Digital Theremin: Toxunmaz Musiqi Aləti: 4 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Rəqəmsal Elektronika ilə edilən bu təcrübədə, Osilatörler və Op-amp istifadə edərək musiqi alətinə toxunmadan musiqinin necə yaradılacağını (ona yaxın: P) göstərəcəyəm. Əsasən rus alimi Leon Theremin tərəfindən analoq cihazlardan istifadə etməklə hazırlanan bu alət Theremin adlanır. Amma biz bunu rəqəmsal siqnallar yaradan IC -lərdən istifadə edərək dizayn edəcəyik və daha sonra onları musiqi üçün analoqa çevirəcəyik. Dövrün hər mərhələsini də izah etməyə çalışacağam. Ümid edirəm ki, kollecinizdə öyrəndiklərinizin bu praktik tətbiqini bəyənəcəksiniz.

Mən də bu dövrəni www.tinkercad.com saytında hazırladım və komponentlərin simulyasiyasını həyata keçirdim. Sınamağı və istədiyin kimi manipulyasiya etməyi görə bilərsən, çünki orada itirməyəcək bir şey yoxdur, yalnız öyrənmə və əyləncə!

Addım 1: Komponentlər

Bu dövrəni qurmaq üçün lazım olan bütün əsas komponentlərin siyahısı:

1) MCP602 OpAmp (Diferensial Gücləndirici) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

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

4) Potansiyometr: 2x 10k Pot

5) Kondansatörler: 2x 100pF, 1x 1nF və 1x 4.7µF Kondansatör (Elektrolitik)

6) Breadboard/PCB lövhəsi

7) Teleskopik Anten (Minimum Req: 6mm diametr və 40cm+ uzunluq) Və ya daha yaxşı həssaslıq üçün verilən ölçülərə malik Mis borudan istifadə etmək daha yaxşıdır.

8) Power DC Jack (5.5mmx2.1mm) və Audio Jack (3.5mm)

9) Tel və lehim hissələri kimi digər komponentlər

Qeyd: Bütün bu komponentləri asanlıqla Amazon/ebay -də bir Radio kulbasında və ya İnternetdə tapa bilərsiniz. Tinkercad dövrəsində op-amp və Nand qapılarının fərqli olduğunu da unutmayın. Yenə də hər hansı bir komponent əldə etməkdə çətinlik çəkirsinizsə, mənə bildirin.

Addım 2: Dövrə İşini Anlayaq

Yuxarıda istinad üçün dövrə düzeni görüntüsünü tapa bilərsiniz.

İş: Əsasən theremin iki fərqli osilatördən iki salınımlı (analoq sinus dalğası) siqnalları yaratmağımız prinsipi üzərində işləyir- 1) Sabit osilator 2) İkincisi dəyişən Osilatördür. Çıxış siqnallarını Səsli tezlik aralığında (2Hz-20kHz) əldə etmək üçün əsasən bu iki tezlik siqnalının fərqini götürürük.

* Necəyik?

Gördüyünüz kimi, aşağıda NAND qapısı (U2B) dövrəsi Sabit bir osilatör və yuxarıdakı NAND qapısı dövrəsi (U1B) dəyişən bir osilator dövrədir, ümumi tezliyi ona qoşulan Antenin ətrafındakı əl hərəkəti ilə bir qədər dəyişir! (Necə ?)

* Anten ətrafında əl hərəkəti osilatorun tezliyini necə dəyişir?

İzah: Əslində, anten C1 kondansatörünə paralel olaraq bağlıdır. Anten Kondansatör lövhələrindən biri, əlimiz isə kondansatör lövhəsinin digər tərəfi kimi fəaliyyət göstərir (bədənimizdən keçir). Beləliklə, əsasən əlavə (paralel) Kapasitif dövrəni tamamlayırıq və buna görə də dövrə ümumi tutum əlavə edirik. (Çünki paralel olaraq Kondansatörler əlavə olunur).

* NAND Gate istifadə edərək salınımlar necə yaranır?

İzah: Əvvəlcə NAND qapısının girişlərindən biri (məsələn, U2B -ni götürün) YÜKSƏK səviyyədədir (1) və digər girişlər C2 (yəni 0) vasitəsilə əsaslandırılır. NAND GATE -də (1 və 0) birləşməsi üçün HIGH (1) çıxışı əldə edirik.

