*35c3 Vorspannmusik*
Herald: Es geht los mit Open Source Orgelbau. Ich bin sehr sehr gespannt.
Jeder Bereich des Lebens, jeder Bereich den man irgendwie handwerklich bauen kann
wird open-sourced. Maker, Prototyper erobern sich alles, und ich freue mich
sehr dass Benjamin Wand hergekommen ist um auch über Orgelbau mit 3D-Druckern und
Elektrobasteln zu sprechen. Er hat Jannik mitgebracht, Jannik Beyerstedt unterstützt
bei den mechatronischen- und kommunikationstechnischen Aspekten. Ich
bin extrem gespannt was das Update ist zu diesem Thema, dankeschön!
*Applaus*
Benjamin: Guten Tag, schön dass ihr uns hier zuhört, dass ihr noch gekommen seid
am letzten Tag. Die meisten stellen sich eine Orgel wahrscheinlich ungefähr so vor.
Ich würde aber Hackerspaces und Einzelpersonen eher vorschlagen, ungefähr
so etwas zu bauen. Man könnte vielleicht noch Räder drunter machen. Vielleicht
sollte ich vorher sagen dass ich gar nicht vorhabe eine Orgel zu bauen jedenfalls gar
keine große aber wenn ein Hackerspace eine bauen möchte kann ich gerne da
unterstützend tätig sein. Vielleicht noch ein kleiner Definitionsversuch, was ist
eine Orgel eigentlich? Es müssen Daten irgendwo rein. Druckluft muss irgendwo
herkommen, die Daten und die Druckluft müssen irgendwie zu strukturiert
vorliegender Druckluft verheiratet werden. Die geht dann zu den Pfeifen und raus
kommen Töne. Es gibt da Graubereiche. "Ist ein Harmonium eine Orgel?" muss ich nicht
beantworten. Das ist ein Graubereich. Man könnte auch noch eine weiter gefasste
Orgel-Definitionen anbringen die ist dass es eine Maschine ist die kontinuierliche
Klänge erzeugt also nicht perkussiv, dann würde eine Hammond-Orgel auch eine Orgel
sein. Ich würde nicht eine Klaviatur voraussetzen. Wenn man eine Drehleier ein
MIDI-File abspielen täte oder algorithmisch ausgesuchte Töne abspielen
täte dann ist es eine Orgel. Hier sind mal ein paar Pfeifen aufgezeichnet und zwar
typische für eine Orgel. Bis Nr. 14 das sind Labialpfeifen, die funktionieren wie
eine Blockflöte. Rechts daneben sind Lingualpfeifen die funktionieren wie eine
Klarinette. Es gibt auch noch eine Sonstiges-Fraktion, wer experimentelle
Sachen lustig findet kann mal "Vox Maris" googlen das ist halt eine andere Bauform
noch von Pfeifen, die gemacht ist mit sehr viel Druck und sehr viel Lautstärke zu
arbeiten, Outdoor. Mit wenigen Ausnahmen kann man sagen dass ein Blasinstrument
immer ein Generator und ein Resonator hat. Der Resonator ist das Rohr und der
Generator ist der Mechanismus der die Luft in dem Rohr zum Schwingen bringt. Bei
einem Blasinstrument macht man es mit den Lippen zum Beispiel, bei Zungenpfeifen ist es
die Zunge, und so weiter. Die verschiedenen Generatoren und Resonatoren klingen
unterschiedlich, deswegen gibt es diese verschiedenen Bauformen von Orgelpfeifen.
Dass jede ein bisschen anders klingt. Bei meinen eigenen Designs bin ich bis jetzt
fast immer davon ausgegangen dass man da in Rohr rein schiebt. Das bringt also eine
Einschränkung auf zylindrische Pfeifen mit sich. Die Pfeifen sind alle parametrisch
und in FreeCAD oder OpenSCAD. Man muss also seine Werte, seinen Durchmesser, sein
Aufschnitt und so weiter, in das File rein schreiben, stl exportieren und dann kann
man es 3D-drucken. Bei FreeCAD ist es ein Spreadsheet und bei OpenSCAD ist oben so
eine Variablen-Zone, dann kann man den Kram reinschreiben. Hier seht ihr mal
einen sehr schematischen Querschnitt von einer Metall-Orgelpfeife, einer Blockflöte
und den Dingern die ich so mache. Es gibt viele Gründe für Design-Entscheidungen bei
Details bei Orgelpfeifen, deswegen sind die alle ein bisschen unterschiedlich,
aber im Groben sind 99 Prozent der Gründe weshalb die Dinger so aussehen, im Groben,
Fragen der Praktikabilität, des Bauens. Diese Metall-Orgelpfeifen sind halt aus
Blech zusammengelötet. Deswegen haben die überall diese dünnen Wände und deswegen
ist auch hier diese Luft drinne weil sich das so halt am besten bauen lässt. Wenn
man eine Blockflöte baut, bohrt man ein Loch in ein Stück Holz, dann schnitzt man
das Labium, hier, und dann schiebt man den Block rein. Deswegen ist da diese große
schwarze Block, das hängt damit zusammen wie die Dinger gebaut werden. Wenn man
hingegen was 3D-druckt dann sind die Spielregeln einfach anders. Sowas wie "ich
schiebe einen Block rein" ist dann einfach nicht so relevant. Was jetzt hier vor
allem auffällt ist dass es unten hohl ist, unterhalb des Labiums. Auf die Idee bin
ich auch nicht sofort gekommen sondern zunächst hatte ich mehr Blockflötenartige
Pfeifen gedruckt aber ich habe festgestellt das geht und man muss den
Generator nicht an das Ende des Rohres machen. Wenn jemand sich überlegt wie eine
Querflöte aussieht dann ist es ja auch so dass da der Generator nicht am Ende des
Rohres ist. Ich habe das nicht nachgedruckt aber angeblich hat Helmholtz
gesagt auf sieben Achtel mache man seinen Generator. Wenn jemand nicht weiß mit was
