Raqamli Theremin: Sensorsiz musiqiy asbob: 4 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Raqamli elektronika bilan o'tkazilgan tajribada men sizga Osilatorlar va Op-amp yordamida musiqa asbobiga tegmasdan qanday musiqa (unga yaqin: P) yaratishni ko'rsataman. Asosan, bu asbob Theremin deb nomlanadi, u dastlab rus olimi Leon Theremin analog qurilmalari yordamida yaratilgan. Lekin biz buni raqamli signallarni ishlab chiqaruvchi IC -lar yordamida loyihalashtiramiz va keyinchalik ularni musiqa uchun analogga aylantiramiz, men ham sxemaning har bir bosqichini tushuntirishga harakat qilaman. Umid qilamanki, siz kollejda o'qiganlaringizni amaliyotda qo'llash sizga yoqadi.

Men ham ushbu sxemani www.tinkercad.com saytida ishlab chiqdim va uning komponentlarini simulyatsiya qildim. Siz buni sinab ko'rishingiz va xohlaganingizcha boshqarishingiz mumkin, chunki u erda hech narsa yo'q, faqat o'rganish va o'yin -kulgi!

1 -qadam: komponentlar

Mana, ushbu sxemani yaratish uchun zarur bo'lgan barcha asosiy komponentlar ro'yxati:

1) MCP602 OpAmp (differentsial kuchaytirgich) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Geyts IC) x1

3) Rezistorlar: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k va 1x 1.5k

4) Potansiyometr: 2x 10k Pot

5) Kondensatorlar: 2x 100pF, 1x 1nF va 1x 4.7 mF kondansatkich (elektrolitik)

6) Breadboard/PCB taxtasi

7) Teleskopik antenna (Minimal talab: diametri 6 mm va uzunligi 40 sm+) Yoki sezgirlikni oshirish uchun berilgan o'lchamdagi mis naychasidan foydalanish yaxshidir.

8) Quvvatli shahar uyasi (5,5 mm x 2,1 mm) va audio raz'em (3,5 mm)

9) Tel va lehim qismlari kabi boshqa komponentlar

Eslatma: Siz ushbu komponentlarning barchasini radio shkafida yoki amazon/ebayda osongina topishingiz mumkin. Shuni ham unutmangki, tinkerkad sxemasida op-amp va Nand eshiklari boshqacha, lekin ular ham ishlaydi. Agar siz biron bir komponentni olishda qiyinchiliklarga duch kelsangiz, menga xabar bering.

2 -qadam: Keling, davriy ishlashni tushunaylik

Yuqorida mos yozuvlar uchun sxemaning tasvirini topishingiz mumkin.

Ishlash: asosan, biz ikki xil osilatordan ikkita tebranuvchi (analog sinus to'lqinli) signallarni ishlab chiqarish printsipi asosida ishlaymiz- 1) biri sobit osilator 2) ikkinchisi o'zgaruvchan osilator. Ovozli chastota diapazonida (2Hz-20kHz) chiqish signallarini olish uchun biz asosan ikkita chastota signalining farqini olamiz.

* Qandaysiz?

Ko'rib turganingizdek, quyida NAND darvozasi (U2B) sxemasi - bu sobit osilator, yuqoridagi NAND darvoza devori (U1B) - o'zgaruvchan osilator sxemasi, uning umumiy chastotasi unga ulangan antenna atrofidagi qo'l harakati bilan biroz o'zgarib turadi! (Qanaqasiga ?)

* Antenna atrofida qo'l harakati osilator chastotasini qanday o'zgartiradi?

Tushuntirish: Aslida antenna bu erda C1 kondansatkichiga parallel ravishda ulangan. Antenna kondansatkich plastinkasidan biri bo'lib, bizning qo'limiz kondensator plastinkasining boshqa tomoni vazifasini bajaradi (u tanamiz orqali erga ulangan). Shunday qilib, biz asosan qo'shimcha (parallel) sig'im sxemasini yakunlaymiz va shuning uchun kontaktlarning zanglashiga umumiy sig'imni qo'shamiz. (Chunki kondansatörler parallel ravishda qo'shiladi).

* NAND Gate yordamida tebranishlar qanday hosil bo'ladi?

Tushuntirish: Dastlab, NAND eshigining kirishlaridan biri (masalan, U2B ni oling) yuqori darajadagi (1), boshqa kirish esa C2 orqali (ya'ni 0). Va NAND GATE (1 va 0) kombinatsiyasi uchun biz HIGH (1) chiqishini olamiz.

