Nuostabus analoginis sintezatorius/vargonai naudojant tik atskirus komponentus: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Analoginiai sintezatoriai yra labai šaunūs, bet taip pat gana sunkiai pagaminami.

Taigi norėjau padaryti jį kuo paprastesnį, kad jo veikimas būtų lengvai suprantamas.

Kad jis veiktų, jums reikia kelių pagrindinių grandinių: paprasto osciliatoriaus su rezistoriumi pasirenkamu virpesių dažniu, kai kuriais klavišais ir pagrindine stiprintuvo grandine.

Jei vietoj klavišų mygtukų naudosite laidžius įklotus, galite padaryti savo versiją labai šaunią

Stilofonas!

Šioje pamokoje mes išmoksime ją pasigaminti ir sužinosime, kaip ji veikia.

Instrukcija skirta pradedantiesiems ir tarpiniams elektronikos entuziastams.

1 žingsnis: reikalingi įrankiai

Jums reikės lituoklio ir kai kurių prototipų plokščių, arba galite jį surinkti ant duonos lentos.

Jei esate šiek tiek labiau pažengęs, pateiksiu failus, skirtus jūsų PCB ėsdinimui.

2 žingsnis: Pradėkite nuo osciliatoriaus

Sintezatoriaus širdis yra „Astable Multivibrator“grandinė su operaciniu stiprintuvu. Internete rasite labai ilgus ir išsamius jo veikimo išvedžiojimus, bet aš pabandysiu paaiškinti jo veikimą paprasčiau.

Osciliatorių sudaro keli rezistoriai ir vienas kondensatorius.

„Op-amp“lyginamoji grandinė sukonfigūruota kaip „Schmitt“trigeris, kuris naudoja teigiamą rezistorių R1 ir R2 grįžtamąjį ryšį histerezei generuoti. Šis varžinis tinklas yra prijungtas tarp stiprintuvo išvesties ir neinvertuojančios (+) įvesties. Kai Vo (išėjimo įtampa) yra prisotinta prie teigiamo tiekimo bėgio, teigiama įtampa įjungiama neinvertuojančiam įvesties stiprintuvui. Panašiai, kai Vo yra prisotintas prie neigiamo tiekimo bėgio, neigiama įtampa įjungiama neinvertuojančiam įvesties stiprintuvui.

Ši įtampa lėtai įkrauna ir iškrauna kondensatorių (-) įvestyje per Rf rezistorių. Tarkime, mes pradedame nuo op-amper išėjimo esant teigiamai soties įtampai (+Vsat). Kondensatorius įkraunamas, o jo įtampa (Vc) lėtai kyla. Vidutiniškai R1 ir R2 sudaro įtampos daliklį, kurio įtampos išėjimas (Vdiv) yra stabili, kažkur tarp išėjimo soties įtampos (+Vsat) ir 0V. Kai kondensatoriaus įtampa viršija įtampos daliklio R1 ir R2 įtampą, op-amp apverčia savo būseną į neigiamą soties įtampą (-Vsat). Tada kondensatorius išleidžiamas per Rf rezistorių, kol jo įtampa (Vc) yra mažesnė už R1 ir R2 daliklių įtampą (Vdiv). Tada jis vėl apverčia savo būseną į pradinę būseną (+Vsat). Ir taip toliau ir toliau.

Tai iš tikrųjų sukuria osciliatoriaus kvadratinių bangų įtampos išėjimo įtampą ir, jei jis yra tinkamo dažnio, skleidžia garsinį toną.

3 žingsnis: Dažnių apskaičiavimas

Osciliatoriaus dažnį galima apskaičiuoti pagal aukščiau esančioje nuotraukoje pateiktą lygtį.

Galite derinti šį sintezatorių, ką tik norite.

Norėjau jį sureguliuoti C -dur - visi balti klavišai ant fortepijono. Tokiu būdu nėra „neteisingų“tonų ir lengva žaisti vaikams.

Taigi internete ieškojau konkrečių tonų dažnių sąrašo ir nusprendžiau sureguliuoti dalyką nuo C4 iki C5.

Aš apskaičiavau reikiamą rezistorių. Aš tai padariau įmantriai ir apskaičiavau su „Matlab“(„Octave“).

R1 ir R2 rezistorių dalikliui pasirinkau 22k omų rezistorius, kondensatoriui - 100nF dangtelį.

Čia yra kodas, jei esate tingus tai padaryti rankiniu būdu su skaičiuotuvu. Arba galite tiesiog naudoti apverstą lygtį rankiniam rezistoriaus skaičiavimui.

R1 = 220e3; R2 = 220e3;

lambda = R1/(R1+R2);

C = 100e-9;

f = [261,63 293,66 329,63 349,23 392 440 493,88 523,25]; %dažnių sąrašas

R = 1./(F.*2.*C.*log ((1+lambda)/(1-lambda)))

Štai rezultatai:

C4 = 17395 omai

D4 = 15498 omai

E4 = 13806 omai

F4 = 13032 omai

G4 = 11610 omų

A4 = 10343 omai

B4 = 9215 omų

C5 = 8697 omai

Žinoma, man reikėjo apvalinti reikšmes iki artimiausių rezistorių verčių. Aš naudojau standartinę E12 rezistorių seriją, kuri dažniausiai randama pomėgių dalių dėžutėje. Kadangi E12 rezistorių serija yra gana šiurkšti, aš naudoju 2 rezistorius nuosekliai kiekvienai vertei, kad priartėčiau prie norimo pasipriešinimo, ir sintezė bus labiau suderinta.

