Digitalni termin: muzički instrument bez dodira: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

U ovom eksperimentu s digitalnom elektronikom pokazat ću vam kako stvarati muziku (blizu nje: P) bez dodirivanja muzičkog instrumenta, pomoću oscilatora i op-pojačala. U osnovi se ovaj instrument naziva Theremin, koji je originalno konstruisao analogni uređaj ruski naučnik Léon Theremin. Ali ovo ćemo dizajnirati pomoću IC -a koji generiraju digitalne signale, a kasnije ćemo ih pretvoriti u analogne za muziku. Također ću pokušati objasniti svaku fazu kola. Nadam se da će vam se svidjeti ova praktična primjena onoga što ste studirali na svom fakultetu.

Ja sam također dizajnirao ovo kolo na www.tinkercad.com i izveo njegovu simulaciju komponenti. Možete vidjeti kako isprobavate i manipulirate kako želite, jer tu nema ništa za izgubiti, samo učenje i zabava!

Korak 1: Komponente

Evo popisa svih bitnih komponenti potrebnih za izgradnju ovog kola:

1) Opcijsko pojačalo MCP602 (diferencijalno pojačalo) x1

2) CD4093 IC (4 NAND kapije IC) x1

3) Otpornici: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k & 1x 1.5k

4) Potenciometar: 2x 10k lonac

5) Kondenzatori: 2x 100pF, 1x 1nF i 1x 4.7µF kondenzator (elektrolitički)

6) Breadboard/PCB ploča

7) Teleskopska antena (Minimalni zahtjev: promjer 6 mm i 40 cm+ dužina) ILI je bolje koristiti bakrenu cijev navedenih dimenzija za bolju osjetljivost

8) Utičnica za DC napajanje (5,5 mm x 2,1 mm) i audio priključnica (3,5 mm)

9) Ostale komponente poput žice i dijelova za lemljenje

Napomena: Sve ove komponente možete lako pronaći u radijskoj kućici ili na mreži na Amazonu/eBayu. Također imajte na umu da su u tinkercad krugu op-amp i Nand vrata različita, ali će i raditi. Ipak, ako naiđete na poteškoće u nabavci bilo koje komponente, obavijestite me.

Korak 2: Shvatimo rad kola

Gore možete pronaći sliku rasporeda kola za referencu.

Rad: U osnovi tammin radi na principu da generiramo dva oscilatorna (sinusna talasa u analognom) signalu iz dva različita oscilatora- 1) Jedan je fiksni oscilator 2) Drugi je varijabilni oscilator. U osnovi uzimamo razliku između ta dva frekvencijska signala kako bismo dobili izlazne signale u zvučnom frekvencijskom rasponu (2Hz-20kHz).

* Kako smo?

Kao što vidite, ispod kruga NAND vrata (U2B) nalazi se fiksni oscilator, a gornji krug NAND ulaza (U1B) je promjenjivo kolo oscilatora, čija ukupna frekvencija neznatno varira s kretanjem ruke oko antene spojene na njega! (Kako?)

* Kako kretanje ruke oko antene mijenja frekvenciju oscilatora?

Objašnjenje: Zapravo, ovdje je antena spojena paralelno sa C1 kondenzatorom. Antena djeluje kao jedna od ploča kondenzatora, a naša ruka kao druga strana ploče kondenzatora (koja je uzemljena kroz naše tijelo). Dakle, u osnovi dovršavamo dodatni (paralelni) kapacitivni krug i stoga dodajemo ukupni kapacitet u krug. (Zato što se dodaju paralelni kondenzatori).

* Kako se oscilacije stvaraju pomoću NAND Gate -a?

Objašnjenje: U početku je jedan od ulaza NAND porta (uzmite na primjer U2B) na VISOKOM nivou (1), a drugi ulaz je uzemljen preko C2 (tj. 0). A za (1 & 0) kombinaciju u NAND GATE -u dobivamo izlaz HIGH (1).

Sada, kada izlaz postane HIGH, tada preko povratne mreže sa izlaza (preko R3 i R10) dobivamo HIGH vrijednost na prethodno uzemljeni ulazni port. Dakle, evo stvarne stvari. Nakon povratnog signala, kondenzator C2 se puni preko R3 i nakon toga dobivamo oba ulaza NAND vrata na VISOKOM NIVOU (1 i 1), a izlaz za oba VISOKA logičkog ulaza je LOW (0). Dakle, sada se kondenzator C2 prazni i opet jedan od ulaza NAND Gate postaje NISK. Stoga se ovaj ciklus ponavlja i dobivamo oscilacije. Frekvenciju oscilatora možemo kontrolirati promjenom vrijednosti otpornika i kondenzatora (C2) jer će vrijeme punjenja kondenzatora varirati s različitim kapacitetom, pa će i frekvencija oscilovanja varirati. Ovako dobijamo oscilator.

* Kako dobivamo muzičku (zvučnu) frekvenciju iz visokofrekventnih signala?

Da bismo dobili zvučni raspon frekvencija, oduzimamo dva frekvencijska signala jedan od drugog kako bismo dobili signale niže frekvencije koji su unutar čujnog raspona. Ovdje koristimo Op-pojačalo kao u fazi diferencijalnog pojačala. U osnovi u ovoj fazi, oduzima dva ulazna signala kako bi dobio signal pojačane razlike (f1 - f2). Na ovaj način dobijamo zvučnu frekvenciju. I dalje za filtriranje neželjenih signala, koristimo LOW pass filter za filtriranje šuma.

Napomena: Izlazni signal koji dobivamo ovdje je vrlo slab, stoga nam je potrebno dodatno pojačalo za pojačavanje signala. Možete dizajnirati vlastito kolo pojačala ili samo poslati signal ovog kruga na bilo koje pojačalo.

Nadam se da ste razumjeli rad ovog kola. Ima li još sumnji? Slobodno pitajte bilo kada.

Korak 3: Dizajnirajte krug

Molimo vas da prvo dizajnirate cijeli krug na ploči i provjerite ga. Zatim ga samo dizajnirajte na PCB -u s odgovarajućim lemljenjem.

Napomena 1: Ovo je visokofrekventno kolo, stoga je preporučljivo da komponente držite što je moguće bliže.

Napomena 2: Molimo vas da koristite samo napajanje od +5V DC (ne veće), zbog ograničenja napona IC.

Napomena 3: Antena je vrlo važna u ovom krugu, stoga strogo slijedite sva navedena uputstva.

Korak 4: Rad kola i simulacija softvera

Pogledajte simulaciju kola i njen video zapis.

Dodao sam datoteku s višestrukim krugovima, možete izravno pokrenuti krug koristeći to i sami dizajnirati i raditi manipulacije.

Hej, dodao sam i vezu za Tinkercad (www.tinkercad.com/), gdje možete dizajnirati svoje kolo ILI manipulirati mojim krugom i izvesti simulacije kola. Sve najbolje u učenju i igri.

Tinkercad Circuit Link:

Nadam se da vam se ovo svidjelo. Pokušat ću ga dodatno poboljšati i uskoro dodati njegovu analognu verziju i mikrokontroler (koristeći VCO) koji će imati bolji linearni odgovor na pokrete rukama oko antene. Do tada, uživajte u igranju s ovim terminom.

Ažuriranje: Ljudi, dizajnirao sam i ovaj drugi termin pomoću LDR -a i 555