Digital Theremin: Alat Muzik Tanpa Sentuhan: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Dalam eksperimen ini dengan Digital Electronics, saya akan menunjukkan kepada anda cara menghasilkan muzik (dekat dengannya: P) tanpa menyentuh alat muzik, menggunakan Oscillators & Op-amp. Pada dasarnya instrumen ini disebut sebagai Theremin, yang pada asalnya dibina menggunakan peranti analog oleh saintis Rusia, Léon Theremin. Tetapi kami akan merancangnya menggunakan IC yang menghasilkan isyarat digital dan kemudian kami akan menukarnya menjadi analog untuk muzik. Saya akan cuba menerangkan setiap peringkat litar juga. Saya harap anda menyukai pelaksanaan praktikal dari apa yang telah anda pelajari di kolej anda.

Saya juga telah merancang litar ini di www.tinkercad.com & melakukan simulasi komponennya. Anda boleh mencubanya & memanipulasinya sesuka hati, kerana tidak ada yang boleh dilepaskan, hanya Pembelajaran & Keseronokan!

Langkah 1: Komponen

Berikut adalah senarai semua komponen penting yang diperlukan untuk membina litar ini:

1) MCP602 OpAmp (Penguat Pembezaan) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

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

4) Potensiometer: Pot 2x 10k

5) Kapasitor: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF Kapasitor (Elektrolitik)

6) Papan roti / papan PCB

7) Antena Teleskopik (Minimum Req: 6mm diameter & 40cm + panjang) ATAU lebih baik menggunakan Tiub tembaga dengan dimensi yang diberikan untuk kepekaan yang lebih baik

8) Power DC Jack (5.5mmx2.1mm) & Audio Jack (3.5mm)

9) Komponen lain seperti wayar dan bahagian pematerian

Catatan: Anda boleh menemui semua komponen ini dengan mudah di rak Radio atau Dalam Talian di amazon / ebay. Perhatikan juga bahawa di litar tinkercad, gerbang op-amp & Nand berbeza, tetapi juga berfungsi. Masih Sekiranya anda menghadapi kesukaran untuk mendapatkan komponen, beritahu saya.

Langkah 2: Mari Memahami Litar Berfungsi

Di atas anda dapat mencari gambar susun atur litar untuk rujukan.

Bekerja: Pada asasnya theremin berdasarkan prinsip bahawa kita menghasilkan dua isyarat berayun (gelombang sinus dalam analog) dari dua pengayun yang berbeza- 1) Satu adalah Pengayun Tetap 2) Yang kedua adalah Pengayun berubah-ubah. Dan pada dasarnya kami mengambil perbezaan kedua-dua isyarat frekuensi tersebut untuk mendapatkan isyarat output dalam julat frekuensi yang dapat didengar (2Hz-20kHz).

* Bagaimana keadaan kita?

Seperti yang anda lihat, di bawah litar gerbang NAND (U2B) adalah pengayun Tetap dan litar gerbang NAND di atas (U1B) adalah litar pengayun berubah-ubah, yang frekuensi keseluruhannya sedikit berbeza dengan pergerakan tangan di sekitar Antena bersambung dengannya! (Bagaimana?)

* Bagaimana pergerakan tangan di sekitar antena mengubah frekuensi pengayun?

Penjelasan: Sebenarnya, Antena dihubungkan selari dengan C1 Capacitor di sini. Antena bertindak sebagai salah satu plat kapasitor dan tangan kita bertindak sebagai sisi lain dari plat kapasitor (yang dibumikan melalui badan kita). Oleh itu pada asasnya kita melengkapkan litar Kapasitif tambahan (selari) dan dengan itu menambahkan kapasitans keseluruhan ke litar. (Kerana Kapasitor selari ditambah).

* Bagaimana ayunan dihasilkan menggunakan NAND Gate?

Penjelasan: Pada mulanya, salah satu input gerbang NAND (misalnya U2B) berada pada tahap TINGGI (1) dan input lain dibumikan melalui C2 (iaitu 0). Dan untuk kombinasi (1 & 0) di NAND GATE, kami mendapat output TINGGI (1).

