Digital Theremin: сенсорлық емес музыкалық аспап: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Сандық электроникамен жасалған бұл экспериментте мен сізге осцилляторлар мен оп-ампты қолдана отырып, музыкалық аспапқа тимей-ақ музыканы қалай жасау керектігін көрсетемін (оған жақын: P). Негізінен бұл құрал Theremin деп аталады, бастапқыда ресейлік ғалым Леон Теремин аналогты құрылғыларды қолдану арқылы жасалған. Бірақ біз мұны цифрлық сигналдарды шығаратын IC -дің көмегімен жасаймыз, кейінірек оларды музыкаға аналогқа айналдырамыз, мен тізбектің әр кезеңін түсіндіруге тырысамын. Сізге колледжде оқығандарыңыздың бұл практикалық орындалуы ұнайды деп сенемін.

Мен бұл схеманы www.tinkercad.com сайтында жасадым және оның компоненттерін модельдеуді жасадым. Сіз мұны көре аласыз және оны қалағаныңызша басқара аласыз, өйткені онда ештеңе жоғалмайды, тек үйрену мен көңілді!

1 -қадам: компоненттер

Міне, осы тізбекті құруға қажетті барлық маңызды компоненттердің тізімі:

1) MCP602 OpAmp (дифференциалды күшейткіш) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

3) Резисторлар: 6х 10к, 1х 5,1к, 1х6,8к және 1х 1,5к

4) Потенциометр: 2х 10к горшок

5) Конденсаторлар: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF конденсатор (электролиттік)

6) Нан тақтасы/ПХД тақтасы

7) Телескопиялық антенна (Минималды талап: диаметрі 6мм+ 40см+ ұзындығы) НЕМЕСЕ жақсы сезімталдық үшін берілген өлшемдері бар мыс түтікті қолданған дұрыс.

8) DC DC ұясы (5,5 мм x 2,1 мм) және аудио ұясы (3,5 мм)

9) сым мен дәнекерлеу бөліктері сияқты басқа компоненттер

Ескерту: Сіз бұл компоненттердің барлығын Amazon/ebay -дегі радио шкафтан немесе Интернеттен оңай таба аласыз. Сондай-ақ, tinkercad схемасында op-amp & Nand қақпалары әр түрлі, бірақ олар да жұмыс істейтінін ескеріңіз. Егер сіз кез келген компонентті алуда қиындықтар туындаса, маған хабарлаңыз.

2 -қадам: Схеманың жұмысын түсінейік

Жоғарыда сіз анықтама үшін схеманың орналасу бейнесін таба аласыз.

Жұмыс: Негізінде теремин екі түрлі осциллятордан екі тербелмелі (синусоидалы аналогты) сигналдарды шығарамыз деген принцип бойынша жұмыс істейді- 1) біреуі- бекітілген осциллятор 2) екіншісі- айнымалы осциллятор. Дыбыстық жиілік диапазонында (2Гц-20кГц) шығыс сигналдарын алу үшін біз негізінен осы екі жиілік сигналының айырмашылығын аламыз.

* Қалаймыз?

Көріп отырғаныңыздай, төменде NAND қақпасы (U2B) тізбегі - бекітілген осциллятор, ал жоғарыда - NAND қақпағының тізбегі (U1B) - ауыспалы осциллятор тізбегі, оның жиілігі антеннаның айналасындағы қолдың қозғалысына байланысты аздап өзгереді! (Қалай ?)

* Антенна айналасындағы қол қозғалысы осциллятор жиілігін қалай өзгертеді?

Түсіндіру: Антенна мұнда C1 конденсаторымен параллель қосылған. Антенна конденсатор пластинасының бірі ретінде әрекет етеді, ал біздің қолымыз конденсатор пластинасының екінші жағы ретінде әрекет етеді (ол біздің денеміз арқылы жерге тұйықталған). Негізінде біз қосымша (параллель) сыйымдылық тізбегін аяқтаймыз және осылайша тізбекке жалпы сыйымдылықты қосамыз. (Конденсаторлар параллель қосылғандықтан).

* NAND Gate көмегімен тербелістер қалай пайда болады?

Түсіндіру: Бастапқыда NAND қақпасының кірістерінің бірі (мысалы, U2B) жоғары деңгейде (1), ал басқа кірістер C2 арқылы (яғни 0) негізделген. Ал NAND GATE (1 & 0) комбинациясы үшін біз HIGH (1) шығысын аламыз.

