ترمینال دیجیتال: ابزار موسیقی بدون لمس: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

در این آزمایش با Digital Electronics ، من به شما نحوه تولید موسیقی (نزدیک به آن: P) بدون دست زدن به ساز موسیقی ، با استفاده از Oscillators & Op-amp را نشان می دهم. اصولاً این ساز به نام ترمین نامیده می شود که در اصل با استفاده از دستگاه های آنالوگ توسط دانشمند روسی لئون ترمین ساخته شده است. اما ما این را با استفاده از IC هایی که سیگنال های دیجیتال تولید می کنند طراحی می کنیم و بعداً آنها را برای موسیقی به آنالوگ تبدیل می کنیم. من سعی می کنم هر مرحله از مدار را نیز توضیح دهم. امیدوارم از اجرای عملی آنچه در کالج خود خوانده اید لذت ببرید.

من همچنین این مدار را در www.tinkercad.com طراحی کرده ام و شبیه سازی اجزای آن را انجام داده ام. می توانید آن را امتحان کنید و هر طور که دوست دارید آن را دستکاری کنید ، زیرا چیزی برای از دست دادن وجود ندارد ، فقط یادگیری و سرگرمی است!

مرحله 1: اجزاء

در اینجا لیستی از تمام اجزای ضروری مورد نیاز برای ساخت این مدار آمده است:

1) MCP602 OpAmp (تقویت کننده دیفرانسیل) x1

2) IC CD4093 (4 NAND Gates IC) x1

3) مقاومت: 6x 10k ، 1x 5.1k ، 1x6.8k و 1x 1.5k

4) پتانسیومتر: قابلمه 2x 10k

5) خازن: 2x 100pF ، 1x 1nF و 1x 4.7µF خازن (الکترولیتی)

6) تخته نان/برد PCB

7) آنتن تلسکوپی (حداقل نسبت: قطر 6 میلی متر و طول 40 سانتی متر+ طول) یا بهتر است برای حساسیت بهتر از لوله مسی با ابعاد داده شده استفاده کنید.

8) جک DC قدرت (5.5mmx2.1mm) و جک صوتی (3.5mm)

9) اجزای دیگر مانند سیم و قطعات لحیم کاری

توجه: همه این اجزا را می توانید به راحتی در یک رادیو یا آنلاین در amazon/ebay بیابید. همچنین توجه داشته باشید که در مدار tinkercad ، دروازه های op-amp و Nand متفاوت هستند ، اما آنها نیز کار خواهند کرد. هنوز اگر در دریافت هر جزء مشکلی پیدا کردید ، به من اطلاع دهید.

مرحله 2: بیایید نحوه عملکرد مدار را درک کنیم

در بالا می توانید تصویر طرح بندی مدار را برای مرجع پیدا کنید.

کار: اساساً ترمینین بر این اصل کار می کند که ما دو سیگنال نوسانی (موج سینوسی به صورت آنالوگ) از دو نوسان ساز مختلف تولید می کنیم- 1) یکی نوسان ساز ثابت 2) دوم نوسان ساز متغیر. و ما اساساً تفاوت آن دو سیگنال فرکانسی را برای بدست آوردن سیگنال های خروجی در محدوده فرکانس شنیداری (2Hz-20kHz) در نظر می گیریم.

* حال ما چطور است؟

همانطور که مشاهده می کنید ، زیر مدار NAND (U2B) یک نوسان ساز ثابت و مدار دروازه NAND فوق (U1B) یک مدار نوسان ساز متغیر است که فرکانس کلی آن با حرکت دست در اطراف آنتن متصل به آن کمی تغییر می کند! (چگونه؟)

* چگونه حرکت دست در اطراف آنتن فرکانس نوسان ساز را تغییر می دهد؟

توضیح: در واقع ، آنتن در اینجا به موازات C1 Capacitor متصل است. آنتن به عنوان یکی از صفحات خازن و دست ما به عنوان طرف دیگر صفحه خازن (که از طریق بدن ما زمین گیر شده است) عمل می کند. بنابراین اساساً ما مدار خازنی اضافی (موازی) را تکمیل می کنیم و در نتیجه ظرفیت کلی را به مدار اضافه می کنیم. (زیرا خازن ها به صورت موازی اضافه می شوند).

* چگونه نوسانات با استفاده از NAND Gate ایجاد می شود؟

توضیح: در ابتدا ، یکی از ورودی های دروازه NAND (برای مثال U2B) در سطح HIGH (1) است و سایر ورودی ها از طریق C2 (یعنی 0) متصل می شوند. و برای ترکیب (1 و 0) در NAND GATE ، خروجی HIGH (1) دریافت می کنیم.