Sekarang apabila output mendapat TINGGI, maka melalui rangkaian maklum balas dari output (melalui R3 & R10) kita mendapat nilai TINGGI ke port input yang sebelumnya dibumikan. Jadi, inilah perkara sebenarnya. Selepas isyarat maklum balas, Kapasitor C2 dikenakan melalui R3 dan setelah itu kami mendapat kedua-dua input NAND Gate pada HIGH LEVEL (1 & 1), dan output untuk kedua-dua input logik TINGGI adalah RENDAH (0). Jadi, Sekarang Kapasitor C2 habis dan berulang kali salah satu input NAND Gate mendapat RENDAH. Oleh itu kitaran ini berulang dan kita mendapat ayunan. Kita dapat mengawal frekuensi pengayun dengan mengubah nilai perintang dan Kapasitor (C2) kerana masa pengisian kapasitor akan berbeza dengan kapasitansi yang berbeza dan oleh itu frekuensi ayunan akan berbeza. Ini adalah bagaimana kita mendapat pengayun.

* Bagaimana kita mendapatkan frekuensi muzik (Terdengar) dari isyarat frekuensi tinggi?

Untuk mendapatkan julat frekuensi yang dapat didengar, kami mengurangkan dua isyarat frekuensi antara satu sama lain untuk mendapatkan isyarat frekuensi yang lebih rendah yang berada dalam julat yang dapat didengar. Di sini kita menggunakan Op-amp seperti pada tahap penguat pembezaan. Pada asasnya, pada tahap ini, ia mengurangkan dua isyarat input untuk memberi isyarat Amplified difference (f1 - f2). Ini adalah bagaimana kita mendapat frekuensi yang dapat didengar. Masih untuk menapis isyarat yang tidak diingini, kami menggunakan penapis lulus RENDAH untuk menyaring bunyi.

Catatan: Isyarat output yang kami dapatkan di sini sangat lemah, oleh itu kami memerlukan Amplifier tambahan untuk menguatkan isyarat. Anda boleh merancang litar penguat anda sendiri atau hanya memberi isyarat litar ini ke mana-mana penguat.

Harap, anda memahami cara kerja litar ini. Masih ada keraguan? Jangan ragu untuk bertanya bila-bila masa.

Langkah 3: Reka Litar

Sila rancang keseluruhan litar pada papan roti terlebih dahulu dan periksa. Kemudian reka bentuknya hanya pada PCB dengan pematerian yang betul.

Catatan1: Ini adalah litar frekuensi tinggi, oleh itu disarankan untuk menjaga komponen sedekat mungkin.

Catatan2: Gunakan hanya bekalan kuasa DC 5V (Tidak Lebih Tinggi), kerana had voltan IC.

Note3: Antena sangat penting dalam rangkaian ini, oleh itu sila ikuti semua arahan yang diberikan dengan ketat.

Langkah 4: Kerja Litar dan Simulasi Perisian

Sila lihat simulasi litar dan Video-nya.

Saya telah menambah Fail Litar Multisim, anda boleh menjalankan litar secara langsung menggunakan itu dan merancang sendiri dan melakukan manipulasi.

Hai, saya juga telah menambahkan pautan Litar Tinkercad (www.tinkercad.com/), di sana anda boleh merancang litar anda ATAU memanipulasi litar saya juga dan melakukan simulasi litar juga. Semua yang terbaik dengan belajar dan bermain dengannya.

Pautan Litar Tinkercad:

Harap Anda menyukai ini. Saya akan cuba memperbaikinya lebih jauh dan menambahkan versi analognya & berdasarkan Mikrokontroler (menggunakan VCO) tidak lama lagi yang akan mempunyai tindak balas linier yang lebih baik terhadap pergerakan isyarat tangan mengenai antena. Hingga saat itu, Nikmati bermain dengan ini.

Kemas kini: Lelaki, saya juga telah merancangnya dengan menggunakan LDR & 555