Theremin: elektronická odysea [na časovači 555 IC] *(Tinkercad): 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

V tomto experimente som navrhol optický Theremin pomocou časovača 555 Timer IC. Tu vám ukážem, ako generovať hudbu (blízko k nej: P) bez toho, aby ste sa dotkli hudobného nástroja. Tento nástroj sa v zásade nazýva Theremin, pôvodne skonštruovaný ruským vedcom Léonom Thereminom. Pôvodný theremin používal na zmenu výšky nástroja rádiofrekvenčné rušenie spôsobené pohybom ruky hráča. Tento optický theremin závisí od intenzity svetla dopadajúceho na fotorezistor, ktorý je možné ovládať pohybom ruky hráča. Pokúsim sa tiež vysvetliť každú fázu obvodu. Dúfam, že sa vám bude páčiť táto praktická implementácia elektroniky, ktorú by ste študovali na svojej vysokej škole.

Nemáte elektronické súčiastky? ALEBO sa bojíte hrať s elektronikou? Hej, nemusíš sa báť!

Celý tento obvod som navrhol virtuálne na Tinkercad (www.tinkercad.com). Vyskúšajte si to a zahrajte si s elektronikou tak, že navrhnete skutočné veci a tiež ich spustíte (simulácia).

Krok 1: Potrebné súčasti

Tu je zoznam všetkých základných komponentov potrebných na stavbu tohto obvodu:

1) Časovač IC 555

2) Rezistor 10 kOhm

3) LDR (fotorezistor)

4) 100 nF kondenzátor

5) Piezo (bzučiak)

6) +9 V batéria a napájanie DC konektor (5,5 mm x 2,1 mm)

V prvom rade navrhnite celý tento obvod na tinkercad, aby ste získali predstavu! Môžete tiež skontrolovať výstup základných obvodov na tinkercad. Priložil som súbor csv obsahujúci zoznam všetkých komponentov pre referenciu.

Krok 2: Návrh a práca obvodu

V zásade je integrovaný obvod (čip) 555 časovač IC používaný v rôznych aplikáciách s časovačom, generovaním impulzov a oscilátorom. 555 môže byť použitý na zaistenie časových oneskorení, ako oscilátor a ako klopný obvod.

V závislosti od toho, ako ho nakonfigurujeme, existujú rôzne režimy aplikácie 555 Timer IC.

Časovač IC 555 Timer je možné pripojiť buď v monostabilnom režime, čím sa vytvorí presný časovač s pevným časovým trvaním, alebo v jeho bistabilnom režime na vytvorenie spínacej akcie typu klopný obvod. Tu však pripájame časovač IC 555 v astabilnom režime, aby sme vytvorili veľmi stabilný obvod oscilátora 555 na generovanie vysoko presných priebehov voľných chodov, ktorých výstupnú frekvenciu je možné nastaviť pomocou externe zapojeného obvodu tanku RC pozostávajúceho iba z dvoch rezistorov a kondenzátor.

Vo vonkajšom obvode môžete vidieť obvod RC nádrže, kde LDR (rezistor závislý na svetle) funguje tiež ako súčasť obvodu RC tanku spolu s odporom a kondenzátorom 10 kOhm.

ZÁKLADNÉ PRÁCE: Jednoduchým pohybom ruky po LDR meníme množstvo svetla dopadajúceho na LDR, čím sa mení intenzita svetla, a tým aj celkový odpor. Viac svetla, najmenej odporu a naopak. Zmenou odporu LDR teda meníme časovú konštantu RC celého obvodu, ktorá celkovo mení frekvenciu tohto obvodu (štvorcové impulzy generované obvodom časovača 555) zmenou času nabíjania a vybíjania kondenzátora.

Úplné vysvetlenie:

Keď je 555 v astabilnom režime, výstup z kolíka 3 je nepretržitý prúd impulzov (štvorcové vlny).

Pin 2 je kolík spúšte (používa sa na spustenie komponentov obvodu), bude spojený so zemou cez kondenzátor. Nabíjanie a vybíjanie tohto kondenzátora sa zapína na kolíkoch 3 a 7. Kolík 3 je výstupný kolík. V tomto obvode vysiela signál štvorcovej vlny. Kolík 4 je kolík Reset. Tento kolík je pripojený k kladnej strane batérie. Pin 6 je kolík Threshold.

Kondenzátor sa nabije a keď dosiahne asi 2/3 Vcc (napätie z batérie), je to detekované prahovým kolíkom. Tým sa skončí časový interval a pošle 0 V (volt) na výstupný kolík 3 (vypne sa). Kolík 7 je výbojový kolík. Tento kolík je tiež vypnutý prahovým kolíkom 6. Keď je kolík 7 vypnutý, preruší napájanie kondenzátora, čo spôsobí jeho vybitie. Pin 7 ovláda aj načasovanie. Pin 7 je pripojený k odporu 100K ohm (LDR) a zmena hodnoty odporu 100K ohm (LDR) mení načasovanie pinu 7 a tým mení frekvenciu výstupu štvorcovej vlny kolíkom 3. Pin 8 je pripojený k kladné napájanie (Vcc).

Čip 555 je v astabilnom režime, čo znamená, že pin 3 vysiela súvislý prúd impulzov medzi 9 voltami a 0 voltmi (signál štvorcovej vlny). V nasledujúcom obvode som upravil štandardný generátor štvorcových vĺn 555 nahradením rezistora 100 kOhm odporom závislým od svetla (LDR) alebo fotorezistorom. Tiež som pridal piezoelektrický reproduktor na premenu vĺn na zvuk.

Takto sa generuje zvuk pomocou 555 Timer IC a LDR. Dúfam, že ste pochopili logiku. Ak ste nepochopili logiku astabilných režimov, prečítajte si prosím trochu o všetkých jej rôznych režimoch, potom bude pochopenie jednoduchšie. Stále máte pochybnosti? Kľudne sa spýtaj

Krok 3: Výstup a výsledok simulácie

Pozrite si simuláciu obvodu (výstup osciloskopu) a jeho skutočné fungovanie obvodu, ktorý som navrhol na doske, prostredníctvom videa. Dúfam, že sa vám páčili strašidelné zvuky: P (Motorka štartuje).

Point to Observe: Všimnite si toho, že spočiatku nedávam žiadne svetlo pochodne a takmer ho zakrývam rukou, aby som blokoval svetlo, potom dostávam veľmi nízky FREKVENČNÝ zvuk! Pri pohybe ruky mierne nahor začína byť viac svetla, a preto sa frekvencia mierne zvyšuje. Keď však rozsvietim svetlo baterky, frekvencia vyskočí na oveľa vyššiu frekvenciu zrazu kvôli veľkému množstvu svetla !. Pozrite sa, ako sa s ním dá hrať a vytvárať zvuky s rôznymi frekvenciami.

Softvérový návrh obvodu na Tinkercad:

Navštívte webovú stránku, upravte obvod a vykonajte simuláciu obvodu.

Môj ďalší obvod Theremin pomocou logických brán NAND:

Dúfam, že sa vám to páčilo Čoskoro sa to pokúsim vylepšiť pridaním ďalších komponentov na zlepšenie zvukovej vlny a zvýšenie frekvenčného rozsahu.

Do tej doby si užívajte hranie s elektronikou bez obáv, že niečo poškodíte. Hádaj čo? prostredníctvom neho môžete tiež získať rozloženie CAD PCB systému EAGLE jeho exportom! Tiež môžete dokonca navrhnúť 3D modely na tejto úžasnej webovej stránke: www.tinkercad.com

VŠETKO NAJLEPŠIE: D