A Pocket Soundbox: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

อุปกรณ์นี้ไม่เพียงแต่ใส่ในกระเป๋าเสื้อได้เท่านั้น แต่ยังสร้างเสียงดนตรีต่างๆ ที่คล้ายกับของปี่ปี่ (ในความคิดของฉัน) โดยใช้ปุ่มกดหกปุ่มแบบต่างๆ เห็นได้ชัดว่ามันเป็นแค่อุปกรณ์เพื่อสร้างความสนุกสนานให้กับเด็กๆ อย่างไรก็ตาม หลักการทำงานก็สามารถนำมาใช้ได้ (ฉันหวังว่า) ในสิ่งประดิษฐ์ทางดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ที่จริงจังมากขึ้น

ขั้นตอนที่ 1: คำอธิบายของ Circuit

ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO)

ออสซิลเลเตอร์สร้างขึ้นด้วย IC LM331 (มีแผ่นข้อมูลอยู่ที่นี่: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf) ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นความถี่ที่มีสัดส่วนเชิงเส้นตรงระหว่างแรงดันอินพุต (วิน) และความถี่ของพัลส์ที่เอาต์พุต (Fout) ทรานซิสเตอร์ภายในที่เอาต์พุตของ IC (พิน 3) จะเปิดขึ้นพร้อมกับความถี่ที่เป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แรงดันไฟฟ้า Vs เชื่อมต่อกับพิน 3 ผ่านตัวต้านทาน R20; เป็นผลให้รถไฟพัลส์ปรากฏขึ้นที่เอาต์พุต พัลส์เหล่านี้จะเปิดทรานซิสเตอร์ภายนอก Q1 เป็นระยะซึ่งขับลำโพงจึงทำให้เกิดเสียง แรงดันไฟฟ้าขาเข้ามาจากตัวเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่สามารถให้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันโดยใช้ปุ่มกดที่แตกต่างกัน ทั้งออสซิลเลเตอร์และแอดเดอร์ได้รับพลังงานจากแบตเตอรี่ 9 โวลต์หนึ่งก้อน

ตัวเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (VA)

ตัวเพิ่มแรงดันไฟแบบพาสซีฟประกอบด้วยตัวแบ่งแรงดันไฟ 6 ตัว ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยทริมเมอร์โพเทนชิออมิเตอร์ ตัวต้านทาน และไดโอด เมื่อกดปุ่ม แรงดันไฟฟ้า Vs จากแบตเตอรี่จะถูกนำไปใช้กับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน แรงดันไฟขาออกของตัวแบ่งสอดคล้องกับความถี่เฉพาะที่สร้างโดย VCO ความถี่ของการแกว่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของ IC ตัวแบ่งทุกตัวจะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ผลิตโดยตัวแบ่งก่อนหน้า 6% เหตุผลก็คือความถี่ของโน้ตสองตัวติดต่อกันต่างกัน 6%; ดังนั้นหกตัวแบ่งจึงสร้างแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับโน้ตหกตัวที่แตกต่างกัน ตัวต้านทานจะแปลงแรงดันไฟให้เป็นกระแสที่สามารถเพิ่มกระแสจากตัวแบ่งอื่น ๆ ได้เมื่อกดปุ่มหลายปุ่ม ไดโอดไม่อนุญาตให้กระแสจากตัวแบ่งไหลไปยังตัวแบ่งอื่น ๆ กระแสสามารถไหลไปยังตัวต้านทานรวม R13 เท่านั้น ดังนั้นตัวแบ่งทั้งหมดจึงเป็นอิสระจากกัน คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับแอดเดอร์แรงดันไฟฟ้าแบบพาสซีฟได้ที่นี่:

แอดเดอร์แรงดันไฟแบบพาสซีฟ

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

เครื่องผสมเสียง

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

ขั้นตอนที่ 2: การปรับแรงดันไฟฟ้า

นั่นคือวิธีที่ฉันดำเนินการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็น:

1) เชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ระหว่างกราวด์กับวิน

2) กดปุ่ม VA ทั้งหมด อ่านโวลต์มิเตอร์ ในกรณีของฉันมันอ่าน 1.10 โวลต์ นั่นคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่เอาต์พุตของ VA เค้าโครงของ PBs แสดงในภาพด้านบน

3) ใช้แรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากตัวแบ่งที่ 1 (ปุ่มกด 1) เป็น 'V1' เนื่องจากทุกแรงดันมีค่ามากกว่าก่อนหน้า 6% ให้เขียนสมการ:

V1 + 1.06xV1 + (1.06^2)xV1 + (1.06^3)xV1 + (1.06^4)xV1 + (1.06^5)xV1 = 1.10

การแก้ปัญหานี้สำหรับ 'V1' ให้ V1 = 0.158V

ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ตัวแบ่งอื่น ๆ คือ: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V ฉันปัดเศษค่าเหล่านี้เป็นทศนิยมที่สอง: V1 = 0.16V, V2 = 0.17V, V3 = 0.18V, V4 = 0.19V, V5 = 0.20V, V6 = 0.21V