für einer Mensurierung anzufangen dann würde ich das jetzt mal vorschlagen. Ich
habe auch mehrere Labialpfeifen von Thingiverse ausgedruckt und so richtig
geil fand ich die alle nicht. Es ist nämlich so dass diese Orgelpfeifen-Bauform
eigentlich davon ausgeht dass man das noch mit Handwerksmethoden nachbearbeitet und
das geht bei Orgelmetall in besonderen Arten und Weisen gut, die bei Plastik
nicht so in der Form gehen. Man muss das nicht unbedingt nachbauen, die Form einer
Orgelpfeife wenn man eine Labialpfeife haben möchte. Dann wollte ich kurz etwas
sagen zu den Design-Programmen. Zunächst habe ich immer mit FreeCAD gearbeitet und
bin dann OpenSCAD übergegangen. Das sind zwei sehr unterschiedliche Ansätze aber im
praktischen Handling würde ich vorschlagen wenn man mal nur kurz was braucht möge man
FreeCAD nehmen. Da kann man so Pi mal Daumen einfach Dreieck, Viereck, Stern
machen. Und wenn man dann beschließt dass ist jetzt ein richtiges Projekt und man
will dass es skaliert, dann ist es nicht ganz doof es nochmal in OpenSCAD nach zu
coden weil man es dann nämlich gut versionieren kann und es nicht andauernd
crasht. *Gelächter*
Einer der Gründe weshalb es so ein Hassle ist mit FreeCAD ist, wenn man seine
Parameter eingibt in diesem Spreadsheet, es nach jeder Eingabe das Modell neu
berechnet und dann hat man halt mitunter mathematisch unmögliche Modelle, dann
hängt es sich auf. Man kann versuchen dann immer die Parameter in der richtigen
Reihenfolge einzugeben aber es ist sehr nervig, dauert sehr lange und macht
einfach keinen Spaß. Ein Problem hingegen bei OpenSCAD, was ich gefunden habe, ist,
dass da oft die Files nur mit bestimmten Versionen laufen und wenn man jemandem ein
OpenSCAD-File gibt dann kriegt man oft zurück "Es funktioniert nicht" und dann
muss man über Programmversion reden. Das lässt sich dann meistens auch fixen aber
das ist halt alles noch sehr unfertig. Vielleicht müssen sie sich noch mal
überlegen was sie da eigentlich wollen. Wie ist das mit dem Plastik, gehen die
Sachen nicht schnell kaputt? Orgelbauer tun gerne so als würden Orgeln
Jahrhunderte halten. Das ist eine schwierige Annahme. Das sind nämlich
bewegliche Teile drinne und eigentlich würde seriöserweise zu einer Orgel auch
immer ein Wartungsvertrag gehören. Was oft nicht so ist und dann sind die Dinger halt
kaputt oder teilweise kaputt. Ich würde vorschlagen da vielleicht ein bisschen
realistisch ranzugehen und gute Schätzungen zu machen was für Teile wie
lange halten. Man könnte halt überlegen vielleicht wenn die eine Version hundert
jahre hält und die andere Version 50 Jahre hält aber nur 20 Prozent kostet kann man
halt seine Prioritäten abwägen. Ich würde jetzt auch nichts drucken was halten soll
aus PLA, das ist Quatsch. Aber aus Nylon drucken geht ja auch. Und ihr könnt auch
nachher kommen, ich habe auch ein Nylon- gedrucktes Teil hier. Das würde ich für
halbwegs seriös halten. Bei dem Vortrag zur Easterhegg hatte ich gerade ein Design
mit einem 45 grad Labium gemacht, das konnte ich aber noch nicht vorspielen weil
es Probleme mit dem 3D-Druck auf der Easterhegg gab. Aber das kann ich jetzt
grade mal kurz zeigen. So schauts aus. Das habe ich gemacht weil ich die Dinger halt
immer auf 45 Grad gedruckt habe, vorher, die Labialpfeifen, um mir Stress mit
Supports Material zu sparen. Und dann hab ich mir gedacht vielleicht wenn ich das
Labium auf 45 Grad mache kann ich es so hochkant drucken da klebt sie gut an der
Buildplate und so weiter. Und stellt sich raus: es macht keinen Probleme, da kommen
Töne raus, genau wie andere Labialpfeifen, also ich kann nicht wirklich einen
Unterschied feststellen ob man es hochkant schräg oder 45 Grad macht. Dann hatte ich
im Frühjahr noch Experimente mit gewendeter durchschlagender Zunge. Das
habe ich jetzt erst einmal nicht weiter verfolgt. Aber ich wollte es jetzt
trotzdem nochmal erwähnen weil ich immer noch das Projekt habe ein Prototyp zu
bauen mit richtiger Dynamik so wie beim Klavier. Also Tastatur Dynamik. Damit
meine ich aber mehr drückt es lauter als wenn man weniger drückt. Ungefähr so.
*Klaviertöne* Das ist jetzt Klavier, ich zeig das für
alle Nicht-Musiker. Und wenn man den selben Spaß mit ner Hammond-Orgel macht
*Hammond-Orgel* dann ist immer gleich laut. Dann würde ich
Spektrogramm einführen, das habe ich letztes Mal bei einem Vortrag auf der
Easterhegg irgendwie schlampig gemacht. Die unteren Striche sind immer das was man
bewusst hört und das was oben drüber ist sind Obertöne.
*Pfeifen* Pfeifen hat komischerweise nicht so
richtig Obertöne aber singen schon. *Gesang*
Seht ihr die Streifen? Das finde ich ein ganz interessantes Spielzeug wenn man
hobbymäßig überhaupt irgendwelche Musikinstrumente baut, dann hat man auch
so ein visuelles Feedback für das was man da tut. Wo hatte ich die Pfeife gerade?
Ah, hier. Das ist jetzt die Pfeife die ich vorhin hatte.
