ციფრული თერემინი: შეხებადი მუსიკალური ინსტრუმენტი: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ციფრული ელექტრონიკის ამ ექსპერიმენტში მე გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა შექმნათ მუსიკა (მასთან ახლოს: P) მუსიკალურ ინსტრუმენტზე შეხების გარეშე, Oscillators & Op-amp- ის გამოყენებით. ძირითადად ამ ინსტრუმენტს ჰქვია ტერემინი, რომელიც თავდაპირველად აგებული იყო ანალოგური მოწყობილობების გამოყენებით რუსი მეცნიერის ლეონ თერმინის მიერ. მაგრამ ჩვენ შევქმნით მას IC– ების გამოყენებით, რომლებიც წარმოქმნიან ციფრულ სიგნალებს და მოგვიანებით ჩვენ მათ მუსიკალურ ანალოგებად ვაქცევთ. შევეცდები ავხსნა წრის ყველა ეტაპიც. ვიმედოვნებ, რომ თქვენ მოგეწონებათ ეს ის პრაქტიკული განხორციელება, რასაც თქვენ სწავლობდით თქვენს კოლეჯში.

მე ასევე შევქმენი ეს წრე www.tinkercad.com– ზე და შევასრულე კომპონენტების სიმულაცია. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ სცადოთ და მანიპულირება მოახდინოთ როგორც გსურთ, რადგან იქ დასაკარგი არაფერია, მხოლოდ სწავლა და გართობა!

ნაბიჯი 1: კომპონენტები

აქ არის ყველა აუცილებელი კომპონენტის ჩამონათვალი, რომელიც საჭიროა ამ სქემის შესაქმნელად:

1) MCP602 OpAmp (დიფერენციალური გამაძლიერებელი) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

3) რეზისტორები: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k და 1x 1.5k

4) პოტენციომეტრი: 2x 10k ქოთანი

5) კონდენსატორები: 2x 100pF, 1x 1nF და 1x 4.7µF კონდენსატორი (ელექტროლიტური)

6) პურის დაფა/PCB დაფა

7) ტელესკოპური ანტენა (მინიმალური მოთხოვნა: 6 მმ დიამეტრი და 40 სმ+ სიგრძე) ან უმჯობესია გამოიყენოთ სპილენძის მილი მოცემული ზომებით უკეთესი მგრძნობელობისთვის

8) დენის DC ჯეკი (5.5 მმ x2.1 მმ) და აუდიო ჯეკი (3.5 მმ)

9) სხვა კომპონენტები, როგორიცაა მავთული და შედუღების ნაწილები

შენიშვნა: თქვენ შეგიძლიათ ყველა ეს კომპონენტი მარტივად იპოვოთ რადიოზე ან ონლაინში amazon/ebay– ზე. ასევე გაითვალისწინეთ, რომ tinkercad ჩართვაში, op-amp & Nand კარიბჭეები განსხვავებულია, მაგრამ ისინი ასევე იმუშავებენ. მაინც თუ რაიმე სირთულეს შეხვდებით რომელიმე კომპონენტის მიღებისას, შემატყობინეთ.

ნაბიჯი 2: გავიგოთ წრიული მუშაობა

ზემოთ შეგიძლიათ იხილოთ სქემის განლაგების სურათი მითითებისთვის.

მუშაობა: ძირითადად ტერმინი მუშაობს პრინციპზე, რომ ჩვენ ვაწარმოებთ ორ ოსცილატორულ (ანალოგიურ სინუსურ ტალღას) სიგნალს ორი განსხვავებული ოსცილატორისგან- 1) ერთი არის ფიქსირებული ოსცილატორი 2) მეორე არის ცვლადი ოსცილატორი. ჩვენ ძირითადად ვიღებთ ამ ორი სიხშირის სიგნალის განსხვავებას, რათა გამომავალი სიგნალები მივიღოთ ხმის სიხშირის დიაპაზონში (2Hz-20kHz).

* როგორ ვართ?

როგორც ხედავთ, NAND კარიბჭის ქვემოთ (U2B) წრე არის ფიქსირებული ოსცილატორი, ხოლო ზემოთ NAND კარიბჭე (U1B) არის ცვლადი ოსცილატორის წრე, რომლის საერთო სიხშირე ოდნავ იცვლება ხელის მოძრაობით ანტენის გარშემო მასთან დაკავშირებული! (Როგორ ?)

* როგორ ცვლის ხელის მოძრაობა ანტენის გარშემო ოსცილატორის სიხშირეს?

ახსნა: სინამდვილეში, ანტენა აქ არის დაკავშირებული C1 კონდენსატორის პარალელურად. ანტენა მოქმედებს როგორც კონდენსატორის ფირფიტა და ჩვენი ხელი მოქმედებს როგორც კონდენსატორის ფირფიტის მეორე მხარე (რომელიც დაფუძნებულია ჩვენს სხეულზე). ამრიგად, ჩვენ ვასრულებთ დამატებით (პარალელურ) კონდენსატორულ წრეს და, შესაბამისად, ვამატებთ წრედის საერთო ტევადობას. (რადგან კონდენსატორები პარალელურად ემატება).

* როგორ წარმოიქმნება რხევები NAND Gate– ის გამოყენებით?

ახსნა: თავდაპირველად, NAND კარიბჭის ერთ -ერთი შესასვლელი (მაგალითად U2B) არის მაღალ დონეზე (1) და სხვა შეყვანა არის დასაბუთებული C2 (ანუ 0). და (1 & 0) კომბინაციისთვის NAND GATE, ჩვენ ვიღებთ გამომავალს HIGH (1).

