Синтез на паралелен секвенсор: 17 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Това е ръководство за създаване на прост секвенсор. Секвенсорът е устройство, което циклично произвежда поредица от стъпки, които след това управляват осцилатор. Всяка стъпка може да бъде присвоена на различен тон и по този начин да създаде интересни последователности или аудио ефекти. Нарекох го паралелен секвенсор, защото не се задвижва от един осцилатор на всяка стъпка, а от два осцилатора едновременно.

Стъпка 1: Блокова диаграма

Нека започнем с блоковата диаграма.

Устройството ще се захранва от 9 -волтова батерия и контролерът ще намали това напрежение до 5 волта.

Отделен осцилатор ще генерира ниска честота, т.е. темпото, което ще служи като часовник за секвенсора. Ще бъде възможно да регулирате темпото с помощта на потенциометъра.

В секвенсора ще бъде възможно да се зададат стъпката за нулиране и режимът на последователност с помощта на превключвателите.

Изходът на секвенсора ще бъде 4 стъпки, които след това ще управляват два паралелно свързани осцилатора, чиито честоти ще бъдат зададени с потенциометри. Всяка стъпка ще бъде представена с един светодиод. За осцилаторите ще бъде възможно да се превключва между два честотни диапазона.

Изходният обем ще се регулира от потенциометър.

Стъпка 2: Платка

Първо проектирах схемата на макет. Опитах няколко алтернативни версии на темпо осцилатора с различни схеми, както и няколко конфигурации с десетичен или двоичен секвенсор с демултиплексор. Осцилоскопът е полезен както при проектирането, така и при отстраняването на неизправности.

Стъпка 3: Схеми

*връзка към схемата на изображението на HQ

*Ако смятате, че обяснението на схемите е ненужно, можете да преминете към следващата стъпка - Списък на частите (BOM)

Захранването от 9V батерията се предава към веригата чрез главния превключвател S1, който ще бъде разположен на панела. Напрежението от приблизително 9V се намалява до 5V от линейния регулатор IC1. Също така е възможно да се използва DC-DC преобразувател за понижаване на напрежението, недостатъкът може да бъде високочестотният шум, въведен в системата. Кондензаторите C1, C3, C15 и C16 помагат за намаляване на смущенията и C2 изглаждат изходното напрежение.

Темповият осцилатор / нискочестотен осцилатор (LFO) се генерира с помощта на инвертор за задействане на Шмит IC 40106 (IC2). Потенциометърът VR9 осигурява регулируема изходна честота. Чрез комбиниране на C5 и VR9 е възможно да изберете желания диапазон (в този случай от около 0,2Hz до 50Hz). Изходната честота може да бъде увеличена чрез избор на по -малък потенциометър VR9 или чрез намаляване на стойността на кондензатора C5. R2 ограничава горния честотен диапазон, ако потенциометърът е настроен на прибл. 0 ома. Неизползваните порти на IC 40106 трябва да бъдат вързани към земята.

Генераторът LFO може да бъде и IC 4093, 555 или операционен усилвател.

LFO или часовникът се подава към десетичен секвенсор 4017. Входовете CLK и RST са защитени срещу смущения чрез издърпващи се резистори R39 и R5. Щифтът ENA трябва да бъде завързан към земята, за да позволи на секвенсора да работи. Секвенсорът работи по следния начин: Всеки път, когато CLK се променя от ниско на високо, секвенсорът включва един от изходните щифтове в ред Q0, Q1, Q2 … Q9. Само един от изходните изводи Q0 - Q9 е винаги активен. По този начин секвенсорът циклично повтаря тези десет състояния. Въпреки това, всеки изход може да бъде свързан към RST извода за нулиране на секвенсора в тази стъпка. Например, ако свържем Q4 към RST извода, последователността ще бъде следната: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3 … Тази функция на IC се използва с трипозиционния превключвател S2, който осигурява или 10 стъпки (средно положение, нулиране, свързано само към земята), или нулиране на Q4 (4 стъпки), или нулиране в режим Q6 (6 стъпки). Тъй като устройството ще бъде 4-стъпален секвенсор, нулирането на IC на стъпка 4 ще доведе до непрекъсната последователност без пауза, нулирането на IC на стъпка 6 ще доведе до последователност от 4 стъпки и пауза от 2 стъпки и накрая третата опция ще бъде нулиране на IC на стъпка 10. Това води до последователност от 4 стъпки и пауза от 6 стъпки. Паузата, предоставена от превключвател S2, винаги се добавя само след като е изпълнена последователността от стъпки (1234 _, 1234 _… или 1234 _, 1234 _…).

