Theremin: an Electronic Odyssey [on 555 Timer IC] * (Tinkercad): 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

En aquest experiment, he dissenyat un Theremin òptic amb un temporitzador 555 IC. Aquí us mostraré com generar música (a prop seu: P) sense tocar ni l’instrument musical. Bàsicament, aquest instrument es diu Theremin, construït originalment per un científic rus Léon Theremin. El theremin original utilitzava interferències de radiofreqüència causades pel moviment de la mà del jugador per canviar el to de l’instrument. Aquest teremin òptic depèn de la intensitat de llum que cau sobre un fotoresistor que es pot controlar pel moviment de la mà del jugador. Intentaré explicar també totes les etapes del circuit. Espero que us encantarà aquesta pràctica implementació d'Electrònica que hauríeu estudiat a la vostra universitat.

No teniu components electrònics? O Tens por jugar amb productes electrònics? Ei, no cal que us preocupeu!

He dissenyat tot aquest circuit pràcticament a Tinkercad (www.tinkercad.com). Mireu-ho i jugueu amb l'electrònica dissenyant coses reals i també executant-les (simulació).

Pas 1: components necessaris

Aquí teniu la llista de tots els components essencials necessaris per construir aquest circuit:

1) 555 IC temporitzador

2) Resistència de 10 kOhm

3) LDR (fotoresistència)

4) Condensador de 100 nF

5) Piezo (brunzidor)

6) Bateria +9 V i presa de corrent continu (5,5 mmx2,1 mm)

Primer de tot, dissenyeu tot aquest circuit a tinkercad per fer-vos una idea. També podeu comprovar la sortida de circuits bàsics a tinkercad. He adjuntat el fitxer CSV que conté la llista de tots els components com a referència.

Pas 2: disseny i funcionament de circuits

Bàsicament, el temporitzador IC 555 és un circuit integrat (xip) que s’utilitza en diverses aplicacions de temporitzador, generació d’impulsos i oscil·ladors. El 555 es pot utilitzar per proporcionar retards de temps, com a oscil·lador i com a element de flip-flop.

Hi ha diversos modes d’aplicació del 555 Timer IC, segons com ho configurem.

El 555 Timer IC es pot connectar en el seu mode Monostable produint així un temporitzador de precisió d’una durada fixa, o bé en el seu mode Bistable per produir una acció de commutació tipus flip-flop. Però, aquí connectem el temporitzador IC 555 en un mode Astable per produir un circuit oscil·lador 555 molt estable per generar formes d’ona de funcionament lliure d’alta precisió, la freqüència de sortida es pot ajustar mitjançant un circuit de tanc RC connectat externament format per només dues resistències i un condensador.

Al circuit de sortida es pot veure el circuit del tanc RC, on LDR (Light Dependent Resistor) també actua com a part del circuit del tanc RC juntament amb la resistència i el condensador de 10 k Ohm.

TREBALL BÀSIC: Simplement movent la mà sobre el LDR, estem canviant la quantitat de llum que cau sobre el LDR, que està canviant la intensitat de la llum i, per tant, la seva resistència general. Més la llum, menys resistència i viceversa. Per tant, en canviar la resistència de LDR, estem canviant la constant de temps RC del circuit general, que està canviant la freqüència d’aquest circuit (polsos quadrats generats per 555 Timer IC) pel temps de càrrega i descàrrega del condensador.

Explicació completa:

Quan el 555 està en mode astable, la sortida del pin 3 és un flux continu d’impulsos (ones quadrades).

El pin 2 és el pin Trigger (utilitzat per activar els components del circuit), es connectarà a terra mitjançant un condensador. La càrrega i descàrrega d’aquest condensador commuta als pins 3 i 7. El pin 3 és el pin de sortida. En aquest circuit emet un senyal d'ona quadrada. El pin 4 és el pin de restabliment. Aquest pin està connectat al costat positiu de la bateria. El pin 6 és el pin Threshold.

El condensador es carregarà i quan arribi a uns 2/3 Vcc (tensió de la bateria), es detecta mitjançant el pin Threshold. D’aquesta manera s’acabarà l’interval de temps i s’enviarà 0 V (Volt) al pin de sortida 3 (l’apaga). El pin 7 és el pin de descàrrega. Aquest pin també l’apaga el pin Threshold 6. Quan s’apaga el pin 7, talla l’alimentació del condensador i fa que es descarregui. El pin 7 també controla el temps. El pin 7 està connectat a la resistència de 100K ohm (LDR) i el canvi del valor de la resistència de 100K ohm (LDR) canvia el temps del pin 7 i, per tant, canvia la freqüència de sortida d’ona quadrada pel pin 3. El pin 8 està connectat al font d'alimentació positiva (Vcc).

El xip 555 està en mode astable, cosa que significa que el pin 3 envia un flux continu d’impulsos entre 9 i 0 volts (senyal d’ona quadrada). En el següent circuit he modificat el generador d’ones quadrades estàndard de 555 substituint la resistència de 100 k ohms per una resistència depenent de la llum (LDR) o fotoresistor. També he afegit un altaveu piezoelèctric per convertir les ones en so.

Així es genera el so mitjançant el temporitzador IC 555 i LDR. Espero que vosaltres entenguéssiu la lògica. Si no enteníeu la lògica del mode astable, llegiu una mica sobre tots els diferents modes, doncs seria més fàcil d’entendre. Encara teniu dubtes? No dubteu a preguntar

Pas 3: Resultat de la simulació

Consulteu la simulació del circuit (sortida de l’oscil·loscopi) i el seu funcionament real del circuit que he dissenyat a la placa mitjançant el vídeo. Espero que us hagin agradat els sons fantasmagòrics: P (arrencada de moto).

Apunteu-ho a observar: tingueu en compte que inicialment no poso cap llum de la torxa i gairebé la cobro amb la mà per bloquejar la llum, i estic rebent un so molt BAIX FREQÜENT. Mentre es mou una mica la mà cap amunt, augmenta la llum i, per tant, la freqüència augmenta lleugerament. Però quan poso la llum de la torxa, la freqüència salta a una freqüència molt més alta de sobte a causa de la gran quantitat de llum. Vegeu com es pot jugar amb ell per generar sons de freqüència diferents.

Disseny de circuits basat en programari a Tinkercad:

Visiteu el lloc web, modifiqueu el circuit i també feu la simulació del circuit.

El meu altre circuit Theremin amb NAND Logic Gates:

Espero que us hagi agradat. Intentaré millorar-lo aviat afegint components addicionals per millorar l’ona sonora i augmentar el rang de freqüències.

Fins llavors, gaudiu jugant amb l’electrònica sense preocupar-vos mai de fer malbé res. Endevina què? també podeu obtenir el disseny de PCB CAD d'EAGLE exportant-lo. A més, fins i tot podeu dissenyar models en 3D en aquest increïble lloc web: www.tinkercad.com

TOT EL MILLOR: D