Midi Quelques particularités : – Davantage de canaux et de contrôleurs – Plus grande résolution dans la description des données (Valeurs numériques supérieures à 127 ! ;o)) – Possibilité de définir une note par sa fréquence et non plus seulement par son numéro – Note-Update en plus du Note-On et du Note-Off Changement des paramètre d'une note au cours de sa durée de vie – Simplification des messages 05/04/201437Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

38 Résumé Le standard midi : – Convertit une partition en une représentation informatique équivalente. – Génère des messages : Note ON, Note Off, vélocité etc… Tâche suivante à effectuer : – Décodage – Génération d'une commande pour chaque note 05/04/201438Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

39 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard39 Décodage des messages midi

40 Décodage par registre à décalage Le registre est le reflet des sorties – On "pousse" les commandes vers l'endroit où elles doivent aller – Une partie mémoire verrouille (latch) les sorties Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note à jouer Transfert 05/04/201440Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

41 Décodage par registre à décalage Le registre est le reflet des sorties Réception d'une note à commander Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert 05/04/201441Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

42 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties On charge la valeur à décaler (un "1" logique) 05/04/201442Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

43 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Décalage 1 fois 05/04/201443Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

44 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Décalage 05/04/201444Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

45 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Décalage 05/04/201445Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

46 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Dernier décalage 05/04/201446Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

47 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 5 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Transfert vers les sorties 05/04/201447Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

48 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note à jouer Transfert Le registre est le reflet des sorties Et verrouillage 05/04/201448Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

49 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 3 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Réception d'une nouvelle note à commander 05/04/201449Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

50 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 3 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties On charge la valeur 05/04/201450Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

51 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 3 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties On décale 05/04/201451Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

52 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 3 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Dernier décalage 05/04/201452Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

53 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note 3 ON Transfert Le registre est le reflet des sorties Transfert 05/04/201453Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

54 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note à jouer Transfert Le registre est le reflet des sorties Verrouillage 05/04/201454Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

55 Décodage par registre à décalage Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 Note à jouer Transfert Le registre est le reflet des sorties Et ainsi de suite… Et pour arrêter une note on décale un "0", tout simplement ! 05/04/201455Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

56 Décodage par registre à décalage Le registre est le reflet des sorties – Un composant registre et latch pour 8 sorties Chainables par groupes de 8 sorties Registre Latch C8C7C6C5C4C3C2C1 05/04/201456Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

57 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard57 Les électro-aimants

58 Commande des électro-aimants(1) Réseaux d'amplificateurs (ULN2x0x) 05/04/201458Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard = 8 x

59 Commande des électro-aimants(2) Les limites de l'ULN2803A Selon Datasheet : Tension max en sortie : 50 V Courant max pour une sortie : 500 mA Puissance pour une sortie : 1W Puissance totale : 2.5 W En pratique : Tenir compte du nombre de notes simultanées Raisonner en puissance Exemple : Relais 50 Ohms alimentés en 12 Volts I = 10.8/50 = 216 mA. (VCEsat = 1.2 V). P = 0.26W Donc : 8 sorties (2 W) possibles simultanément ! 05/04/201459Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

60 Résumé décodage et commande Exemple de schéma électrique : Carte(s) de commande + 12 V Données musique Note 1 Note 2 Note n Cde 1 Cde 2 Cde n 05/04/201460Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

61 Les électro-aimants (1) C'est LE point dur ! Différentes appellations : – Electro-aimants, solénoïdes, aimant électrique, relais à noyau plongeur, etc… Possibilités : – Productions commerciales appropriés Prix – Adapter des électro-aimants existants Modifier la bobine (résistance) Installer un ressort – Les réaliser soi-même Economies substantielles vs temps passé 05/04/201461Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

62 Les électro-aimants (2) 05/04/201462Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard Pression de l'air Force du ressort Force du relais Contre-noyau Bobine (solénoïde) Noyau F =