*Labialpfeife* Und ein Problem mit dieser Dynamik ist (da
gibts mehrere) aber eines der Probleme ist dass Labialpfeifen halt ... dass sich die
Tonhöhe ändert wen man verschieden stark pustet.
*Labialfeife* Und wenn man doll pustet überblasen sie.
*Labialpfeife* Deswegen ist das ganze Spielchen mit "wir
machen hier mal mehr oder weniger Luft rein" ein bisschen begrenzt. Deswegen habe
ich mal so eine durchschlagende gewendete Zunge mitgebracht.
*Gewendete Durchschlagende Zunge* Und jetzt mehr mehr puste dann könnt ihr
auch auf dem Spektrogramm sehen dass es obertonreicher wird aber sich die Tonhöhe
nicht ändert. *Gewendete Durchschlagende Zunge*
Und das heißt die überblasen auch nicht, deshalb ist es sehr interessant wenn man
versucht irgendwas mit Dynamik zu machen. Potenziell ist das ein Kandidat für ein
Hochdruckregister. Die meisten Labialpfeifen die ich so gemacht habe sind
glücklich bei 40, 50 Millimeter Wassersäule und die eher bei hundert. Oh,
Milimeter Wassersäule! Jetzt gibt's hier dieses Spielzeug. Jetzt muss es nur noch
auf die Kamera, genau. Das ist der Versuch eine sehr minimalistische Intonierlade zu
bauen. Was ist eine Intonierlade? Orgelbau ist eine arbeitsteilige Angelegenheit. Da
gibt es Menschen die bauen Pfeifen und Menschen die stimmen Pfeifen und das mit
dem Pfeifen Stimmen findet nicht zwangsläufig in der Kirche oder der
Konzerthalle statt sondern man hat in seiner Werkstatt ein Ding, da kann man die
mal ausprobieren. Jetzt könnte man fragen: Warum pustet man nicht mit dem Mund rein?
Das macht man nicht weil: also erstens weil da Blei drin ist in den Metall-
Orgelpfeifen aber auch ... Scheiße, jetzt kriege ich die Flasche nicht auf, kannst
du mal probieren? Sonst müssen wir Wasser nehmen. ... weil Orgelpfeifen halt immer
mit einem bestimmten Luftdruck spezifiziert sind, und das mit einem
bestimmten Luftdruck klappt halt nicht wenn man mit dem Mund rein pustet. Die
meiste Zeit die es Orgelbau gab konnten die meisten Orgelbauer nicht lesen und
schreiben. Aber das macht nichts. Was ich jetzt mache ist ich fülle Wasser in diese
Röhrchen. Wo ist mein Wasser? Oh, das ist schon ein Bisschen viel. Wo ist meine
Tasse? Es ist ein bisschen experimentell, sorry. Kann man das überhaupt sehen? Nee
das ist jetzt leider Scheiße dieses gefärbte Wasser nicht. Gut, zumindest hat
es jetzt eine gescheite Menge. Kann man das sehen auf dem Video? Ja so halbwegs.
Also hier ... *Applaus*
Ah du hast es auf! Okay dann machen wir das jetzt mit weiß weil dann könnte es
wirklich sehen was passiert ist ist uns leider ein bisschen Scheiße. So, das kommt
also wieder raus. Sorry. Es ist auch 3D-gedruckt. So noch ein bisschen, bis zur
Hälfte würde ich vorschlagen zu machen. So war das gemeint. So, und dieses Ding, kann
man das sehen? Ich halte es auch einfach mal hoch. Dann könnt ihr das jetzt sehen
und dann gleich nochmal die Kamera dann kann der Film das auch sehen. Das war so
mein erster Versuch eine Nachtigall hinzubekommen. Eine Nachtigall ist ein
Effektregister. Da ist Wasser drin deshalb mache ich mal Wasser rein aber richtiges
Wasser. Und was wir jetzt hier experimentell versuchen rauszukriegen ist
... Yannik kannst mal bitte kommen und die Nachtigall festzuhalten, nicht dass sie
mir umkippt und ich eine große Sauerei veranstalte. Ich mache das jetzt mal so,
ich puste jetzt mal, mit dem Balg. Und jetzt hören wir noch nichts. Es hat Tasten
wie ein Klavier, nur klein. *Pfeifton*
Jetzt kommen langsam Töne und die Frage ist quasi bei wieviel Luftdruck tiriliert
das Ding, weil das ist was es eigentlich machen soll. Hoffentlich funktioniert es.
*Pfeifton* Nehm einfach mal eine andere, vielleicht
ist die scheiße. *Gelächter*
Warum geht das nicht, wollt ihr mich verarschen? Vielleicht ist das Ventil im
Arsch? So ist es wenn man Sachen selber baut.
*Pfeifton* Okay. Oh, sie hat noch nicht genug Wasser.
Man kann es leider von außen nicht so gut sehen wie viel Wasser drin ist. Mal
probieren. *zwei Labialpfeifen*
Jetzt kommt erst mal überhaupt ein Ton und an der Differenz von diesen beiden
Luftsäulen kann man dann sehen wie viel Luftdruck da gerade am Start ist. Nochmal
probieren. *Nachtigall-Geräusch*
Das meine ich mit Tirilieren. *Nachtigall-Geräusch*
*Applaus* Genau, und so kann man irgendwelche 3D
gedruckten Orgelpfeifen einfach anschließen und dann kann man die testen,
das ist Ziel der Übung. Ja genau. Wie gesagt, ich wollte ja was mit Dynamik
machen. Da könnte man jetzt verschiedene Input-Vektoren nehmen für die Dynamik.
Wenn man die Geschwindigkeit misst mit der man die Taste runter drückt dann hat man
so etwas wie bei einem elektrischen Klavier. Da wird meistens die
Geschwindigkeit gemessen und daraus bestimmt sich die Lautstärke. Dann könnte
man noch als Input-Vektor nehmen wie tief die Taste rein gedrückt ist.
