Цифров термин: Безконтактен музикален инструмент: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

В този експеримент с Digital Electronics ще ви покажа как да генерирате музика (близо до нея: P), без да докосвате музикалния инструмент, като използвате осцилатори и Op-усилвател. По принцип този инструмент се нарича Теремин, първоначално конструиран с помощта на аналогови устройства от руски учен Леон Теремин. Но ние ще проектираме това с помощта на интегрални схеми, които генерират цифрови сигнали и по -късно ще ги преобразуваме в аналогови за музика. Ще се опитам да обясня и всеки етап от схемата. Надявам се да ви хареса това практическо изпълнение на това, което сте учили във вашия колеж.

Аз също проектирах тази схема на www.tinkercad.com и извърших нейната симулация на компоненти. Можете да видите да го пробвате и да го манипулирате, както искате, защото там няма какво да губите, само обучение и забавление!

Стъпка 1: Компоненти

Ето списъка с всички основни компоненти, необходими за изграждането на тази схема:

1) MCP602 OpAmp (диференциален усилвател) x1

2) CD4093 IC (4 NAND порта IC) x1

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

4) Потенциометър: 2x 10k гърне

5) Кондензатори: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF Кондензатор (електролитен)

6) Платка/PCB платка

7) Телескопична антена (минимално изискване: 6 мм диаметър и 40 см+ дължина) ИЛИ е по -добре да използвате медна тръба с дадените размери за по -добра чувствителност

8) Захранващ DC жак (5.5 мм x 2.1 мм) и аудио жак (3.5 мм)

9) Други компоненти като тел и части за запояване

Забележка: Можете лесно да намерите всички тези компоненти в радио барака или онлайн на amazon/ebay. Също така имайте предвид, че в схемата на tinkercad, оп-усилвателят и портите на Nand са различни, но те също ще работят. Все пак, ако откриете затруднения при получаването на който и да е компонент, уведомете ме.

Стъпка 2: Нека разберем работата на веригата

По -горе можете да намерите изображението на схемата за справка.

Работа: По принцип тамминът работи на принципа, че генерираме два трептящи (синусоидални вълни в аналогови) сигнали от два различни осцилатора- 1) Единият е Фиксиран осцилатор 2) Вторият е променлив осцилатор. И ние основно приемаме разликата на тези два честотни сигнала, за да получим изходните сигнали в звуков честотен диапазон (2Hz-20kHz).

* Как сме?

Както можете да видите, под веригата NAND gate (U2B) е фиксиран осцилатор, а горната верига на NAND порта (U1B) е верига с променлив осцилатор, чиято обща честота варира леко с движението на ръката около антената, свързана към нея! (Как?)

* Как движението на ръката около антената променя честотата на осцилатора?

Обяснение: Всъщност тук антената е свързана паралелно с C1 кондензатор. Антената действа като една от кондензаторната плоча, а нашата ръка действа като другата страна на кондензаторната плоча (която е заземена през нашето тяло). Така че основно завършваме допълнителната (паралелна) капацитивна верига и по този начин добавяме общия капацитет към веригата. (Тъй като паралелно се добавят кондензатори).

* Как се генерират трептения с помощта на NAND Gate?

Обяснение: Първоначално един от входовете на порта NAND (вземете например U2B) е на ВИСОКО ниво (1), а другият вход е заземен чрез C2 (т.е. 0). А за комбинацията (1 & 0) в NAND GATE получаваме изход HIGH (1).

Сега, когато изходът стане ВИСОК, след това чрез мрежата за обратна връзка от изхода (чрез R3 и R10) получаваме ВИСОКА стойност към предварително заземения входен порт. И така, ето какво е действителното. След сигнал за обратна връзка, кондензаторът C2 се зарежда чрез R3 и след това получаваме и двата входа на NAND Gate на ВИСОКО НИВО (1 и 1), а изходът за двата ВИСОКИ логически вход е LOW (0). И така, сега кондензаторът C2 се разрежда обратно и отново този от входа на NAND Gate става НИСКИ. Следователно този цикъл се повтаря и получаваме Осцилациите. Можем да контролираме честотата на осцилатора, като променим стойността на резистора и кондензатора (C2), тъй като времето за зареждане на кондензатора ще варира в зависимост от различния капацитет и следователно честотата на трептене ще варира. Ето как получаваме осцилатор.

* Как да получим музикална (звукова) честота от високочестотни сигнали?

За да получим звуков честотен диапазон, изваждаме двата честотни сигнала един от друг, за да получим по -ниски честотни сигнали, които са в рамките на звуковия диапазон. Тук използваме Op-amp, както в диференциалния усилвател. По принцип на този етап той изважда двата входни сигнала, за да даде сигнал за усилена разлика (f1 - f2). Така получаваме звукова честота. Все пак, за да филтрираме нежеланите сигнали, използваме LOW pass filter за филтриране на шума.

Забележка: Изходният сигнал, който получаваме тук, е много слаб, следователно се нуждаем от допълнителен усилвател за усилване на сигнала. Можете да проектирате своя собствена схема на усилвател или просто да подадете сигнала от тази схема към всеки усилвател.

Надявам се, че разбрахте работата на тази схема. Все още има съмнения? Чувствайте се свободни да попитате по всяко време.

Стъпка 3: Проектирайте веригата

Моля, първо проектирайте цялата схема на макет и я проверете. Тогава само го проектирайте на печатна платка с подходящо запояване.

Забележка 1: Това е високочестотна верига, затова е препоръчително компонентите да се държат възможно най -близо.

Забележка2: Моля, използвайте само +5V DC захранване (не по -високо), поради ограничението на IC напрежението.

Забележка3: Антената е много важна в тази схема, затова моля, следвайте стриктно всички инструкции.

Стъпка 4: Работа по веригата и софтуерна симулация

Моля, вижте симулацията на веригата и нейното видео.

Добавих файла с мултисимметрични схеми, можете директно да стартирате веригата, като използвате това и да проектирате свои собствени и да извършвате манипулации.

Хей, добавих и връзката на веригата Tinkercad (www.tinkercad.com/), там можете да проектирате вашата схема ИЛИ да манипулирате моята схема и също да извършвате симулации на вериги. Всичко най -добро с ученето и играта с него.

Tinkercad Circuit Link:

Надявам се това да ви е харесало. Ще се опитам да го подобря допълнително и скоро да добавя неговата аналогова версия и базиран на микроконтролер (използвайки VCO), който ще има по -добра линейна реакция на движенията с жестове с ръце около антената. Дотогава се наслаждавайте на играта с този термин.

Актуализация: Момчета, аз също съм проектирал този друг термин, използвайки LDR & 555