24 automated sirens

<Sire>

Godfried-Willem RAES

2003-2005

[Nederlandstalige versie]

 

<Sire>

This robot is composed of 24 motor driven sirens. It consists of three independent modules, each containing 8 sirens. These modules can be arranged in different ways: the most compact way is an arrangement in a triangular structure designed to be suspended, although placement on the ground is also possible. The modules can also be mounted 'in line', forming a long array of 24 sirens, or, the modules can be placed on different spots in the concert or performance space. It's design goes back on experiences gained in realizing our earlier automaton 'Sirene'. This new machine however is fully programmable and can work under midi control. If we had used the standard midi protocol, this robot would have required no less than 24 midi channels, since all sirens can play a lot of different notes polyphonically. To avoid this, we mapped each siren on a single note in the range 48 - 71, whereas the velocity value is used to control the MSB of the pitch. (corresponding more or less to the frequency of the midi note), whereas controllers 48 to 71can be used to send an optional LSB for the pitch, such that a 14 bit resolution becomes possible. This opens a wide range of possiblities for composers interested in microtonal musics. A lookup table for exact pitches will be published soon on this page. The ambitus of the robot is midi note 48 (pppp) to 84 (fff). Although this implementation deviated largely from standard midi, it is still possible to use an ordinary sequencer to produce a file to be played on <Sire>. The easiest way is to select one track for each individual siren and set all the velo-values in that track to the value corresponding to the pitch required. Within our <GMT> midi file player we have automatic translation functions that allow composers to submit 'normal' midi tracks to be played on <Sire>. If this is used, there should be a separate track for each siren.

For the electric circuitry, a few different designs have been under consideration. A first one, using only discrete components can be realized after this schematic. However we tried and finished another design, using a higher degree of integration (at the detriment of power handling capacity), using L298N bridge drivers. They need cooling however, since their power specification is with 2A per half bridge, pretty marginal in this application. Users should in any case avoid to let all sirens run at their highest speed for any reasonable amount of time.

The advantage of this design, is that braking is easier to implement. If the D input is high, a fast stop becomes possible. If the classic siren stop (sliding) is a requirement, we can take the enable pins low. In this design we have enough with 16 control bits, since we use only unidirectional operation. Bidrectional operation would require 24 control lines. Designers dream: why isn't there a bridge driver with integrated high power power mosfets on the market???

Some more pictures taken during construction:

<Sire> finished and suspended in the Logos Tetrahedron (photo by Benn Deceuninck):

Techical specifications:

Design, research and construction: dr.Godfried-Willem Raes

Collaborators on the construction of this robot:

This robot became an integral part of the <M&M> robot orchestra in april 2005.

Midi Specifications:

Music composed for <Sire>:

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:

<Sire>

<Sire> is opgebouwd uit 24 gemotoriseerde sirenes, waarvan de toonhoogte individueel stuurbaar is. De robot is opgebouwd als een gelijkzijdige driehoek en ontworpen om te worden opgehangen. De drie elementen, elk bestaande uit 8 sirenes, waaruit deze robot is opgebouwd kunnen eenvoudig worden gedemonteerd. Verschillende alternatieve opstellingswijzen zijn mogelijk: in stervorm, als 3 autonome en ruimtelijk gespreide modules, in V-zigzag-formatie, in lijn... Hulpstukken voor bodemmontage op wieltjes horen ook bij het ontwerp. Alle chassisdelen en laswerk is uitgevoerd in inox. De automaat past in een relatief kleine koffer en is dus uitermate geschikt voor vliegtuigtransporten.

Aangezien deze robot uit 24 autonome sirenes bestaat, zou een standaard midi implementatie het gebruik van niet minder dan 24 midi kanalen nodig maken. Dit leek ons uiterst onpraktisch en daarom opteerden we voor een non-standaard aanpak van de midi-implementatie voor deze automaat. Uitgaande van het feit dat het velo-byte hier geen betekenis heeft -immers, bij sirenes zijn de geluidsterkte en de toonhoogte op absolute wijze aan elkaar gekoppeld- besloten we de betekenis van het velo-byte anders te definieren: hier wordt met het note byte de individuele sirene geselekteerd (48 tot 71). De toonhoogte wordt dan bepaald door de waarde van het velo byte. In het geval van <Sire> zal de sirene pogen de frekwentie te genereren overeenkomstig de gevraagde noot. Aangezien midi-noten slechts 7 bit resolutie (halve tonen) hebben, en onze automaat toch wel meer in zijn mars heeft, voorzagen we in de controllers 48-71 voor een verdere precizering van de toonhoogte. Het velo byte vormt aldus het MSB van de toonhoogte, terwijl de overeenkomstige controller het LSB definieert. Het tessituurbereik van elke sirene is drie oktaven (48-84), waarbij het duidelijk is dat de toonhoogte strikt gekoppeld is aan het volume. 48 zal dus pppp klinken, en 84 fff.

Enkele fotos genomen tijdens de konstruktie van <Sire>:

Midi Implementation Table

 

Bouwdagboek:

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

Afmetingen & andere technische specifikaties:

Design, research en staalkonstruktie: dr.Godfried-Willem Raes

Atelier medewerkers:

Repertoire voor <Sire>:

(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: 2023-10-11 by Godfried-Willem Raes

Technical notes and repair/maintenance guide:

Power supply: 3 units S-100P-12 (+12V / 8.5A), primary voltage: 85-264Vac. (the power supply is autoswitching). The output voltage has to be adjusted (upwards) such that when a velo 127 is given to a siren, the voltage over the motor is exactly 12V. This adjustment is crucial for the precision of the tuning of the instrument. An adjustment for pitch output = midi 84 is also possible.

PIC's used: Microchip 18F252 (3 pieces, different firmware: Sire1, Sire2, Sire3) [note as of 2020: these chips are now obsolete. They can be replaced with 18F2525 types].

Motor Sirens: 12V nominal. 1.3A at 12V dc. Minimum voltage for rotation: 1V.

Lights: :LED spotlights type MR16 (AC/DC type)

Wheels: M10 thread, hex inbus, stainless steel.

PC-board wiring lay out:

These PCB's are marked 'april 2005, Sirepic rev.1'

The datasheet for the motor bridge chip, the L298N, is here.

The hex-dumps for the PIC-controllers is here: sire1, sire2, sire3