Das ist quasi der Punkt! Und das ist
tatsächlich was das bei manchen Modellen Orgel benutzt wird. Ich würde das aber
nicht Dynamik nennen sondern expressives Spiel. Und zwar aus folgendem Grund: mit
halb gedrückten Tasten kann niemand spielen. Das heißt wenn man die Höhe der
Taste als Input-Vektor nimmt dann beeinflusst man nicht wirklich die
Lautstärke der Töne sondern das Einschwingverhalten. Das ist durchaus
musikalisch interessant und potenziell wertvoll aber es ist nicht Dynamik so wie
ich mir das vorgestellt hatte. Und das dritte was man nehmen könnte ist der Druck
auf die Taste. Und ich habe jetzt hier mal so ein Folienkraftsensor. Den würde ich
jetzt als Sensor nehmen für das, das ist jetzt einfach nur mit einem Arduino
ausgelesen und so in der Art stelle ich mir das vor, das könnt ihr auch nachher
kommen und selber ausprobieren wenn ihr wollt. Nun braucht man halt nicht nur ein
Sensor sondern auch einen Aktor bzw. viele. Das sind die Ventile in der
Intonierlade, deshalb ist vorhin der eine rausgeflogen weil es halt ging. Das sind
einfach zwei Röhrchen und eine Sprungfeder drin. Ich habe mich für diese Bauform
entschieden weil ich da relativ viel 3D-Drucken konnte, wollte ich einfach mal
machen. Und Jannik wollte sich schon länger mal mit Aktoren beschäftigen und
der Status war zielich lange auf "maybe" aber als er das gesehen hat ging es dann
vorwärts und an der Stelle übergebe ich mal. Wir tauschen Plätze, oder?
Jannik: Können wir machen. Also, das Problem war, wir brauchen
irgendwie Ventile die möglichst günstig sind weil irgendwie braucht man halt viele
davon. Dann wird es relativ schnell ziemlich teuer und diese Ventile müssen
auch noch irgendwie angetrieben werden. Dann war ich erst bei irgendwelchen Sachen
wo man halt so einen Kegel in eine andere Kegelfassung rein schiebt aber dann kam
Ben mit der Version für die Tasten, da habe ich dann weiter angesetzt. Für den
Antrieb brauchen wir einen Antrieb der positionsgeregelt ist. Und ein
Positionier-Antrieb muss logischer Weise seine Position kennen, beziehungsweise ich
der es ansteuert die Position kennen. Und das kann ich entweder machen indem ich es
durch die Ansteuerung weiß weil sich der Antrieb auf eine spezielle Art verhält,
ich gehe da gleich nochmal drauf ein aber viele werden sicher schon wissen wovon ich
rede, oder ich kann die Position messen mit einem Positionsencoder, die gibt es in
linear und für die Drehbewegung. Da habe ich aber das Problem das ich erst eine
Regelschleife aufbauen muss, das heißt ich habe ein Ist-Wert den ich messe, ich habe
einen Soll-Wert wo ich hin möchte und ich muss diese Differenz irgendwie auf Null
bekommen. Da brauche ich in der Regel eine
Relegschleife, da brauche ich in der Regel Echtzeitfähigkeit und wenn ich das auf dem
dem Mikrocontroller machen möchte vielen Antrieben, also vielleicht so 25, dann
stelle ich mir vor dass das schon relativ rechenaufwändig werden könnte. Außerdem
ist die Hardware auch relativ teuer. Also was für Möglichkeiten habe ich eigentlich?
Es gibt diese Antriebe, die hatte Benjamin vorgestellt von, wie man sieht, ein
Hersteller namens Otto Heuss, der halt Teile für Orgelbau verkauft, und diese
Atriebe können wohl auch die Position regeln. Also man kann da eingeben: ich
möchte jetzt 100 prozent auf oder 50 Prozent auf und die Kosten aber halt
relativ viel Geld und dann arbeiten da zwei Spulen gegeneinander, das braucht
also wahrscheinlich auch noch relativ viel Strom. Das hatte ich auch ausprobiert. Im
Prinzip mit so nem 'solenoid valve' heißt es auf Englisch, oder Tauchspulaktor, also
im Prinzip das was ein Lautsprecher macht zu arbeiten aber das hat irgendwie alles
nicht so wirklich funktioniert oder es wird dann wieder relativ teuer. Dann
gibt's so Modellbau Servos, die kriegt man relativ günstig aber wenn man sie günstig
kauft dann sind sie ziemlich teuer. Quatsch. Wenn man sie günstig kauft wenn
sie meistens relativ laut und auch relativ langsam, dafür ist die Ansteuerung einfach
weil nämlich diese Positionsregelung selber in dem Servo selbst gemacht wird.
Also das was ich vorher gesagt hab ist halt auch ein Gerät drin was die Position
misst und dann passiert was da alles automatisch. Und das ist halt die
professionellere Variante. Das nennt sich dann Servo-Aktor was man in der Industrie
einsetzt oder in so ner Servolenkung vom Auto. Da hat man halt den Motor und So ein
Positionsencoder das ist jetzt nur der Encoder. Man sieht in ordentlicher
Qualität sind sie dann auch relativ unhandlich, groß und teuer. Und dann
kennen viele wahrscheinlich von den 3D-Druckern so Schrittmotoren. Die haben
halt den Vorteil dass durch die Ansteuerung bekannt ist, an welcher
Position der sich befindet weil einfach pro Ansteuer-Schritt eine gewisse Drehung
vollzogen wird. Bei Standard-Schritt- Motoren die haben meistens 200 Schritte
pro Umdrehung also 1,8 Grad. Da kann man noch ein paar Tricks machen um die
Auflösung zu erhöhen. Aber in der Regel kennt man da halt die Position. Nochmal
zusammengefasst: was sind die Vor und Nachteile. Der Vorteil ist halt ich kenne
die Position außer wenn man das falsch auslegt und da zu viel Kraft darauf gibt
dann überspringt der Motor einen Schritt und dann hat man halt Probleme, wer einen
3D-Drucker hat kennt das eventuell auch dass dann plötzlich eine Schicht etwas
verschoben weitergeht. Die Positionsregelung ist halt relativ einfach
weil ich auf dem Controller der den ansteuert einfach nur zählen muss wie
viele Schritte ich in welche Richtung gemacht habe, da muss ich also Plus und
Minus rechnen, und dann weiß ich wo das Ding steht und die Positionsauflösung ist
relativ hoch bzw. genau genug für das was wir machen wollen. Die erste Schätzung war
dass man wahrscheinlich so etwa 20 Schritte braucht also Lautstärke-
Schritte, um das irgendwie sinnvoll unterscheiden zu können so dass man keine
Schritte wahrnimmt in der Lautstärke von dem Instrument hinterher.
