2. Semester 05 – Neue Solenoiden / Nachberabeitung

Wie bereits im ersten Semester festgelegt, fiel die Wahl der Gitarre auf einen Bausatz der
Firma Harley Benton, dass bei Thomann bestellt wurde. Die Wahl der Gitarrenform ging aus
der angedachten Platzsituation, um alle benötigten Teile unterbringen zu können und dem
Abstand zwischen Bridge und Bridge-Pickup, um genug Platz für die Solenoiden bieten zu
können, hervor. Die im letzten Semester verwendeten Solenoiden, von welchen ich leider nur
drei besitze, wären baugrößentechnisch ideal geeignet gewesen, jedoch wahr es mir nicht
mehr möglich, diese erneut zu bestellen, da dieses Produkt nicht mehr vorhanden zu sein
scheint und baugleiche oder -ähnliche eine enorme Preiserhöhung nach sich gezogen hätten.
Somit musste eine neue Recherche betreffend er Hubmagneten vorgenommen werden.

Die Baugröße ist hierbei ein wichtiger Aspekt. Der Korpus der Gitarre hat eine gewisse
Stärke/Dicke. Durch Verwenden von zu langen Solenoiden würden diese im eingefahrenen
Zustand an der Rückseite der Gitarre hinausstehen. Somit mussten Solenoiden verwendet
werden, welche eine geeignete Bauform und -größe aufweisen und bestenfalls auch in einem
preislichen, angenehmen Bereich liegen. Die Wahl fiel auf Solenoide, welche zu Lang sind. Der
Grund dafür ist, dass die Solenoiden die exakt passen würden, zu teuer sind. Die verwendeten
Solenoiden des Projekts müssen nachgearbeitet werden. Dies ist jedoch umsetzbar.

Auch bei der Bestellung der neu recherchierten Solenoiden gab es zu Beginn ein Problem, da
die falschen geliefert wurden.

Danach wird an der Front die Hutmutter entfernt, das Gewinde abgetrennt und neu
geschnitten, um eine flache und geeignetere Anschlagfläche zu schaffen. Die Hublänge der Solenoiden wird somit um einige Millimeter verkürzt. Dies stellt jedoch kein
Problem dar und schafft die Möglichkeit, die geeignete Einbaulänge zu erhalten.

2. Semester 04 – Entwicklungsumgebung

Um eventuelle Fehlschläge im Vorhinein zu verhindern, habe ich die elektrische Schaltung bereits zuvor auf einem Entwicklerboard umgesetzt. Ich habe für die Umsetzung ein MOS-Modul verwendet. Dies war jedoch nur eine Hilfestellung für die Entwicklerumgebung. Die Transistoren werden zusammen mit dem anderen benötigten Equipment auf einer Platine verlötet und in die Einbaukonsole der Gitarre verbaut.

Der PD Patch für die aktivierung der Hubmagneten hat die ANgewohnheit nicht immer zu funktionieren. Nach Anschließen der Komponenten und ausführen des Codes funktioniert es einwandfrei. Einen Tag später nach erneutem hochfahren des Setups, passiert nichts mehgr. DIes muss noch einer weiteren Kontrolle unterlaufen. Da der PD Code betreffend der Hubmagneten immer wieder Probleme bereitet, wird für die Präsentation die selbige Schaltung auf herkömmliche Art vorbereitet.

Getestet wurden die Hubmagneten indem ich die Baugruppe über einer Gitarre montierte. Es funktioniert einwandfrei, wie das folgende Video zeigt.

2. Semester 03

Solenoide UPDATE

Nach Rücksprache mit EBY-Guitars, wurde der Tonabnehmer bestellt. Basierend auf den neuen Erkenntnissen betreffend den Tonabnehmer, konnte auch der Typ der Gitarre und den Solenoiden finalisiert und bestellt werden. Somit konnte die komplette Stückliste der Solenoide abgearbeitet werden.

Schaltplan/Code (PD) und Hardware für einen erfolgreichen Solenoidentest wurde bereits erstellt/zusammengebaut und auch getestet. Die nächste Arbeit in diesem Bereich ist ein System zu entwickeln, bei dem alles Solenoide separat angesteuert werden können. Auf Codebasis müssen mehrere Patches zu einem zusammengefügt werden. Auf Hardwarebasis wird eine Platine verwendet werden, welche schon gekauft wurde. Auf diese Platine werden die Transistoren und Anschlüsse aufgelötet, welche für das gesamte System benötigt werden. Recherche für die Benötigten Teile ist ein momentan laufender Prozess.

Das 3D Modell ist momentan auf Eis gelegt. Ich stehe in email-Kontakt mit „Autodesk“ um eine Studentenlizenz für ein anständiges 3D Programm zu erhalten. Die Versuche mit „Free3D“ würde funktionieren, ist aber zu nerven- und zeitraubend. Da ich bereits ein Programm von Autodesk bezogen habe, stoßt dies jedoch an Hindernisse. Es ist nur möglich ein Programm für maximal 3 Jahre zu leihen. Dies geschah bereits in der Vergangenheit. Nach einer Rücksprache per Mail hoffe ich darauf, dass ich erneut ein Programm ausleihen kann. Diesbezüglich warte ich noch auf eine finale Antwort.

Solenoide: Da die momentan verwendetet Solenoide nicht die Passende Baugröße aufweisen und auch keine anderen passenden recherchiert werden konnten, wird das Ursprungskonzept verworfen. Die Konsole für die Solenoiden wird nun so gefertigt, dass den Solenoiden nicht in einer Reihe positioniert werden, sondern versetzt. Von der Strat-form der Gitarre wird im selben Atemzug auf eine Tele-Form gewechselt. Diese Bauform erlaubt diese Platzsituation und es können Solenoide verwendet werden, die auch zukünftig immer erwerbbar sein werden.

2. Semester 02 -> Dates/Info und 3D

Stückliste der Solenoidenbaugruppe

06.04.2023

  • Erstellen der Stückliste für Solenoiden
  • Kontaktaufnahme mit Eyb Guitars (eyb-guitars@t-online.de)
    Preisreduzierung des SUSTAIN-PICKUPS (350€ auf 250€ oder weniger)
    Kleinstunternehmen in Deutschland, welches den Pickup anbietet
  • Warten auf Zusage der Bestellung
  • Testen eines Solenoiden (PureData ok)
  • Testen des Touchpads (Bela Thrill) (PureData ok)
  • Testen Distanz-Sensor (PureData ok)

07.04.2023

  • 3D Modell bearbeiten mit FREE-CAD
  • Basic Engineering der Konsole der Solenoide
  • Konzept/Aufbau auf der Gitarre

ANMERKUNGEN:           

Floyd Rose?  – Problem Platzsituation (Qualität der Gitarre ist entscheidend, ansonsten ist das Floyd und die Gitarre unbrauchbar da sie sich permanent verstimmt

  • Lösung Slider/Touchfläche für Pitch Shift

Standardposition, nach Verlassen des Slider/Touchfläche – zurück auf Standardwert

09.04.2023

  • 3D Modell bearbeiten mit FREE-CAD
  • Basic Engineering der Konsole der Solenoide

10.04.2023

  • Kontaktaufnahme mit Eby-Guitars

Zoom-Meeting (Best practices)

Aus diesem Grunde hat sich die Bestellung der Gitarre verschoben, da eventuell die Wahl des Pickups auf einen kleineren Fällt. Es gibt auch einen geeigneten Gitarrenkorpus hierfür, dies würde Fräsarbeiten ersparen was sich positiv auf die Optik der Gitarre auswirkt

MEETING voraussichtlich 13. oder 14. April -> Warten auf Mail

2. Semester 01 -> Sustain/Piano Guitar

Für das 2 Semester ist die Umsetzung des Prototypen auf ein Entwicklerboard vorgesehen. Bevor die Gitarre zusammengebaut wird muss das komplette Konzept getestet werden.

Überblick der Baugruppe für das 2. Semester

  • Gitarre
  • Sustain Tonabnehmer
  • Gitarrentonabnehmer
  • BellaMini
  • Powerbank
  • Treiber
  • Montagekonsole/n

Der Sustain Tonabnehmer wird bestellt. Der Preis des Humbuckers liegt bei 350€ und muss in Amerika bestellt werden. Nach einer umfangreichen Recherche im Internet habe ich ein deutsches Kleinstunternehmen gefunden, welches in regelmäßigen Abständen eine größere Menge dieser Sustain Tonabnehmer bestellt. Nach Absprache mit dem Leiter des Unternerhmens ist es mir nun möglich, mich bei deren Bestellung zu beteiligen und somit bis zu 100€, wenn nicht sogar noch mehr, zu sparen. Laut dem aktuellen Zeiztplan habe ich am 14.04 ein Zoom-Meeting mit dem Leiter des Unternehmens. Da es verschiedene Typen des Tonabnehmers gibt, gilt es den richtigen auszuwählen. Beim ersten Telefonat wurde ich daraugf aufmerksam gemacht, dass es bei diesen Tonabnehmern gelegentlich zu Missverständtnissen kommt. Aus diesem Grund habe ich das Meeting, um eventuelle Missverständtnisse aus dem Werg zu räumen.

Weitere Recherchen betreffend kleinerer Solenoiden war bis dato noch nicht erfolgreich. Sollten jene Solenoiden verwendet werden, welche ich bereits vor Ort habe. So muss die Positionierung an der Gitarre abgeändert und auch der Bautyp der Gitarre neu gewählt werden. Dieses Problem wurde jedoch schon im letzten Semester erkannt und es ist mir möglich, sollte gegebener Fall eintreffen, prtoblemlos mit dem Projekt fortzufahren.

https://www.eyb-guitars.de/

3D Druck für Konsolen und Wartungsöffnungen

Das Projekt umfasst mehrere Umbauten an der Gitarre. Es werden ausnehmungen in die Gitarre gefräst in welchen Konsolen eingebracht werden, welche die Bauteile tragen. Das gesamte Projekt wird in 3D mittels einer CAD Software (free CAD reicht vollkommen aus) erstellt. Die Gitarre ist bereits als 3D Modell vorhanden.

Für das Projekt habe ich mich für einen Gitarrenbausatz entschieden. Diese haben ein angemessenes Preis/Leistungs-Verhältnis und eignen sich ideal für die Umsetzung des Projekts.

Der Bausatz

Die Bauform (Stratocaster)

Es wurde diese Bauform gewählt, da die Solenoiden an der Back-Bridge viel Platz benötigen. Diese Bauform lässt die Modifikation zu und bietet aufgrund der Ebenen Oberflächen wenig Platz für Fehler.

Das 3D Modell

Fertigung der Konsolen für die Erweiterungen des Projekts

Die Entscheidung wie vile Konsolen benötig werden wird im 2. Semester gefällt. Folgende Elemente müssen in Konsolen platziert werden.

Konsolen zugänglich von der Rückseite

  • Bela MINI
  • Powerbank
  • Diverse Kabel und Kondensatoren
  • Solenoiden

Zugänglich von der Vorderseite

  • 3-Wegeschalter
  • 5-Wegeschalter
  • Alles in allem 4-5 Potentiometer
  • Touchfläche
  • Kontrollerhebel

Der Grund für die Fertigung der Konsolen ist, dass das komplettes System Wartungsfreundlich bleibt. Sollte beispielsweise ein Solenoid schadhaft werden und nicht mehr funktionieren, ist es nicht notwendig die Saiten der Gitarre zu entfernen um an den fehlerhaften Solenoiden zu gelangen. Es kann auf einfachem Wege die betreffende Konsole an der Rückseite der Gitarre demontiert werden und der betreffende Solenoid ersetzt werden. Eine Dokumentation/Betreibsanleitung, welche dem Projekt beigelet wird, ermöglicht es auch Benutzerinnen und Benutzern die keinen Bezug zum Projekt haben die benötigten Schritte zu tätigen.

Um die Konsolen zu fertigen werden die folgenden 3D Drucker verwendet.

  • Formlap Form2
  • Formlap Form3

3D-Druck ist ein additiver Prozess, bei dem Teile Schicht für Schicht aufgebaut werden. Ungenauigkeiten können in jeder Schicht vorhanden sein, und die Art und Weise, wie die Schichten aufgebaut sind, beeinflusst die Genauigkeit oder Reproduzierbarkeit der Genauigkeit für jede Schicht. Werfen wir einen genaueren Blick auf gängige 3D-Druckertoleranzen für die gängigsten Kunststoff-3D-Druckverfahren.

Die Toleranzen (Genauigkeiten) eignen sich herforragend für die Fertigung.

  • Stereolithografie (SLA) und Digital Light Processing (DLP): ±0,2 % (Untergrenze: ±0,1 mm)
  • Selektives Lasersintern (SLS) und Multi Jet Fusion (MJF): ±0,3 % (Untergrenze: ±0,3 mm)
  • Schmelzschichtung (FDM): ±0,5 % (Untergrenze: ±0,5 mm)

Weiters ist es möglich “Elastomere” zu printen. Dies ist äußerst vorteilhaft für Elemente, die “beweglich” sein müssen. Die wird für das touchpad verwendet werden, da das selbstgebaute Pad aus Kupferband an den Seitenkanten der Gitarre platziert werden wird und mit der Elastomere eune passende Umrandung geprintet werden kann, damit das Pad geschützt ist und nicht nach einigen Einsätzen verletzt wird. Des weitern sind die Löstellen am Pad damit geschützt.

Die Benötigten 3d / CAD Formate, welche notwendig sind um den Drucker mit Infromastionen zu füttern können mithilfe der Gratissoftware (freCAD) erstellt werden (stl).

https://formlabs.com/de/3d-printers/form-3/

https://formlabs.com/de/blog/genauigkeit-praezision-toleranz/

Wah-Wah

Der Wah-Effekt ist ohne Skrupel einer der markantesten Effekte für die Gitarre und gleichfalls Nicht-Gitarristen allerdings reputabel. So eindrucksvoll der Wah-Effekt ebenfalls ist, technisch ist er verhältnismäßig simpel zu bewerkstelligen. Dreh- und Angelpunkt eines Wah-Pedals ist ein Bandpass-Filter, der von einem mit der Wippe zugehörigen Potentiometer angesteuert wird und je nach Stellung der Wippe stufenlos einen speziellen Frequenzbereich anhebt. Ist das Pedal zurückgenommen – man kommuniziert im Zuge alldem ebenfalls von der Fersen-Position (engl. Heel Position) – werden die tiefen Mitten angehoben und es entsteht ein genauer muffiger Sound.

https://www.thomann.de/at/onlineexpert_topic_wahwah_pedale.html

https://www.thomann.de/at/wahwah.html

https://guitar.de/newbie-ecke/wah-wah-effektpedal

Pitch Shifting

Pitch-Shifter realisieren vorerst eine statische Tonhöhenänderung des Audiosignals. Spielt man ein A, kann man mit einem Pitch-Shifter z.B. ein C hieraus machen. Als Modulationseffekt lässt sich allerdings gleichwohl ein Pitch-Shifter hervorragend anwenden. So kann man mit einem Pitch-Shifter einen Ensemble-Effekt erreichen, der nicht mit einem Chorus analog ist. Derweil werden eine Reihe von Stufen andersartig verstimmt und umstandslos unregelmäßig mit einer Zufallform aus einem LFO moduliert. Wenn der Effekt von guter Anspruch ist, lassen sich in dieser Art des Öfteren überzeugendere Lösungen als mit einem Chorus erreichen, da Letztere oftmals einen Hang zum eiern, bedingt vonseiten die zyklische LFO-Modulation haben.
Besonders attraktiv wird ein Pitch-Shifter nichtsdestotrotz binnen abgedrehten Effekten. Setzt man ihn in der Feedback-Schleife eines Delays ein, in dieser Art wird jede Verzögerung weiter verstimmt.

https://www.thomann.de/at/onlineexpert_page_modulationseffekte_harmonizer_pitch_shifter.html

Modulationseffekte 03

Flanger

Flanger besteht aus Chorus mit zusätzlicher Rückkopplungsschleife. Dabei wird das Ausgangssignal der Verzögerungsstufe auf deren Eingang rückgekoppelt. Bei welcher Lautstärke dies geschieht, bestimmt der Parameter „Feedback“. Die meisten Flanger können das Feedback-Signal auch um 180° in der Phase drehen, was zu einer anderen Klangsignatur führt. Auch Flanger gibt es in vielen Anschlussmöglichkeiten und mehrstufigen Varianten. Die Flanger-Latenz liegt typischerweise zwischen 1 ms und 5 ms.

Dadurch der Flanger-Effekt hörbar wird, muss fortlaufend eine Mischung aus unbearbeitetem und bearbeitetem Warnsignal erfolgen. Beim Einsatz im Send-Weg schaltet man allerdings das unbearbeitet Warnsignal stumm, da dieses ja über den Summen-Bus des Mischpultes mit dem „nassen“ Warnton des Effekt-Returns gemischt wird. Ein Flanger ist streng genommen ein moduliertes Kammfilter. Mit Hilfe eine 1:1-Mischung einer einfachen Verzögerung entsteht solcher Effekt. Mit Hilfe das Feedback entsteht ein schneidender Klang.