ახლა, როდესაც გამომავალი ხდება მაღალი, მაშინ გამოხმაურების ქსელის მეშვეობით გამომავალიდან (R3 & R10) ჩვენ ვიღებთ მაღალ მნიშვნელობას ადრე დასაბუთებული შეყვანის პორტში. ასე რომ, აქ არის რეალური რამ. უკუკავშირის სიგნალის შემდეგ, კონდენსატორი C2 იტვირთება R3– ის საშუალებით და ამის შემდეგ ჩვენ ვიღებთ NAND Gate– ის ორივე შეყვანას HIGH LEVEL– ზე (1 და 1), ხოლო ორივე მაღალი ლოგიკური შეყვანის გამომავალი არის LOW (0). ამრიგად, ახლა კონდენსატორი C2 ანაზღაურებს უკან და ისევ ერთი NAND Gate– ის ერთ -ერთი შეყვანა ხდება დაბალი. ეს ციკლი მეორდება და ჩვენ ვიღებთ რხევებს. ჩვენ შეგვიძლია გავაკონტროლოთ ოსცილატორის სიხშირე რეზისტორისა და კონდენსატორის (C2) მნიშვნელობის შეცვლით, რადგან კონდენსატორის დატენვის დრო განსხვავდება სხვადასხვა ტევადობით და შესაბამისად იცვლება რხევის სიხშირეც. ასე ვიღებთ ოსცილატორს.

* როგორ მივიღოთ მუსიკალური (მოსმენილი) სიხშირე მაღალი სიხშირის სიგნალებიდან?

მოსმენილი სიხშირის დიაპაზონის მისაღებად, ჩვენ გამოვაკლებთ ორ სიხშირის სიგნალს ერთმანეთისგან, რათა მივიღოთ უფრო დაბალი სიხშირის სიგნალები, რაც აუდიტორიის ფარგლებშია. აქ ჩვენ ვიყენებთ Op-amp- ს, როგორც დიფერენციალური გამაძლიერებლის ეტაპზე. ძირითადად ამ ეტაპზე, ის აკლებს ორ შეყვანის სიგნალს, რათა მისცეს გამაძლიერებელი განსხვავების (f1 - f2) სიგნალი. ასე ვიღებთ ხმოვან სიხშირეს. ჯერ კიდევ არასასურველი სიგნალების გასაფილტრავად, ჩვენ ვიყენებთ LOW pass ფილტრს ხმაურის გასაფილტრად.

შენიშვნა: გამომავალი სიგნალი, რომელსაც აქ ვიღებთ, ძალიან სუსტია, ამიტომ ჩვენ გვჭირდება დამატებითი გამაძლიერებელი სიგნალის გასაძლიერებლად. თქვენ შეგიძლიათ შეიმუშაოთ საკუთარი გამაძლიერებელი წრე ან უბრალოდ მიაწოდოთ ამ მიკროსქემის სიგნალი ნებისმიერ გამაძლიერებელს.

იმედია, გესმით ამ წრის მუშაობა. კიდევ გაქვთ რაიმე ეჭვი? თავისუფლად იკითხეთ ნებისმიერ დროს.

ნაბიჯი 3: შეიმუშავეთ წრე

გთხოვთ, ჯერ შეიმუშაოთ მთლიანი წრე პურის დაფაზე და შეამოწმოთ. შემდეგ შეიმუშავეთ იგი მხოლოდ PCB– ზე სათანადო შედუღებით.

შენიშვნა 1: ეს არის მაღალი სიხშირის წრე, ამიტომ მიზანშეწონილია შეინარჩუნოთ კომპონენტები რაც შეიძლება ახლოს.

შენიშვნა 2: გთხოვთ გამოიყენოთ მხოლოდ +5V DC დენის წყარო (არა უფრო მაღალი), IC ძაბვის შეზღუდვების გამო.

შენიშვნა 3: ანტენა ძალიან მნიშვნელოვანია ამ წრეში, ამიტომ გთხოვთ მიჰყევით ყველა მითითებას მკაცრად.

ნაბიჯი 4: წრიული მუშაობა და პროგრამული უზრუნველყოფის სიმულაცია

გთხოვთ იხილოთ სქემის სიმულაცია და მისი ვიდეო.

მე დავამატე Multisim Circuit ფაილი, თქვენ შეგიძლიათ პირდაპირ აწარმოოთ წრე ამის გამოყენებით და შეიმუშაოთ საკუთარი და გააკეთოთ მანიპულაციები.

ჰეი, მე ასევე დავამატე Tinkercad (www.tinkercad.com/) მიკროსქემის ბმული ასევე, იქ თქვენ შეგიძლიათ შეიმუშაოთ თქვენი წრე ან მანიპულირება ჩემი წრიულით ასევე შეასრულოთ წრიული სიმულაციებიც. ყოველივე საუკეთესოს სწავლა და თამაში.

Tinkercad მიკროსქემის ბმული:

იმედია მოგეწონათ ეს. შევეცდები კიდევ უფრო გავაუმჯობესო იგი და მალე დავამატო მისი ანალოგური ვერსია და მიკროკონტროლერზე დაფუძნებული (VCO– ს გამოყენებით), რომელსაც უკეთესი ხაზოვანი პასუხი ექნება ანტენის შესახებ ხელის მოძრაობის მოძრაობებზე. მანამდე ისიამოვნეთ ამ თერმინთან თამაშით.

განახლება: ბიჭებო, მე ასევე შევიმუშავე ეს სხვა ტერმინი LDR & 555 გამოყენებით