Ако обаче искаме да добавим пауза между самите стъпки, трябва да реорганизираме реда, в който осцилаторите ще се захранват. За това се грижи превключвателят S3. Когато е включен в дясно положение, секвенсорът работи както е описано по -горе. Ако обаче е превключен на противоположната страна (вляво), стъпка 4 от IC секвенсора става третият вход към осцилатора, а стъпка 7 става четвъртият вход към осцилатора. Следователно последователността ще изглежда така (S2 в средна позиция): 12_3_4_, 12_3_4 _,…

Таблицата по -долу описва всички опции за последователност, които могат да бъдат генерирани от двата превключвателя:

Превключете S2 позиция	Превключете позиция S3	Циклична последователност (_ означава пауза)
Нагоре	Нагоре	1234
Надолу	Нагоре	1234_
Средна	Нагоре	1234_
Нагоре	Надолу	12_3
Надолу	Надолу	12_3_
Средна	Надолу	12_3_4_

За по -голяма яснота на всяка стъпка се присвоява един светодиод (LED3 до LED6).

Паралелните осцилатори са оформени във веригата NE556 в нестабилна конфигурация. Избраните от превключватели S4 и S5 кондензатори се зареждат и разреждат чрез резистори R6 и R31 и потенциометри VR1 до VR8. Секвенсорът превключва транзисторите Q1 към Q8 по двойки (Q1 и Q5, Q2 и Q6, Q3 и Q7, Q4 и Q8, многократно) и по този начин позволява зареждането и разреждането на кондензаторите чрез различно настроени потенциометри. Вътрешната логика на веригата IC4, базирана на напрежението на кондензаторите, включва и изключва изходните щифтове (пинове 5 и 9). Честотният диапазон на отделните стъпки може да се регулира чрез промяна на стойностите на потенциометрите, както и чрез промяна на стойностите на кондензаторите C8 на C13. Между всеки излъчвател и съответния потенциометър се добавя 1k резистор (R8, R11, R14 …) за ограничаване на горната честота. Резисторите, свързани към основата на транзисторите (R9, R12, R15 …), осигуряват работата на транзисторите в състояние на насищане. Изходите на двата осцилатора са свързани чрез делител на напрежение VR10 (обем на помпата) към изходния жак.

Неизползвани обозначения: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

Стъпка 4: Списък на частите (BOM)

• 5x LED
• 1x стерео жак 6.35
• 1x 100k линеен потенциометър
• 1x 50k линеен потенциометър
• 8x 10k линеен потенциометър
• 12x 100n керамичен кондензатор
• 1x 470R резистор
• 2x 100k резистор
• 2x 10k резистор
• 23x 1k резистор
• 2x 1uF електролитен кондензатор
• 1x 47uF електролитен кондензатор
• 1x 470uF електролитен кондензатор
• 8x 2N3904 NPN транзистор
• 1x IC 40106
• 1x IC 4017N
• 1x IC NE556N
• 1x Линеен регулатор 7805
• 3x 2 позиция 1 полюсен превключвател
• 1x 2 позиция 2 полюсен превключвател
• 1x 3 позиция 1 полюсен превключвател
• Прототипна дъска
• Проводници (24 awg)
• IC гнезда (по избор)
• 9V батерия
• Щипка за батерия 9V

Инструменти за запояване и дървообработване:

• Поялник
• Запояване запояване
• Клещи
• Маркер
• Мултиметър
• Дебеломер
• Пинсети
• Клещи за сваляне на тел
• Пластмасови кабелни връзки
• Дебеломер
• Шлифовъчна хартия или иглена пила
• Четки за рисуване
• Акварелни бои

Стъпка 5: Дървена кутия

Реших да вградя устройството в дървена кутия. Изборът е ваш, можете да използвате пластмасова или алуминиева кутия или да отпечатате своя собствена с помощта на 3D принтер. Избрах кутия с размери 16 x 12,5 x 4,5 см (приблизително 6,3 x 4,9 x 1,8 инча), с изтеглящ се отвор. Купих кутията в местен магазин за хобита, направена е от KNORR Prandell (връзка).

