在春天2019杰里米·瓦格纳着手构建未来研究项目和表演cnmat作曲家钢琴振动器件。这项工作由每bloland等大量借鉴之前的设计工作。一些专门针对即将到来的cnmat项目的改进。外观设计的简要要求满足以下条件的设备:

  • 在很宽的范围内利用磁场的频率和动态的由音频信号调制的共振钢琴弦(和任何类似的磁性物体)
  • 该装置应是模块化的,可膨胀的,且精确地调节,而不与钢琴的正常工作的干扰
  • The device should be robust and reliable, easily transported, and quickly & easily installed on various types of pianos
  • 到盘区可能,该装置应与容易获得的并且容易来源的材料来构造。

我们的磁共振器钢琴版本符合所有这些设计目标及实施的埃德蒙·坎皮恩的首映被推出 大器晚成 钢琴(4-手)和磁谐振器的所述部分 解读 系列在轮盘赌,纽约布鲁克林,可以2,2019。  

杰里米·瓦格纳设计和制造设备上的每bloland谁做了这方面的开创性的工作的工作重画。他的网站, http://magneticpiano.com,一直在这个项目中的宝贵资源。我们注意到从以下几个部分原设计出发。

理论:
为磁共鸣钢琴弦的主要设计问题归结为一点基本的物理学。从电磁相关公式...

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…哪里 是磁通量密度, N 是线圈匝数, I 在当前运行过线圈时, l 是线圈的长度,μ0是自由空间磁导率,以及 μeff 是芯材料的有效渗透性。 wetherefore发现递送到字符串中的磁场将通过最小化我们的驱动线圈的同时最大化的长度被最大化,每次,在线圈线的圈数,我们的核心的有效磁导率和电流的量递送到该线圈。每一种优化准则带来的工程问题,并已考虑到我们的共振装置的建设权衡。

放大器:

因为由任何线圈产生的磁力将正比于电流,我们需要建立以最大化当前递送的放大器。这需要被称为产生的电流成比例的信号电压的跨导放大器放大器的一种特殊类型。我们使用由Andrew麦克弗森这对于bloland的原始磁谐振器钢琴设计一个12通道电路。在采用麦弗逊式对应,我们发现了一些散热和电源电压有关该电路的常见故障模式,采取一些照顾,以改善我们的设计执行这些关切。  

麦克弗森报道,原设计,当接近其电压限制操作时,是容易受到来自感应反冲损坏当多个线圈在同一时间被关断。本质上,从多个线圈的同时关闭的回扣可以放弃足够的精力投入到电源轨摧毁一些集成电路。正因为如此,我们的大小我们的电源为±24V,而不是±32V,以允许一些安全系数,使得所有12个线圈可以同时关闭,没有放大器的损坏。使用更小的电源减少了外壳的总尺寸和运行在有助于略微减小由电路产生的热量较低的电压的电路的额外的好处。

与此电路相关的第二个问题是散热。该电路大约六个LM1876放大器IC建成。在我们这个电路的2通道版本初步的测试,我们发现,即使有相当大的散热片,电路可以得到惊人的热点。某些线圈阻抗导致散热片温度达到接近80℃。正因为如此,可扩展到12信道时,非常小心溶解在电源电压达上浆风扇的操作散热器至±50℃32V和环境温度下,加安全系数。这需要庞大的散热片具有大约0.30℃/瓦特的热阻。到外壳的设计相关的进一步的考虑使得我们指定的0.24℃/瓦特的甚至更大的散热器,它包括铝散热片3” ×7” ×12” 的块。放大器仍然得到温暖的触感,但不是不舒服左右。

结合电路,电源的散热器,TRS输入插孔和香蕉插头输出的外壳被设计,从丙烯酸系片材蚀刻和激光切割在Jacob研究所的设计创新。

 

线圈设计:

