Музыкальная шкатулка не работает

Механизм музыкальной шкатулки

Вокруг музыкальной шкатулки всегда существовал романтический ореол.
Музыкальная шкатулка — это особая вещь, от неё веет чем-то старинным, и даже немного волшебным. Она является и музыкальным инструментом и красивым предметом интерьера.
Изготовление музыкальной шкатулки трудоемкий процесс, требующий от её создателя знаний в нескольких областях, утонченного вкуса и музыкального слуха. Для её изготовления требуется произвести около сотни операций вручную.

Устройство музыкальной шкатулки

Музыкальная шкатулка — это своеобразный автоматический музыкальный инструмент, производящий звуки при помощи калков, закрепленных во вращающемся валике или диске, которые цепляют зубья гребенки и играет мелодия. У некоторых более сложных шкатулок есть крошечный барабан и маленькие колокольчики в дополнение к металлической гребенке.

Механизм музыкальной шкатулки состоит из 5 деталей:

1. Станина или подставка. Она является основанием, на которой закреплены остальные части. Подставку делают из металла.
2. Заводной ключ или рукоятка для того, чтобы завести механизм.
3. Пружинный механизм (их может быть несколько, или пружина может быть больше, для того чтобы продлить время звучания мелодии) позволяет проигрывать музыкальное произведение от одной минуты до нескольких часов.
4. Гребенка — плоская металлическая часть со множеством настроенных зубьев различной длины. Чем зубец короче, тем звук выше, а чем зубец длиннее, тем звук ниже.
5. Цилиндр — вращающаяся часть механизма с штырьками или калками (выполняют функцию нотного листа), которые цепляют за зубья гребенки, и получается мелодия. Чем диаметр цилиндра больше, тем длиннее и сложнее мелодия.

Бывают цилиндры с несколькими мелодиями. Для этого используют больше чем один набор штифтов на этом же цилиндре. Штифты для второго и последующего музыкальных произведений находятся немного смещено по отношению к предыдущему. С помощью специального привода цилиндр перемещается относительно гребенки, устанавливается соединение различного набора штифтов с зубцами гребенки. Также существовали модели со сменными цилиндрами и дисками.

На качество звука безусловно влияют и материалы из которых сделана музыкальная шкатулка.
Очень важна сталь из которой делают гребенку.
Материал корпуса тоже важная часть музыкальной шкатулки, он должен отвечать следующим требованиям: быть тонким, обеспечивать вибрацию и в тоже самое время быть прочным и устойчивым, для того чтобы удерживать шкатулку с музыкальным механизмом внутри неё.
Часто в шкатулках делали композиции из движущихся фигурок.

Механизм классической музыкальной шкатулки бывает двух видов, ручной и заводной.
Ручной механизм надо крутить самому, мелодия перестанет звучать, как только вы перестанете крутить ручку.
Заводной механизм заводится ключом и мелодия звучит пока не кончится завод у пружины.

Видео «Как изготавливается музыкальная шкатулка и принцип работы»

Немного из истории

Музыкальные автоматы были известны и в эпоху раннего средневековья на арабском востоке и в Византии.
В начале 18 века, в странах западной Европы, искусство создания часовых механизмов достигает высокого уровня.
Можно сказать что музыкальная шкатулка берет свое начало от музыкальных табакерок.
Первый музыкальный механизм был сделан в Женеве часовщиком Антуаном Фавром в 1796 году, он встраивал эти механизмы в часы или флаконы из под духов. Эти музыкальные табакерки легко помещались в карман.

Уже менее чем через 20 лет, в 1815 году, в Швейцарии открылся первый завод по производству музыкальных шкатулок. Они могли быть как крошечными, так и размером с сервант. Размер, конечно, влиял и на звук, чем больше была шкатулка тем громче и приятнее он был.

В самых первых музыкальных шкатулках использовали металлический диск. Механизм с использованием валика стали делать в начале 19 века, как раз ближе к 1815 году. Но интересно, что до 80-х годов всевозможные валики и барабаны использовали активно, затем в серийных моделях стали использовали взаимозаменяемые стальные и даже картонные диски, так как их изготовление было значительно проще.

