Džepna zvučna kutija: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj uređaj ne samo da stane u džep, već proizvodi i različite muzičke tonove slične onima gajde (po mom mišljenju) pomoću različitih kombinacija šest tipki. Očigledno, to je samo spravica za zabavu djece; međutim, njegov princip rada mogao bi se (nadam se) koristiti u ozbiljnijim artefaktima elektronske muzike.

Korak 1: Opis kola

Oscilator upravljan naponom (VCO)

Oscilator je izgrađen sa IC LM331 (tehnički list dostupan ovdje: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), pretvaračem napona u frekvenciju s točno linearnim omjerom između ulaznog napona (Vin) i frekvenciju impulsa na izlazu (Fout). Interni tranzistor na izlazu IC (pin 3) otvara se s frekvencijom koja je linearna funkcija ulaznog napona. Napon napajanja Vs spojen je na pin3 preko otpornika R20; kao rezultat toga, niz impulsa se pojavljuje na izlazu. Ovi impulsi povremeno otvaraju vanjski tranzistor Q1 koji pokreće zvučnik stvarajući tako zvuk. Ulazni napon dolazi od zbrajalice napona koja može osigurati različite napone pomoću različitih kombinacija svojih tipki. I oscilator i zbroj napajaju se jednom baterijom od 9 volti.

Zbrajač napona (VA)

Sabirnik pasivnog napona sastoji se od 6 razdjelnika napona od kojih se svaki sastoji od trimera za potenciometar, otpornika i diode. Kada se pritisne tipka, napon Vs iz baterije primjenjuje se na odgovarajući razdjelnik napona. Izlazni napon razdjelnika odgovara specifičnoj frekvenciji koju generira VCO. Učestalost oscilacija je direktno proporcionalna ulaznom naponu IC -a, svaki razdjelnik proizvodi napon koji je 6% veći od napona prethodnog djelitelja. Razlog je taj što se frekvencije dvije uzastopne note razlikuju za 6%; stoga šest razdjelnika proizvodi napone koji odgovaraju šest različitih nota. Otpornik pretvara napon u struju koja se može dodati strujama iz drugih razdjelnika kada se pritisne nekoliko tipki. Dioda ne dopušta struji iz razdjelnika da teče u druge razdjelnike, struja može teći samo prema zbrajajućem otporniku R13; stoga su svi razdjelnici nezavisni jedan od drugog. Više o pasivnim zbrajateljima napona možete pročitati ovdje:

Sabirnik pasivnog napona

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Audio mikseri

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

Korak 2: Podešavanje napona

Tako sam nastavio s postavljanjem potrebnih napona:

1) Spojite voltmetar između uzemljenja i Vina.

2) Pritisnite sve VA tastere, očitajte voltmetar. U mom slučaju čitalo je 1,10 volti. To je maksimalni raspoloživi napon na izlazu VA. Raspored PB -ova prikazan je na gornjoj slici.

3) Uzmite napon koji proizvodi 1. djelitelj (tipka 1) kao "V1". Budući da je svaki napon 6% veći od prethodnog, sastavite jednadžbu:

V1 + 1,06xV1 + (1,06^2) xV1 + (1,06^3) xV1 + (1,06^4) xV1 + (1,06^5) xV1 = 1,10

Rješavanje ovoga za 'V1' daje V1 = 0,158V

Stoga su naponi na drugim razdjelnicima: V2 = 0,167V, V3 = 0,177V, V4 = 0,187V, V5 = 0,199V, V6 = 0,211V. Zaokružio sam ove vrijednosti na drugu decimalu: V1 = 0,16 V, V2 = 0,17 V, V3 = 0,18 V, V4 = 0,19 V, V5 = 0,20 V, V6 = 0,21 V.

Podesite odgovarajuće trimere da biste dobili ove vrijednosti. Ako izlazna frekvencija VCO -a ne odgovara određenoj noti, podesite trimer R19 VCO -a (bez dodirivanja trimera VA!) Sve dok se ne generira posebna nota. R19 omogućuje podešavanje izlazne frekvencije VCO -a bez određenog raspona bez promjene Vin. Učestalost nota možete provjeriti pomoću mjerača frekvencije ili podesiti notu pomoću zvučnog tunera (na primjer, Garage Band ima ovu funkciju u odjeljku „snimanje glasa“).

Prema mom proračunu, VA može generirati 34 nezavisna napona; samo šest njih odgovara tačnim notama, kombinacije tastera daju tonove koji se nalaze oko tačnih nota unutar +/- 30 centi (jedan cent je 1/100 polutona).

Ovdje ćete pronaći tablicu s bilješkama i njihovim frekvencijama:

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

Korak 3: Opis materijala

Zbrajač napona

SW1… SW6 - tipke

R1, R3, R5, R7, R9, R11 - trimeri 5K

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

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Oscilator upravljan naponom

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 Ohm

R17 - 6,8K

R18 - 12K

R19 - trimer 10K

R20 - 10K

R21 - 1K

C1 - 0,1, keramika

C2 - 1.0, milar

C3 - 0,01, keramika

LS1 - mali zvučnik sa impedancijom od 150 Ohma

SW1 - prekidač

Utičnica za IC

Baterija 9V

Napomena: nazivna snaga svih otpornika je 0,125 W, preciznost (svi osim R15, R17, R18) - 5%, preciznost R15, R17, R18 - 1%. Također bi bilo poželjno upotrijebiti visoko precizne trimere za više okreta za preciznije podešavanje.

Korak 4: Instrumenti i alati

Trebao mi je nož x-acto za izradu ploče, zatim lemilica s lemljenjem i rezač žice za izradu samog kola. Fini odvijač je potreban za podešavanje trimera za podešavanje potrebnog napona u razdjelnicima. Multimetar je potreban za nadzor podešenih napona i općenito provjeru strujnog kruga.

Možete promatrati note na koje podešavate krug zvučnim tunerom, poput one ugrađene u Garage Band. Možete koristiti i virtualni osciloskop poput Academa (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) da vidite oscilacije. Priložio sam snimak ekrana ovog osciloskopa koji prikazuje oblik oscilacija koje generira moj uređaj.

Korak 5: Kućište i ploča

Koristio sam dostupnu kutiju od prozirne plastike veličine 125 x 65 x 28 mm. Unutra sam ga obojao u bijelo i napravio druge izmjene potrebne za smještaj elektroničkog dijela uređaja. Slobodni ste slijediti vlastiti put u izradi ovog kućišta. Što se tiče štampane ploče, napravio sam je od tekstilnog tektolita presvučenog bakrom izrezivanjem kvadratnih jastučića u foliji i lemljenjem komponenti na te jastučiće. Smatram da je ova metoda prikladnija od izrade PCB -a kada se radi o samo jednom komadu.