<Ake>

an automated accordion

Godfried-Willem RAES

version 1.0

archive file

2003-2004

[Nederlandstalige versie]

for the newest version, click this link

Robot: 'Ake' (archive file)

The design of this musical robot started with an old Hohner Musette II accordion. First of all, we restored and retuned the whole instrument. All chord playing mechanisms where removed so chords can now be freely build and combined by the user. The instrument has two sets of 152 reeds: one set for suction, one for blowing wind. So, in total we have no less than 304 reeds inside the instrument.

The challenge in automating the accordion is not so much the reed playing, but definitely the wind control: both suction and overpressure wind can be applied and fast switch over between both modes is essential if one wants the automaton to sound like, let alone better than, a human player.

The constructional parts for this robot are all made from stainless steel, as can be seen of the pictures below taken during the construction:

The entire circuitry for this robot makes use of two fast PIC controllers: Microchip PIC18F2525 - I/SP type. One of these controllers takes care of the midi input parsing, the note on/offs for the latches and their PWM control, Mosfets and solenoids, whereas the other PIC steers the wind mechanisms: the motor speed and the 4-way mixing valve.

The schematic for the first PIC, with three latch and mosfet boards to drive the solenoids is shown below:

The circuitry around PIC2 looks like:

 

Mapping:

Midi note range: 31- 94 (almost 6 octaves). The bass side is remapped an octave lower then real sounding, such as to avoid the overlap of notes 49 to 54 between melody side and bass in the midi implementation. Thus users should send note 19 - 30 for the pedal basses , 31- 42 for the chord basses and 49-94 for the melody notes.

Note that notes 19 to 30 sound always 2 reeds, an octave apart. Notes 31 to 42 sound always 3 reeds, each an octave apart. In musical notation terms:

Note Off commands are required.

Volume control (controller nr. 7) is implemented and has a wide control range. Suction and blowing wind are possible. To achieve this the 7-bit midi value is interpreted as a signed value: 64 meaning no pressure, 0 = maximum suction pressure, 127 = maximum blowing pressure. (value = midibyte - 64, effective range: -64 to +63)

The single register for the melody side can be controlled with a program change command. (values: 0 or 1)

The motor speed can be controlled as well. Controller 1 (the wind controller) is used as a midi command. Value range=0 to 127. With value 0 the motor is stopped and obviously the instrument will not sound at all. Motor speed changes should be sent at a maximum rate of once a second, since the inertia of the motor does not allow any faster response. For fast response, use the 4-way mixing valve mapped on the volume controller.

Ake responds to the midi all-notes-off command (controller 123). This command releases all note solenoids and dims the lights but does not change the motor speed nor the position of the mixing valve.

Technical specifications:

Design and construction: dr.Godfried-Willem Raes (2003-2005)

Collaborators on the construction of this robot:

Music composed for <Ake>:

Solo literature:

 

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:

Robot: <Ake>

Voor de bouw van deze accordeon robot, vertrokken we van een kleine Hohner knop akkordeon uit de musette reeks. De bouw ving aan met de grondige restauratie en nazicht van zowel de mechanische werking als de stemming van het oorspronkelijke instrument. Het allereerste wat we volledig demonteerden en aan de kant schoven, was het vrij ingewikkelde mechanisme waarmee akkoorden worden opgebouwd in de bassen. Met het oog op vrije programmeerbaarheid wilden we immers volkomen vrij akkoorden kunnen samenstellen met de voorhanden rieten. Wat dit betreft is het instrument uitgerust met twee sets van 152 doorslaande tongen. Het laagste oktaaf in de bas heeft oktaafverdubbeling en maakt dus gebruik van 2x 24 rieten. De tweede oktaaf in de bas heeft oktaafverdriedubbeling en dus 2x36 rieten. De melodiekant heeft 2x 92 rieten in (een beetje ontstemd...) unisono. Een van beide sets kan worden in of uitgeschakeld met de registerknop. Samen geven ze het 'musette' register.

Eens het hele instrument opgeknapt en in kaart gebracht, bleek de automatisering van de diverse toetsen een vrij voor de hand liggende klus. We hadden zoiets immers al vaker gedaan, o.m. bij de bouw van ons automatisch harmonium <Harma>. We beslisten de bestaande kleppen zoveel mogelijk te behouden en haalden ons daardoor extra veel werk op de hals met het buigen uit inox van de vele nodige trakturen. Voor de baskant worden de kleppen bediend met kleine 24V traktuurmagneten van de firma Laukhuff. Voor de melodiekant echter, behielden we zelfs de bestaande knoppen en ontwierpen we een bespeling met Lucas Ledex duwmagneten. Het ene register waarover het instrument beschikt, werd geautomatiseerd met een bipolaire elektromagneet. Deze diende behoorlijk zwaar genomen te worden vanwege de grote wrijving in de windlade voor dit register.

De blaasbalg haalden we geheel weg en vervingen we door een vaste inox windlade voorzien van een inlaat voor drukwind zowel als voor zuigwind. Precies hierin bleek de uitdaging gelegen bij de bouw en het ontwerp van een automatisch akkordeon. De typische muzikale mogelijkheden op dit instrument komen immers voort uit de over en weer gaande beweging van de balg en de luchtdrukmodulaties die de speler via die balg realiseert. Daarmee krijgt het instrument een 'punch' die het harmonium bvb. geheel ontbeert. Om dit mogelijk te maken ontwierpen we aanvankelijk een soort 4-weg mengventiel opgebouwd uit twee kaviteiten met elk twee door een duw/trekmagneet bediende kleppen. Het geheel viel evenwel te log en zwaar uit zodat we uiteindelijk een ronde 4-weg mengkraan bouwden met een cilindrisch kraanhuis en een vlakke goed aansluitende klepzitting. De centrale as werd gasdicht gelagerd uitgevoerd zodat voor de bediening een enkele bipolaire magneet met een bewegingstrajekt van 25mm volstaat. De windvoorziening wordt betrokken uit een sterke Laukhuff radiale kompressor. Om ritmische overdruk en onderdruk pulsen mogelijk te maken, overwegen we later ook een aksent-balg toe te voegen, op zijn beurt aangedreven door een bipolaire elektromagneet.

Enkele snapshots genomen tijdens de bouw van deze automaat:

Bouwdagboek:

Omdat ons vaak wordt gevraagd hoeveel werk en tijd kruipt in, en nodig is voor, het bouwen van een muzikale robot, hebben we ook voor <Ake> een beknopt bouwdagboek bijgehouden:

 

Enkele jaren na de afwerking van het eerste werkende prototype, kreeg <Ake> een broertje, <Bako>, in de vorm van een heus basakkordeon, deze keer met mechanisch bewegende balg....

(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

 Go to Godfried-Willem Raes' homepage  

Last update: 2008-08-15 by Godfried-Willem Raes

Technical data sheet and maintenance instructions:

Technische gegevens en instrukties voor onderhoud en demontage:

DIN connectors for midi IN and THRU: