Parallel Sequencer Synth: 17 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Toto je návod na vytvorenie jednoduchého sekvencera. Sekvencer je zariadenie, ktoré cyklicky produkuje sériu krokov, ktoré potom poháňajú oscilátor. Každý krok môže byť priradený inému tónu a vytvárať tak zaujímavé sekvencie alebo zvukové efekty. Nazval som to paralelným sekvencerom, pretože nie je poháňaný jedným oscilátorom v každom kroku, ale dvoma oscilátormi súčasne.

Krok 1: Blokový diagram

Začnime blokovým diagramom.

Zariadenie bude napájané 9 voltovou batériou a ovládač toto napätie zníži na 5 voltov.

Samostatný oscilátor vygeneruje nízku frekvenciu, teda tempo, ktoré bude slúžiť ako hodiny pre sekvencer. Tempo bude možné nastaviť pomocou potenciometra.

V sekvenceri bude možné pomocou prepínačov nastaviť krok resetovania a režim sekvencie.

Výstupom sekvencera budú 4 kroky, ktoré potom budú ovládať dva paralelne zapojené oscilátory, ktorých frekvencie budú nastavené potenciometrami. Každý krok bude predstavovaný jednou diódou LED. Pri oscilátoroch bude možné prepínať medzi dvoma frekvenčnými rozsahmi.

Výstupný objem bude regulovaný potenciometrom.

Krok 2: Breadboard

Okruh som najskôr navrhol na doske. Vyskúšal som niekoľko alternatívnych verzií tempového oscilátora s rôznymi obvodmi, ako aj niekoľko konfigurácií s desatinným alebo binárnym sekvencerom s demultiplexorom. Osciloskop je nápomocný pri návrhu, ako aj pri riešení problémov.

Krok 3: Schémy

*odkaz na HQ Image Schematics

*Ak sa vám zdá vysvetlenie schém zbytočné, môžete pristúpiť k ďalšiemu kroku - Zoznam dielov (kusovník)

Napájanie z 9V batérie je do obvodu prenášané hlavným vypínačom S1, ktorý bude umiestnený na paneli. Napätie približne 9V je lineárnym regulátorom IC1 znížené na 5V. Na zníženie napätia je tiež možné použiť buck prevodník DC-DC, nevýhodou môže byť vysokofrekvenčný šum zavedený do systému. Kondenzátory C1, C3, C15 a C16 pomáhajú tlmiť rušenie a C2 vyhladzujú výstupné napätie.

Tempo oscilátor / nízkofrekvenčný oscilátor (LFO) je generovaný pomocou schmittového spúšťača IC 40106 (IC2). Potenciometer VR9 poskytuje nastaviteľnú výstupnú frekvenciu. Kombináciou C5 a VR9 je možné zvoliť požadovaný rozsah (v tomto prípade od zhruba 0,2 Hz do 50 Hz). Výstupnú frekvenciu je možné zvýšiť výberom menšieho potenciometra VR9 alebo znížením hodnoty kondenzátora C5. R2 obmedzuje horný frekvenčný rozsah, ak je potenciometer nastavený na cca. 0 ohmov. Nepoužité brány IC 40106 musia byť pripevnené k zemi.

Generátor LFO môže byť tiež IC 4093, 555 alebo operačný zosilňovač.

LFO alebo hodinový signál je privádzaný do desatinného sekvencera 4017. Vstupy CLK a RST sú proti rušeniu zaistené sťahovacími odpormi R39 a R5. Aby mohol sekvencer bežať, musí byť kolík ENA pripevnený k zemi. Sekvencer funguje nasledovne: Zakaždým, keď sa CLK zmení z nízkej na vysokú, sekvencer zapne jeden z výstupných pinov v poradí Q0, Q1, Q2… Q9. Aktívny je vždy iba jeden z výstupných pinov Q0 - Q9. Sekvencer teda cyklicky opakuje týchto desať stavov. V tomto kroku je však možné na pin RST pripojiť akýkoľvek výstup, aby sa resetoval sekvencer. Ak napríklad pripojíme Q4 k pinu RST, sekvencia bude nasledovná: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3… Táto funkcia IC sa používa s trojpolohovým prepínačom S2, ktorý poskytuje buď 10 krokov (stredná poloha, reset viazaný iba na zem), alebo reset na Q4 (4 kroky), alebo reset na režim Q6 (6 krokov). Pretože zariadenie bude 4-stupňovým sekvencerom, resetovanie IC v kroku 4 bude mať za následok nepretržitú sekvenciu bez prestávky, resetovanie IC v kroku 6 bude mať za následok sekvenciu 4 krokov a prestávku v 2 krokoch a nakoniec treťou možnosťou bude reset IC na kroku 10. Výsledkom bude postupnosť 4 krokov a 6 kroková pauza. Pauza poskytovaná spínačom S2 sa vždy pridá až potom, ako sa vykoná postupnosť krokov (1234 _, 1234 _… alebo 1234 _, 1234 _…).

