A Pocket Soundbox: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acest dispozitiv nu se potrivește doar într-un buzunar, dar produce și diverse tonuri muzicale similare cu cele ale unei cimpoi (după părerea mea) prin intermediul diferitelor combinații de șase butoane. Evident, este doar un gadget pentru a amuza copiii; totuși, principiul său de lucru ar putea fi folosit (sper) în artefacte de muzică electronică mai serioase.

Pasul 1: Descrierea circuitului

Oscilator controlat de tensiune (VCO)

Oscilatorul este construit cu un IC LM331 (o foaie de date disponibilă aici: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), un convertor tensiune-frecvență cu proporție exact liniară între tensiunea de intrare (Vin) și frecvența impulsurilor la ieșire (Fout). Un tranzistor intern la ieșirea IC (pinul 3) se deschide cu frecvența care este o funcție liniară a tensiunii de intrare. Tensiunea de alimentare Vs este conectată la pinul 3 prin rezistorul R20; ca rezultat, la ieșire apare un tren de impulsuri. Aceste impulsuri deschid periodic tranzistorul extern Q1 care conduce difuzorul astfel producând un sunet. Tensiunea de intrare provine dintr-un sumator de tensiune care poate furniza diferite tensiuni prin intermediul diferitelor combinații de butoane. Atât oscilatorul, cât și sumatorul sunt alimentate cu o baterie de 9 volți.

Sumator de tensiune (VA)

Sumatorul de tensiune pasiv este format din 6 divizoare de tensiune, fiecare dintre ele fiind compus dintr-un tundător de potențiometru, un rezistor și o diodă. Când este apăsat un buton, tensiunea Vs de la baterie este aplicată la divizorul de tensiune corespunzător. Tensiunea de ieșire a unui divizor corespunde unei frecvențe specifice generate de VCO. Frecvența oscilațiilor fiind direct proporțională cu tensiunea de intrare a CI, fiecare divizor produce o tensiune cu 6% mai mare decât tensiunea produsă de divizorul anterior. Motivul este că frecvențele a două note consecutive diferă cu 6%; astfel, șase divizoare produc tensiuni corespunzătoare a șase note diferite. Rezistorul convertește tensiunea în curent care poate fi adăugat curenților de la alte divizoare atunci când sunt apăsate mai multe butoane. Dioda nu permite curentului dintr-un divizor să curgă în alte divizoare, curentul poate curge doar către rezistența de sumare R13; astfel, toate separatoarele sunt independente unele de altele. Puteți citi mai multe despre adăugătoarele de tensiune pasive aici:

Sumator de tensiune pasiv

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Simple_Op-amp_Summer_Design#Passive_summer

Mixere audio

sound.whsites.net/articles/audio-mixing.htm

Pasul 2: Reglarea tensiunilor

Așa am procedat la setarea tensiunilor necesare:

1) Conectați un voltmetru între masă și Vin.

2) Apăsați toate butoanele VA, citiți voltmetrul. În cazul meu, se citea 1,10 volți. Aceasta este tensiunea maximă disponibilă la ieșirea VA. Aspectul PB-urilor este prezentat în imaginea de mai sus.

3) Luați tensiunea produsă de primul divizor (butonul 1) ca „V1”. Fiind că fiecare tensiune este cu 6% mai mare decât cea precedentă, compuneți o ecuație:

V1 + 1.06xV1 + (1.06 ^ 2) xV1 + (1.06 ^ 3) xV1 + (1.06 ^ 4) xV1 + (1.06 ^ 5) xV1 = 1.10

Rezolvând acest lucru pentru „V1” se obține V1 = 0,158V

Prin urmare, tensiunile la celelalte divizoare sunt: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V. Am rotunjit aceste valori la a doua zecimală: V1 = 0.16V, V2 = 0.17V, V3 = 0.18V, V4 = 0.19V, V5 = 0.20V, V6 = 0.21V.

Reglați tunderele corespunzătoare pentru a obține aceste valori. Dacă frecvența de ieșire a VCO nu corespunde unei note specifice, reglați tunderea R19 a VCO (fără a atinge tunderea VA!) Până când este generată o notă specifică. R19 face posibilă ajustarea frecvenței de ieșire a VCO fără o anumită gamă fără a schimba Vin. Puteți verifica fie frecvențele notelor cu un contor de frecvență, fie reglați o notă cu un tuner de sunet (de exemplu, Garage Band are această caracteristică în secțiunea „înregistrare vocală”).

Conform calculului meu, VA poate genera 34 de tensiuni independente; doar șase dintre ele se potrivesc cu note exacte, combinațiile butoanelor dau tonuri care sunt în jurul notelor exacte în limita a +/- 30 de cenți (un cent este 1/100 dintr-un semiton).

Aici veți găsi un tabel cu note și frecvențele respective:

web.archive.org/web/20081219095621/https://www.adamsatoms.com/notes/

Pasul 3: Lista materialelor

Sumator de tensiune

SW1 … SW6 - butoane

R1, R3, R5, R7, R9, R11 - aparate de tuns 5K

R2, R4, R6, R8, R10, R12 - 1K

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Oscilator controlat de tensiune

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 Ohm

R17 - 6,8K

R18 - 12K

R19 - tundere 10K

R20 - 10K

R21 - 1K

C1 - 0,1, ceramică

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, ceramică

LS1 - difuzor mic cu impedanță de 150 Ohm

SW1 - comutator

Priză pentru IC

Baterie 9V

Notă: puterea nominală a tuturor rezistențelor este de 0,125 W, precizie (toate cu excepția R15, R17, R18) - 5%, precizie R15, R17, R18 - 1%. De asemenea, ar fi de dorit să utilizați tunsori multi-turn de înaltă precizie pentru o reglare mai exactă.

Pasul 4: Instrumente și instrumente

Aveam nevoie de un cuțit x-acto pentru a face placa de circuit, apoi de un fier de lipit cu lipit și un tăietor de sârmă pentru a construi circuitul în sine. Este necesară o șurubelniță fină pentru a regla tăietoarele pentru a seta tensiunile necesare în separatoare. Este necesar un multimetru pentru a monitoriza tensiunile ajustate și pentru a verifica circuitul în general.

Puteți observa notele la care acordați circuitul cu un tuner de sunet, ca unul încorporat în Garage Band. De asemenea, puteți utiliza un osciloscop virtual precum Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) pentru a vedea oscilațiile. Am atașat o captură de ecran a acestui osciloscop care arată forma oscilațiilor generate de dispozitivul meu.

Pasul 5: Carcasă și placă de circuit

Am folosit o cutie disponibilă din plastic transparent și de dimensiuni 125 x 65 x 28 mm. L-am vopsit alb în interior și am făcut alte modificări necesare pentru a găzdui partea electronică a dispozitivului meu. Sunteți liber să vă urmați propria cale în realizarea acestei incinte. În ceea ce privește placa de circuit, am făcut-o din textolit din sticlă îmbrăcată în cupru tăind tampoane pătrate în folie și lipind componentele pe aceste tampoane. Găsesc această metodă mai convenabilă decât realizarea unui PCB atunci când este vorba despre o singură bucată.