Diseño de un sistema de automatización y control de un instrumento musical

Lanzas López, Javier (2019). Diseño de un sistema de automatización y control de un instrumento musical. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Diseño de un sistema de automatización y control de un instrumento musical
Author/s:
  • Lanzas López, Javier
Contributor/s:
  • Cerro Giner, Jaime del
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: September 2019
Subjects:
Freetext Keywords: Control automático, instrumento musical, programación informática, fabricación asistida por ordenador
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En este documento se presenta el proceso de concepción, diseño y fabricación de un mecanismo que permite la automatización de un instrumento musical. El objetivo es crear un sistema capaz de tocar una melodía simple con precisión. El instrumento que se ha elegido en este caso es la flauta de émbolo. La elección de este instrumento se debe a que se busca poder cumplir el objetivo inicial del proyecto, y se espera poder conseguirlo por su simpleza. Para el estudio del problema y la realización de un prototipo, se ha decidido dividir el sistema cuatro partes diferentes: el control del movimiento del émbolo, el suministro de aire, la electrónica y la programación de un software de control. Respecto al control del movimiento del émbolo, tras considerar diversas propuestas se procedió a construir un prototipo basado en una unión deslizante, que permite convertir el movimiento de rotación de un servomotor en desplazamiento lineal del émbolo. Para ello se diseñó un soporte para colocar la flauta y se imprimieron en 3D las piezas necesarias para el sistema. Tras completar este primer prototipo, se procedió a su verificación y se comprobó que era incapaz de obtener la precisión deseada, ya que el motor no era lo suficientemente potente como para mover el émbolo y vencer el rozamiento del sistema todo ello manteniendo su precisión. Por ello, se optó por abandonar el primer diseño y desarrollar una solución diferente, basada esta vez en un sistema de poleas y correas, que permite una precisión muy elevada. A continuación, se fabricó un nuevo soporte para acomodar los diferentes componentes electrónicos y mecánicos. Una vez terminado, se realizó una nueva verificación, en este caso obteniendo un resultado satisfactorio tanto en velocidad como en precisión del movimiento. Posteriormente, se procedió a la concepción de un sistema para el suministro de aire. Se optó por utilizar un ventilador para obtener el “soplo” necesario para hacer sonar la flauta. Al igual que en el caso anterior, se diseñó un soporte para alojar los diferentes componentes. La velocidad del aire se ha regulado con el objetivo de obtener un sonido limpio, evitando la aparición de armónicos indeseados. El control de la entrada de aire se lleva a cabo mediante un servomotor, que se encarga de bloquear el flujo de aire cuando no se está tocando ninguna nota. Todos los componentes electrónicos del sistema están controlados por un microcontrolador, en este caso una Pyboard, una placa similar a Arduino pero programable en Python. En ella se interpreta la información recibida desde un ordenador y se envían las señales correspondientes a los motores del sistema. En el ordenador, un software se encarga de leer un fichero MIDI (protocolo estándar de la música digital) conteniendo las notas a tocar, y las interpreta traduciéndolas a un protocolo simplificado. Esta información se envía al controlador en tiempo real, donde se procesa y se actúa sobre los diferentes componentes. Tras la fabricación, montaje y programación del sistema, se ha obtenido un prototipo funcional, que es capaz de reproducir melodías simples, pero que presenta algunos problemas cuando se trata de melodías más complejas. El proyecto se ha realizado prácticamente en su integridad con materiales reciclados o reutilizados, buscando mantener un compromiso medioambiental. Todos los componentes electrónicos utilizados son sobrantes de otros proyectos, así como los materiales utilizados para la construcción de los diferentes prototipos. Respecto al presupuesto, cabe destacar que, debido al aprovechamiento de las instalaciones de la universidad y al reciclaje de componentes, el coste total de los materiales ha sido prácticamente nulo. El objetivo final de este proyecto es el aplicar los conocimientos de electrónica y programación adquiridos a lo largo de la formación académica, así como de dar un enfoque diferente a la robótica.

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Item ID: 57019
DC Identifier: http://oa.upm.es/57019/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:57019
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 22 Oct 2019 14:31
Last Modified: 22 Dec 2019 23:30
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