63 Choix d'un électro-aimant (1) Force pour un déplacement ("telle force à telle distance") Tension d'alimentation/résistance de bobine Temps de cycle (Duty-cycle) 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard63

64 Choix d'un électro-aimant (2) Force pour un déplacement ("telle force à telle distance") Tension d'alimentation/résistance de bobine Temps de cycle (Duty-cycle) 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard64 20 gf 2 mm

65 Choix d'un électro-aimant (3) Par expérience : – Force : 20 gF à 2 mm – Tension d'alimentation : 12 Volts – Résistance : au moins 50 Ohms. Préférable : 100 Ohms et + Consommation Le prix ?? – Entre 5 et 10 Fournisseurs – Conrad, Radio Spare, Selectronic, Gotronic… 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard65

66 Exemples de réalisations amateurs GPTO (http://gpto6.blog4ever.org/bobinage-relais) PP (http://orgue-de-barbarie.pagesperso-orange.fr/carton_elec.htm) 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard66 50 Ohms 8 mm x 22 mm 0.15 N ( mm Et bien d'autres…

67 Une valve électro-pneumatique Dérivée du type Hope Jones (proto PP) – Ouverture électrique / fermeture pneumatique – Pas de ressort – Tout petit : base de 16x16 mm 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard67

68 Une valve électro-pneumatique Dérivée du type Hope Jones (proto PP) – Ouverture électrique / fermeture pneumatique – Pas de ressort – Tout petit : base de 16x16 mm 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard68

69 Exemples de systèmes complets de commande électronique 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard69

70 Exemple 1 : Système midi pur (1) Modules "Orgautomatech" (Christian Blanchard) – Stockage sur carte SD – Plusieurs milliers de titres/carte, sélection sur mini-écran LCD – Contrôle de vitesse grossier (?) Principe : – Un lecteur envoie des messages midi à une ou plusieurs cartes de décodage – Carte minimale : 16 sorties. Jusqu'à 64 sorties sur une carte – Cartes chainables (Midi-thru) 05/04/201470Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

71 Système midi pur (2) Config pour un orgue notes : Un lecteur (89) + une carte 32 sorties (62) 05/04/201471Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

72 Exemple 2 : PPCaP (1) Stockage individualisé et contrôle de vitesse fin – Carte à puce, 2 titres par carte, 32 notes contrôlées. A construire soi-même – Avoir un minimum de connaissances en électronique ! Schémas et programmes gratuits Base "open hardware" arduino – Eventuellement réutilisable pour tout autre chose Prix de revient (orgue notes) – Environ 50 + cartes à puce (environ 1/pièce) Principe – Format midi compacté (macro-évènements) sur cartes à mémoire 05/04/201472Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

73 PPCaP (2) Un "shield" sur une carte arduino Lecteur et programmateur / USB Un soft sur PC Programmation/gestion des cartes + 05/04/201473Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

74 PPCaP (3) Un "shield" sur une carte arduino Lecteur et programmateur / USB Un soft sur PC Programmation/gestion des cartes Principe identique aux cartons : Un objet = un morceau de musique 05/04/201474Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

75 Merci ! Questions ? Démo 05/04/201475Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard

76 Quelques références (en vrac…) Midi manufacturers association : Simon Lehmayr (lecteur midi) : Johan Liljencrants (réponse valves) : Pascal Leray (orgues liturgiques) : GPTO (fabrication relais): PP (calculs relais) : Arduino (site officiel) : Distributeur de cartes arduino : Modules midi Orgautomatech : Construire ses modules midi : PhD Colin Pykett/Robert Hope Jones : Composants électroniques(1) : Composants électroniques(2) : Composants électroniques(3) : …. 05/04/2014Retour de Manivelles – Sarlat – Pierre Pénard76


Télécharger ppt "Contrôle électronique d'un orgue de barbarie P. Pénard – Sarlat - 2014."

Présentations similaires


Annonces Google