В конце 19 — начале 20 века дальнейшее развитие получили автоматы на бумажной перфоленте. Это были приставки к фортепиано, а затем и автоматические пианино и рояли, они назывались пианорепродукторами и позволяли слушать игру знаменитых пианистов, записанную на бумажной перфоленте. В тоже время появились и граммофоны, которые могли воспроизводить голос.

Старинные музыкальные механизмы работают спустя и сотню лет и могут радовать своих хозяев чудесными мелодиями, изысканным внешним видом и наверняка доброй памятью.

Источник

Интерьерные часы

А зачем все менять?

Поставить недостающие разве не достаточно?

А зачем все менять?

Поставить недостающие разве не достаточно?

Стенка около 1 мм, чуть больше.Протолкнуть не получится, т.к. отверстие коническое ( воронка с обратной стороны барабана). Такое впечатление, что их туда забивали. Слой сургуча 12-15 мм, что делает безсмысленным локальный нагрев. Так же пины изнутри подогнуты. Повторюсь пины очень хрупкие как швейшые иголки, ломаются сразу.

Сначала струна вставлялась, потом заливалось все сургучем, а после шлифовались пины в размер. Греть струну нельзя, металл отпустится.

Источник

Обзор музыкальных механизмов для шкатулок

Музыкальные шкатулки — прекрасный подарок и сувенир.

Во-первых, это практичная коробочка для хранения вещей, во-вторых — прекрасная мелодия, способная напомнить человеку о каких-либо важных и дорогих моментах его жизни.

Если с самой шкатулкой вроде все понятно (кто угодно может изготовить, хоть из картона, хоть из золота или хрусталя), то вот музыкальные механизмы — это отдельная и сложная тема.

Самые популярные сегодня музыкальные механизмы для самодельщиков — электронные. По сути, это простая микросхема с динамиком, работает от батарейки. Это не музыкальный механизм даже, но активно используется из-за своей простоты, низкой цены, и возможности использовать любую мелодию.

Также есть механизмы, в которые нужно вставлять длинную бумажную ленту с перфорацией, и крутить ручку, чтобы играла мелодия.
Такие схемы я рассматривать не буду.

Один из самых дешевых 18-ти нотных механизмов. Мелодию играет, но с видных мест лучше убрать

18-ти нотный металлический музыкальный механизм. Недорогой, но смотрится прилично.

Второй по популярности — это дешевые китайские 18-ти нотные механизмы. В Китае их делают несколько фирм, они копеечные (от 2$ до 6$). Бывают с пластмассовыми или металлическими деталями.
Бывают и более простые — без пружины и ключа, чтобы мелодия играла надо крутить рукоять (самые грошовые, можно купить меньше чем за доллар).

18-ти нотный механизм с ручным приводом — самый дешевый, а потому самый популярный вариант для шкатулки

Качество звука у таких механизмов — так себе. Мелодии короткие, но в принципе, часто этого достаточно, чтобы произвести впечатление!

Далее — уже дорогие механизмы. На китайских сайтах их почти невозможно найти, продают их обычно только вместе со шкатулкой (около 20 000 рублей), либо оптом. Это уже не массовый сегмент, но еще и не премиум.

Итак, самый оптимальный на мой взгляд тип механизмов — 30-ти нотные.

Типичный пример 30-ти нотного механизма. Обратите внимание на барабан: в нем штифты, а не выбоины. Все детали металлические, пластмассовых нет.

Почему они лучшие? Причин много:

1) 30 нот = 2,5 октавы. Простым языком: абсолютное большинство мелодий можно сыграть, тогда как 18-ти нотные более сложные мелодии не способны качественно сыграть. Мое мнение — более 50 нот просто не нужно, так как это значительно увеличивает цену изготовления, и часто только ухудшает мелодию.
Этот вопрос я в дальнейшем разберу на видео, в следующих публикациях.
2) Простота изготовления: гребенку, у которой более 50 нот делают уже вручную, искусственно добавляю ей «груз», чтобы разнообразить проигрываемые звуки, добавить больше низких нот.
Для 30-ти нот обходятся без «груза», поэтому ее можно изготавливать на автоматических станках. Так проще и дешевле.
3) Размеры: такие механизмы не занимают слишком много места, шкатулка не будет слишком большой.
4) Высокое качество изготовления (в абсолютном большинстве случаев).