Chiqish YUQOR bo'lgandan keyin, chiqishdan teskari aloqa tarmog'i orqali (R3 va R10 orqali), biz ilgari erga ulangan kirish portiga yuqori qiymatni olamiz. Shunday qilib, bu erda haqiqiy narsa. Qayta aloqa signalidan so'ng, C2 kondansatörü R3 orqali zaryad oladi va shundan so'ng biz NAND Gate -ning ikkala kirishini ham HIGH LEVEL (1 & 1) darajasida olamiz va ikkala yuqori mantiqiy kirish uchun LOW (0). Shunday qilib, endi C2 kondansatörü zaryadsizlanadi va NAND Gate -ning kirish qismidan biri past bo'ladi. Shunday qilib, bu tsikl takrorlanadi va biz tebranishlarni olamiz. Biz qarshilik va kondansatör (C2) qiymatini o'zgartirish orqali osilator chastotasini nazorat qila olamiz, chunki kondansatörning zaryadlanish vaqti har xil sig'imga qarab o'zgaradi va shuning uchun tebranish chastotasi o'zgaradi. Shunday qilib, biz osilatorni olamiz.

* Yuqori chastotali signallardan qanday musiqiy (eshitiladigan) chastotani olamiz?

Ovozli chastota diapazonini olish uchun biz bir -biridan ikkita chastotali signalni olib tashlaymiz, bu esa pastroq chastotali signallarni olish uchun. Bu erda biz Op-ampni differentsial kuchaytirgich bosqichida ishlatamiz. Asosan, bu bosqichda u ikkita kirish signalini ayiradi va kuchaytirilgan farq (f1 - f2) signalini beradi. Shunday qilib, biz eshitiladigan chastotani olamiz. Hali ham kiruvchi signallarni filtrlash uchun biz shovqinni filtrlash uchun LOW pass filtridan foydalanmoqdamiz.

Eslatma: Biz bu erga keladigan chiqish signali juda zaif, shuning uchun signalni kuchaytirish uchun bizga qo'shimcha kuchaytirgich kerak. Siz o'zingizning kuchaytirgich sxemangizni loyihalashingiz yoki faqat ushbu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan signalni har qanday kuchaytirgichga berishingiz mumkin.

Umid qilamanki, siz ushbu sxemaning ishlashini tushundingiz. Hali ham shubhalar bormi? Istalgan vaqtda so'rashdan qo'rqing.

3 -qadam: sxemani loyihalash

Iltimos, avval butun taxtani non taxtasida loyihalashtiring va tekshiring. Keyin uni faqat to'g'ri lehim bilan PCB ustida loyihalashtiring.

Eslatma1: Bu yuqori chastotali zanjir, shuning uchun komponentlarni iloji boricha yaqin tutish tavsiya etiladi.

Eslatma 2: Iltimos, IC kuchlanish cheklovlari tufayli faqat +5V shahar quvvat manbasidan foydalaning (yuqori emas).

Eslatma 3: Antenna bu sxemada juda muhim, shuning uchun berilgan ko'rsatmalarga qat'iy amal qiling.

4 -qadam: O'chirish va dasturiy ta'minotni simulyatsiya qilish

Iltimos, simulyatsiya simini va uning videosini ko'ring.

Men Multisim elektron faylini qo'shdim, siz uning yordamida to'g'ridan -to'g'ri sxemani ishga tushirishingiz va o'zingiznikini loyihalashingiz va manipulyatsiya qilishingiz mumkin.

Hey, men Tinkercad (www.tinkercad.com/) O'chirish havolasini ham qo'shdim, u erda siz o'z sxemangizni loyihalashingiz yoki mening sxemamni boshqarishingiz va simulyatsiyalarni bajarishingiz mumkin. Hamma narsani o'rganish va u bilan o'ynash.

Tinkercad elektron aloqasi:

Umid qilamanki, bu sizga yoqdi. Men uni yanada takomillashtirishga harakat qilaman va yaqinda uning analog versiyasini va Mikrokontrollerni (VCO yordamida) qo'shaman, u antenna haqidagi qo'l harakatlariga yaxshiroq chiziqli javob beradi. Shu paytgacha bu termin bilan o'ynashdan zavqlaning.

Yangilash: Bolalar, men ham LDR & 555 -dan foydalanib, bu boshqa termini yaratdim