优化线圈的效率是该项目的主要问题,并仍然正在进行的研究的重点。相对于bloland的方法,它使用过的,现成的电磁铁作为线圈,我们尝试与广泛的线圈设计。我们下车在一个非常简单而廉价的设计,平衡的电流处理的设计参数,原来的密度和长度分成相当紧凑和有效的线圈设计。我们的线圈,从简单的从当地五金店做,1 / 4-20柄螺栓。我们发现螺栓½” 柄,其中,当装有两个激光切割乙酸垫圈来呈现线圈的形式,可以接受30AWG电磁线800匝(约70英尺)。这产生通过最钢琴的范围的性能十分出色约8欧姆电阻的线圈。这些标准螺栓由碳素钢,它们虽然不是理想的作为芯材,然而在携带激励场表现相当好制成。这些螺栓的机械性能也证明了在装夹方便:其上限为方便安装点为我们的钕聚焦磁铁制成的单位,这是用强力胶水粘上的螺栓的端部,以形成一个Halbach阵列,它们的螺纹允许容易安装在我们的悬挂系统。每个线圈被拧入一个不导电,无磁性的丙烯酸杆,并且整个组件在适当的位置由我们的夹具系统保持。 

 

悬挂系统:

对于悬挂系统,我们想建立一个框架,它是刚性的,模块化的,并且也可以快速安装或可重复的结果中移除精确可调。我们到达,其安装的铝T形槽挤出与一些可切换磁体的帮助钢琴的肋中的溶液。此夹具然后容纳铝高度调节携带线圈滑架组件的安装。  

此夹具需要一些我们设计并使用水射流切割机在Jacob研究所的设计创新制造定制的支架系统。

 

发现:

 

在轮盘其初始登场,纽约布鲁克林5月2日,2019年,该装置执行得非常好。坎皮恩的作品,使用设备来改变整个20分钟的钢琴作品在几个点的共振。作为片结束时,钢琴家离开压下延音踏板作为构成共振从它们的最后的和弦出现。这种共振继续进行3分钟左右,经过钢琴的整个范围内迁移。  

 

这种性能的意外之一是该设备改变乐器的调音程度。对于性能,将该装置安装在9’ 斯坦威模型d。钢琴已经调整那天早上之前,为了排练,但是当调音师抵达演唱会做一个触摸释放之前,他被弹钢琴已经有多远,因为那天早上去跑调的惊讶。我注意到在我们伯克利测试这种效果。该Halbach阵列磁铁的磁吸引力,加上当在“单端”模式下操作的线圈的恒定吸引力,用于提供钢琴弦的一个小而显著向上基线偏转。这对应于增加施加到所述串的总张力,发送音符尖锐。与多串音符,所施加的力导致的音符不均匀会格格不入自己。我们的钢琴调音师做出了巨大努力,以重新调整钢琴纠正这些变化,同时也意识到,在设备中场被取出时,很多的音符会出再次成为一次。值得庆幸的是,他被逗乐了足够的通过,他呆了演唱会,并亲切地重新调校钢琴中场休息期间被拆除设备后,设备。知道这一点,我们可以废除的钕磁铁,并尝试运行在标准的“双端”模式的放大器。这些变化可能降低实现的量,但可以允许该仪器能够更好地保持合拍。

 

首先表现的另一个结果是在低音弦线圈的性能有显着差异。这些字符串是身体比高音弦更重,需要更多的时间和精力去走了。定制线圈将需要被设计和测试用于这些字符串,可能设有串联或各种电感的平行线圈的多个线圈。

 

最后,考虑到设备扩展到全钢琴范围时,它似乎很明显,单独处理字符串的另一种手段,应探讨。目前,在这12个通道版本,我们已经达到可用接口的限制。音乐会,我们使用了MOTU 1248来提供模拟输入到放大器。 1248是连接在AVB到MOTU的UltraLite AVB,允许装置一段距离的控制。然而,这个邀请的概念有可能直接纳入的AVB端点到放大器外壳,从而提供了可靠的单一以太网连接,可以在很远的地方来操作该系统。 

 

 

 

 

 

额外的项目图片
2019