Ak však chceme medzi jednotlivé kroky pridať prestávku, musíme preorganizovať poradie, v akom budú oscilátory napájané. O to sa stará spínač S3. Keď je sekvencer zapnutý v správnej polohe, funguje tak, ako je popísané vyššie. Ak je však prepnutý na opačnú stranu (vľavo), krok 4 IC sekvencera sa stane tretím vstupom do oscilátora a krok 7 sa stane štvrtým vstupom do oscilátora. Sekvencia bude teda vyzerať takto (S2 v strednej polohe): 12_3_4_, 12_3_4 _, …

Nasledujúca tabuľka popisuje všetky možnosti sekvencie, ktoré je možné vygenerovať oboma prepínačmi:

Prepnite polohu S2	Prepnite polohu S3	Cyklická sekvencia (_ znamená pauzu)
Hore	Hore	1234
Dolu	Hore	1234_
Stredný	Hore	1234_
Hore	Dolu	12_3
Dolu	Dolu	12_3_
Stredný	Dolu	12_3_4_

Každému kroku je kvôli prehľadnosti priradená jedna dióda LED (LED3 až LED6).

Paralelné oscilátory sú vytvorené v obvode NE556 v astabilnej konfigurácii. Kondenzátory vybrané prepínačmi S4 a S5 sa nabíjajú a vybíjajú cez odpory R6 a R31 a potenciometre VR1 až VR8. Sekvencer prepína tranzistory Q1 až Q8 v pároch (Q1 a Q5, Q2 a Q6, Q3 a Q7, Q4 a Q8, opakovane) a umožňuje tak nabíjanie a vybíjanie kondenzátorov prostredníctvom rôzne nastavených potenciometrov. Vnútorná logika obvodu IC4 na základe napätia kondenzátorov zapína a vypína výstupné kolíky (piny 5 a 9). Frekvenčný rozsah jednotlivých krokov je možné nastaviť zmenou hodnôt potenciometrov a tiež zmenou hodnôt kondenzátorov C8 až C13. Medzi každý vysielač a zodpovedajúci potenciometer je pridaný 1k odpor (R8, R11, R14 …) na obmedzenie hornej frekvencie. Rezistory pripojené k základni tranzistorov (R9, R12, R15 …) zaisťujú činnosť tranzistorov v stave nasýtenia. Výstupy oboch oscilátorov sú prepojené cez delič napätia VR10 (potenciometer) do výstupného konektora.

Nepoužívané označenia: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

Krok 4: Zoznam dielov (kusovník)

• 5x LED
• 1x stereo jack 6,35
• 1x 100k lineárny potenciometer
• 1x 50k lineárny potenciometer
• 8x 10k lineárny potenciometer
• 12x 100n keramický kondenzátor
• 1x odpor 470R
• 2x 100k odpor
• 2x 10k odpor
• Rezistor 23x 1k
• 2x 1uF elektrolytický kondenzátor
• 1x 47uF elektrolytický kondenzátor
• 1x 470uF elektrolytický kondenzátor
• 8x 2N3904 NPN tranzistor
• 1x IC 40106
• 1x IC 4017N
• 1x IC NE556N
• 1x Lineárny regulátor 7805
• Prepínač 3x 2 polohy 1 pól
• 1x 2polohový 2 -pólový prepínač
• 1x 3polohový 1 -pólový prepínač
• Prototypová rada
• Drôty (24 AWG)
• Zásuvky IC (voliteľné)
• 9V batéria
• Klip na 9V batériu

Nástroje na spájkovanie a spracovanie dreva:

• Spájkovačka
• Spájkovacia spájka
• Kliešte
• Fixka
• Multimeter
• Hmatadlo
• Pinzeta
• Kliešte na odizolovanie drôtu
• Plastové káblové zväzky
• Hmatadlo
• Brúsny papier alebo ihlový pilník
• Štetce
• Akvarelové farby

Krok 5: Drevená krabica

Rozhodol som sa zabudovať zariadenie do drevenej škatule. Voľba je na vás, môžete použiť plastový alebo hliníkový box alebo si vytlačiť vlastný pomocou 3D tlačiarne. Vybral som si krabicu s rozmermi 16 x 12,5 x 4,5 cm (približne 6,3 x 4,9 x 1,8 palca), s výsuvným otvorom. Krabicu som dostal v miestnom hobby obchode, vyrába ju KNORR Prandell (odkaz).

Krok 6: Rozloženie dielov a príprava na vŕtanie

Potenciometre, držiaky ľadu a spínacie matice som poukladal na škatuľu a usporiadal tak, ako sa mi to páčilo. Vzal som rozloženie a potom som krabicu prekryl maskovacou páskou zhora a z jednej strany, kde bude otvor pre 6,35 mm zdvihák. Pozície otvorov a ich veľkosť som označil na kryciu pásku.