Механизм швейцарской марки. Сравните с картинкой выше: есть информация, что собираются в Китае на одних и тех же заводах, и внешнее сходство не случайно. Обратите внимание на стопор механизма: на более простые модели их тоже ставят, но редко.

Третий тип -— механизмы более чем с 50 нотами. 50, 70.
Они очень дорогие, стоимость не меньше 20 000 рублей, а может и больше.
Такие механизмы нужны уже для «премиум» шкатулок, для очень дорогих подарков.

Премиум. Жестокий и беспощадный. В Китае такого мало делают, так что может и правда Швейцария.

Четвертый тип механизмов — более 70 нот, более одной гребенки.
Это настоящие произведения искусства. Более сложная технология изготовления, огромная цена, большие габариты.

Старинный дисковый музыкальный механизм. Очень большой. Сейчас такие тоже делают

Особые механизмы — дисковые. Они тоже очень сложны в изготовлении, а главное — имеют огромные габариты. Также являются «произведениями искусства», очень красивы.

И последний тип механизмов — миниатюрные, 12-16 нот, имеют крохотные размеры, могут уместиться в наручных часах (или в шкатулке как у Дэйви Джонса в фильме «Пираты Карибского моря»). Их очень сложно найти в продаже, они дорогие. Как правило, для самоделок их почти не используют. Фото найти не смог, но там разные виды. Обычно делают такие же, как и 18-ти нотные, только гораздо меньше.

Часто на механизмы ставят дополнительные приспособления: крутящиеся магниты (на них можно закрепить вращающуюся карусель), ось с пружиной (часто там крепят фигурку балерины, а пружина позволяет шкатулке закрыться), стопор механизма (чтобы шкатулка начала играть при открытии), и другое.

Вроде бы ничего не забыл.
А какой механизм выберите вы для своей шкатулки зависит в первую очередь от доступных средств, во-вторую — от ваших возможностей по общению с продавцами или производителями механизмов.

Источник

Шкатулка с музыкальным замком

Введение

Каких только замков ни придумали! И с хитрым ключом, и на комбинации цифр, и с распознанием частей тела. Однако, мне захотелось сделать замок, который я ещё не встречал. Поскольку я увлекаюсь игрой на пианино, за идеей далеко ходить не пришлось: было решено сделать шкатулку, которая открывается, лишь «услышав» знакомую мелодию.

В этом посте я бы хотел рассказать про алгоритм распознания мелодии, об управляющей схеме и о процессе создания шкатулки.

Что получилось

Распознание мелодии

Как известно, то, что мы воспринимаем как звук, можно рассматривать как толчки воздуха в барабанную перепонку. Воздух надавил – нерв зарегистрировал. То, что мы воспринимаем как ноту, можно рассматривать как толчки с постоянным периодом. Иначе говоря, если этот нерв щекотать 130 раз в секунду, то мы «услышим» ноту «до».
Устройство, которое распознаёт ноты, старается понять, сколько раз в секунду ему «щекотали» микрофон и какая получилась частота (и, стало быть, нота). Переход от частоты к ноте – штука простая, есть таблица «частота → нота».

Есть несколько разных алгоритмов, которые превращают данные с микрофона в частоты. Самый известный – преобразование Фурье. Принцип работы таков: на вход подаётся с какой силой воздух давил на микрофон в каждый момент времени. На выходе – сколько какой частоты содержалось. Его работу проще всего объяснить картинкой:

Так можно было бы реализовать распознание нот. В каждый момент времени определять, какая из частот громче всего. Если она совпадает с ожидаемой, переходить к распознанию следующей ноты или открыть замок, если мелодия кончилась.

