DRUM TUNER « Accordeur de Batterie - Espace Educatif

Lycée CHAPTAL – Saint Brieuc
Projet PPE 2010 - 2011
DRUM TUNER
« Accordeur de Batterie »
Introduction
Tout d’abord, il est important de savoir que la batterie est composée de différents fûts que sont les
toms, la grosse caisse et la caisse claire. Les toms étant les fûts les plus complexes à accorder
(imprécision et durée dues à un accordage uniquement manuel). Nous avons décidé de créer un
système d’accordage automatique destiné aux toms.
Un tel système n’existant pas sur le marché, ce projet représente un intérêt non seulement
technologique, mais novateur.
Généralités sur la batterie
Notre intérêt se portera uniquement sur les toms alto et médium. En effet, ils représentent la plus
grosse difficulté lorsqu’il s’agit d’accorder sa batterie. Le schéma ci-dessous représente un tom
classique mais ils peuvent être beaucoup plus nombreux sur certaines batteries.
Le tom se décompose en 3 parties donc le lien est assuré par les tirants du nombre de six.
Lorsque l’on visse les tirants la peau est tendue par l’intermédiaire du cintre qui coiffe le
tom. Plus on visse les tirants, plus la peau est tendue.
Précision sur l’accordage d’un fût
L’accordage d’un tom est lié à la note produite lorsque l’on tape sur celui-ci. Cette note est
liée à la tension de la peau. On modifie cette tension en vissant ou dévissant chaque tirant.
Pour obtenir un accordage du tom, il est nécessaire que la tension soit la même en tout point
de la peau.
Une technique manuelle permet de limiter les
différences de tension sur la surface de la peau
du tom, c’est l’accordage en étoile (image ci-contre).
Cependant cette technique est imprécise car elle ne permet que
de limiter les différences de tension à la surface de la peau du tom.
La seule façon de réduire ce différentiel est de tendre tous les tirants simultanément, ce qui est
évidemment impossible à faire manuellement. C’est donc dans cette optique que notre projet
prend tout son intérêt. L’accordeur de tom automatique constitue un intérêt dans la mesure où
il apporte à l’usager un gain de temps et de précision dans l’accordage du tom.
Il est donc important de pouvoir mesurer la valeur de la tension de la peau en chaque point (tirant).
Contraintes et solutions au projet
- Afin de n’écarter aucune solution, il est important de faire un graphe d’analyse fonctionnelle
de l’objet technique.
FP1 : Permettre à une
personne de serrer
uniformément les tirants
pour accorder le tom
FC1 : Adapter le produit à
différents toms
FC2 : Adapter le produit aux
tirants du tom
FC3 : Eviter tout contact avec
la peau du tom
FC4 : Alimenter le produit en
énergie électrique
Base de données « TAMA »
Produit
Afin de mesurer cette valeur nous disposons d’un tensiomètre conçu à cet effet par un concepteur de
matériel pour batterie (TAMA®), celui-ci nous donne des valeurs dans une unité propre à lui-même
adaptée à la mesure de tension de la peau du tom.
Il est évident que notre projet nécessite une base de données dont vont découler toutes les valeurs que
nous exploiterons. Celle-ci attribue une valeur de tension de peau à chaque type d’accordage selon le
type de peau, le style et la taille du tom.
Partie Opérative
Le vissage (et dévissage) des tirants sera évidemment effectué via 6 moteurs. Notre système nécessite
donc de prendre au moins un point d’appui pour assurer la transmission du couple. Compte tenu des
contraintes principales du projet, il ne rentre pas en contact avec la peau et il faut que le système soit
adaptable à différents types et tailles de toms ;
Elaboration de la structure et Conception de la pièce
La pièce a été conçue par le logiciel SOLIDWORDKS, la structure sera constituée de 3 parties :
- 1 partie rectangulaire plus épaisse
- 2 parties planes rectangulaires de part et d’autre
de l’autre partie.
Les pièces sont réalisées en polycarbonates
pour les deux pièces moins épaisses et en
plastique dur blanc pour la pièce assurant
la rigidité de l’assemblage.
