En Pocket Soundbox: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Denne enhed passer ikke kun ind i en lomme, men producerer også forskellige musikalske toner, der ligner disse i en sækkepibe (efter min mening) ved hjælp af forskellige kombinationer af seks trykknapper. Det er klart, at det bare er en gadget til at underholde børn; dog er det princippet om at arbejde kunne bruges (håber jeg) i mere seriøse elektroniske musikgenstande.

Trin 1: Beskrivelse af kredsløb

Spændingsstyret oscillator (VCO)

Oscillatoren er bygget med en IC LM331 (et datablad tilgængeligt her: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), en spænding-til-frekvensomformer med nøjagtigt lineær proportion mellem indgangsspændingen (Vin) og frekvensen af impulser ved output (Fout). En intern transistor ved IC -udgangen (pin 3) åbner med frekvensen, der er en lineær funktion af indgangsspændingen. Forsyningsspændingen Vs er forbundet til stiften3 via modstanden R20; som følge heraf vises et pulstog ved udgangen. Disse pulser åbner periodisk den eksterne transistor Q1, som driver højttaleren og dermed producerer en lyd. Indgangsspændingen kommer fra en spændingsadder, der kan levere forskellige spændinger ved hjælp af forskellige kombinationer af dens trykknapper. Både oscillatoren og addereren får strøm med et 9 volt batteri.

Spændingsadder (VA)

Den passive spændingsadder består af 6 spændingsdelere, der hver består af en potentiometerstrimmer, en modstand og en diode. Når der trykkes på en trykknap, påføres spændingen Vs fra batteriet til den tilsvarende spændingsdeler. Udgangsspændingen for en divider svarer til en bestemt frekvens genereret af VCO. Svingningsfrekvensen er direkte proportional med IC's indgangsspænding, hver divider producerer spændingen, der er 6% højere end spændingen produceret af den tidligere divider. Årsagen er, at frekvenserne for to på hinanden følgende toner adskiller sig med 6%; således producerer seks delere spændinger svarende til seks forskellige toner. Modstanden konverterer spænding til strøm, der kan tilføjes til strømme fra andre delere, når der trykkes på flere knapper. Dioden tillader ikke, at strømmen fra en divider strømmer ind i andre dividere, strømmen kan kun strømme mod summeringsmodstanden R13; således er alle delere uafhængige af hinanden. Du kan læse mere om passive spændingsaddere her:

Passiv spændingsadder

da.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Lydblandere

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

Trin 2: Justering af spændinger

Sådan gik jeg til med at indstille nødvendige spændinger:

1) Tilslut et voltmeter mellem jord og Vin.

2) Tryk på alle VA’s trykknapper, læs voltmeteret. I mit tilfælde læste den 1,10 volt. Det er den maksimale spænding, der er tilgængelig ved VA's udgang. PB'ernes layout er vist på billedet ovenfor.

3) Tag spændingen produceret af 1. divider (trykknap 1) som ‘V1’. Da hver spænding er 6% større end den forrige, skal du sammensætte en ligning:

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

At løse dette for 'V1' giver V1 = 0,158V

Derfor er spændingerne ved de andre delere: V2 = 0,167V, V3 = 0,177V, V4 = 0,177V, V5 = 0,199V, V6 = 0,211V. Jeg afrundede disse værdier til anden decimal: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.

Juster de tilsvarende trimmere for at få disse værdier. Hvis VCO's udgangsfrekvens ikke svarer til en bestemt note, skal du justere VCO's trimmer R19 (uden at røre ved VA -trimmere!), Indtil der genereres en specifik note. R19 gør det muligt at justere VCO's udgangsfrekvens uden et bestemt område uden at ændre Vin. Du kan kontrollere enten noternes frekvenser med en frekvensmåler eller stille ind på en note med en lydtuner (for eksempel har Garage Band denne funktion i afsnittet 'stemmeoptagelse').

Ifølge min beregning kan VA generere 34 uafhængige spændinger; kun seks af dem matcher nøjagtige noter, kombinationerne af trykknapperne giver toner, der er omkring nøjagtige noter inden for +/- 30 cent (en cent er en 1/100 af en halvtone).

Du finder en tabel med noter og deres respektive frekvenser her:

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

Trin 3: Materialekartotek

Spændingsadder

SW1 … SW6 - trykknapper

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

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

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Spændingsstyret oscillator

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 Ohm

R17 - 6,8K

R18 - 12K

R19 - trimmer 10K

R20 - 10K

R21 - 1K

C1 - 0,1, keramik

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, keramik

LS1 - lille højttaler med impedans på 150 Ohm

SW1 - kontakt

Stik til IC

Batteri 9V

Bemærk: effektmåling af alle modstande er 0,125W, præcision (alle undtagen R15, R17, R18) - 5%, præcision af R15, R17, R18 - 1%. Det ville også være ønskeligt at bruge højpræcisions multi -trimmer til mere præcis justering.

Trin 4: Instrumenter og værktøjer

Jeg havde brug for en x-acto kniv til at lave printkortet, derefter et loddejern med loddetin og en trådskærer til at bygge selve kredsløbet. En fin skruetrækker er nødvendig for at justere trimmere til at indstille nødvendige spændinger i delerne. Et multimeter er nødvendigt for at overvåge de justerede spændinger og kontrollere kredsløbet generelt.

Du kan observere de noter, som du indstiller kredsløbet på med en lydtuner, som en integreret i Garage Band. Du kan også bruge et virtuelt oscilloskop som Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) til at se svingningerne. Jeg vedhæftede en skærmoptagelse af dette oscilloskop, der viser formen på de svingninger, der genereres af min enhed.

Trin 5: Kabinet og printkort

Jeg brugte en tilgængelig æske lavet af gennemsigtig plast og størrelse 125 x 65 x 28 mm. Jeg malede den hvid indvendigt og foretog andre ændringer, der var nødvendige for at være vært for den elektroniske del af min enhed. Du er fri til at følge din egen vej i fremstillingen af dette kabinet. Hvad angår kredsløbskortet, lavede jeg det af kobberbeklædt glastextolit ved at skære firkantede puder i folien og lodde komponenter til disse puder. Jeg finder denne metode mere bekvem end at lave et printkort, når det kun handler om ét stykke.