Piano electrònic senzill: 3 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

L’electrònica pot fer sons molt fàcilment amb només un grapat de peces. A continuació s’explica com fer un piano senzill amb un temporitzador 555. Vaig dissenyar i provar aquest circuit amb Tinkercad i després vaig construir el real.

Aquí teniu tot el que necessiteu:

• Temporitzador 1 x 555 (Jameco)
• 8 polsadors (Jameco)
• 1 x condensador de 100 nF (Jameco)
• 1 x Assortiment de resistències: 390Ω, 620Ω, 910Ω, 2 x 1kΩ, 1,1kΩ, 1,3kΩ, 1,5kΩ, 6,2kΩ (Jameco)
• 1 x brunzidor piezoelèctric (Jameco)
• Fil de connexió de 22 AWG (Jameco)
• 1 connector de bateria de 9 V (Jameco)
• 1 x tauler sense soldar (Jameco)
• 1 x bateria de 9V

Pas 1: una mica de fons

A (1kΩ) "," top ": 0.3485342019543974," left ": 0.67578125," height ": 0.08143322475570032," width ": 0.048828125}, {" noteID ":" NU0SMSRIFJYSKZN "," author ":" joshua.brooks "," text ":" R_B (varia segons la nota) "," top ": 0.3534201954397394," left ": 0.3515625," height ": 0.08143322475570032," width ": 0.3154296875}, {" noteID ":" NTR1FHAIFJYSL0Q "," author ":" joshua.brooks ", "text": "C (100 nF)", "top": 0.509771986970684, "left": 0.6787109375, "height": 0.08143322475570032, "width": 0.048828125}] ">

Perill: hi ha matemàtiques per davant …

Si no us interessa el funcionament d’aquesta cosa i voleu començar a muntar-lo directament, continueu amb el pas següent.

Aquest piano utilitza el mode astable d’un circuit integrat de temporitzador 555 comú per produir el to que impulsa l’altaveu (timbre piezoelèctric). Si teniu curiositat per saber com funciona un temporitzador 555 i els diferents modes de configuració, aquí teniu una bona instrucció.

Cada nota musical té una freqüència principal, és a dir, quantes vegades per segon la cosa que produeix el so vibra d'anada i tornada per segon. La freqüència produïda per un temporitzador 555 en mode astable depèn dels valors del condensador (C) i de dues resistències (R_A & R_B). Aquesta relació és

Vaig decidir dissenyar-ho perquè R_A i C són iguals per a totes les notes (R_A és 1kΩ i C és 100 nF). Això deixa R_B per definir el to. Per tant, per a qualsevol freqüència particular,

La manera com es connecta aquesta cosa per a qualsevol botó R en concret_B és el valor de totes les resistències des del botó fins al final de la cadena de resistències a la dreta sumades. Per tant, es tractava de trobar la cadena adequada de resistències per fer funcionar aquest problema. La taula següent mostra com es van triar les resistències. Començant per la nota més alta, R_B es va calcular per a cada nota i es van triar les resistències disponibles normalment per aproximar-se a R_B.

Nota	freq. (Hz)	RB (Ω)	Resistència (s)
C5	523	13151	1,5kΩ + 1,3kΩ + 620Ω + 1,1kΩ + 1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6,2kΩ
D5	587	11662	1,3kΩ + 620Ω + 1,1kΩ + 1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6,2kΩ
E5	659	10335	620Ω + 1,1kΩ + 1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6,2kΩ
F5	698	9727	1.1kΩ + 1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6.2kΩ
G5	784	8611	1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6,2kΩ
A5	880	7617	910Ω + 390Ω + 6,2kΩ
B5	988	6731	390Ω + 6,2kΩ
C6	1047	6325	6,2 kΩ

A causa de l’opció d’utilitzar resistències disponibles habitualment per aproximar els valors desitjats, els tons estan una mica apagats, però no gaire.

Pas 2: proveu abans de comprar peces

Primer vaig "construir" aquest circuit a Tinkercad per provar-lo i assegurar-me que tot funcionés abans de muntar el circuit real. Això em va permetre provar diferents valors i configuracions de resistències (de franc!) Abans de decidir-me pel disseny final. Fins i tot vaig poder escoltar el que sona al meu navegador.

Aquí teniu el piano a Tinkercad. Premeu "Inicia la simulació" per provar-ho.

Pas 3: uniu-lo

Després de recollir les parts de la llista al principi d’aquest instructiu, és hora de reunir-les.