ปรับทริมเมอร์ที่เกี่ยวข้องเพื่อรับค่าเหล่านี้ หากความถี่เอาต์พุตของ VCO ไม่ตรงกับบันทึกเฉพาะ ให้ปรับที่กันจอน R19 ของ VCO (โดยไม่ต้องสัมผัสที่กันจอนของ VA!) จนกว่าจะมีการสร้างบันทึกเฉพาะ R19 ทำให้สามารถปรับความถี่เอาท์พุตของ VCO ได้โดยไม่ต้องมีช่วงที่แน่นอนโดยไม่ต้องเปลี่ยน Vin คุณสามารถตรวจสอบความถี่ของโน้ตได้ด้วยเครื่องวัดความถี่ หรือปรับเป็นโน้ตด้วยเครื่องรับสัญญาณเสียง (เช่น Garage Band มีคุณสมบัตินี้ในส่วน "การบันทึกเสียง")

ตามการคำนวณของฉัน VA สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าอิสระ 34 ตัว; มีเพียงหกตัวเท่านั้นที่ตรงกับบันทึกย่อ การรวมกันของปุ่มกดจะให้โทนเสียงที่อยู่รอบโน้ตที่แน่นอนภายใน +/- 30 เซ็นต์ (หนึ่งเซ็นต์คือ 1/100 ของเซมิโทน)

คุณจะพบตารางพร้อมโน้ตและความถี่ที่เกี่ยวข้องที่นี่:

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

ขั้นตอนที่ 3: รายการวัสดุ

ตัวเพิ่มแรงดัน

SW1… SW6 – ปุ่มกด

R1, R3, R5, R7, R9, R11 – เครื่องตัดหญ้า 5K

R2, R4, R6, R8, R10, R12 – 1K

R13 – 330 โอห์ม

D1…D6 – IN4001

ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า

IC 1 – LM331

Q1 – 2N3904

R14, R16 – 100K

R15 – 47 โอห์ม

R17 – 6.8K

R18 – 12K

R19 – ทริมเมอร์ 10K

R20 – 10K

R21 – 1K

C1 – 0.1, เซรามิก

C2 – 1.0, ไมลาร์

C3 – 0.01, เซรามิก

LS1 – ลำโพงขนาดเล็กที่มีความต้านทาน 150 Ohm

SW1 – สวิตช์

ซ็อกเก็ตสำหรับ IC

แบตเตอรี่ 9V

หมายเหตุ: อัตรากำลังของตัวต้านทานทั้งหมดคือ 0.125W ความแม่นยำ (ทั้งหมดยกเว้น R15, R17, R18) - 5% ความแม่นยำของ R15, R17, R18 – 1% นอกจากนี้ยังควรใช้เครื่องตัดหญ้าแบบหลายรอบที่มีความแม่นยำสูงเพื่อการปรับที่แม่นยำยิ่งขึ้น

ขั้นตอนที่ 4: เครื่องมือและเครื่องมือ

ฉันต้องการมีด x-acto เพื่อทำแผงวงจร จากนั้นใช้หัวแร้งบัดกรีพร้อมหัวแร้งและคีมตัดลวดเพื่อสร้างวงจร จำเป็นต้องใช้ไขควงอย่างดีในการปรับที่กันจอนเพื่อกำหนดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในตัวแบ่ง จำเป็นต้องใช้มัลติมิเตอร์เพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่ปรับแล้ว และตรวจสอบวงจรโดยทั่วไป

คุณสามารถสังเกตโน้ตที่คุณปรับวงจรด้วยเครื่องรับสัญญาณเสียง เช่นเดียวกับที่ฝังอยู่ใน Garage Band คุณยังสามารถใช้ออสซิลโลสโคปเสมือนเช่น Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) เพื่อดูการแกว่ง ฉันแนบภาพหน้าจอของออสซิลโลสโคปนี้ซึ่งแสดงรูปร่างของการสั่นที่เกิดจากอุปกรณ์ของฉัน

ขั้นตอนที่ 5: สิ่งที่แนบมาและแผงวงจร

ฉันใช้กล่องพลาสติกใสที่มีขนาด 125 x 65 x 28 มม. ฉันทาสีขาวด้านในและทำการดัดแปลงอื่นๆ ที่จำเป็นเพื่อโฮสต์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ของฉัน คุณมีอิสระที่จะปฏิบัติตามเส้นทางของคุณเองในการสร้างสิ่งที่แนบมานี้ ในส่วนของแผงวงจรนั้น ฉันทำจาก textolite แก้วทองแดงหุ้มด้วยการตัดแผ่นสี่เหลี่ยมในฟอยล์และบัดกรีส่วนประกอบไปยังแผ่นเหล่านี้ ฉันพบว่าวิธีนี้สะดวกกว่าการทำ PCB เมื่อมีเพียงชิ้นเดียว