C4 = 2,2 k + 15 k omų D4 = 15 k + 470 omų

E4 = 8,2k + 5,6k omų

F4 = 12k + 1k omų

G4 = 4,7k + 6,8k omų

A4 = 10k + 330 omų

B4 = 8,2k + 1k omų

C5 = 8,2k + 470 omų

4 žingsnis: baigto osciliatoriaus schema

Čia yra osciliatoriaus dalies schema.

Naudodami atskirus klavišus, pasirenkate norimą pasipriešinimą ir sukuriamas norimas tonas.

Ši schema paaiškina, kodėl paspaudus kelis klavišus vienu metu skamba aukšti garsai. Vienu metu paspausdami kelis klavišus, lygiagrečiai prijungsite daugiau rezistorių šakų ir veiksmingai sujungsite jas lygiagrečiai, sumažindami bendrą varžą. Mažesnis pasipriešinimas sukuria didesnį tonas.

5 žingsnis: garsiakalbių stiprintuvas

Garsiakalbio stiprintuvą galima padaryti dar paprasčiau, tačiau nusprendžiau padaryti tikrą AB klasės stiprintuvo pakopą.

Sceną sudaro PNP ir NPN tranzistoriai, jungiamieji kondensatoriai ir du šališkieji rezistoriai ir diodai.

Labai elementaru, bet gerai veikia.

Prieš stiprintuvo pakopą aš įdėjau 100k logaritminį (garso) potenciometrą garsumui reguliuoti.

Kadangi pats potenciometras grandinėje išjungtų osciliatorių (papildomas pasipriešinimas), aš prieš jį pataikiau op-amp buferį, kuris sukuria aukštą įėjimo varžą priešais esančiai grandinei ir mažą varžą grandinėms po to tai.

Iš esmės buferis yra stiprintuvas, kurio padidėjimas yra 1.

Mano naudojamas „opamp“yra TL072, kuriame yra dvi stiprintuvo grandinės, todėl tai yra viskas, ko mums reikia.

6 žingsnis: pagalbiniai dalykai

Kairėje vaizdo pusėje yra įvesties jungčių antraštės, kuriose prijungiate maitinimo šaltinį.

Po jų eina du diodai, apsaugantys grandinę nuo atsitiktinio netinkamo poliškumo maitinimo šaltinio prijungimo.

Taip pat pridėjau du šviesos diodus, rodančius kiekvienos elektros linijos buvimą.

7 žingsnis: visa schema

Čia yra baigta schema.

8 žingsnis: maitinimo šaltinis

Grandinei reikalingas simetriškas maitinimas.

Jums reikia +12V ir -12V (9V taip pat veiktų).

Naudojau seną maitinimo šaltinį iš sugedusio rašalinio spausdintuvo, nes jis turėjo +12V ir -12V bėgius (žr. Nuotraukas)

Bet jūs taip pat galite pagaminti simetrišką +-12 V maitinimo šaltinį iš vieno 24 V maitinimo šaltinio, naudodami aukščiau pateiktą schemą.

Tačiau tik nepamirškite prie 7812 reguliatoriaus pritvirtinti radiatoriaus.

Arba galite nuosekliai prijungti du izoliuotus 12 V maitinimo šaltinius.

9 žingsnis: PCB

Jei norite išgraviruoti savo PCB, failą spausdinimui rasite čia. Klavišams naudojau 10x10 mm mygtukus.

Daugelis žmonių norėjo sužinoti, kur rasti mygtukų su gražiu dideliu dangteliu. Čia man pavyko rasti panašių mygtukų, kuriuos galite naudoti klaviatūrai:

www.banggood.com/custlink/GvDmqJEpth

Jie taip pat turėtų tilpti ant duonos lentos!

Tai yra filialo nuoroda - jūs mokate tą pačią kainą kaip ir be nuorodos, bet aš gaunu nedidelį komisinį mokestį, kad galėčiau nusipirkti daugiau komponentų būsimiems projektams:)

Kondensatoriaus parinkikliui aš litavau antraštę, kad galėčiau greitai pakeisti kondensatorius.

Kita vertus, grandinė yra pakankamai paprasta, kad galėtumėte ją surinkti ant duonos lentos arba lituoklio plokštės prototipo. Dar lengviau būtų sudėlioti ir pakeisti komponentus skirtingiems efektams.

Garsiakalbiui perdirbau seną vidinį kompiuterio garsiakalbį, jam sukūriau paprastą 3D spausdintą korpusą.

10 žingsnis: padaryta

Dabar jūsų sintezatorius baigtas ir jūs turėtumėte su juo groti nuostabias melodijas!

Tikiuosi, kad pamokymai jums patiko. Nedvejodami peržiūrėkite kitus mano nurodymus ir „YouTube“vaizdo įrašus!

Galite sekti mane „Facebook“ir „Instagram“

www.instagram.com/jt_makes_it

spoileriams apie tai, ką šiuo metu dirbu, užkulisiuose ir kitus priedus!