แดมิน: Electronic Odyssey [บน 555 Timer IC] *(Tinkercad): 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

ในการทดลองนี้ ฉันได้ออกแบบ Optical Theremin โดยใช้ 555 Timer IC ที่นี่ฉันจะแสดงวิธีการสร้างเพลง (ใกล้เคียงกับมัน:P) โดยไม่ต้องสัมผัสเครื่องดนตรี โดยทั่วไปเครื่องดนตรีนี้เรียกว่าแดมิน ซึ่งแต่เดิมสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย เลออน แธร์มิน แดมินดั้งเดิมใช้การรบกวนของคลื่นความถี่วิทยุที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของมือของผู้เล่นเพื่อเปลี่ยนระดับเสียงของเครื่องดนตรี ออปติคัลแดมินนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงที่ตกกระทบโฟโตรีซีสเตอร์ซึ่งสามารถควบคุมได้โดยการเคลื่อนไหวของมือของผู้เล่น ฉันจะพยายามอธิบายทุกขั้นตอนของวงจรด้วย ฉันหวังว่าคุณจะชอบการนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปใช้งานจริงซึ่งคุณจะได้เรียนในวิทยาลัยของคุณ

ไม่มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์? หรือคุณกลัวที่จะเล่นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์? เฮ้ ไม่ต้องกังวลไป!

ฉันได้ออกแบบวงจรทั้งหมดนี้บน Tinkercad (www.tinkercad.com) ลองดูและเล่นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยการออกแบบของจริงและเรียกใช้ (การจำลอง)

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบที่จำเป็น

นี่คือรายการส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดในการสร้างวงจรนี้:

1) 555 ไอซีตัวจับเวลา

2) ตัวต้านทาน 10 kOhm

3) LDR (โฟโตรีซีสเตอร์)

4) ตัวเก็บประจุ 100 nF

5) Piezo (ออด)

6) +9 V แบตเตอรี่ & Power DC Jack (5.5mmx2.1mm)

ก่อนอื่น ออกแบบวงจรทั้งหมดนี้บน tinkercad เพื่อรับแนวคิด! คุณยังสามารถตรวจสอบเอาต์พุตของวงจรพื้นฐานบน tinkercad ได้อีกด้วย ฉันได้แนบไฟล์ csv ที่มีรายการส่วนประกอบทั้งหมดเพื่อใช้อ้างอิง

ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบวงจรและการทำงาน

โดยทั่วไป 555 ไอซีตัวจับเวลาเป็นวงจรรวม (ชิป) ที่ใช้ในตัวจับเวลา การสร้างพัลส์ และออสซิลเลเตอร์ที่หลากหลาย 555 สามารถใช้เพื่อให้การหน่วงเวลา เป็นออสซิลเลเตอร์ และเป็นองค์ประกอบพลิกกลับ

มีโหมดต่างๆ ในการใช้งาน 555 Timer IC ขึ้นอยู่กับว่าเรากำหนดค่าอย่างไร

555 Timer IC สามารถเชื่อมต่อในโหมด Monostable ได้ ดังนั้นจึงสร้างตัวจับเวลาที่แม่นยำในระยะเวลาที่กำหนด หรือในโหมด Bistable เพื่อสร้างการดำเนินการสลับประเภท flip-flop แต่ในที่นี้ เรากำลังเชื่อมต่อ IC ตัวจับเวลา 555 ในโหมด Astable เพื่อสร้างวงจรออสซิลเลเตอร์ 555 ตัวที่เสถียรมากสำหรับการสร้างรูปคลื่นวิ่งอิสระที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถปรับความถี่เอาต์พุตได้โดยใช้วงจร RC Tank ที่เชื่อมต่อภายนอกซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทานเพียงสองตัวและ ตัวเก็บประจุ

ในวงจรนอกคุณจะเห็นวงจร RC tank โดยที่ LDR (Light Dependent Resistor) ยังทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของวงจร RC tank พร้อมกับตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ 10k Ohm

การทำงานพื้นฐาน: เพียงแค่เคลื่อนมือไปเหนือ LDR เรากำลังเปลี่ยนปริมาณของแสงที่ตกบน LDR ซึ่งจะเปลี่ยนความเข้มของแสงและด้วยเหตุนี้จึงมีความต้านทานโดยรวม เพิ่มเติมแสง ความต้านทานน้อยที่สุด & ในทางกลับกัน ดังนั้น โดยการเปลี่ยนความต้านทานของ LDR เรากำลังเปลี่ยนค่าคงที่เวลา RC ของวงจรโดยรวม ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงโดยรวมของความถี่ของวงจรนี้ (พัลส์สี่เหลี่ยมที่สร้างโดย 555 Timer IC) โดยการเปลี่ยนแปลงเวลาในการชาร์จและคายประจุของตัวเก็บประจุ

คำอธิบายแบบเต็ม:

เมื่อ 555 อยู่ในโหมด astable เอาต์พุตจากพิน 3 จะเป็นกระแสพัลส์ต่อเนื่อง (คลื่นสี่เหลี่ยม)