حالا وقتی خروجی HIGH می شود ، سپس از طریق شبکه بازخورد از خروجی (از طریق R3 & R10) مقدار HIGH را به درگاه ورودی قبلی متصل می کنیم. بنابراین ، در اینجا چیز واقعی وجود دارد. پس از سیگنال بازخورد ، خازن C2 از طریق R3 شارژ می شود و پس از آن هر دو ورودی NAND Gate را در سطح بالا (1 و 1) دریافت می کنیم و خروجی برای هر دو ورودی منطقی HIGH LOW (0) است. بنابراین ، در حال حاضر خازن C2 تخلیه می شود و دوباره ورودی NAND Gate کم می شود. بنابراین این چرخه تکرار می شود و ما نوسانات را دریافت می کنیم. ما می توانیم فرکانس نوسان ساز را با تغییر مقدار مقاومت و خازن (C2) کنترل کنیم زیرا زمان شارژ خازن با ظرفیت های مختلف متفاوت است و از این رو فرکانس نوسان متفاوت خواهد بود. به این ترتیب ما در حال دریافت نوسان ساز هستیم.

* چگونه فرکانس موسیقی (شنیدنی) را از سیگنالهای فرکانس بالا دریافت می کنیم؟

برای بدست آوردن محدوده فرکانسی شنیدنی ، ما دو سیگنال فرکانسی را از یکدیگر کم می کنیم تا سیگنال های فرکانس پایین تری که در محدوده شنیدنی است بدست آوریم. در اینجا ما از Op-amp در مرحله تقویت کننده دیفرانسیل استفاده می کنیم. اساساً در این مرحله ، دو سیگنال ورودی را کم می کند تا سیگنال تفاوت تقویت شده (f1 - f2) را ارائه دهد. به این ترتیب ما فرکانس قابل شنیدن را بدست می آوریم. هنوز برای فیلتر کردن سیگنال های ناخواسته ، از فیلتر عبور LOW برای فیلتر کردن نویز استفاده می کنیم.

توجه: سیگنال خروجی که در اینجا دریافت می کنیم بسیار ضعیف است ، بنابراین برای تقویت سیگنال به تقویت کننده اضافی نیاز داریم. شما می توانید مدار تقویت کننده خود را طراحی کنید یا فقط سیگنال این مدار را به هر تقویت کننده ارسال کنید.

امیدوارم کارکرد این مدار را درک کرده باشید. هنوز شک دارید؟ با خیال راحت هر وقت خواستید بپرسید.

مرحله 3: طراحی مدار

لطفاً ابتدا کل مدار را روی نانبرد طراحی کنید و آن را بررسی کنید. سپس فقط آن را روی PCB با لحیم کاری مناسب طراحی کنید.

نکته 1: این یک مدار فرکانس بالا است ، بنابراین توصیه می شود قطعات را تا حد امکان نزدیک نگه دارید.

توجه 2: به دلیل محدودیت های ولتاژ IC ، لطفاً فقط از منبع تغذیه +5V DC (بالاتر) استفاده نکنید.

توجه 3: آنتن در این مدار بسیار مهم است ، بنابراین لطفاً تمام دستورالعمل های داده شده را به شدت دنبال کنید.

مرحله 4: کار مدار و شبیه سازی نرم افزار

لطفاً شبیه سازی مدار و فیلم آن را مشاهده کنید.

من فایل مدار چند ضلعی را اضافه کرده ام ، شما می توانید مستقیماً با استفاده از آن مدار را اجرا کرده و خود را طراحی کرده و دستکاری کنید.

سلام ، من پیوند مدار Tinkercad (www.tinkercad.com/) را نیز اضافه کرده ام ، در آنجا می توانید مدار خود را طراحی کنید یا مدار من را نیز دستکاری کرده و شبیه سازی مدار را نیز انجام دهید. با یادگیری و بازی با آن بهترین ها را دارم.

پیوند مدار Tinkercad:

امیدوارم این مورد را دوست داشته باشید من سعی می کنم آن را بیشتر بهبود دهم و به زودی نسخه آنالوگ و مبتنی بر میکروکنترلر (با استفاده از VCO) را اضافه کنم که پاسخ خطی بهتری نسبت به حرکات دست در مورد آنتن خواهد داشت. تا آن زمان ، از بازی با این ترمین لذت ببرید.

به روز رسانی: بچه ها ، من این برنامه را با استفاده از LDR & 555 با استفاده از LMR طراحی کرده ام