Енді шығыс ЖОҒАРЫ болғанда, кері байланыс желісі арқылы шығудан (R3 және R10 арқылы) біз бұрын жерге қосылған кіріс портына жоғары мән аламыз. Сонымен, бұл нақты нәрсе. Кері байланыс сигналынан кейін C2 конденсаторы R3 арқылы зарядталады, содан кейін біз NAND Gate екі кірісін де ЖОҒАРЫ ДЕҢГЕЙДЕ (1 және 1) аламыз, ал екі логикалық кіріс LOW (0). Сонымен, енді C2 конденсаторы NAND Gate кірісінің біреуі төмен түседі. Демек, бұл цикл қайталанады және біз тербелістерді аламыз. Біз резистор мен конденсатордың (C2) мәнін өзгерту арқылы осциллятордың жиілігін басқара аламыз, себебі конденсатордың зарядталу уақыты әр түрлі сыйымдылықта өзгереді, демек тербеліс жиілігі де өзгереді. Осцилляторды осылай аламыз.

* Жоғары жиілікті сигналдардан музыкалық (естілетін) жиілікті қалай аламыз?

Дыбыстық жиілік диапазонын алу үшін біз бір -бірінен екі жиілікті сигналды алып тастаймыз, ол дыбыстық диапазонда орналасқан төменгі жиілікті сигналдарды алады. Мұнда біз дифференциалды күшейткіш сатысындағыдай Op-amp қолданамыз. Негізінде бұл кезеңде ол күшейтілген айырмашылықты (f1 - f2) беру үшін екі кіріс сигналын шегереді. Осылайша біз дыбыстық жиілікті аламыз. Қажет емес сигналдарды сүзу үшін біз шуды сүзу үшін LOW өткізу сүзгісін қолданамыз.

Ескерту: Біз алатын сигнал өте әлсіз, сондықтан бізге сигналды күшейту үшін қосымша күшейткіш қажет. Сіз өзіңіздің күшейткіш схемаңызды жасай аласыз немесе осы тізбектің сигналын кез келген күшейткішке бере аласыз.

Сіз бұл тізбектің жұмысын түсіндіңіз деп үміттенемін. Әлі де күмән бар ма? Кез келген уақытта сұраудан тартынбаңыз.

3 -қадам: схеманы жобалау

Алдымен нан тақтасындағы барлық тізбекті жобалап, оны тексеріңіз. Содан кейін оны дұрыс дәнекерлеумен ПХД -да ғана жобалаңыз.

Ескертпе 1: Бұл жоғары жиілікті схема, сондықтан компоненттерді мүмкіндігінше жақын ұстаған жөн.

Ескерту2: IC кернеуінің шектелуіне байланысты +5В тұрақты ток көзін ғана қолданыңыз (жоғары емес).

Ескертпе 3: Антенна бұл тізбекте өте маңызды, сондықтан берілген нұсқауларды қатаң орындаңыз.

4 -қадам: схемалық жұмыс және бағдарламалық қамтамасыз етуді модельдеу

Схеманың симуляциясын және оның бейнесін қараңыз.

Мен Multisim Circuit файлын қостым, сіз оны қолдана отырып, тізбекті тікелей басқара аласыз және өзіңіздің жобаңызды жасай аласыз және манипуляциялар жасай аласыз.

Эй, мен сонымен қатар Tinkercad (www.tinkercad.com/) тізбегінің сілтемесін қостым, онда сіз өз схемаңызды жобалай аласыз немесе менің схемамды басқара аласыз, сондай -ақ схеманы модельдей аласыз. Оқуда және онымен ойнауда барлық жақсылықтар.

Tinkercad тізбегінің сілтемесі:

Сізге бұл ұнады деп үміттенемін. Мен оны одан әрі жетілдіруге тырысамын және оның аналогты нұсқасын және антеннаға қатысты қол қимылдарына жақсы сызықтық жауап беретін микроконтроллерді (VCO көмегімен) жақында қосуға тырысамын. Осы уақытқа дейін осы тереминмен ойнаудан ләззат алыңыз.

Жаңарту: Жігіттер, мен LDR & 555 көмегімен тағы бір басқа дизайн жасадым