Однако, мы пойдём другим путём. Знать, какие именно ноты играют, нам не обязательно. Надо лишь узнать, играет ли в данный момент та нота, которую мы ожидаем. На помощь приходит алгоритм Гёрцеля. Этот алгоритм используется в телефонии, когда надо определить тональный сигнал. Суть проста: алгоритму дают искомую частоту и данные с микрофона, а он отвечает, какова «громкость» искомой частоты.

На реализацию алгоритма можно взглянуть в файле NoteDetector.cpp.

Выбор компонентов

Я остановился на довольно стандартных компонентах. Вот, что мне пригодилось:

ATMega328P с кристаллом на 16Mhz – «мозг» устройства. Выбор пал именно на него, поскольку уж больно просто с ним работать.

Электретный микрофон с усилителем OPA344 – эти два устройства продавались комплектом на одной плате на сайте Sparkfun. Данные с этого устройства можно считывать прямо с аналогового входа микроконтроллера.

Серво Spektrum SPMAS2000L – этот сервопривод открывает и закрывает замок. Я был очень рад, что нашел такую деталь. Серво работает от 3.3V и поддерживает обычный протокол. Это линейный привод, то есть вместо крутящейся головки у привода есть ползунок, который ходит вправо-влево примерно на сантиметр. По бокам – уши для крепления.
Этот моторчик обычно используется в мире авиамоделирования. Насколько я понимаю, им регулируют отклонения элеронов. Почитать про него можно на сайте производителя.

Выключатель TPS2020 – это отличный выключатель с очень низким энергопотреблением в выключенном состоянии (10 μA). Он будет управлять питанием серво.

Регулятор LM2936Z – линейный регулятор на 3.3V с небольшим током в рабочей точке (≤ 15 μA). То, что надо для нашего устройства, которое будет питаться от батарейки.

Зарядное устройство MAX1555 – чип, который управляет зарядкой батарейки и мигает лампочкой, когда батарейка полна.

Схема

Ничего особо сложного в схеме устройства нет. Здесь можно найти полную схему. А вот упрощённая схема, которая поясняет, какие компоненты при чём:

Довольно интересным делом оказалось скомпоновать плату так, чтобы она уместилась в небольшую коробку. Поскольку я решил делать всё сам, дома, варианты с многослойной платой не подходили. Поэтому пришлось придумать фейк многослойной платы: устройство состоит из двух уровней, которые соединяются как шилды для Arduino. Получилось что-то подобное:

Синие соединения – те, что будут на самой плате. Красные – те, что будут добавлены позже, либо шилдиковыми коннекторами, либо проводами поверх платы.

Создание платы

Я решил использовать фоторезистивный метод создания. Я его описывал на хабре, так что лишь приведу пару фоток.

Печатаем схему на прозрачной плёнке и выпиливаем основу для платы:

Плата до лужения и проделывания отверстий:

Платы с одной стороны:

Платы с другой стороны:

Собранные платы:

С другой стороны:

Создание шкатулки

Шкатулка состоит из самой шкатулки и стенок, окружающих схему и моторчик. Я решил купить неотделанную шкатулку, чтобы самому покрыть её краской и лаком. Стенки и вспомогательные детали я заказал на сайте Ponoko: им можно послать чертёж в SVG, а они вырежут её лазером на тонкой фанерке. Чертёж можно найти тут. Вот, как выглядит этот чертёж и его реализация:

Плюс три недели:

После того как эти части были интегрированы в шкатулку, получилось так:

Теперь можно окрасить шкатулку и покрыть её лаком. Я нанёс два слоя краски и два слоя лака, чтоб на века. Пожалуй, ничего особо сложного в этом процессе нет. Разве что шкурить дерево надо очень качественно: места, где схалтурил отчётливо видны. Вот что получилось:

Механизм замка выглядит вот так:

Результат

В результате схема отлично поместилась в шкатулку:

Я отнёс поделку к нескольким своим знакомым: правильная мелодия распознаётся на разных фортепиано: и на электронных пианино, и на обычных пианино, и на рояле. Точность распознавания: полтона.

Исходный код контроллера, схему и чертёж платы можно найти на Google Code. Я буду рад ответить на любые вопросы, выслушать критику и предложения.

Источник