Krok 7: Vŕtanie

Horná stena škatule bola pomerne tenká, preto som vŕtal pomaly a vrtáky som postupne rozširoval. Po vyvŕtaní otvorov bolo potrebné ich ošetriť brúsnym papierom alebo ihlovými pilníkmi.

Krok 8: Základný náter

Ako prvý náter - základný náter - som naniesla zelenú. Základná vrstva bude pokrytá svetlo hnedou farbou a oranžovou farbou. Použil som akvarely. Po každej vrstve som nechal debničku niekoľko hodín schnúť, pretože drevo nasiaklo dostatok vody.

Krok 9: Druhá vrstva farby

Na zelenú podkladovú vrstvu som naniesla kombináciu svetlohnedej a jemne oranžovej. Farbu som rozotieral horizontálnymi pohybmi a tam, kde som chcel dosiahnuť výraznejšie škvrny, som naniesol ako málo vody a viac farby (menej riedenej farby).

* Farby na obrázkoch v tomto kroku sa líšia od ostatných fotografií, pretože farba na nich ešte nezaschla.

Krok 10: Výroba obvodovej dosky

Rozhodol som sa vytvoriť dosku s plošnými spojmi na univerzálnej doske. Je to oveľa rýchlejšie, ako čakať na zásielku plošných spojov vyrobených na mieru, a ako prototyp to stačí. Ak má niekto záujem, môžem tiež vytvoriť a pridať kompletné súbory Gerber.

Z univerzálnej dosky s plošnými spojmi som vystrihol úzky, dlhší pás, ktorý zodpovedal dĺžke krabice. Okruh som spájkoval postupne, po menších častiach. Miesta, kde budú drôty spojené, som označil čiernymi kruhmi.

Krok 11: Riešenie problémov a vymazanie postupu pri vytváraní obvodovej dosky

Nestratiť sa pri vytváraní dosky s plošnými spojmi je niekedy ťažké. Naučil som sa pár trikov, ktoré mi pomáhajú.

Komponenty, ktoré sú namontované na paneli alebo mimo neho, sú v schémach označené vo vnútri modrého (čierneho) obdĺžnika. To zaisťuje prehľadnosť pri príprave vodičov alebo konektorov a ich umiestnení. Každý riadok, ktorý pretína obdĺžnik, znamená teda jeden drôt, ktorý je potrebné pripojiť neskôr.

Je tiež užitočné poznamenať si pripojenia a montáž tých komponentov, ktoré už boli nainštalované. (Na to používam žltý zvýrazňovač). Tým sa jasne rozlíši, ktoré časti a spojenia už existujú a ktoré je ešte potrebné vykonať.

Krok 12: DPS

Pre tých, ktorí si chcú vyrobiť alebo objednať pcb, prikladám súbor.brd. Doska s plošnými spojmi má rozmery 127 x 25 mm, pridal som dva otvory pre skrutky M3. Môžete vytvárať vlastné súbory podľa požadovaného formátu Gerber.

Krok 13: Montáž dielov do škatule

Vložil som a zaistil komponenty, ktoré budú na hornom paneli - potenciometre, prepínače, diódy LED a výstupný konektor. LED diódy boli umiestnené na plastových držiakoch, ktoré som zaistil pomocou horúceho lepidla.

Gombíky potenciometrov je vhodné pridať neskôr, aby sa pri spájkovaní kontaktov a manipulácii s krabicou nepoškriabali.

Krok 14: Zapojenie

Drôty boli spájkované po častiach. Pred pripojením k komponentom na paneli som vždy najskôr odizoloval a pocínoval drôty. Postupoval som zhora nadol, aby sa drôty pri práci nezasekli a zväzky drôtov som tiež zaistil sťahovacími páskami.

Krok 15: Vloženie batérie a dosky do škatule

Vložil som dosku s plošnými spojmi do skrinky a izoloval som ju od predného panela tenkým kúskom peny. Aby sa káble neohýbali a všetko držalo pevne, zväzky som zviazal sťahovacou páskou. Nakoniec som k obvodu pripojil 9V batériu a zatvoril krabicu.

Krok 16: Montáž gombíkov potenciometra

Posledným krokom je inštalácia gombíkov na potenciometre. Namiesto tých, ktoré som vybral pre rozloženie dielov, som namontoval kovové, strieborno-čierne gombíky. Celkovo sa mi páčil viac ako plastové, s jasne žltou matnou farbou.

Krok 17: Projekt je dokončený

Syntezátor paralelného sekvencera je teraz kompletný. Užite si veľa zábavy pri vytváraní rôznych zvukových efektov.

Zostaňte zdraví a v bezpečí.

Druhé miesto vo zvukovej výzve 2020