https://www.amazona.de/alles-ueber-modulationseffekte-wie-chorus-flanger-phaser/

https://www.thomann.de/at/onlineexpert_page_modulationseffekte_flanger.html

Phaser

Der Phaser ist Zuletzt entsprechend, allerdings doch unterschiedlich aufgebaut. Anstelle von der einfachen Verzögerungsstufe wird hier ein Allpass-Filter eingesetzt, gleichwohl Phasenschieber genannt. Ein Phasenschieber ändert die Phase eines Audiosignals. Im Gegensatz zu einer einfachen Verzögerungsstufe, die sämtliche Frequenzarten genauso verlangsamt, verlangsamt ein Phasenschieber die Frequenzbänder andersartig. Tiefe Frequenzbändern haben je nach Wellenlänge eine längere Verzögerungszeit als hohe Frequenzarten. Auf digitaler Grundlage ist dies um Längen schwieriger zu bewerkstelligen als ein einfaches Delay. Moduliert wird hier die Phase des Phasenschiebers.
In der Regel werden fortwährend mehrstufige Phaser offeriert. Je mehr Stufen ein Phaser hat, umso einschneidender ist das Klangergebnis. Bis zwölf Stufen machen Sinn.

Ebenso beim Phaser handelt es sich um eine Gattung Kammfilter-Effekt, der trotzdem mithilfe die krumme Gruppenlaufzeit des Phasenschiebers andersartig klingt als der Flanger. Die Gattung des Mischungsverhältnisses hängt hier vom auserwählten Klangergebnis ab. Je nach mehrfach-Stufe des Phasers sind andersartige Mischungen unabdingbar, um das ausgewählte Klangergebnis zu erhalten. Solange der Feedback-Parameter auf Null steht muss trotz alledem fortwährend ein 50:50 Verhältnis herrschen, um den Effekt hörbar zu schaffen.

Modulationseffekte 02

LFO – Low Frequency Oscillator

LFOs stellen periodische Modulationsquellen dar, was bedeutet, dass der Einfluss des Zielparameters periodisch ist und sich wiederholt. Sie können beispielsweise einen LFO verwenden, um Vibrato zu erzeugen, indem Sie die Tonhöhe mit dem LFO modulieren. Wenn der LFO auf einer Sinuskurve oszilliert, bewegt sich die Tonhöhe um ihren Ursprung herum auf und ab.
Der LFO schwingt mit einer bestimmten „Geschwindigkeit“ (Frequenz). Da unsere Ohren Vibrationen erst ab etwa 25 Hz als Töne wahrnehmen, schwingen LFOs typischerweise um 0 bis 25 Hz. Es gibt auch LFOs, die mit Frequenzen über 25 Hz schwingen. Wenn eine solche Frequenz eingestellt ist, erscheint das Ergebnis der Modulation nicht als Bewegung des Klangs, sondern als Veränderung der Klangfarbe.

Chorus

Chorus ist der einfachste Modulationseffekt. Das Audiosignal wird an den Eingang der Verzögerungsstufe angelegt. Der LFO variiert kontinuierlich die Verzögerungszeit.

Aufgrund dieser Modulation wird der verzögerte Speicher manchmal schneller und manchmal langsamer gelesen. Am Ausgang der Verzögerungsstufe variiert die Tonhöhe des Audiosignals mit der Frequenz des LFOs. Jetzt mischst du den Ausgang der Delay-Stufe mit dem Original-Audiosignal und erhältst einen Chorus-Effekt. Die Qualität des Effekts hängt immer noch vom Interpolationsalgorithmus in der Verzögerungsstufe ab. Wird der Delay-Speicher langsamer oder schneller ausgelesen, kann es ohne Interpolation zu unschönen Klangveränderungen kommen. Ein guter Algorithmus kann alle Klicks im Signal entfernen.

Normalerweise hat der Refrain jedoch eine komplexere Struktur. Als Benutzer können Sie verschiedene Parameter anpassen, um den gewünschten Klang zu erhalten.

Parameter:

  • GESCHWINDIGKEIT: Die LFO-Frequenz wird durch die „Frequenz“ oder auch „Rate“ genannt bestimmt.
  • VERZÖGERUNGSZEIT: Auch bekannt als „Latenz“. Für Chorus sollte sie zwischen 5 ms und 30 ms liegen. Werte ab 20 ms wirken möglicherweise „breiter“.
  • INTENSITÄT: Bestimmt, wie stark sich der LFO auf die Verzögerungszeit auswirkt, wobei höhere Werte den Chorus schriller machen.

https://www.thomann.de/at/onlineexpert_page_modulationseffekte_chorus_ensemble_effekt.html