Benjamin: Das war meine Schätzung, 20 Schritte.
Jannik: Der Nachteil ist dass die in der Regel vor allem relativ kleine
Schrittmotoren nimmt, die auch dann günstig sind, einigermaßen wenig Kraft
haben aber bei dem Ventil Design was aktuell Der Plan ist zu nehmen ist das
auch kein Problem da gehe ich gleich darauf ein wie das denn aussehen soll.
Hier steht gegebenenfalls laut weil das hängt stark von der Ansteuerung ab. Um
wieder auf das Beispiel 3D-Drucker zu kommen da kennt man eventuell so lustige
Geräusche machen wenn sie hin und her fahren. Da gibt es aber halt spezielle
Treiber Chips für die das besser können und nahezu lautlos sind. Dann waren wir
vorher bei diesem Ventil Design das ist natürlich praktisch wenn man da oben die
Taste drauf hat in türkis und einfach nur runter drücken muss. Und da fiel mir dann
ein: Warum muss es denn eine Linearebewegung sein, ich kann das
natürlich auch einfach bauen das der Motor direkt daran kommt weil sonst brauche hier
hinten ich so ein Teil wo ein Schrittmotor dran ist dann ist da so eine Spindel dran
dann muss ich da noch wieder ein Teil dran bauen das diese Linearebewegung abgreift,
das soll sich möglichst nicht mit drehen. Wie man sieht auch allein vom
Hardwareaufwand etwas aufwendiger muss ich irgendwie noch mehr Teile designen und man
kann das Ventil halt auch so bauen dass man einfach diese zwei Röhrchen
übereinander dreht und dann kann ich direkt einen Schrittmotor an eines dieser
Röhrchen anschließen und das Ventil halt hin und her drehen. In diesem Fall halt
für einen Stellbereich von 90 Grad. Das kann man sich überlegen wie weit man das
machen möchte aber da muss man auch immer aufpassen dass man schnell genug schalten
kann weil der Motor braucht halt eine gewisse Zeit um sich zu drehen. Genau zur
Ansteuerung. Das ist relativ klar, da nimmt man halt einen Mikrocontroller für,
das ist halt ein Prozessor der darauf ausgelegt ist Aufgaben zu übernehmen wo
man viel Anschlüsse braucht. Denn pro Schrittmotor brauche ich drei Pins an
meinem Mikrocontroller weil so ein Schrittmotor-Treiber hat in der Regel als
einfachstes Interface dies sogenannte Step Direction Interface das heißt ich habe
einen Pin wo ich einfach von null auf eins und wieder zurück wechsele und jedes Mal
wenn ich da den Pegel wechseln wird halt einen Schritt gemacht und dann muss ich
natürlich noch sagen in welche Richtung der Schrittmotor sich drehen soll das
mache ich halt über den Direction-Pin. Jetzt haben wir aber das Problem dass der
Schrittmotor im Zweifelsfall irgendwo steht wenn ich das Gerät anschalten also
brauche ich noch einen Endschalter wo ich dann halt kontrolliert hinfahren kann und
wo ich dann halt weiß: wenn der da angekommen ist dann ist er bei Position 0,
z.B. Ventil ganz zu. Das heißt ich brauche viele Anschlüsse. Aber auch da gibt es
Controller die können das. Ich habe jetzt hier so einen ... das ist jetzt nicht so
relevant aber ich habe hier ein tivaware board, das hat so um die 100 PGIO-Pins die
auch ausgeführt sind. Da kann man schon mal viele Orgelpfeifen mit ansteuern. Man
muss halt beachten eine Oktave hat zwölf Töne. Wenn man irgendwie zwei Oktaven
haben möchte dann braucht man halt, wenn man noch einen Ton von der nächsten Oktave
mitzählt, 25 Antriebe. Und damit wären schätzungsweise 30 möglich. Ich habe jetzt
noch nicht geguckt ob das alles genau so hinhaut aber das müsste passen. Jetzt
haben wir zusammen gefasst: wir haben ein Ventil. Wir haben einen Antrieb da dran.
Wir haben so ein Schrittmotortreiber da dran, wir können den Mikrocontroller
anschließen, jetzt kriegen wir haben wir aber immer noch nicht irgendwie unsere
Daten von dem Eingabegerät rein gekriegt. Also sei es eine Tastatur mit diesen
Folienkraftsensoren oder meinetwegen kann das auch irgendwie mit diesen Lochkarten
von der Drehleier betrieben werden oder man spart sich das so eine mechanische
Ebene zu gehen und steckt da halt MIDI- Files rein weil das so der Standard ist um
abzuspeichern, generisch abzuspeichern, was jemand auf einer Klaviatur eingegeben
hat und dann kann man das auf eine Software Hammond-Orgel-Klavier oder was
auch immer geben oder in diesem Fall ein Hardware-Instrument. Erstmal war die Idee
nimmt man Midi. Das ist ein sehr simples Protokoll, das ist einfach eine serielle
Verbindung zwischen den Geräten, das läuft über den UART-Port vom Mikrocontroller.
