Digital Theremin: Instrument muzical fără atingere: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

În acest experiment cu Digital Electronics, vă voi arăta cum să generați muzică (aproape de ea: P) fără a atinge instrumentul muzical, folosind oscilatoare și amplificator op. Practic, acest instrument este numit Theremin, construit inițial folosind dispozitive analogice de către un om de știință rus Léon Theremin. Dar vom proiecta acest lucru folosind IC-uri care generează semnale digitale și ulterior le vom converti în analog pentru muzică. Voi încerca să explic și fiecare etapă a circuitului. Sper că vă va plăcea această implementare practică a ceea ce ați studiat în facultate.

De asemenea, am proiectat acest circuit pe www.tinkercad.com și am efectuat simularea componentelor sale. Puteți vedea încercați-l și manipulați-l după cum doriți, pentru că nu există nimic de pierdut acolo, ci doar Învățare și distracție!

Pasul 1: Componente

Iată lista tuturor componentelor esențiale necesare construirii acestui circuit:

1) MCP602 OpAmp (Amplificator diferențial) x1

2) CD4093 IC (4 porți NAND IC) x1

3) Rezistoare: 6x 10k, 1x 5,1k, 1x6,8k și 1x 1,5k

4) Potențiometru: 2x 10k Pot

5) Condensatoare: 2x 100pF, 1x 1nF și 1x 4.7µF Condensator (electrolitic)

6) Placă de pană / placă PCB

7) Antena telescopică (Req minimă: 6mm diametru & 40cm + lungime) SAU este mai bine să folosiți tubul de cupru cu dimensiunile date pentru o sensibilitate mai bună

8) Jack DC de alimentare (5,5 mm x 2,1 mm) și mufă audio (3,5 mm)

9) Alte componente, cum ar fi sârmă și piese de lipit

Notă: Puteți găsi toate aceste componente cu ușurință pe o cabină Radio sau online pe Amazon / eBay. Rețineți, de asemenea, că în circuitul tinkercad, porțile op-amp și Nand sunt diferite, dar vor funcționa și ele. Totuși, dacă întâmpinați dificultăți în obținerea oricărei componente, anunțați-mă.

Pasul 2: Să înțelegem funcționarea circuitului

Mai sus puteți găsi imaginea aspectului circuitului pentru referință.

Funcționare: Practic, Theremin funcționează pe principiul că generăm două semnale oscilatorii (unde sinusoidale în analog) de la două oscilatoare diferite - 1) Unul este oscilatorul fix 2) Al doilea este oscilatorul variabil. Și practic luăm diferența dintre cele două semnale de frecvență pentru a obține semnalele de ieșire în gama de frecvență audibilă (2Hz-20kHz).

* Cum ne descurcăm?

După cum puteți vedea, sub circuitul poartă NAND (U2B) este un oscilator fix, iar circuitul de poartă NAND (U1B) de mai sus este un circuit oscilator variabil, a cărui frecvență totală variază ușor în funcție de mișcarea mâinii din jurul antenei conectată la acesta! (Cum ?)

* Cum schimbă frecvența oscilatorului mișcarea mâinii în jurul antenei?

Explicație: De fapt, Antena este conectată în paralel cu condensatorul C1 aici. Antena acționează ca una dintre plăcile condensatorului, iar mâna noastră acționează ca cealaltă parte a plăcii condensatorului (care este împământată prin corpul nostru). Deci, practic completăm circuitul capacitiv suplimentar (paralel) și, prin urmare, adăugăm capacitate generală circuitului. (Pentru că se adaugă condensatori în paralel).

* Cum sunt generate oscilațiile folosind NAND Gate?

Explicație: Inițial, una dintre intrările porții NAND (luăm de exemplu U2B) este la nivel ÎNALT (1), iar cealaltă intrare este împământată prin C2 (adică 0). Și pentru combinația (1 și 0) în NAND GATE, obținem ieșire HIGH (1).

Acum, când ieșirea devine HIGH, apoi prin rețeaua de feedback de la ieșire (prin R3 și R10) obținem valoarea HIGH la portul de intrare anterior împământat. Deci, iată lucrul real. După semnalul de feedback, condensatorul C2 se încarcă prin R3 și după aceea primim ambele intrări ale porții NAND la HIGH LEVEL (1 & 1), iar ieșirea pentru ambele intrări logice HIGH este LOW (0). Deci, acum condensatorul C2 se descarcă din nou și din nou, cel al intrării NAND Gate devine LOW. Prin urmare, acest ciclu se repetă și obținem oscilațiile. Putem controla frecvența oscilatorului schimbând valoarea rezistorului și a condensatorului (C2), deoarece timpul de încărcare a condensatorului va varia în funcție de capacitatea diferită și, prin urmare, frecvența oscilației va varia. Acesta este modul în care obținem oscilator.

* Cum obținem frecvența muzicală (audibilă) de la semnalele de înaltă frecvență?

Pentru a obține un interval de frecvență sonor, scădem cele două semnale de frecvență unul de celălalt pentru a obține semnale de frecvență mai mici, care se află în intervalul sonor. Aici folosim Op-amp ca în etapa amplificatorului diferențial. Practic, în această etapă, scade cele două semnale de intrare pentru a da semnalul de diferență amplificată (f1 - f2). Acesta este modul în care obținem frecvență sonoră. Încă pentru a filtra semnalele nedorite, folosim filtrul de trecere LOW pentru a filtra zgomotul.

Notă: Semnalul de ieșire pe care îl primim aici este foarte slab, de aceea avem nevoie de un amplificator suplimentar pentru a amplifica semnalul. Puteți să vă proiectați propriul circuit de amplificare sau să alimentați semnalul acestui circuit către orice amplificator.

Sper că ați înțeles funcționarea acestui circuit. Mai aveți îndoieli? Simțiți-vă liber să întrebați oricând.

Pasul 3: Proiectați circuitul

Vă rugăm să proiectați mai întâi întregul circuit pe panou și verificați-l. Apoi, proiectați-l numai pe PCB cu lipire adecvată.

Notă1: Acesta este un circuit de înaltă frecvență, de aceea este recomandabil să păstrați componentele cât mai aproape posibil.

Notă2: Vă rugăm să utilizați numai sursa de alimentare + 5V DC (nu mai mare), din cauza restricțiilor de tensiune IC.

Notă 3: Antena este foarte importantă în acest circuit, prin urmare vă rugăm să urmați toate instrucțiunile date strict.

Pasul 4: Funcționarea circuitului și simularea software-ului

Vă rugăm să consultați simularea circuitului și videoclipul acestuia.

Am adăugat fișierul de circuite Multisim, puteți rula direct circuitul folosind asta și vă puteți proiecta propriul și puteți face manipulări.

Hei, am adăugat, de asemenea, legătura cu circuitul Tinkercad (www.tinkercad.com/), acolo poți să îți proiectezi circuitul SAU să-mi manipulezi circuitul și să efectuezi și simulări de circuite. Toate cele bune cu învățarea și jocul cu el.

Link-ul circuitului Tinkercad:

Sper că ți-a plăcut asta. Voi încerca să-l îmbunătățesc în continuare și să adaug versiunea sa analogică și bazată pe microcontroler (folosind VCO) în curând, care va avea un răspuns liniar mai bun la mișcările gestului mâinii despre antenă. Până atunci, bucură-te să te joci cu acest theremin.

Actualizare: Băieți, am proiectat și un alt theremin folosind LDR & 555