พิน 2 คือพินทริกเกอร์ (ใช้เพื่อทริกเกอร์ส่วนประกอบวงจร) โดยจะเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านตัวเก็บประจุ การชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุนี้จะเปิดขึ้นที่พิน 3 และ 7 พิน 3 คือพินเอาต์พุต ในวงจรนี้จะส่งสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม พิน 4 คือพินรีเซ็ต พินนี้เชื่อมต่อกับด้านบวกของแบตเตอรี่ พิน 6 คือพินเกณฑ์

ตัวเก็บประจุจะชาร์จและเมื่อถึงประมาณ 2/3 Vcc (แรงดันจากแบตเตอรี่) สิ่งนี้จะถูกตรวจพบโดยพินเกณฑ์ การดำเนินการนี้จะสิ้นสุดช่วงเวลาและส่ง 0 V (โวลต์) ไปยังขาออก 3 (ปิด) Pin 7 คือพิน Discharge พินนี้ถูกปิดโดยพินเกณฑ์ 6 เมื่อปิดพิน 7 มันจะตัดพลังงานไปยังตัวเก็บประจุซึ่งทำให้คายประจุ Pin 7 ยังควบคุมเวลา Pin 7 เชื่อมต่อกับตัวต้านทาน 100K ohm (LDR) และการเปลี่ยนค่าของตัวต้านทาน 100K ohm (LDR) จะเปลี่ยนเวลาของพิน 7 และทำให้ความถี่ของเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมเปลี่ยนไปด้วยพิน 3 ขา 8 เชื่อมต่อกับ แหล่งจ่ายไฟบวก (Vcc)

ชิป 555 อยู่ในโหมด astable ซึ่งหมายความว่า Pin 3 กำลังส่งกระแสพัลส์อย่างต่อเนื่องระหว่าง 9 โวลต์ถึง 0 โวลต์ (สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม) ในวงจรต่อไปนี้ ฉันได้แก้ไขเครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยม 555 มาตรฐานโดยแทนที่ตัวต้านทาน 100k ohm ด้วย Light Dependent Resistor (LDR) หรือ photoresistor ฉันยังเพิ่มลำโพงเพียโซอิเล็กทริกเพื่อแปลงคลื่นเป็นเสียง

นี่คือวิธีสร้างเสียงโดยใช้ 555 Timer IC & LDR ฉันหวังว่าพวกคุณจะเข้าใจตรรกะ หากพวกคุณไม่เข้าใจตรรกะของโหมด astable โปรดอ่านเกี่ยวกับโหมดต่างๆ ทั้งหมดของมันสักนิด แล้วจะเข้าใจได้ง่ายขึ้น ยังมีข้อสงสัย? อย่าลังเลที่จะถาม

ขั้นตอนที่ 3: การจำลองผลลัพธ์และผลลัพธ์

โปรดดูการจำลองวงจร (เอาต์พุตออสซิลโลสโคป) และการทำงานจริงของวงจรที่ฉันออกแบบบนเขียงหั่นขนมผ่านวิดีโอ หวังว่าคุณจะชอบเสียงที่น่ากลัว:P (การสตาร์ทมอเตอร์ไซค์)

ชี้ไปที่สังเกต: โปรดทราบว่าในตอนแรกฉันไม่ได้วางไฟฉายและเกือบจะปิดมันด้วยมือของฉันเพื่อป้องกันแสง จากนั้นฉันจะได้รับเสียงความถี่ต่ำมาก! ขณะขยับมือขึ้นเล็กน้อย มือจะสว่างขึ้นและความถี่จึงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่เวลาใส่ไฟคบเพลิงแล้วความถี่พุ่งขึ้นมาก ความถี่สูงขึ้นกะทันหันเนื่องจากแสงปริมาณมาก!. ดูวิธีที่คุณสามารถเล่นกับมันเพื่อสร้างเสียงความถี่ต่างๆ

การออกแบบวงจรโดยใช้ซอฟต์แวร์บน Tinkercad:

เยี่ยมชมเว็บไซต์ แก้ไขวงจร และทำการจำลองวงจรด้วย

วงจร Theremin อื่นของฉันที่ใช้ NAND Logic Gates:

หวังว่าคุณชอบสิ่งนี้ ฉันจะพยายามปรับปรุงเพิ่มเติมในไม่ช้านี้โดยการเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติมสำหรับการปรับปรุงคลื่นเสียงและเพื่อเพิ่มช่วงความถี่

ถึงเวลานั้น สนุกกับการเล่นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยไม่ต้องกังวลว่าจะเสียหายอะไร คาดเดาอะไร? คุณยังสามารถรับเค้าโครง CAD PCB ของ EAGLE ได้ด้วยการส่งออก! นอกจากนี้ คุณยังสามารถออกแบบโมเดล 3D ได้บนเว็บไซต์ที่น่าตื่นตาตื่นใจนี้: www.tinkercad.com

ดีที่สุด:D