Digital Theremin: aanraaklose musiekinstrument: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

In hierdie eksperiment met Digital Electronics wys ek u hoe u musiek kan genereer (naby: P) sonder om aan die musiekinstrument te raak, met behulp van ossillators en op-amp. Hierdie instrument word eintlik Theremin genoem, oorspronklik gebou met analoge toestelle deur 'n Russiese wetenskaplike Léon Theremin. Maar ons sal dit ontwerp met behulp van IC's wat digitale seine genereer, en later sal ons dit omskakel in analoog vir musiek. Ek sal ook probeer om elke fase van die kring te verduidelik. Ek hoop dat u van hierdie praktiese implementering van wat u in u kollege gestudeer het, baie sal hou.

Ek het hierdie stroombaan ook op www.tinkercad.com ontwerp en die simulasie van komponente uitgevoer. U kan dit probeer en manipuleer soos u wil, want daar is niks om te verloor nie, slegs Learning & Fun!

Stap 1: Komponente

Hier is die lys van al die noodsaaklike komponente wat nodig is om hierdie stroombaan te bou:

1) MCP602 OpAmp (differensiële versterker) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

3) Weerstands: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k en 1x 1.5k

4) Potensiometer: 2x 10k pot

5) Kondensators: 2x 100pF, 1x 1nF en 1x 4.7µF kondensator (elektrolities)

6) Breadboard/PCB board

7) Teleskopiese antenne (minimum vereiste: 6 mm deursnee en 40 cm+ lengte) OF dit is beter om 'n koperbuis met die gegewe afmetings te gebruik vir 'n beter sensitiwiteit

8) Power DC -aansluiting (5.5mmx2.1mm) en klankaansluiting (3.5mm)

9) Ander komponente soos draad en soldeerdele

Opmerking: u kan al hierdie komponente maklik op 'n radiohut of aanlyn op amazon/ebay vind. Let ook daarop dat die op-amp en Nand-hekke in tinkercad-kring anders is, maar dit sal ook werk. Laat my egter weet as u probleme ondervind om 'n komponent te kry.

Stap 2: Kom ons verstaan die werking van stroombane

Hierbo kan u die kringuitlegbeeld sien vir verwysing.

Werk: basies werk theremin volgens die beginsel dat ons twee ossillatoriese (sinusgolf in analoog) seine van twee verskillende ossillators genereer- 1) Een is vaste ossillator 2) Die tweede is veranderlike ossillator. En ons neem basies die verskil tussen die twee frekwensie-seine om die uitsetseine in die hoorbare frekwensiebereik (2Hz-20kHz) te kry.

* Hoe gaan dit met ons?

Soos u kan sien, is onder die NAND -hek (U2B) -kring 'n vaste ossillator en die bogenoemde NAND -hekstroombaan (U1B) is 'n veranderlike ossillatorbaan, waarvan die algehele frekwensie effens wissel met die handbeweging rondom die antenna wat daaraan gekoppel is! (Hoe?)

* Hoe verander die beweging van die hand rondom die antenna die frekwensie van die ossillator?

Verduideliking: In werklikheid is die antenna hier parallel met die C1 -kondensator verbind. Antenna dien as een van die kondensatorplaat en ons hand dien as die ander kant van die kapasitorplaat (wat deur ons liggaam gegrond is). So basies voltooi ons die bykomende (parallelle) kapasitiewe stroombaan en voeg ons dus algehele kapasitansie by die stroombaan. (Omdat parallelle kondensators bygevoeg word).

* Hoe word ossillasies gegenereer met behulp van NAND Gate?

Verduideliking: Aanvanklik is een van die insette van die NAND -hek (neem U2B byvoorbeeld) op HOOG vlak (1) en ander insette word deur C2 (d.w.s. 0) gegrond. En vir (1 & 0) kombinasie in NAND GATE, kry ons uitset HOOG (1).

As die uitset nou HOOG word, dan kry ons via die terugvoernetwerk vanaf die uitvoer (deur R3 en R10) 'n HOOGTE waarde na die voorheen gegronde invoerpoort. So, hier is die werklike ding. Na die terugvoersignaal word die kondensator C2 deur R3 gelaai en daarna kry ons beide insette van NAND Gate op HOOGVLAK (1 en 1), en die uitvoer vir beide HOOG logiese invoer is LAAG (0). Dus, nou laai die kondensator C2 weer af, en weer word die ingang van NAND Gate LAAG. Daarom herhaal hierdie siklus en kry ons die ossillasies. Ons kan die ossillatorfrekwensie beheer deur die waarde van die weerstand en die kondensator (C2) te verander, omdat die laaityd van die kapasitor met verskillende kapasitansie sal wissel en dus die ossillasiefrekwensie sal wissel. Dit is hoe ons 'n ossillator kry.

* Hoe kry ons musikale (hoorbare) frekwensie van hoëfrekwensie -seine?

Om die hoorbare frekwensiebereik te kry, trek ons die twee frekwensie seine van mekaar af om laer frekwensie seine te kry wat binne die hoorbare omvang is. Hier gebruik ons Op-amp soos in die differensiële versterkerstadium. In hierdie stadium trek dit die twee insetseine af om die Amplified difference (f1 - f2) sein te gee. Dit is hoe ons hoorbare frekwensie kry. Om die ongewenste seine te filter, gebruik ons 'n LOW -pasfilter om geraas te filter.

Let wel: die uitsetsein wat ons hier kry, is baie swak, daarom benodig ons 'n ekstra versterker om die sein te versterk. U kan u eie versterkerkring ontwerp of net die sein van hierdie stroombaan aan enige versterker voer.

Hoop, u het die werking van hierdie kring verstaan. Nog twyfel? Vra gerus enige tyd.

Stap 3: Ontwerp die stroombaan

Ontwerp eers eers die hele kring op broodbord en kyk of dit is. Ontwerp dit dan slegs op die PCB met die regte soldeer.

Opmerking 1: Dit is 'n hoëfrekwensie -kring, daarom is dit raadsaam om die komponente so na as moontlik te hou.

Opmerking 2: Gebruik slegs +5V DC -kragtoevoer (nie hoër nie) as gevolg van beperkings op IC -spanning.

Opmerking 3: Antenne is baie belangrik in hierdie kring, dus volg die instruksies streng.

Stap 4: Kringloop en sagteware -simulasie

Sien die kring simulasie en sy video.

Ek het die Multisim -kringlêer bygevoeg; u kan die kring direk bestuur deur dit te gebruik en u eie ontwerp en manipulasies doen.

Hey, ek het ook die Tinkercad (www.tinkercad.com/) kringskakel bygevoeg, daar kan u u stroombaan ontwerp OF my kring ook manipuleer en ook kring simulasies uitvoer. Alles van die beste met leer en daarmee speel.

Tinkercad Circuit Link:

Hoop jy hou hiervan. Ek sal probeer om dit verder te verbeter en sal binnekort sy analoog weergawe en mikro -kontroleerder (met behulp van VCO) byvoeg, wat 'n beter lineêre reaksie op die bewegings van die hand oor die antenna sal hê. Tot dan, geniet dit om met hierdie theremin te speel.

Opdatering: Ouens, ek het ook hierdie ander theremin ontwerp met behulp van LDR & 555