Les llargues files situades a la part superior i inferior de la placa estan destinades a connectar l’alimentació (+9 volts i terra) de la bateria a la resta del circuit. Aquestes files estan connectades elèctricament i actuen com un cable entre els components pressionats als seus forats. Finalment, el fil negre (terra) es connectarà a la fila de la part inferior i el fil vermell (+9 volts) es connectarà a la fila de la part superior. Encara no ho feu. Connectareu la bateria per últim.

De la mateixa manera, cada columna de 5 forats a la zona central està connectada elèctricament. Per tant, qualsevol cosa connectada a la mateixa columna es connecta com si fos per un cable. Tingueu en compte que les columnes per sobre i per sota de l'àrea buida del centre estan separades elèctricament.

Comenceu col·locant el xip de temporitzador 555 a la taula de treball. Estarà alineat de manera que el punt que hi ha a sobre (indicador del pin 1) quedi a la part inferior esquerra quan ho mireu. Col·loqueu-lo cap al costat dret de la placa de taula de manera que els passadors estiguin a cavall del canal buit que corre pel centre de la placa de taula. Premeu-lo amb cura amb una pressió uniforme fins que tots els passadors hagin entrat als seus forats i el xip quedi pla a la superfície de la placa.

Els passadors del 555 estan numerats 1, 2, 3, 4 a la part inferior d’esquerra a dreta i 5, 6, 7, 8 a la part superior de dreta a esquerra. Funcionen en sentit antihorari començant per la part inferior esquerra.

Connecteu el pin 2 al pin 6 del 555 mitjançant una longitud adequada de cable de connexió. Podeu veure-ho com el fil verd de les imatges anteriors. Connecteu el pin 1 a la fila de terra de la part inferior. Connecteu els pins 4 i 8 a la fila de +9 volts a la part superior del tauler.

Dobleu amb compte els cables d’un dels resistors d’1kΩ (marró-negre-vermell) i connecteu-lo entre el pin 7 del 555 i la fila de +9 volts de la part superior.

Connecteu el condensador entre els pins 1 i 2 del 555.

Si el brunzidor piezoelèctric que teniu té cables flexibles, connecteu el cable positiu (vermell) al pin 3 del temporitzador 555. Connecteu el cable negatiu (negre) a la fila de terra de la part inferior. En cas contrari, si el vostre piezo té passadors rígids, col·loqueu-lo sobre el tauler de control a la dreta del 555 amb el passador negatiu en algun lloc de la fila del terra. Localitzeu on es connectarà el pin positiu amb el tauler i poseu un cable de connexió per connectar aquesta columna amb el pin 3 del 555. A continuació, premeu el piezo al seu lloc.

Ara, pels botons. Comenceu posant un petit cable de connexió entre el pin 7 del 555 i alguna columna a l'esquerra (vegeu el cable taronja a la imatge superior). Localitzeu la resistència de 6,2 kΩ (blau-vermell-vermell) i connecteu-la entre l’altre extrem d’aquest cable de connexió i una altra columna a l’esquerra.

Col·loqueu un dels polsadors de manera que quedi a cavall del canal al mig de la placa amb el passador superior dret a la mateixa columna que la resistència. Premeu-lo amb cura cap al seu lloc de manera que quedi totalment assegut a la pissarra. Connecteu un cable de connexió de longitud adequada entre el pin inferior dret del botó i el pin 2 del 555.

Ara és hora de fer una prova ràpida! Connecteu el cable negre del connector de la bateria a la fila inferior (terra) i el cable vermell a la fila superior (+9 volts). Connecteu la bateria al connector de la bateria. Proveu de prémer el botó i hauríeu d'escoltar un to. Si no sentiu so, torneu a comprovar totes les connexions, assegureu-vos que la bateria és bona i torneu-ho a provar. Després d'aquesta prova, desconnecteu la bateria.

Ara cadascun dels botons restants s’afegeix de dreta a esquerra. Connecteu la resistència de la columna de la resistència anterior a on hi haurà el botó següent (4 files a l'esquerra a les imatges anteriors). Col·loqueu el següent botó al lloc amb el passador superior dret a l’altre extrem de la resistència. Connecteu un petit cable de connexió entre el pin inferior esquerre d’aquest botó i el pin inferior esquerre del botó situat a la dreta. Feu això per a tots els botons. Les resistències en ordre de dreta a esquerra seran:

• 390Ω (taronja-blanc-marró)
• 910Ω (blanc-marró-marró)
• 1kΩ (marró-negre-vermell)
• 1,1 kΩ (marró-marró-vermell)
• 620Ω (blau-vermell-marró)
• 1,3 kΩ (marró-taronja-vermell)
• 1,5 kΩ (marró-verd-vermell)

Després que totes les resistències i els botons estiguin al seu lloc, torneu a connectar la bateria i comenceu a jugar.