Kapesní soundbox: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Toto zařízení se nejen vejde do kapsy, ale také produkuje různé hudební tóny podobné těm z dud (podle mého názoru) pomocí různých kombinací šesti tlačítek. Očividně je to jen pomůcka pro pobavení dětí; jeho princip fungování by však mohl být použit (doufám) ve vážnějších artefaktech elektronické hudby.

Krok 1: Popis obvodu

Napěťově řízený oscilátor (VCO)

Oscilátor je postaven na IC LM331 (datový list dostupný zde: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), převodníku napětí na frekvenci s přesně lineárním poměrem mezi vstupním napětím (Vin) a frekvence pulzů na výstupu (Fout). Interní tranzistor na výstupu IC (pin 3) se otevírá s frekvencí, která je lineární funkcí vstupního napětí. Napájecí napětí Vs je připojeno na pin3 přes odpor R20; v důsledku toho se na výstupu objeví sled pulzů. Tyto impulsy periodicky otevírají externí tranzistor Q1, který pohání reproduktor, čímž vydává zvuk. Vstupní napětí pochází ze sčítače napětí, který může poskytovat různá napětí pomocí různých kombinací svých tlačítek. Oscilátor i sčítač jsou napájeny jednou 9voltovou baterií.

Sčítač napětí (VA)

Pasivní sčítač napětí se skládá ze 6 děličů napětí, z nichž každý se skládá z potenciometrového trimru, rezistoru a diody. Po stisknutí tlačítka se napětí Vs z baterie přivede na odpovídající dělič napětí. Výstupní napětí děliče odpovídá konkrétní frekvenci generované VCO. Frekvence oscilací je přímo úměrná vstupnímu napětí IC, každý dělič produkuje napětí, které je o 6% vyšší než napětí produkované předchozím děličem. Důvodem je, že frekvence dvou po sobě jdoucích not se liší o 6%; šest děličů tedy vytváří napětí odpovídající šesti různým notám. Rezistor převádí napětí na proud, který lze přidat k proudům z jiných děličů při stisknutí několika tlačítek. Dioda neumožňuje proud z děliče proudit do jiných děličů, proud může proudit pouze směrem k součtovému odporu R13; všichni oddělovači jsou tedy na sobě nezávislí. Více o pasivních sčítačích napětí si můžete přečíst zde:

Pasivní sčítač napětí

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Audio mixéry

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

Krok 2: Nastavení napětí

Takto jsem nastavil potřebná napětí:

1) Připojte voltmetr mezi zem a Vin.

2) Stiskněte všechna tlačítka VA, přečtěte si voltmetr. V mém případě to bylo 1,10 voltů. To je maximální napětí dostupné na výstupu VA. Rozložení PB je zobrazeno na obrázku výše.

3) Vezměte napětí generované 1. děličem (tlačítko 1) jako „V1“. Protože je každé napětí o 6% větší než předchozí, sestavte rovnici:

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

Pokud to vyřešíte pro „V1“, získáte V1 = 0,158V

Napětí na ostatních děličích je tedy: V2 = 0,167 V, V3 = 0,177 V, V4 = 0,187 V, V5 = 0,199 V, V6 = 0,211 V. Zaokrouhlil jsem tyto hodnoty na dvě desetinná místa: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.

Chcete -li získat tyto hodnoty, upravte odpovídající trimry. Pokud výstupní frekvence VCO neodpovídá konkrétní notě, upravte trimr R19 VCO (aniž byste se dotkli trimrů VA!), Dokud se nevygeneruje konkrétní nota. R19 umožňuje upravit výstupní frekvenci VCO bez určitého rozsahu bez změny Vin. Frekvence not můžete zkontrolovat pomocí měřiče frekvence nebo naladit notu pomocí zvukového tuneru (například Garage Band má tuto funkci v sekci „nahrávání hlasu“).

Podle mého výpočtu může VA generovat 34 nezávislých napětí; pouze šest z nich odpovídá přesným notám, kombinace tlačítek dávají tóny, které se pohybují kolem přesných not v rozmezí +/- 30 centů (jeden cent je 1/100 půltónu).

Tabulku s poznámkami a jejich příslušnými frekvencemi najdete zde:

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

Krok 3: Kusovník

Sčítač napětí

SW1… SW6 - tlačítka

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

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

R13 - 330 ohmů

D1… D6 - IN4001

Napětí řízený oscilátor

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 ohmů

R17 - 6,8 tis

R18 - 12K

R19 - trimr 10K

R20 - 10 tis

R21 - 1K

C1 - 0,1, keramika

C2 - 1,0, mylar

C3 - 0,01, keramický

LS1 - malý reproduktor s impedancí 150 Ohm

SW1 - spínač

Zásuvka pro IC

Baterie 9V

Poznámka: výkon všech rezistorů je 0,125 W, přesnost (všechny kromě R15, R17, R18) - 5%, přesnost R15, R17, R18 - 1%. Bylo by také žádoucí použít vysoce přesné víceotáčkové trimry pro přesnější nastavení.

Krok 4: Nástroje a nástroje

Na výrobu desky s obvody jsem potřeboval nůž x-acto, potom páječku s pájkou a řezačku drátu na stavbu samotného obvodu. K nastavení trimrů k nastavení potřebného napětí v děličkách je potřeba jemný šroubovák. K monitorování nastaveného napětí a ke kontrole obvodu obecně je zapotřebí multimetr.

Poznámky, na které ladíte obvod, můžete pozorovat pomocí zvukového tuneru, jako je ten, který je vložený do Garage Bandu. K oscilacím můžete také použít virtuální osciloskop jako Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/). Připojil jsem snímek obrazovky tohoto osciloskopu, který ukazuje tvar oscilací generovaných mým zařízením.

Krok 5: Skříň a deska s plošnými spoji

Použil jsem dostupnou krabici z průhledného plastu o rozměrech 125 x 65 x 28 mm. Natřel jsem to bílou barvou dovnitř a provedl další úpravy nutné k umístění elektronické části mého zařízení. Při vytváření této přílohy můžete svobodně sledovat svou vlastní cestu. Pokud jde o obvodovou desku, vyrobil jsem ji z měděného plátovaného skleněného textolitu řezáním čtvercových podložek ve fólii a pájením součástek k těmto podložkám. Považuji tuto metodu za pohodlnější než výrobu desky plošných spojů, když se jedná pouze o jeden kus.