Çıxış YÜKSƏLİ olduqda, sonra çıxışdan gələn geribildirim şəbəkəsi vasitəsi ilə (R3 və R10 vasitəsilə) əvvəllər torpaqlanmış giriş limanına YÜKSƏK dəyər alırıq. Beləliklə, əsl şey budur. Geribildirim siqnalından sonra, C2 kondansatörü R3 vasitəsilə yüklənir və bundan sonra NAND Gate -in hər iki girişini YÜKSƏK SƏVİYYƏDƏ (1 və 1) alırıq və hər iki YÜK məntiq girişi LOW (0) olur. Beləliklə, indi Capacitor C2 geri boşalır və NAND Gate girişlərindən biri LOW alır. Beləliklə, bu dövr təkrarlanır və Salınımları alırıq. Rezistorun və Kondansatörün (C2) dəyərini dəyişdirərək osilatorun tezliyini idarə edə bilərik, çünki kondansatörün şarj müddəti fərqli tutumlara görə dəyişəcək və bu səbəbdən salınım tezliyi də dəyişəcək. Osilatoru belə əldə edirik.

* Yüksək tezlikli siqnallardan musiqi (Səsli) tezliyi necə əldə edirik?

Səsli tezlik aralığını əldə etmək üçün, səsli diapazonda olan daha aşağı tezlik siqnallarını əldə etmək üçün bir -birimizdən iki tezlik siqnalını çıxarırıq. Burada diferensial gücləndirici mərhələsində olduğu kimi Op-amp istifadə edirik. Əsasən bu mərhələdə, gücləndirilmiş fərq (f1 - f2) siqnalı vermək üçün iki giriş siqnalını çıxarır. Eşitmə tezliyini belə əldə edirik. Hələ də istənməyən siqnalları süzmək üçün səs -küyü süzmək üçün LOW pass filtrindən istifadə edirik.

Qeyd: Buradan aldığımız çıxış siqnalı çox zəifdir, buna görə də siqnalın gücləndirilməsi üçün əlavə Gücləndiriciyə ehtiyacımız var. Öz gücləndirici dövrə dizayn edə bilərsiniz və ya bu dövrənin siqnalını hər hansı bir gücləndiriciyə verə bilərsiniz.

Ümid edirik ki, bu dövrənin işini başa düşdünüz. Hələ də şübhələriniz varmı? İstədiyiniz zaman soruşmaqdan çekinmeyin.

Addım 3: Dövrə Dizaynı

Zəhmət olmasa əvvəlcə bütün çörək taxtasında dizayn edin və yoxlayın. Sonra yalnız düzgün lehimləmə ilə PCB üzərində dizayn edin.

Qeyd1: Bu yüksək tezlikli bir dövrədir, buna görə də komponentləri mümkün qədər yaxın saxlamaq məsləhətdir.

Qeyd2: Zəhmət olmasa, IC gərginlik məhdudiyyətləri səbəbindən yalnız +5V DC enerji təchizatı istifadə edin (Yüksək deyil).

Qeyd3: Anten bu dövrədə çox vacibdir, buna görə də verilən bütün təlimatları ciddi şəkildə yerinə yetirin.

Addım 4: Dövrə İşi və Proqram Simulyasiyası

Zəhmət olmasa dövrə simulyasiyasına və Videoya baxın.

Multisim Dövrə Faylını əlavə etdim, bundan istifadə edərək birbaşa dövrə işlədə və öz dizaynınızı hazırlaya və manipulyasiya edə bilərsiniz.

Hey, mən də Tinkercad (www.tinkercad.com/) Dövrə bağlantısını əlavə etdim, orada dövrə dizayn edə və ya dövrə simulyasiya edə bilərsiniz. Öyrənmək və onunla oynamaqla hər şey yaxşıdır.

Tinkercad Dövrə Bağlantısı:

Ümid edirəm bəyənmisiniz. Daha da təkmilləşdirməyə çalışacağam və tezliklə antena ilə bağlı əl jest hərəkətlərinə daha yaxşı xətti reaksiya verəcək analog versiyasını və Mikro nəzarətçisini (VCO istifadə edərək) əlavə edəcəyəm. O vaxta qədər bu terminlə oynamaqdan zövq alın.

Yeniləmə: Uşaqlar, mən bunu LDR & 555 istifadə edərək başqa bir termin dizayn etdim