Digital Theremin: Berøringsfritt musikkinstrument: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

I dette eksperimentet med digital elektronikk skal jeg vise deg hvordan du genererer musikk (i nærheten av det: P) uten å berøre musikkinstrumentet, ved hjelp av oscillatorer og Op-amp. I utgangspunktet kalles dette instrumentet som Theremin, opprinnelig konstruert ved bruk av analoge enheter av en russisk forsker Léon Theremin. Men vi vil designe dette ved hjelp av IC -er som genererer digitale signaler, og senere vil vi konvertere dem til analog for musikk. Jeg skal prøve å forklare hvert trinn i kretsen også. Jeg håper du vil elske denne praktiske implementeringen av det du har studert på høyskolen din.

Jeg har også designet denne kretsen på www.tinkercad.com og utført simuleringen av komponenter. Du kan se prøve det og manipulere det som du vil, for det er ingenting å tape der, bare Learning & Fun!

Trinn 1: Komponenter

Her er listen over alle viktige komponenter som trengs for å bygge denne kretsen:

1) MCP602 OpAmp (differensialforsterker) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

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

4) Potensiometer: 2x 10k Pot

5) Kondensatorer: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4,7µF kondensator (elektrolytisk)

6) Brødbrett/PCB -brett

7) Teleskopisk antenne (minimumskrav: 6 mm diameter og 40 cm+ lengde) ELLER det er bedre å bruke kobberrør med de angitte dimensjonene for bedre følsomhet

8) Strøm DC -kontakt (5,5 mm x 2,1 mm) og lydkontakt (3,5 mm)

9) Andre komponenter som wire og loddedeler

Merk: Du kan enkelt finne alle disse komponentene på en radiohytte eller online på amazon/ebay. Vær også oppmerksom på at i tinkercad-kretsen er op-amp og Nand-portene forskjellige, men de fungerer også. Likevel, gi meg beskjed hvis du finner problemer med å få noen komponenter.

Trinn 2: La oss forstå kretsarbeid

Over finner du kretsoppsettbildet for referanse.

Arbeider: I utgangspunktet fungerer theremin etter prinsippet om at vi genererer to oscillatoriske (sinusbølge i analoge) signaler fra to forskjellige oscillatorer- 1) Den ene er Fixed oscillator 2) Den andre er variabel oscillator. Og vi tar i utgangspunktet forskjellen på de to frekvenssignalene for å få utgangssignalene i hørbart frekvensområde (2Hz-20kHz).

* Hvordan har vi det?

Som du kan se, er det under en NAND -gate (U2B) krets en en fast oscillator, og den ovennevnte NAND -gate -kretsen (U1B) er en variabel oscillatorkrets, hvis generelle frekvens varierer litt med håndbevegelsen rundt antennen som er koblet til den! (Hvordan ?)

* Hvordan endrer håndbevegelse rundt antennen oscillatorens frekvens?

Forklaring: Egentlig er antennen koblet parallelt med C1 -kondensatoren her. Antennen fungerer som en av kondensatorplaten og hånden vår fungerer som den andre siden av kondensatorplaten (som er jordet gjennom kroppen vår). Så i utgangspunktet fullfører vi den ekstra (parallelle) Kapasitive kretsen og legger dermed til generell kapasitans til kretsen. (Fordi kondensatorer parallelt er lagt til).

* Hvordan genereres svingninger ved hjelp av NAND Gate?

Forklaring: I utgangspunktet er en av inngangene til NAND -porten (for eksempel U2B) på HØYT nivå (1) og annen inngang er jordet gjennom C2 (dvs. 0). Og for (1 & 0) kombinasjon i NAND GATE får vi utgang HØY (1).

Når utgangen nå blir HØY, får vi gjennom tilbakemeldingsnettverket fra utgang (gjennom R3 og R10) HØY verdi til den tidligere jordede inngangsporten. Så her er det faktiske. Etter tilbakemeldingssignal blir kondensatoren C2 ladet gjennom R3, og etter det får vi begge inngangene til NAND Gate på HIGH LEVEL (1 & 1), og utgangen for begge HIGH logic input er LOW (0). Så nå tømmes kondensatoren C2 igjen og igjen blir inngangen til NAND Gate LAV. Derfor gjentar denne syklusen og vi får Oscillasjonene. Vi kan kontrollere oscillatorfrekvensen ved å endre verdien av motstand og kondensator (C2) fordi ladetiden til kondensatoren vil variere med forskjellig kapasitans, og derfor vil oscillasjonsfrekvensen variere. Slik får vi oscillator.

* Hvordan får vi musikalsk (hørbar) frekvens fra høyfrekvente signaler?

For å få hørbart frekvensområde trekker vi de to frekvenssignalene fra hverandre for å få lavere frekvenssignaler som er innenfor hørbart område. Her bruker vi Op-amp som i differensialforsterkerfasen. I utgangspunktet trekker det de to inngangssignalene for å gi signalet Amplified difference (f1 - f2). Slik får vi hørbar frekvens. Fremdeles for å filtrere de uønskede signalene, bruker vi LOW -passfilter for å filtrere støy.

Merk: Utgangssignalet vi får her er veldig svakt, derfor trenger vi en ekstra forsterker for å forsterke signalet. Du kan designe din egen forsterkerkrets eller bare mate signalet fra denne kretsen til en hvilken som helst forsterker.

Håper, du forsto hvordan denne kretsen fungerer. Fortsatt noen tvil? Spør gjerne når som helst.

Trinn 3: Design kretsen

Vennligst design først hele kretsen på brødbrettet først og sjekk den. Da er det bare å designe det på PCB med riktig lodding.

Merknad 1: Dette er en høyfrekvent krets, derfor er det tilrådelig å holde komponentene så nært som mulig.

Note2: Bruk bare +5V DC strømforsyning (ikke høyere), på grunn av IC -spenningsbegrensninger.

Note3: Antennen er veldig avgjørende i denne kretsen, følg derfor alle instruksjonene som er gitt nøye.

Trinn 4: Kretsarbeid og programvaresimulering

Vennligst se kretssimuleringen og dens video.

Jeg har lagt til Multisim Circuit File, du kan kjøre kretsen direkte ved å bruke den og designe din egen og gjøre manipulasjoner.

Hei, jeg har også lagt til Tinkercad (www.tinkercad.com/) Kretslink også, der kan du designe kretsen ELLER manipulere kretsen min og også utføre kretssimuleringer. Alt godt med å lære og leke med det.

Tinkercad Circuit Link:

Håper du likte dette. Jeg skal prøve å forbedre den ytterligere og legge til den analoge versjonen og Microcontroller -baserte (ved hjelp av VCO) snart som vil ha bedre lineær respons på håndbevegelsene rundt antennen. Inntil da, nyt å leke med denne theremin.

Oppdatering: Gutter, jeg har også designet denne andre theremin ved hjelp av LDR & 555