A Pocket Soundbox: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Αυτή η συσκευή όχι μόνο χωράει σε μια τσέπη αλλά παράγει και διάφορους μουσικούς τόνους παρόμοιους με αυτούς μιας γκάιντας (κατά τη γνώμη μου) μέσω διαφόρων συνδυασμών έξι κουμπιών. Προφανώς, είναι απλώς ένα gadget για να διασκεδάσετε τα παιδιά. Ωστόσο, η αρχή της εργασίας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί (ελπίζω) σε πιο σοβαρά τεχνουργήματα ηλεκτρονικής μουσικής.

Βήμα 1: Περιγραφή του κυκλώματος

Ταλαντωτής ελεγχόμενης τάσης (VCO)

Ο ταλαντωτής είναι κατασκευασμένος με IC LM331 (ένα φύλλο δεδομένων διαθέσιμο εδώ: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), μετατροπέας τάσης σε συχνότητα με ακριβώς γραμμική αναλογία μεταξύ της τάσης εισόδου (Vin) και τη συχνότητα των παλμών στην έξοδο (Fout). Ένα εσωτερικό τρανζίστορ στην έξοδο του IC (ακίδα 3) ανοίγει με τη συχνότητα που είναι γραμμική συνάρτηση της τάσης εισόδου. Η τάση τροφοδοσίας Vs συνδέεται στο pin3 μέσω της αντίστασης R20. Ως αποτέλεσμα, στην έξοδο εμφανίζεται μια αμαξοστοιχία παλμών. Αυτοί οι παλμοί ανοίγουν περιοδικά το εξωτερικό τρανζίστορ Q1 το οποίο οδηγεί το ηχείο παράγοντας έτσι έναν ήχο. Η τάση εισόδου προέρχεται από έναν αθροιστή τάσης που μπορεί να παρέχει διαφορετικές τάσεις μέσω διαφορετικών συνδυασμών των κουμπιών ώθησής του. Τόσο ο ταλαντωτής όσο και ο αθροιστής ενεργοποιούνται με μία μπαταρία 9 βολτ.

Προσθήκη τάσης (VA)

Ο παθητικός αθροιστής τάσης αποτελείται από 6 διαιρέτες τάσης, καθένα από τα οποία αποτελείται από ένα κοπτικό ποτενσιόμετρου, μια αντίσταση και μια δίοδο. Όταν πατηθεί ένα κουμπί, η τάση Vs από την μπαταρία εφαρμόζεται στον αντίστοιχο διαχωριστή τάσης. Η τάση εξόδου ενός διαιρέτη αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη συχνότητα που παράγεται από το VCO. Η συχνότητα των ταλαντώσεων είναι άμεσα ανάλογη με την τάση εισόδου του IC, κάθε διαιρέτης παράγει την τάση που είναι 6% υψηλότερη από την τάση που παρήγαγε ο προηγούμενος διαιρέτης. Ο λόγος είναι ότι οι συχνότητες δύο συνεχόμενων νότες διαφέρουν κατά 6%. Έτσι, έξι διαιρέτες παράγουν τάσεις που αντιστοιχούν σε έξι διαφορετικές νότες. Η αντίσταση μετατρέπει την τάση σε ρεύμα που μπορεί να προστεθεί στα ρεύματα από άλλα διαχωριστικά όταν πατήσετε πολλά κουμπιά. Η δίοδος δεν επιτρέπει στο ρεύμα από ένα διαχωριστικό να ρέει σε άλλα διαχωριστικά, το ρεύμα μπορεί να ρέει μόνο προς την αντίσταση αθροίσεως R13. Έτσι, όλοι οι διαιρέτες είναι ανεξάρτητοι μεταξύ τους. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για τους παθητικούς αθροιστές τάσης εδώ:

Παθητικός αθροιστής τάσης

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Μίκτες ήχου

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

Βήμα 2: Ρύθμιση τάσεων

Έτσι προχώρησα στον καθορισμό των απαραίτητων τάσεων:

1) Συνδέστε ένα βολτόμετρο μεταξύ γείωσης και Vin.

2) Πατήστε όλα τα κουμπιά VA, διαβάστε το βολτόμετρο. Στην περίπτωσή μου έγραφε 1,10 Volt. Αυτή είναι η μέγιστη διαθέσιμη τάση στην έξοδο του VA. Η διάταξη των PB εμφανίζεται στην παραπάνω εικόνα.

3) Πάρτε την τάση που παράγεται από τον 1ο διαχωριστή (κουμπί 1) ως «V1». Δεδομένου ότι κάθε τάση είναι 6% μεγαλύτερη από την προηγούμενη, συνθέστε μια εξίσωση:

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

Η επίλυση αυτού για 'V1' δίνει V1 = 0.158V

Επομένως, οι τάσεις στα άλλα διαχωριστικά είναι: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V. Στρογγυλοποίησα αυτές τις τιμές στο δεύτερο δεκαδικό: V1 = 0.16V, V2 = 0.17V, V3 = 0.18V, V4 = 0.19V, V5 = 0.20V, V6 = 0.21V.