Für die die nicht wissen wofür er steht das steht für Universal Asynchronous
Receiver Transmitter. Ich kann das ist dann wiederum ... das asynchrone ist eine
Sache wie das halt auf Microcontroller implementiert ist das ist nicht so
wichtig. Aber das ist halt sehr sehr simpel zu benutzen. MIDI kann auch noch
ein paar mehr Sachen aber das was mich interessiert sind einfach Kommandos mit
drei Byte. Das erste Byte sagt was soll du machen. Da gibt es halt eins für Note an
für Note aus und noch diverse andere. Als zweites wird übertragen welche Tonhöhe
solls sein. Und als Drittes nennen die das Velocity was wir dann für die Lautstärke
nehmen. Was aber eigentlich in Zukunft besser wäre ist ein Protokoll namens Open
Sound Control, OSC. Das ist Netzwerk basiert also man nimmt dann ganz normale
Ethernet-Kabel und Ethernet-Switches und dann können die Geräte untereinander
kommunizieren über UDP Pakete, was den Vorteil hat wenn man eben nicht nur so
eine kleine Version baut sondern eine mit mehr Pfeiffen dann braucht man halt
mehrere Controller auf der Ausgabenseite. Weil irgendwann gehen die Pins an so einem
Controller aus und ich möchte eventuell auch verschiedene Eingabegeräte haben. Die
lassen sich über einen Ethernet-Switch sehr einfach zusammen schließen, alls
irgendwie mit MIDI Kabeln und Durchschleifen und so zu arbeiten.
Außerdem hat es noch ein paar mehr Features um in einem Ton auch noch die
Lautstärke zu ändern und alles mögliche. Damit kann ich relativ einfach so ein
Netzwerk aufbauen, da könnt man sich dann überlegen wie man es gerne konfigurieren
möchte aber dann hat man irgendwie eine Einheit mit einem Orgelregister wo dann
eingestellt ist Du hast irgendwie C3 bis C5 oder so und dann reagiert es halt auf
die Eingaben die da über Netzwerk kommen und auf alle anderen eben nicht. Ja jetzt
war die Idee noch eine kleine Demo zu machen wenn es funktioniert hoffentlich.
Wir haben das alles hier noch in den letzten Tagen zusammengebastelt ...
Benjamin: Nicht ganz fertig. Also ich hätte ... mein Wunsch wäre eigentlich
gewesen dass es jetzt auch nach was klingt. Und zwar indem wir das mit den
Motoren in diesem Teil hier abspielen lassen. Aber ich habe die Luftversorgung
zu Hause liegen lassen. Deswegen gibt's nur Motoren aber keine Töne. Kriegen wir
vielleicht nochmal Video? Das wär geil. Jannik: So.
Benjamin: Irgendwie ein bisschen mehr nach hier noch. Zu mir! Zu mir!
Jannik: Man sieht eventuell ein riesen Haufen Kabel wie das halt so ist wenn man
prototyped, da nimmt man so ein Steckbrett und steckt da viele Kabel rein. Hinterher
wäre natürlich die Idee nicht diese Chips da zu nehmen, also keine Boards mit Chips
auf zu nehmen sondern direkt die Chips, dann wird das auch alles ein bisschen
günstiger. Wie gesagt Das Problem war hier noch die entsprechenden Ventile
auszudrucken aber wenn man jetzt hier auf die Taste drückt dann sollte man sehen
dass die Motoren alle schön nacheinander hin und herbewegen bis auf den letzten.
Benjamin: Theoretisch spiel das den Free Software Song, nur jetzt ohne Töne.
Jannik: Na ok, da jetzt nicht sondern in der anderen Demo aber man sieht dass die
auch ... ich kann auch den Free Software Song an machen.
*Gelächter* *Pfeifen*
Jannik: Also man sieht: die sind schon ziemlich fix wenn man da einfach nur 90
grad stellt deshalb war da auch die Wahl dazu. Also, ich kann ... wer Interesse hat
soll dann einfach gleich fragen dann kann ich erklären wie ich zu den Werten
gekommen bin. Und das sollte eigentlich reichen um einigermaßen schnell mit ner
Orgel zu spielen. Das Problem ist natürlich aktuelle Orgelmusik ist
eigentlich meistens relativ langsam. Benjamin: Was? Manche, egal.
Jannik: Egal. Aber die Frage ist wie schnell man dann da Töne spielen kann das
hängt natürlich auch davon ab wie schnell die Pfeifen ansprechen. Das ist eher das
Problem. Benjamin: Von hier aus hört man das nicht.
Ich hatte ja vorher gezetert Schrittmotoren wären laut, das ist nicht
laut. Ich habe mich geirrt, ich hatte keine Ahnung.
Jannik: Die andere mit dieser Spindel die hab ich irgendwie doll auf ein Holzstück
gepresst. Das hört man nicht auch wenn man einen Resonanzkörper unterbaut sind die
ziemlich leise. Das sollte nicht das Problem sein. Genau, und da sind wir dann
auch erst mal schon beim Ende angekommen. Alles weitere dann gerne in einer
Fragesession, für Details und oder andere Fragen oder Einwürfe was man besser machen
kann. Benjamin: Vielen Dank.
*Applaus*
Herald: Herzlichen Dank Benjamin, herzlichen Dank Jannik. Ihr habt es gehört
der Call for the Mikrofons. Da ist schon jemand an Mikrofon eins. Hallo!
Publikumsfrage: Hallo. Was spricht denn für die Aktuation gegen so eine wenn man
sich eine das bei einer mechanischen Orgel einfach anguckt eine mechanische
Wippe die direkt das Ventil betätigt auf einfach mechanische simple Art und Weise
und dann macht man den Elektromagneten dran.
Benjammin: Ja, geht, wenn du nur an und aus willst. Ich bin ja schon mittelfristig
auf der Suche nach dynamisch. Publikumsfrage: Ja gut, aber bei den
Labialpfeifen erübrigt sich das doch, oder?
