Digitalni termin: beskontaktni glazbeni instrument: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

U ovom eksperimentu s digitalnom elektronikom pokazat ću vam kako stvarati glazbu (blizu nje: P) bez dodirivanja glazbenog instrumenta, pomoću oscilatora i op-pojačala. U osnovi se ovaj instrument naziva Theremin, izvorno je napravljen pomoću analognih uređaja od strane ruskog znanstvenika Léona Theremina. Ali mi ćemo to dizajnirati pomoću IC -a koji generiraju digitalne signale, a kasnije ćemo ih pretvoriti u analogne za glazbu. Pokušat ću objasniti i svaku fazu kola. Nadam se da će vam se svidjeti ova praktična primjena onoga što ste studirali na svom fakultetu.

Također sam dizajnirao ovaj sklop na www.tinkercad.com i izveo njegovu simulaciju komponenti. Možete vidjeti kako isprobavate i manipulirate kako želite, jer tu nema što izgubiti, samo učenje i zabava!

Korak 1: Komponente

Evo popisa svih bitnih komponenti potrebnih za izgradnju ovog kruga:

1) Opcijsko pojačalo MCP602 (diferencijalno pojačalo) x1

2) CD4093 IC (4 NAND vrata IC) x1

3) Otpornici: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k & 1x 1.5k

4) Potenciometar: 2x 10k lonac

5) Kondenzatori: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF Kondenzator (elektrolitički)

6) Oglasna ploča/PCB ploča

7) Teleskopska antena (minimalni zahtjev: promjer 6 mm & 40 cm+ duljina) ILI je bolje koristiti bakrenu cijev s zadanim dimenzijama za bolju osjetljivost

8) Utičnica za DC napajanje (5,5 mm x 2,1 mm) i audio priključnica (3,5 mm)

9) Ostale komponente poput žice i dijelova za lemljenje

Napomena: Sve ove komponente možete lako pronaći u radijskoj kućici ili na mreži na Amazonu/eBayu. Također imajte na umu da su u tinkercad krugu op-amp i Nand vrata različita, ali će i raditi. Ipak, ako naiđete na poteškoće u nabavci bilo koje komponente, obavijestite me.

Korak 2: Shvatimo rad kruga

Gore možete pronaći sliku rasporeda kola za referencu.

Radno: U osnovi tammin radi na principu da generiramo dva oscilirajuća (sinusni val u analognom) signalu iz dva različita oscilatora- 1) Jedan je fiksni oscilator 2) Drugi je varijabilni oscilator. U osnovi uzimamo razliku ta dva frekvencijska signala kako bismo dobili izlazne signale u zvučnom frekvencijskom rasponu (2Hz-20kHz).

* Kako smo?

Kao što vidite, ispod kruga NAND vrata (U2B) nalazi se fiksni oscilator, a gornji krug NAND vrata (U1B) je promjenjivi krug oscilatora, čija ukupna frekvencija malo varira s kretanjem ruke oko antene spojene na njega! (Kako?)

* Kako kretanje ruke oko antene mijenja frekvenciju oscilatora?

Objašnjenje: Zapravo, ovdje je antena spojena paralelno s kondenzatorom C1. Antena djeluje kao jedna od ploča kondenzatora, a naša ruka kao druga strana ploče kondenzatora (koja je uzemljena kroz naše tijelo). Dakle, u osnovi dovršavamo dodatni (paralelni) kapacitivni krug i stoga dodajemo ukupni kapacitet u krug. (Budući da se dodaju paralelno kondenzatori).

* Kako se oscilacije generiraju pomoću NAND Gate -a?

Objašnjenje: U početku je jedan od ulaza NAND vrata (uzmite na primjer U2B) na VISOKOJ razini (1), a drugi ulaz je uzemljen preko C2 (tj. 0). A za kombinaciju (1 & 0) u NAND GATE -u dobivamo izlaz HIGH (1).

Sada, kada izlaz postane VISOK, tada putem povratne mreže s izlaza (preko R3 i R10) dobivamo VISOKU vrijednost na prethodno uzemljeni ulazni port. Dakle, evo stvarne stvari. Nakon povratnog signala, kondenzator C2 se puni kroz R3 i nakon toga dobivamo oba ulaza NAND vrata na VISOKOJ RAZINI (1 i 1), a izlaz za oba VISOKA logičkog ulaza je LOW (0). Dakle, sada se kondenzator C2 prazni natrag i opet onaj s ulaza NAND Gate postaje NISKI. Stoga se ovaj ciklus ponavlja i dobivamo Oscilacije. Učestalost oscilatora možemo kontrolirati promjenom vrijednosti otpornika i kondenzatora (C2) jer će vrijeme punjenja kondenzatora varirati ovisno o kapacitetu pa će i frekvencija titranja varirati. Ovako dobivamo oscilator.

* Kako dobivamo glazbenu (zvučnu) frekvenciju iz visokofrekventnih signala?

Da bismo dobili zvučni raspon frekvencija, oduzimamo dva frekvencijska signala jedan od drugog kako bismo dobili niže frekvencijske signale koji su unutar čujnog raspona. Ovdje koristimo Op-amp kao u fazi diferencijalnog pojačala. U osnovi u ovoj fazi, oduzima dva ulazna signala kako bi dobio signal pojačane razlike (f1 - f2). Tako dobivamo zvučnu frekvenciju. Ipak, za filtriranje neželjenih signala, koristimo LOW pass filter za filtriranje šuma.

Napomena: Izlazni signal koji dobivamo ovdje je vrlo slab, stoga nam je potrebno dodatno pojačalo za pojačavanje signala. Možete dizajnirati vlastiti krug pojačala ili samo poslati signal ovog kruga na bilo koje pojačalo.

Nadam se da ste razumjeli rad ovog kola. Ima li još sumnji? Slobodno pitajte bilo kada.

Korak 3: Dizajnirajte krug

Molimo vas da prvo osmislite cijeli krug na ploči i provjerite ga. Zatim ga samo dizajnirajte na PCB -u s odgovarajućim lemljenjem.

Napomena 1: Ovo je visokofrekventni krug, stoga je poželjno da komponente držite što je moguće bliže.

Napomena 2: Molimo koristite samo napajanje od +5V DC (ne veće), zbog ograničenja napona IC.

Napomena 3: Antena je vrlo važna u ovom krugu, stoga strogo slijedite sve navedene upute.

Korak 4: Rad kruga i simulacija softvera

Molimo pogledajte simulaciju sklopa i njezin video zapis.

Dodao sam datoteku s višestrukim krugovima, pomoću nje možete izravno pokrenuti krug te sami dizajnirati i raditi manipulacije.

Hej, ja sam također dodao vezu za Tinkercad (www.tinkercad.com/), također možete dizajnirati svoj krug ILI manipulirati mojim krugom i također izvesti simulacije krugova. Sve najbolje u učenju i igri s njim.

Veza na Tinkercad sklop:

Nadam se da vam se ovo svidjelo. Pokušat ću ga dodatno poboljšati i uskoro dodati njegovu analognu verziju i mikrokontroler (koristeći VCO) koji će imati bolji linearni odgovor na pokrete rukama oko antene. Do tada, uživajte u igranju s ovim terminom.

Ažuriranje: Dečki, dizajnirao sam i ovaj drugi termin pomoću LDR -a i 555