Elaboration et Conception de l’adaptateur Moteur/Tirant
Cette pièce assure la liaison entre la tige du moteur et le tirant
La rotation de la tige du moteur entrainera le vissage ou
le dévissage du tirant.
Assemblage final
A l’issue de la conception des différentes pièces,
nous allons assembler la structure
dans son ensemble.
Le moteur réducteur choisi : MODELCRAFT de rapport de réduction 1 :600 permettant d’assurer un
couple assez important.
Etude expérimentale
Nous avons mis en place un dispositif expérimental permettant de tracer la caractéristique de la
tension en fonction de l’intensité I (image du couple du moteur).
Partie de commande
En raison d’un nombre importants des entrées/sorties, nous avons opté le principe Maître-Esclave
qui permet de répartir le travail sur deux unités de contrôle et de traitement.
La communication entre les deux cartes est assurée par la liaison série.
L’acquisition de l’image du couple (acquisition+conversion)
Ce courant est converti en tension à l’aide d’une
résistance appelée « résistance shunt » qui est
montée en série avec le moteur.
La valeur de cette résistance doit être assez faible
afin qu’elle ne diminue pas trop la vitesse du moteur.
Cette tension sera convertie en numérique par le CAN
(Convertisseur Analogique-Numérique) intégré du µcontrôleur
qui traitera les résultats de conversion et arrêtera les moteurs une fois le couple atteint.
L’interface Utilisateur –Système est assurée par un clavier matriciel et un afficheur LCD
2 x40 caractères.
- Le clavier permet d’acquérir le choix de l’utilisateur.
- L’afficheur propose à l’utilisateur les différents menus concernant la peau, la taille du tom
et les styles de la musique.
Les interfaces de puissance qui commandent les moteurs sont assurées par les circuits
Intégrés spécialisés L298.
Simulation du fonctionnement du moteur de l’acquisition d’information du couple du moteur à
l’aide du logiciel «PROTEUS» et « PICC »
Programme de test du fonctionnement du moteur et de la conversion Analogique-Numérique
void main(void)
{
SET_TRIS_A(0xFF);
// configuration du port A
SET_TRIS_B(0x00);
// configuration du port B
SET_TRIS_C(0x02);
// configuration du port C
inican();
// initialiser le CAN
do
{
while (!input(pin_c1)) // attendre
{
}
while (input(pin_c1))
{
output_low(pin_b0);
// faire tourner le moteur
output_high(pin_b1);
output_high(pin_b2);
val = read_adc();
// acquérir la tension aux bornes de la résistance et convertir en hexa
if (val>=0X80)
// test si val > à un seuil
{
output_high(pin_c0);
// allumer la LED
}
else
{
output_low(pin_c0);
}
}
stop();
// arrêter le moteur
output_low(pin_c0);
}
while(1);
}
/*fin du programme*/
Communication Maitre-Esclave
La communication de données est assurée par la liaison série suivant le protocole START-STOP.
Format de transmission utilisé
- 8 bits de données
- Pas de bit de parité
- 1 bit de stop
Vitesse de transmission 1200 bauds
Saisi de schéma et routage de la carte avec le logiciel « ORCAD »
Le résultat final
Conclusion
Ce projet, autant pluridisciplinaire qu’innovant, nous aura permis d’acquérir et de mettre en pratique
de nombreuses notions telles que la liaison série (émission-réception) , le principe de la résistance
shunt ou encore de mettre en œuvre un afficheur LCD et un clavier matriciel.
Il nous permet de perfectionner l’utilisation des différents logiciels de DAO, de CAO et de
programmation tels que : « SOLIDWORKS», « PROTEUS», « ORCAD » et « PICC » .
Il s’inscrit dans une dynamique de savoir et de recherche et demeurera l’expérience la plus forte de
notre année de Terminale de part l’intérêt que nous y avons porté.
Enfin les récompenses
1er prix académique au concours « olympiades des sciences de l’ingénieur »
à Landerneau le 24 Mars 2011
2ème prix national
au concours « olympiades des sciences de l’ingénieur »
à POISSY le 11 mai 2011
Article réalisé par
LE MOINE Clément – QUERE Maxime – LE BOULANGER Guillame
Thanh NGUYEN et Fabrice COLAERT