Benjamin: Wie bitte? Publikumsfrage: Bei den Labialpfeifen kann
man mit Dynamik ja eh nicht so viel machen, die müsste man ja, da müsste man
in ein Schwellwerk verpacken. Benjamin: Da muss ich ein bisschen
ausholen. Es gibt viele Pianisten die behaupten man könnte auf einem Clavichord
nicht spielen. Und dann gibt es natürlich Menschen die können Clavichord spielen und
sagen man kann da sehr wohl drauf spielen. Ich habe irgendwann angefangen mit
Clavichord spielen und die ersten zwei Monate klang es nur wie Katzenjammer. Man
muss, wenn man so einen empfindlichen Aktor hat weil sich die Tonhöhe ändert,
das heißt nicht dass man es nicht benutzen kann. Das ist etwas was man halt lernen
muss oder was die Musiker und Musikerinnen lernen müssen damit umzugehen dass der
Druck gemessen wird und dass die Pfeifen anders ansprechen als sonst. Man kann
damit dann auch nicht jede Literatur spielen. Aber ich glaube schon dass man
auch mit Labialpfeifen und Dynamik was machen kann. Das ist halt kein großer
Dynamikumfang. Aber ich glaube schon dass es einen sehr großen Zugewinn an Ausdruck
gibt bei Musik bei der es passen würde. Und ich würde auch vermuten wenn man das
mit der Dynamik macht mit Labialpfeifen dann kommt man eher bei Literatur raus wie
für ein Clavichord, also nur zwei oder drei Stimmen weil man halt nicht mehr
kontrollieren kann mit seinen Händen. Publikumsfrage: Wenn dir das gelingt
ist toll aber ein Schwellwerk wäre eine Alternative, oder?
Benjamin: Nein.
*Gelächter* Herald: Do your own fork. Mikrophon 2
bitte. Publikumsfrage: Hi erstmal, danke für
euren Talk, ich habe eine kurze Frage zu den Microkontroller-IOs. Habt ihr mal
darüber nachgedacht wie das wäre wenn man die Ausgänge der Motoren einfach
multiplexen würde? Klar, die Schritte, da muss man sehen wie es mit dem Timing passt
aber so etwas wie Direction und den Endpoint könnte man auch super
multiplexen, oder? Dann würde man sich die verschiedenen Mikrocontroller sparen und
ein bisschen Kommunikation und so weiter und so fort.
Jannik: Ja die Direction und Endstop kann man sicherlich multiplexen. Aber an
irgendeinem Punkt werden wir immer ankommen dass man dann mehrere braucht.
Irgendwie muss man im Architekturdesign dann doch etwas vorsehen dass man das
einigermaßen sinnvoll zusammen kriegt. Allein der Punkt dass man halt
Eingabegerät und Ausgabegerät trennen muss, da würde halt MIDI reichen aber den
Step würde ich ungern multiplexen wollen. Herald: Wir haben noch eine Frage an
Mikrofon vier. Publikumsfrage: Habt euch Gedanken darüber
gemacht wie es ausschaut mit dem Querschnitt für die Ventile, habt ihr
unterschiedliche Interessen daran ob ihr möglichst schnell den Luftstrom haben
wollt oder eine Variable. Benjamin: meinst du bei den Drehventilen?
Publikumsfrage: Genau. Benjamin: Noch nicht aber ich habe auch
bis jetzt nicht viel Feintuning überhaupt gemacht bei den Querschnitten für die
Schläuche. Das ist ja eigentlich ein Faktor bei Orgelpfeifen und ich würde das
dann daran koppeln, zu gucken was ich für Schläuche kriege, welche passt, welcher
Querschnitt passt zu welcher Pfeife, würde ich einfach ausprobieren mit diesen
Drehventilen. Habe ich noch nicht ausgerechnet, weiß nicht. Aber ich finde
es schon einer der charmanten Aspekte dieser Drehventile dass man die relativ
gut in verschiedenen Größen, in verschiedenen Dicken, bauen kann und nicht
dann irgendwie zwei Magnete braucht für große Pfeifen oder irgend sowas. Oder hast
du eine Idee? Publikumsfrage: Was ich jetzt meinte wäre
gewesen: du kannst, wenn du entsprechend eine Dreiecksstruktur aufbaust dafür,
könntest du wahrscheinlich ein lineares Verhalten bekommen. Das was ihr jetzt
gezeigt habe mit den runden Durchschnitten Querschnitten wird ein anderes Verhalten
erzeugen. Wahrscheinlich könntest du über Schlitze dafür sorgen dass ein sehr
schnelles Ansprechverhalten bekommt. Benjamin: Ja ja ja, genau. Aber das ist
noch nicht so weit aber über solche Sachen habe ich auch nachgedacht.
Herald: Ihr solltet euch dann nochmal treffen mit allen Menschen die total
interessante Vorschläge machen, wir haben dann auch sehr viele in den Schlangen. Ich
gehe weiter mit Mikrofon eins. Publikumsfrage: Du hast es schon
angesprochen dass du die Luftversorgung zu Hause gelassen. Wie sorgt ihr für
Druckluft? Das war bei mir immer so ein Bisschen bei der Überlegung ... Kompressor
ist ziemlich laut ... Was für eine Konstruktion habt ihr um den Luftdruck zu
erzeugen? Benjamin: Kompressor ist ziemlich laut,
besonders wenn du einen großen willst, deswegen würde ja dann bei großen Orgeln
in den Keller gepackt und schwingsfrei aufgehängt. Wenn man nicht diese ganz
großen Pfeifen braucht, sondern für Truhenorgeln, da ist ja auch Luft drin, da
ist es dann nicht ganz so laut. Ich habe ein bisschen experimentiert aber nicht
mitgebracht in Ermangelung eines Autos so eine Konstruktion wie in einer Drehleier
mit zwei Schöpfbälgen und einem Magazinbalg. Wenn man jetzt seriös stabile
Wundversorgung haben will, zu diesem Zweck wurde ja der Mehrfaltenbalg erfunden der
im Ganzen rauf und runter geht, was ein bisschen schwerer zu bauen ist als ein
Balg der nur so macht. Aber das Problem ist wenn man einen Balg macht der nur so
macht ist das je nachdem bei welchem Winkel man den hat der verschieden schwer
ist. Aber heutzutage kann man es ja so machen dass der Balken weiß wie viel Luft
da drin ist indem man einen Sensor drauf klebt und das dann weitergibt an diese
Schöpfbälge und dementsprechend Pi mal Daumen so schnell machen dass das ungefähr
gleich schräg bleibt und nicht so krass rauf und runter geht. Das wäre jetzt so
mein Vorschlag. Publikumsfrage: Woraus baut ihr die?
