Theremin: An Electronic Odyssey [na 555 Timer IC] *(Tinkercad): 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

V tomto experimentu jsem navrhl Optický Theremin pomocí 555 Timer IC. Zde vám ukážu, jak generovat hudbu (blízko k ní: P), aniž byste se museli dotknout hudebního nástroje. V zásadě se tento nástroj nazývá Theremin, původně zkonstruovaný ruským vědcem Léonem Thereminem. Původní theremin používal vysokofrekvenční rušení způsobené pohybem ruky hráče ke změně výšky nástroje. Tento optický theremin závisí na intenzitě světla dopadajícího na fotorezistor, který lze ovládat pohybem ruky hráče. Pokusím se také vysvětlit každou fázi obvodu. Doufám, že se vám bude líbit tato praktická implementace elektroniky, kterou byste studovali na své vysoké škole.

Nemáte elektronické součástky? NEBO se bojíte hraní s elektronikou? Hej, není třeba si dělat starosti!

Celý tento obvod jsem navrhl virtuálně na Tinkercad (www.tinkercad.com). Podívejte se na to a hrajte si s elektronikou navrhováním skutečných věcí a také je spouštějte (simulace).

Krok 1: Požadované součásti

Zde je seznam všech základních komponent potřebných k sestavení tohoto obvodu:

1) IC časovače 555

2) Rezistor 10 kOhm

3) LDR (fotorezistor)

4) 100 nF kondenzátor

5) Piezo (bzučák)

6) +9 V baterie a napájení DC konektor (5,5 mm x 2,1 mm)

Nejprve vytvořte celý tento obvod na tinkercad, abyste získali představu! Můžete také zkontrolovat výstup základních obvodů na tinkercad. Připojil jsem soubor csv obsahující seznam všech komponent pro referenci.

Krok 2: Návrh a práce obvodu

V zásadě 555 časovač IC je integrovaný obvod (čip) používaný v různých aplikacích s časovačem, generováním impulzů a oscilátorem. 555 lze použít k zajištění časových zpoždění, jako oscilátor a jako klopný obvod.

Existují různé režimy aplikace 555 Timer IC, v závislosti na tom, jak jej nakonfigurujeme.

Integrovaný časovač 555 Timer lze připojit buď ve svém monostabilním režimu, čímž se vytvoří přesný časovač s pevným časovým trváním, nebo v jeho bistabilním režimu, aby se vytvořila přepínací akce typu klopného obvodu. Zde však připojujeme časovač IC 555 v režimu Astable, abychom vytvořili velmi stabilní obvod oscilátoru 555 pro generování vysoce přesných průběhů volně běžících vln, jejichž výstupní frekvenci lze nastavit pomocí externě připojeného obvodu tanku RC skládajícího se pouze ze dvou odporů a kondenzátor.

Ve vnějším obvodu můžete vidět obvod RC tanku, kde LDR (Light Dependent Resistor) také funguje jako součást RC tankového obvodu spolu s 10k Ohm rezistorem a kondenzátorem.

ZÁKLADNÍ PRÁCE: Jednoduchým pohybem ruky po LDR měníme množství světla dopadajícího na LDR, což mění intenzitu světla a tím i celkový odpor. Více světla, nejméně odporu a naopak. Změnou odporu LDR tedy měníme časovou konstantu RC celého obvodu, která celkově mění frekvenci tohoto obvodu (čtvercové impulsy generované integrovaným obvodem časovače 555) změnou doby nabíjení a vybíjení kondenzátoru.

Úplné vysvětlení:

Když je 555 v astabilním režimu, výstup z pinu 3 je souvislý proud pulzů (čtvercové vlny).

Pin 2 je Trigger pin (slouží ke spouštění obvodových komponent), bude připojen k zemi přes kondenzátor. Nabíjení a vybíjení tohoto kondenzátoru zapíná piny 3 a 7. Kolík 3 je výstupní kolík. V tomto obvodu vydává signál čtvercové vlny. Pin 4 je resetovací pin. Tento kolík je připojen k kladné straně baterie. Pin 6 je kolík Threshold.

Kondenzátor se nabije a když dosáhne asi 2/3 Vcc (napětí z baterie), je to detekováno prahovým kolíkem. Tím se ukončí časový interval a odešle 0 V (volt) na výstupní pin 3 (vypne se). Pin 7 je vybíjecí pin. Tento kolík je také vypnut prahovým kolíkem 6. Když je pin 7 vypnutý, přeruší napájení kondenzátoru, což způsobí jeho vybití. Pin 7 také ovládá časování. Pin 7 je připojen k odporu 100K ohmů (LDR) a změna hodnoty odporu 100K ohm (LDR) mění časování pinu 7 a tím mění frekvenci výstupu čtvercové vlny pinem 3. Pin 8 je připojen k kladné napájení (Vcc).

Čip 555 je v astabilním režimu, což znamená, že pin 3 vysílá nepřetržitý proud pulzů mezi 9 volty a 0 volty (signál čtvercové vlny). V následujícím obvodu jsem upravil standardní 555 generátor čtvercových vln nahrazením odporu 100 kOhm odporem závislým na světle (LDR) nebo fotorezistorem. Také jsem přidal piezoelektrický reproduktor pro převod vln na zvuk.

Takto je generován zvuk pomocí 555 Timer IC & LDR. Doufám, že jste pochopili logiku. Pokud jste nerozuměli logice astabilních režimů, přečtěte si prosím něco o všech jejích různých režimech, pak bude snazší porozumět. Stále máte pochybnosti? Klidně se zeptej

Krok 3: Výstup a výsledek simulace

Viz video simulace obvodu (výstup osciloskopu) a jeho skutečné fungování obvodu, který jsem navrhl na prkénku. Doufám, že se vám líbily strašidelné zvuky: P (Motorka startuje).

Point to Observe: Všimněte si toho, že zpočátku nedávám žádné světlo pochodně a téměř ho zakrývám rukou, abych blokoval světlo, pak dostávám velmi nízkofrekvenční zvuk! Při pohybu ruky mírně vzhůru začíná být více světla, a proto se frekvence mírně zvyšuje. Ale když jsem dal světlo pochodně, pak frekvence vyskočí na mnohem vyšší frekvenci najednou kvůli velkému množství světla !. Podívejte se, jak si s ním můžete hrát a generovat zvuky různých frekvencí.

Softwarový návrh obvodu na Tinkercad:

Navštivte webové stránky, upravte obvod a proveďte simulaci obvodu.

Můj další obvod Theremin pomocí logických bran NAND:

Doufám, že se vám to líbilo. Brzy se to pokusím dále vylepšit přidáním dalších komponent pro vylepšení zvukové vlny a pro zvýšení frekvenčního rozsahu.

Do té doby si užívejte hraní s elektronikou, aniž byste se museli obávat, že něco poškodíte. Hádej co? můžete také získat CAD PCB rozložení EAGLE prostřednictvím jeho exportu! Také můžete dokonce navrhovat 3D modely na této úžasné webové stránce: www.tinkercad.com

VŠE NEJLEPŠÍ: D