Προσαρμόστε τις αντίστοιχες συσκευές κοπής για να λάβετε αυτές τις τιμές. Εάν η συχνότητα εξόδου του VCO δεν αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη νότα, ρυθμίστε το τρίμερ R19 του VCO (χωρίς να αγγίξετε τα τριμερή του VA!) Μέχρι να δημιουργηθεί μια συγκεκριμένη νότα. Το R19 καθιστά δυνατή τη ρύθμιση της συχνότητας εξόδου του VCO χωρίς συγκεκριμένο εύρος χωρίς αλλαγή Vin. Μπορείτε να ελέγξετε είτε τις συχνότητες των σημειώσεων με έναν μετρητή συχνοτήτων, είτε να συντονίσετε μια σημείωση με έναν δέκτη ήχου (για παράδειγμα, το Garage Band διαθέτει αυτήν τη δυνατότητα στην ενότητα «εγγραφή φωνής»).

Σύμφωνα με τον υπολογισμό μου, το VA μπορεί να δημιουργήσει 34 ανεξάρτητες τάσεις. μόνο έξι από αυτές ταιριάζουν με ακριβείς σημειώσεις, οι συνδυασμοί των κουμπιών ώθησης δίνουν τόνους που βρίσκονται γύρω από ακριβείς σημειώσεις εντός +/- 30 λεπτών (το ένα σεντ είναι το 1/100 ενός ημιτονίου).

Θα βρείτε έναν πίνακα με σημειώσεις και τις αντίστοιχες συχνότητές τους εδώ:

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

Βήμα 3: Λογαριασμός Υλικών

Προσθήκη τάσης

SW1… SW6 - κουμπιά

R1, R3, R5, R7, R9, R11 - κοπτικά 5Κ

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

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Ταλαντωτής ελεγχόμενης τάσης

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 Ohm

R17 - 6,8Κ

R18 - 12K

R19 - κοπτικό 10Κ

R20 - 10K

R21 - 1Κ

C1 - 0,1, κεραμικό

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, κεραμικό

LS1 - μικρό ηχείο με σύνθετη αντίσταση 150 Ohm

SW1 - διακόπτης

Υποδοχή για IC

Μπαταρία 9V

Σημείωση: η ισχύς όλων των αντιστάσεων είναι 0,125W, ακρίβεια (όλα εκτός από R15, R17, R18) - 5%, ακρίβεια R15, R17, R18 - 1%. Θα ήταν επίσης επιθυμητό να χρησιμοποιηθούν τριμέρ πολλαπλών στροφών υψηλής ακρίβειας για πιο ακριβή ρύθμιση.

Βήμα 4: Όργανα και εργαλεία

Χρειαζόμουν ένα μαχαίρι x-acto για να φτιάξω την πλακέτα, στη συνέχεια ένα συγκολλητικό σίδερο με κόλληση και έναν κόπτη σύρματος για να φτιάξω το ίδιο το κύκλωμα. Απαιτείται ένα λεπτό κατσαβίδι για να ρυθμίσετε τα κοπτικά για να ρυθμίσετε τις απαραίτητες τάσεις στα διαχωριστικά. Ένα πολύμετρο χρειάζεται για την παρακολούθηση των ρυθμισμένων τάσεων και τον έλεγχο του κυκλώματος γενικά.

Μπορείτε να παρατηρήσετε τις νότες στις οποίες συντονίζετε το κύκλωμα με έναν δέκτη ήχου, όπως ένα ενσωματωμένο στο Garage Band. Θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα εικονικό παλμογράφο όπως το Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) για να δείτε τις ταλαντώσεις. Επισυνάπτω μια λήψη οθόνης αυτού του παλμογράφου που δείχνει το σχήμα των ταλαντώσεων που δημιουργούνται από τη συσκευή μου.

Βήμα 5: Περίβλημα και πίνακας κυκλωμάτων

Χρησιμοποίησα ένα διαθέσιμο κουτί από διαφανές πλαστικό και διαστάσεων 125 x 65 x 28mm. Το έβαψα λευκό μέσα και έκανα άλλες απαραίτητες τροποποιήσεις για να φιλοξενήσω το ηλεκτρονικό μέρος της συσκευής μου. Είστε ελεύθεροι να ακολουθήσετε τον δικό σας δρόμο για να φτιάξετε αυτό το περίβλημα. Όσον αφορά την πλακέτα κυκλώματος, την έφτιαξα από χαλκό επενδεδυμένο με γυαλί textolite κόβοντας τετράγωνα μαξιλάρια στο φύλλο και συγκολλώντας εξαρτήματα σε αυτά τα τακάκια. Θεωρώ ότι αυτή η μέθοδος είναι πιο βολική από την κατασκευή ενός PCB όταν πρόκειται για ένα μόνο κομμάτι.