Benjamin: Plastik, 3D-gedrucktes Zeug, Lager von Skateboards, die sind halt
billig, ganz einfach. An dem Fall ist tatsächlich auch der Motor das lauteste.
Aber das hab ich noch nicht versucht zu optimieren den Motor leiser zu kriegen
aber wahrscheinlich ist das gar nicht mal so doof wenn man jetzt als Makerspace
selber eine Orgel bauen will so eine Konstruktion zu machen wie bei einer
Drehleier mit zwei Schöpfbälgen und einem Magazinbalg und aber die Geschwindigkeit
der Schöpfbälge anzupassen durch einen Sensor der misst wie voll der Balg ist.
Dann spart man sich auch ein Überdruckventil und so n Scheiß.
Herald: Mikrophon zwei Bitte! Publikumsfrage: Die Pfeifen einzeln
angesteuert, hab ihr euch mal überlegt mal nur ein ganzes Register anzusteuern mit
dieser Dynamik Benjamin: Versteh' die Frage nicht.
Publikumsfrage: Also so ähnlich wie wenn man beim Synthesizer Aftertouch hat dann
kann man auch oft nur die ganze Tastatur steuern das dann ein Signal das man dann
quasi, weiß nicht wie man das mechanisch machen würde, dass alle Pfeifen in einem
Register das Ventil gleich offen haben, da würde man sich vielleicht
Ansteuerungskomplexität sparen wenn man es eh nicht anders steuern könnte.
Benjamin: Da kriegt man halt so etwas ähnliches raus wenn man Schwellwerk
benutzt im Endeffekt, da hat man einen Dynamikfaktor der immer für das ganze
Register gilt. Ich glaube das hängt ein bisschen davon ab was man da für Musik
drauf spielen will. Das hat mit Sicherheit eine Berechtigung. Ich hätte aber halt
gerne Tastendynamik aber ja auch das ist etwas was man bauen kann und was
interessant ist für gewisse Formen von Musik. Vielleicht noch: also es ist jetzt
nicht wertend gemeint ich hätte gerne diese Tastaturdynamik. Andere Leute wollen
alles mögliche andere. Mir ist klar dass man mit so einer Tastatur Dynamik
zumindest mit Labialpfeifen keine Fuge spielen kann. Es gibt viele Sachen die
schön sind auf der Welt. Noch eine Frage? Ich weiß nicht?
Herald: Wir haben noch Mikrofon eins. Publikumsfrage: Mit welcher Software ihr
das Obertonspektrum visualisiert habt. Benjamin: ffmpeg irgendwas. Ich habe ...
das Kommando ist auf dieser Seite im Fahrplan, kannst du zumindest für Mac und
Linux ist es da drin und wenn du das in dein Terminal kopierst funktioniert es
hoffentlich ansonsten musst du ein Nerd fragen um dir das zu debuggen.
Herald: Nochmal ein Mikrofon eins. Publikumsfrage: Ja man kann ja Orgelbau zu
jeder Zeit beliebig kompliziert machen, das haben wir schon mitgekriegt. Ihr habt
jetzt vor allem den Schwerpunkt auf die Anschlagsdynamik gelegt. Habt ihr schon
geplant oder ist absehbar wann ihr mehrere Register da rein einbauen wollt mit
Windladen oder sonst irgendwie, die Komplikationen auf einer anderen
Dimension. Benjamin: Ich würde ja eigentlich am
liebsten einen Aktor unter jede Pfeife machen. Deswegen ist auch die Frage Wie
bekommt man es billiger. Nicht wirklich. Ich würde gerne einen Prototyp bauen der
groß genug ist dass man überhaupt Musik drauf spielen kann damit ich verständlich
machen kann was der Sinn von der Sache ist. Zwei Oktaven, zwei Register und zwar
einmal Labialpfeife und ein mal Gewendete Durchschlagende Zunge und da würde ich
unter jeden Ton einen Aktor machen. Und wenn dann jemand auf die Idee kommt eine
Orgel zu bauen und mehrere Register haben möchte dann kann er, sie natürlich auch
mit entscheiden an welcher Stelle man wieviel Geld drauf wirft und so weiter. Da
ich nicht vorhabe eine Orgel zu bauen die über so einen Prototypen hinausgeht zum
Beispiel weil ich keinen Platz dafür habe. Genau deswegen. Ist das eine Antwort?
Publikumsfrage: Ja. Herald: Er hat ja gesagt. Wahrscheinlich
auch der Aufruf dokumentiert eure Orgeln gut, stellt sie irgendwo hin wo man dann
sehen kann was gebaut wurde und damit alle anderen dann wieder drauf aufbauen können
oder sich etwas anderes daraus aussuchen können und wieder bei sich integrieren
können, an das Publikum das jetzt gerade eine Orgel gedenkt zu bauen.
Benjamin: Ja genau. Ich habe auch meistens dieselbe DECT-Nummer. Beim
nächsten Event einfach mal versuchen. Herald: dann danke ich euch ganz herzlich,
Danke für eure vielen Fragen. Wenn ihr dann die Orgeln gebaut habt bringt sie
bitte nächstes Jahr mit. Benjamin: Cool, vielen Dank!
*Applaus*
*35c3 Abspannmusik*
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