Введение

Целью работы является разработка и изготовление устройства – Воздушная ударная установка.

Актуальность работы. Барабанная установка (рисунок В1) является сложным, нетранспортабельным и дорогим музыкальным инструментом. Кроме того, она требует определённых условий для игры.

Рисунок В1 – Ударная установка

Одной из альтернатив классической ударной установке являются электронные барабаны (рисунок В2), в которых вместо инструментов используются более компактные и бесшумные «пэды». Масса и габариты таких устройств значительно меньше, но остаются высокими, кроме того стоимость электронной ударной установки практически не отличается от стоимости классического музыкального инструмента.

Рисунок В2 - Электронные барабаны Roland V-drums

Другой альтернативой являются цифровые драм-машины (рисунок В3) - набор MIDI звуков в специальных программах или программно-аппаратных комплексах. Они обладают низкой стоимостью, но не позволяют имитировать полноценную ударную установку.

Рисунок В3 - Драм-машина Hydrogen

Для повышения транспортабельности, а также для возможности обучения игры на ударной установке любого человека необходима простая, недорогая система, которую можно взять с собой в любой момент времени. Для реализации этих целей создана альтернатива ударной установке – ее «воздушный» аналог. В данном случае определение «воздушный» означает, что для игры на таком устройстве не требуются барабаны и тарелки. Игра на установке имитируется движением рук и ног, снабженных соответствующими манипуляторами.

В стандартную ударную установку (рисунок В2) входят следующие элементы:

Тарелки:

• Крэш (crash) — тарелка с мощным, шипящим звуком;

• Райд (ride) — тарелка со звонким, но коротким звуком для акцентов;

• Хай-хэт (hi-hat) — две тарелки, установленные на одном стержне и управляемые педалью.

Барабаны:

• Малый барабан (snare drum, рабочий барабан) — основной инструмент установки;

• 3 том-тома: высокий том-том (high tom-tom), низкий том-том (middle tom-tom) напольный том-том (floor tom-tom);

• Бас-барабан («бочка», bass drum).

Разработанная ВУУ имитирует следующие части ударной установки, которые являются основными для классических барабанов:

• Бас-бочка (bass);

• Тарелки (hi-hat);

• Малый барабан или ловушка (snare).

Для имитирования вышеперечисленных компонентов ударной установки устройство снабжено тремя измерительными приборами по соответствующим координатным осям и оптическим датчиком. Эти компоненты помещены в манипуляторы, схожие по конструкции с барабанными палочками и педалью бас-бочки. Сигналы от манипуляторов, снятые датчиками, поступают в обработчик по выбранным интерфейсам. На основе обработанных сигналов система выдает (или не выдает) управляющее воздействие на устройства воспроизведения звука. Уровень, тембр и другие параметры звучания задаются программно.

К разработанной ВУУ предъявляются следующие требования:

• Возможность изменения параметров воспроизводимого звука;

• Простые интерфейсы взаимодействия компонентов устройства (реализация технологии Plug’n’Play);

• Малые массогабаритные показатели, эргономичность, возможность транспортировки;

• Защита от перегрузок в датчиках манипуляторов;

• Стандартные уровни питания;

• Безопасность при использовании;

• Низкая стоимость.

РПЗ к работе имеет следующую структуру:

В первом разделе проанализирована задача, способы ее реализации и обзор аналогов. Обоснована разработка устройства с заданными техническими параметрами.

Во втором разделе разработана схемотехническая часть устройства ВУУ: разработаны структурная, функциональная, принципиальная схемы, а также схема подключения периферийных компонентов. Проанализированы интерфейсы взаимодействия компонентов. На основе разработанных схем изготовлено тестовый образец.

В третьем разделе рассмотрена конструктивная составляющая устройства ВУУ, спроектированы и изготовлены вспомогательные ПП устройства, проанализирована технологичность устройства, составлена схема сборки.

В четвертом разделе разработан управляющий программный код для микроконтроллера, составлены алгоритмы работы и взаимодействия компонентов устройства ВУУ.

Далее произведены расчеты мощности, надежности, временных параметров устройства ВУУ по соответствующим методикам, рассмотрено тестовое окружение.

В заключении приведен краткий обзор устройства и РПЗ, указаны возможные пути усовершенствования устройства ВУУ.