En Pocket Soundbox: 6 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Denna enhet passar inte bara in i en ficka utan producerar också olika musikaliska toner som liknar dessa i en säckpipa (enligt min mening) med hjälp av olika kombinationer av sex tryckknappar. Uppenbarligen är det bara en pryl för att roa barn; men principen om att arbeta kan användas (hoppas jag) i allvarligare elektroniska musikföremål.

Steg 1: Beskrivning av krets

Spänningsstyrd oscillator (VCO)

Oscillatorn är byggd med en IC LM331 (ett datablad tillgängligt här: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), en spännings-till-frekvensomvandlare med exakt linjär proportion mellan ingångsspänningen (Vin) och frekvensen av pulser vid utgången (Fout). En intern transistor vid IC -utgången (stift 3) öppnas med frekvensen som är en linjär funktion av ingångsspänningen. Matningsspänningen Vs är ansluten till stiftet 3 genom motståndet R20; som ett resultat visas ett tåg av pulser vid utgången. Dessa pulser öppnar regelbundet den externa transistorn Q1 som driver högtalaren och därmed producerar ett ljud. Ingångsspänningen kommer från en spänningsadderare som kan ge olika spänningar med hjälp av olika kombinationer av dess tryckknappar. Både oscillatorn och adderaren drivs med ett 9 volt batteri.

Spänningsadderare (VA)

Den passiva spänningsadderaren består av 6 spänningsdelare som var och en består av en potentiometertrimmer, ett motstånd och en diod. När en tryckknapp trycks in, appliceras spänningen Vs från batteriet till motsvarande spänningsdelare. Utspänningen för en delare motsvarar en specifik frekvens som genereras av VCO. Svängningsfrekvensen är direkt proportionell mot ingångsspänningen för IC, varje delare producerar spänningen som är 6% högre än spänningen som producerades av den tidigare avdelaren. Anledningen är att frekvenserna för två på varandra följande toner skiljer sig med 6%; sålunda producerar sex delare spänningar motsvarande sex olika toner. Motståndet omvandlar spänning till ström som kan adderas till strömmarna från andra delare när flera knappar trycks in. Dioden tillåter inte att strömmen från en avdelare flyter in i andra delare, strömmen kan bara flöda mot summeringsmotståndet R13; så är alla avdelare oberoende av varandra. Du kan läsa mer om passiva spänningsaddare här:

Passiv spänningsadderare

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Ljudblandare

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

Steg 2: Justera spänningar

Så här gick jag till för att ställa in nödvändiga spänningar:

1) Anslut en voltmeter mellan jord och Vin.

2) Tryck på alla VA: s tryckknappar, läs voltmätaren. I mitt fall läste den 1,10 volt. Det är den maximala spänningen som är tillgänglig vid VA: s utgång. PB: s layout visas på bilden ovan.

3) Ta den spänning som produceras av den första avdelaren (tryckknapp 1) som ‘V1’. Eftersom varje spänning är 6% större än föregående, komponerar du en ekvation:

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

Att lösa detta för ‘V1’ ger V1 = 0,158V

Därför är spänningarna vid de andra delarna: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V. Jag rundade dessa värden till andra decimal: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.

Justera motsvarande trimmare för att få dessa värden. Om VCO: s utgångsfrekvens inte motsvarar en specifik not, justera VCO: s trimmer R19 (utan att röra vid VA -trimmarna!) Tills en specifik ton genereras. R19 gör det möjligt att justera VCO: s utgångsfrekvens utan visst intervall utan att ändra Vin. Du kan antingen kontrollera anteckningarnas frekvenser med en frekvensmätare eller ställa in en anteckning med en ljudmottagare (till exempel har Garage Band den här funktionen i avsnittet "röstinspelning").

Enligt min beräkning kan VA generera 34 oberoende spänningar; bara sex av dem matchar exakta toner, kombinationerna av tryckknapparna ger toner som ligger runt exakta toner inom +/- 30 cent (en cent är en 1/100 av en halvton).

Du hittar en tabell med anteckningar och deras respektive frekvenser här:

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

Steg 3: Materialförteckning

Spänningsadderare

SW1 … SW6 - tryckknappar

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

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

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Spänningsstyrd 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, keramik

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, keramik

LS1 - liten högtalare med en impedans på 150 Ohm

SW1 - omkopplare

Uttag för IC

Batteri 9V

Obs: effektmätningen för alla motstånd är 0,125 W, precision (alla utom R15, R17, R18) - 5%, precision på R15, R17, R18 - 1%. Det skulle också vara önskvärt att använda högprecisions multivridare för mer exakt justering.

Steg 4: Instrument och verktyg

Jag behövde en x-acto kniv för att göra kretskortet, sedan ett lödkolv med löd och en trådskärare för att bygga kretsen själv. En fin skruvmejsel behövs för att justera trimmarna för att ställa in nödvändiga spänningar i delarna. En multimeter behövs för att övervaka de justerade spänningarna och kontrollera kretsen i allmänhet.

Du kan observera anteckningarna som du ställer in kretsen med en ljudmottagare, som en inbäddad i Garage Band. Du kan också använda ett virtuellt oscilloskop som Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) för att se oscillationerna. Jag bifogade en skärmdump av detta oscilloskop som visar formen på svängningarna som genereras av min enhet.

Steg 5: Kapsling och kretskort

Jag använde en tillgänglig låda gjord av transparent plast och storlek 125 x 65 x 28 mm. Jag målade den vit inuti och gjorde andra modifieringar som var nödvändiga för att vara värd för den elektroniska delen av min enhet. Du är fri att följa din egen väg för att göra detta hölje. När det gäller kretskortet gjorde jag den av kopparklädd glastextolit genom att skära fyrkantiga kuddar i folien och lödkomponenter till dessa kuddar. Jag tycker att den här metoden är bekvämare än att göra ett kretskort när det bara handlar om en bit.