Una caixa de ressonància de butxaca: 6 passos

2025 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2025-01-13 06:57

Aquest dispositiu no només s'adapta a una butxaca, sinó que també produeix diversos tons musicals similars als d'una gaita (al meu entendre) mitjançant diverses combinacions de sis botons. Viouslybviament, només és un aparell per divertir els nens; tanmateix, el seu principi de treball es podria utilitzar (espero) en artefactes de música electrònica més seriosos.

Pas 1: Descripció del circuit

Oscil·lador controlat per tensió (VCO)

L'oscil·lador està construït amb un IC LM331 (un full de dades disponible aquí: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), un convertidor de tensió a freqüència amb una proporció exactament lineal entre la tensió d'entrada (Vin) i la freqüència de polsos a la sortida (Fout). Un transistor intern a la sortida de l’IC (pin 3) s’obre amb la freqüència que és una funció lineal de la tensió d’entrada. La tensió d'alimentació Vs està connectada al pin3 a través de la resistència R20; com a resultat, apareix un tren de polsos a la sortida. Aquests polsos obren periòdicament el transistor extern Q1 que condueix l’altaveu produint així un so. La tensió d'entrada prové d'un sumador de tensió que pot proporcionar diferents tensions mitjançant diferents combinacions dels seus botons. Tant l’oscil·lador com el sumador s’alimenten amb una bateria de 9 volts.

Sumador de tensió (VA)

El sumador de tensió passiu consta de 6 divisors de tensió, cadascun dels quals està compost per un retallador de potenciòmetres, una resistència i un díode. Quan es prem un polsador, la tensió Vs de la bateria s'aplica al divisor de tensió corresponent. La tensió de sortida d’un divisor correspon a una freqüència específica generada pel VCO. La freqüència de les oscil·lacions és directament proporcional a la tensió d’entrada de l’IC, cada divisor produeix una tensió un 6% superior a la tensió produïda pel divisor anterior. El motiu és que les freqüències de dues notes consecutives difereixen un 6%; així, sis divisors produeixen tensions corresponents a sis notes diferents. La resistència converteix el voltatge en corrent que es pot afegir als corrents d'altres divisors quan es premen diversos botons. El díode no permet que el corrent d’un divisor flueixi cap a altres divisors, el corrent només pot fluir cap a la resistència de suma R13; per tant, tots els separadors són independents els uns dels altres. Podeu obtenir més informació sobre els additius de tensió passius aquí:

Sumador de tensió passiu

ca.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

ca.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Simple_Op-amp_Summer_Design#Passive_summer

Mescladors d'àudio

sound.whsites.net/articles/audio-mixing.htm

Pas 2: ajustar els voltatges

Així és com vaig procedir a establir les tensions necessàries:

1) Connecteu un voltímetre entre terra i Vin.

2) Premeu tots els polsadors de VA, llegiu el voltímetre. En el meu cas es llegia 1,10 volts. Aquest és el voltatge màxim disponible a la sortida del VA. El disseny dels PBs es mostra a la imatge superior.

3) Agafeu la tensió produïda pel primer divisor (polsador 1) com a "V1". Com que cada tensió és un 6% més gran que l'anterior, composeu una equació:

V1 + 1,06xV1 + (1,06 ^ 2) xV1 + (1,06 ^ 3) xV1 + (1,06 ^ 4) xV1 + (1,06 ^ 5) xV1 = 1,10

Resoldre això per a "V1" dóna V1 = 0,158V

Per tant, les tensions dels altres divisors són: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V. He arrodonit aquests valors al segon decimal: V1 = 0,16 V, V2 = 0,17 V, V3 = 0,18 V, V4 = 0,19 V, V5 = 0,20 V, V6 = 0,21 V.

Ajusteu els retalladors corresponents per obtenir aquests valors. Si la freqüència de sortida del VCO no correspon a una nota específica, ajusteu el retallador R19 del VCO (sense tocar els retalladors del VA!) Fins que es generi una nota específica. R19 permet ajustar la freqüència de sortida del VCO sense un rang determinat sense canviar Vin. Podeu comprovar les freqüències de les notes amb un mesurador de freqüència o sintonitzar una nota amb un sintonitzador de so (per exemple, Garage Band té aquesta funció a la secció "enregistrament de veu").

Segons el meu càlcul, el VA pot generar 34 tensions independents; només sis d'elles coincideixen amb notes exactes, les combinacions dels botons donen tons que envolten les notes exactes a +/- 30 cèntims (un cèntim és un 1/100 d'un semitò).

Aquí trobareu una taula amb notes i les seves respectives freqüències:

web.archive.org/web/20081219095621/https://www.adamsatoms.com/notes/

Pas 3: llista de materials

Sumador de tensió

SW1 … SW6: polsadors

R1, R3, R5, R7, R9, R11: retalladors 5K

R2, R4, R6, R8, R10, R12 - 1K

R13 - 330 Ohm

D1 … D6 - IN4001

Oscil·lador controlat per tensió

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 Ohm

R17 - 6,8 K

R18 - 12K

R19 - talladora 10K

R20 - 10K

R21 - 1K

C1 - 0,1, ceràmica

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, ceràmica

LS1: altaveu petit amb impedància de 150 Ohm

SW1: commutador

Socket per IC

Bateria de 9V

Nota: la potència nominal de totes les resistències és de 0,125 W, precisió (totes excepte R15, R17, R18) - 5%, precisió de R15, R17, R18 - 1%. També seria desitjable utilitzar retalladors de diversos torns d'alta precisió per a un ajust més exacte.

Pas 4: Instruments i eines

Necessitava un ganivet x-acto per fer la placa de circuit, després un soldador amb soldadura i un tallador de filferro per construir el circuit mateix. Es necessita un tornavís fi per ajustar els retalladors per configurar les tensions necessàries als separadors. Es necessita un multímetre per controlar les tensions ajustades i comprovar el circuit en general.

Podeu observar les notes amb què sintonitzeu el circuit amb un sintonitzador de so, com un incrustat a Garage Band. També podeu utilitzar un oscil·loscopi virtual com Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) per veure les oscil·lacions. He adjuntat una captura de pantalla d’aquest oscil·loscopi que mostra la forma de les oscil·lacions generades pel meu dispositiu.

Pas 5: recinte i placa de circuit

He utilitzat una caixa disponible de plàstic transparent i de mida 125 x 65 x 28 mm. El vaig pintar de blanc a l'interior i vaig fer altres modificacions necessàries per allotjar la part electrònica del meu dispositiu. Podeu seguir el vostre propi camí per fer aquest recinte. Pel que fa a la placa de circuits, la vaig fer de textolita de vidre revestit de coure tallant coixinets quadrats a la làmina i soldant components a aquests coixinets. Em sembla més còmode aquest mètode que fer un PCB quan només es tracta d’una sola peça.