En Pocket Soundbox: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Denne enheten passer ikke bare inn i en lomme, men produserer også forskjellige musikalske toner som ligner på en sekkepipe (etter min mening) ved hjelp av forskjellige kombinasjoner av seks trykknapper. Det er åpenbart bare en gadget for å underholde barn; Imidlertid kan prinsippet om arbeid brukes (håper jeg) i mer seriøse elektroniske musikkartefakter.

Trinn 1: Beskrivelse av krets

Spenningsstyrt oscillator (VCO)

Oscillatoren er bygget med en IC LM331 (et datablad tilgjengelig her: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), en spenning-til-frekvensomformer med nøyaktig lineær proporsjon mellom inngangsspenningen (Vin) og frekvensen av pulser ved utgangen (Fout). En intern transistor ved utgangen til IC (pin 3) åpnes med frekvensen som er en lineær funksjon av inngangsspenningen. Forsyningsspenningen Vs er koblet til pin3 gjennom motstanden R20; som et resultat vises et pulstog ved utgangen. Disse pulser åpner periodisk den eksterne transistoren Q1 som driver høyttaleren og dermed produserer en lyd. Inngangsspenningen kommer fra en spenningsadder som kan gi forskjellige spenninger ved hjelp av forskjellige kombinasjoner av trykknappene. Både oscillatoren og addereren får strøm med et 9 volt batteri.

Spenningsadder (VA)

Den passive spenningsadderen består av 6 spenningsdelere som hver består av en potensiometertrimmer, en motstand og en diode. Når du trykker på en trykknapp, tilføres spenningen Vs fra batteriet til den tilsvarende spenningsdeleren. Utgangsspenningen til en divider tilsvarer en bestemt frekvens generert av VCO. Svingningsfrekvensen er direkte proporsjonal med inngangsspenningen til IC, hver divider produserer spenningen som er 6% høyere enn spenningen produsert av den forrige divideren. Årsaken er at frekvensene til to påfølgende toner varierer med 6%; dermed produserer seks delere spenninger som tilsvarer seks forskjellige notater. Motstanden omdanner spenning til strøm som kan legges til strømmen fra andre skillelinjer når flere knapper trykkes. Dioden tillater ikke at strømmen fra en divider strømmer inn i andre delere, strømmen kan bare strømme mot summeringsmotstanden R13; dermed er alle skillelinjer uavhengige av hverandre. Du kan lese mer om passive spenningsadaptere her:

Passiv spenningsadder

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Lydblandebatterier

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

Trinn 2: Justere spenninger

Slik fortsatte jeg med å stille nødvendige spenninger:

1) Koble et voltmeter mellom bakken og Vin.

2) Trykk på alle VAs trykknapper, les voltmeteret. I mitt tilfelle var det 1,10 volt. Det er maksimal spenning tilgjengelig på VA -utgangen. PBs -oppsettet er vist på bildet ovenfor.

3) Ta spenningen som produseres av 1. divider (trykknapp 1) som ‘V1’. Siden hver spenning er 6% større enn den forrige, må du lage en ligning:

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

Å løse dette for ‘V1’ gir V1 = 0,158V

Derfor er spenningene ved de andre delerne: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V. Jeg rundet disse verdiene til andre desimal: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.

Juster de tilsvarende trimmerne for å få disse verdiene. Hvis VCOs utgangsfrekvens ikke samsvarer med en bestemt tone, juster trimmeren R19 på VCO (uten å berøre trimmerne på VA!) Til en bestemt tone er generert. R19 gjør det mulig å justere VCOs utgangsfrekvens uten et bestemt område uten å endre Vin. Du kan sjekke enten notenes frekvenser med en frekvensmåler, eller stille inn et notat med en lydtuner (for eksempel har Garage Band denne funksjonen i delen "opptak").

I følge min beregning kan VA generere 34 uavhengige spenninger; bare seks av dem matcher eksakte notater, kombinasjonene av trykknappene gir toner som er rundt eksakte notater innen +/- 30 cent (ett øre er en 1/100 av en halvtone).

Du finner en tabell med notater og deres respektive frekvenser her:

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

Trinn 3: Materialregning

Spenningsadder

SW1 … SW6 - trykknapper

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

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

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Spenningsstyrt 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, keramisk

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, keramikk

LS1 - liten høyttaler med impedans på 150 Ohm

SW1 - bryter

Stikkontakt for IC

Batteri 9V

Merk: effekten for alle motstander er 0,125 W, presisjon (alle unntatt R15, R17, R18) - 5%, presisjon på R15, R17, R18 - 1%. Det ville også være ønskelig å bruke høypresisjons multi -turn trimmere for mer nøyaktig justering.

Trinn 4: Instrumenter og verktøy

Jeg trengte en x-acto kniv for å lage kretskortet, deretter et loddejern med loddetinn og en trådkutter for å bygge kretsen selv. En fin skrutrekker er nødvendig for å justere trimmere for å stille nødvendige spenninger i delerne. Et multimeter er nødvendig for å overvåke de justerte spenningene og sjekke kretsen generelt.

Du kan observere tonene du stiller kretsen til med en lydtuner, som en som er innebygd i Garage Band. Du kan også bruke et virtuelt oscilloskop som Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) for å se svingningene. Jeg har lagt ved en skjermdump av dette oscilloskopet som viser formen på svingningene som genereres av enheten min.

Trinn 5: Kapsling og kretskort

Jeg brukte en tilgjengelig eske laget av gjennomsiktig plast og størrelse 125 x 65 x 28 mm. Jeg malte den hvit innvendig og gjorde andre modifikasjoner som var nødvendige for å være vert for den elektroniske delen av enheten min. Du står fritt til å følge din egen vei for å lage dette kabinettet. Når det gjelder kretskortet, laget jeg det av kobberkledd glasstextolitt ved å kutte firkantede pads i folien og lodde komponenter til disse putene. Jeg synes denne metoden er mer praktisk enn å lage en PCB når den bare handler om ett stykke.