Obsah:
2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-13 06:58
Toto zariadenie sa zmestí nielen do vrecka, ale pomocou rôznych kombinácií šiestich tlačidiel produkuje aj rôzne hudobné tóny podobné dudám (podľa mňa). Očividne je to len pomôcka na pobavenie detí; jeho princíp fungovania by však mohol byť (dúfam) použitý vo vážnejšie artefakty elektronickej hudby.
Krok 1: Popis obvodu
Napätím riadený oscilátor (VCO)
Oscilátor je vybavený integrovaným meničom IC LM331 (údajový list je k dispozícii tu: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), ktorý má presne lineárny pomer medzi vstupným napätím (Vin) a frekvenciu impulzov na výstupe (Fout). Interný tranzistor na výstupe IC (pin 3) sa otvára s frekvenciou, ktorá je lineárnou funkciou vstupného napätia. Napájacie napätie Vs je pripojené na pin3 cez odpor R20; v dôsledku toho sa na výstupe objaví sled impulzov. Tieto impulzy periodicky otvárajú externý tranzistor Q1, ktorý poháňa reproduktor, čím vytvára zvuk. Vstupné napätie pochádza zo sčítača napätia, ktoré môže poskytovať rôzne napätia pomocou rôznych kombinácií svojich tlačidiel. Oscilátor aj sčítač sú napájané jednou 9 -voltovou batériou.
Zosilňovač napätia (VA)
Pasívny sčítač napätia pozostáva zo 6 deličov napätia, z ktorých každý pozostáva z potenciometrového trimra, rezistora a diódy. Po stlačení tlačidla sa napätie Vs z batérie privedie na zodpovedajúci delič napätia. Výstupné napätie deliča zodpovedá konkrétnej frekvencii generovanej VCO. Frekvencia kmitov je priamo úmerná vstupnému napätiu IC, každý delič vytvára napätie, ktoré je o 6% vyššie ako napätie produkované predchádzajúcim deličom. Dôvodom je, že frekvencie dvoch po sebe idúcich nôt sa líšia o 6%; teda šesť deličov vytvára napätie zodpovedajúce šiestim rôznym notám. Rezistor prevádza napätie na prúd, ktorý je možné pridať k prúdom z iných rozdeľovačov po stlačení niekoľkých tlačidiel. Dióda neumožňuje prúd z deliča prúdiť do iných deličov, prúd môže prúdiť iba smerom k súčtovému odporu R13; teda všetky rozdeľovače sú na sebe nezávislé. Viac o pasívnych sčítačoch napätia si môžete prečítať tu:
Pasívny sčítač napätia
en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer
en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Simple_Op-amp_Summer_Design#Passive_summer
Audio mixéry
sound.whsites.net/articles/audio-mixing.htm
Krok 2: Nastavenie napätí
Takto som postupoval pri nastavovaní potrebného napätia:
1) Pripojte voltmetr medzi zem a Vin.
2) Stlačte všetky tlačidlá VA, prečítajte si voltmetr. V mojom prípade to čítalo 1,10 voltov. To je maximálne napätie dostupné na výstupe VA. Rozloženie PBs je zobrazené na obrázku vyššie.
3) Napätie vyprodukované prvým deličom (tlačidlo 1) vezmite ako „V1“. Pretože každé napätie je o 6% vyššie ako predchádzajúce, zostavte rovnicu:
V1 + 1,06xV1 + (1,06^2) xV1 + (1,06^3) xV1 + (1,06^4) xV1 + (1,06^5) xV1 = 1,10
Riešenie pre „V1“poskytne V1 = 0,158V
Napätia na ostatných rozdeľovačoch sú preto: V2 = 0,167 V, V3 = 0,177 V, V4 = 0,187 V, V5 = 0,199 V, V6 = 0,211 V. Tieto hodnoty som zaokrúhlil na druhé desatinné miesto: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.
Upravte zodpovedajúce trimre, aby ste získali tieto hodnoty. Ak výstupná frekvencia VCO nezodpovedá konkrétnej note, upravte trimrom R19 VCO (bez dotyku trimrov VA!), Kým sa nevygeneruje konkrétna nota. R19 umožňuje nastaviť výstupnú frekvenciu VCO bez určitého rozsahu bez zmeny Vin. Frekvencie tónov môžete skontrolovať pomocou merača frekvencie alebo ich môžete naladiť zvukovým tunerom (napríklad Garage Band má túto funkciu v sekcii „Nahrávanie hlasu“).
Podľa môjho výpočtu môže VA generovať 34 nezávislých napätí; iba šesť z nich sa zhoduje s presnými tónmi, kombinácie tlačidiel poskytujú tóny, ktoré sa pohybujú okolo presných tónov v rozmedzí +/- 30 centov (jeden cent je 1/100 poltónu).
Tabuľku s poznámkami a ich príslušnými frekvenciami nájdete tu:
web.archive.org/web/20081219095621/https://www.adamsatoms.com/notes/
Krok 3: Kusovník
Zosilňovač napätia
SW1… SW6 - tlačidlá
R1, R3, R5, R7, R9, R11 - vyžínače 5K
R2, R4, R6, R8, R10, R12 - 1K
R13 - 330 Ohm
D1… D6 - IN4001
Oscilátor riadený napätím
IC 1 - LM331
Q1 - 2N3904
R14, R16 - 100K
R15 - 47 ohmov
R17 - 6,8K
R18 - 12K
R19 - zastrihávač 10K
R20 - 10 tis
R21 - 1K
C1 - 0,1, keramický
C2 - 1,0, mylar
C3 - 0,01, keramické
LS1 - malý reproduktor s impedanciou 150 Ohm
SW1 - spínač
Zásuvka pre IC
Batéria 9V
Poznámka: výkon všetkých rezistorov je 0,125 W, presnosť (všetky okrem R15, R17, R18) - 5%, presnosť R15, R17, R18 - 1%. Pre presnejšie nastavenie by bolo tiež žiaduce použiť vysoko presné viacotáčkové vyžínače.
Krok 4: Nástroje a nástroje
Na výrobu obvodovej dosky som potreboval nôž x-acto, potom spájkovačku so spájkou a rezačku drôtu na stavbu samotného obvodu. Na nastavenie trimrov na nastavenie potrebného napätia v rozdeľovačoch je potrebný jemný skrutkovač. Na monitorovanie nastaveného napätia a kontrolu obvodu vo všeobecnosti je potrebný multimetr.
Poznámky, ku ktorým doladíte obvod, môžete sledovať pomocou zvukového tunera, ako je to zabudované v Garage Band. Na zobrazenie kmitov môžete použiť aj virtuálny osciloskop ako Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/). Pripojil som snímku obrazovky tohto osciloskopu, ktorý ukazuje tvar kmitov generovaných mojím zariadením.
Krok 5: Kryt a obvodová doska
Použil som dostupnú škatuľu z priehľadného plastu s rozmermi 125 x 65 x 28 mm. Vnútri som to namaľoval na bielo a vykonal som ďalšie úpravy nevyhnutné pre uloženie elektronickej časti môjho zariadenia. Pri vytváraní tejto prílohy môžete slobodne ísť svojou vlastnou cestou. Pokiaľ ide o dosku s plošnými spojmi, vyrobil som ju z medeného plátovaného skleneného textolitu vyrezaním štvorcových podložiek do fólie a spájkovaním komponentov k týmto doštičkám. Považujem túto metódu za pohodlnejšiu ako výroba PCB, keď je to len jeden kus.