Стъпка 6: Разположение на частите и подготовка за пробиване

Подредих потенциометрите, държачите за лед и превключващите гайки върху кутията и ги подредих така, както ми харесват. Взех оформлението и след това покрих кутията с маскираща лента отгоре и от едната страна, където ще има дупка за 6.35 мм жак. Отбелязах позициите на дупките и техния размер върху маскиращата лента.

Стъпка 7: Пробиване

Горната стена на кутията беше сравнително тънка, така че пробивах бавно и постепенно разширявах тренировките. След пробиване на дупките беше необходимо да се обработят с шкурка или пили за игли.

Стъпка 8: Основното покритие

Като първи слой боя - основното покритие - нанесох зелено. Основният слой ще бъде покрит със светлокафяв цвят и оранжев цвят. Използвах акварели. След всеки слой оставях кутията да изсъхне за няколко часа, тъй като дървото попива достатъчно вода.

Стъпка 9: Вторият слой боя

Нанесох комбинация от светло кафяво и меко оранжево върху основния зелен слой. Разпръснах боята с хоризонтални движения и където исках да постигна по -изразени петна, нанесох като малко вода и повече боя (по -малко разредена боя).

* Цветовете в изображенията в тази стъпка са различни от другите снимки, тъй като цветът върху тях все още не е изсъхнал.

Стъпка 10: Изработка на платка

Реших да създам печатна платка на универсална платка. Това е много по-бързо, отколкото да чакате пратка на персонално изработени платки, а като прототип това е достатъчно. Ако някой се интересува, мога също да създам и добавя пълни гербер файлове.

От универсалната печатна платка изрязах тясна, по -дълга лента, която отговаря на дължината на кутията. Запоявах веригата постепенно, на по -малки части. Маркирах местата, където проводниците ще бъдат свързани с черни кръгове.

Стъпка 11: Отстраняване на неизправности и изчистване на процеса на създаване на печатни платки

Да не се загубите при създаването на печатна платка понякога е трудно. Научих няколко трика, които ми помагат.

Компонентите, които са монтирани на панела или извън дъската, са маркирани в сините (черни) правоъгълници в схемите. Това гарантира яснота при подготовката на проводници или съединители и тяхното местоположение. Следователно всяка линия, която пресича правоъгълник, означава един проводник, който трябва да бъде свързан по -късно.

Също така е полезно да се отбележат връзките и монтажа на тези компоненти, които вече са инсталирани. (Използвам жълт хайлайтър за това). Това ясно ще разграничи кои части и връзки вече съществуват и кои все още трябва да се направят.

Стъпка 12: ПХБ

За тези, които искат да направят или поръчат печатна платка, прикачвам.brd файл. Печатната платка има размери 127 х 25 мм, добавих два отвора за винтове М3. Можете да създавате свои собствени файлове според желания гербер формат.

Стъпка 13: Монтиране на части в кутията

Вмъкнах и обезопасих компонентите, които ще бъдат на горния панел - потенциометри, ключове, светодиоди и изходен жак. Светодиодите бяха поставени върху пластмасови държачи, които закрепих с помощта на горещо лепило.

Препоръчително е по -късно да добавите копчетата за потенциометри, така че да не се надраскат при запояване на контактите и боравене с кутията.

Стъпка 14: Окабеляване

Проводниците бяха запоени на части. Винаги първо събличах и калайдах проводниците, преди да ги свържа с компонентите на панела. Продължих отгоре надолу, така че проводниците да не се забиха по време на работа и също така закрепих сноповете с кабели.

Стъпка 15: Поставяне на батерията и платката вътре в кутията

Поставих платката вътре в кутията и я изолирах от предния панел с тънко парче пяна. За да не се огъват кабелите и да държат всичко здраво, завързах сноповете с кабелна връзка. Накрая свързах 9V батерия към веригата и затворих кутията.

Стъпка 16: Монтиране на копчета за потенциометър

Последната стъпка е да инсталирате копчетата на потенциометрите. Вместо тези, които избрах за оформлението на частите, монтирах метални, сребристо-черни копчета. Като цяло ми хареса повече от пластмасовите, с ярко жълт матов цвят.

Стъпка 17: Проектът е завършен

Синтезаторът на паралелния секвенсор вече е завършен. Забавлявайте се много с генерирането на различни звукови ефекти.

Бъдете здрави и в безопасност.

На второ място в Audio Challenge 2020