Vreckový soundbox: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

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.