Theremin Digital: Alat Musik Tanpa Sentuhan: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Dalam percobaan dengan Digital Electronics ini, saya akan menunjukkan cara menghasilkan musik (mendekati itu:P) tanpa menyentuh alat musik, menggunakan Osilator & Op-amp. Pada dasarnya instrumen ini disebut sebagai Theremin, awalnya dibangun menggunakan perangkat analog oleh ilmuwan Rusia Léon Theremin. Tapi kami akan merancang ini menggunakan IC yang menghasilkan sinyal digital dan kemudian kami akan mengubahnya menjadi analog untuk musik. Saya akan mencoba menjelaskan setiap tahap rangkaian juga. Saya harap Anda akan menyukai implementasi praktis dari apa yang telah Anda pelajari di perguruan tinggi Anda.

Saya juga merancang sirkuit ini di www.tinkercad.com & melakukan simulasi komponennya. Anda dapat melihat mencobanya & memanipulasinya sesuka Anda, karena tidak ada yang hilang di sana, hanya Belajar & Kesenangan!

Langkah 1: Komponen

Berikut daftar semua komponen penting yang diperlukan untuk membangun sirkuit ini:

1) MCP602 OpAmp (Penguat Diferensial) x1

2) IC CD4093 (4 Gerbang NAND IC) x1

3) Resistor: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k & 1x 1.5k

4) Potensiometer: 2x 10k Pot

5) Kapasitor: Kapasitor 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF (Elektrolitik)

6) Papan tempat memotong roti/papan PCB

7) Antena Teleskopik (Minimum Req: diameter 6mm & panjang 40cm+) ATAU lebih baik menggunakan tabung Tembaga dengan dimensi yang diberikan untuk sensitivitas yang lebih baik

8) Jack Daya DC (5.5mmx2.1mm) & Jack Audio (3.5mm)

9) Komponen lain seperti kawat dan bagian solder

Catatan: Anda dapat menemukan semua komponen ini dengan mudah di gubuk Radio atau Online di amazon/ebay. Perhatikan juga bahwa di sirkuit tinkercad, gerbang op-amp & Nand berbeda, tetapi mereka juga berfungsi. Masih Jika Anda menemukan kesulitan dalam mendapatkan komponen apa pun, beri tahu saya.

Langkah 2: Mari Memahami Kerja Sirkuit

Di atas Anda dapat menemukan gambar tata letak sirkuit untuk referensi.

Bekerja: Pada dasarnya theremin bekerja berdasarkan prinsip bahwa kami menghasilkan dua sinyal osilasi (gelombang sinus dalam analog) dari dua osilator yang berbeda- 1) Satu adalah osilator Tetap 2) Yang kedua adalah Osilator variabel. Dan pada dasarnya kami mengambil perbedaan dari kedua sinyal frekuensi tersebut untuk mendapatkan sinyal keluaran dalam rentang frekuensi Audible (2Hz-20kHz).

* Bagaimana kabar kita?

Seperti yang Anda lihat, di bawah rangkaian gerbang NAND (U2B) adalah osilator Tetap dan rangkaian gerbang NAND (U1B) di atas adalah rangkaian osilator variabel, yang frekuensi keseluruhannya sedikit bervariasi dengan gerakan tangan di sekitar Antena yang terhubung dengannya! (Bagaimana ?)

* Bagaimana gerakan tangan di sekitar antena mengubah frekuensi osilator?

Penjelasan: Sebenarnya Antena di hubungkan secara paralel dengan C1 Capacitor disini. Antena bertindak sebagai Salah satu pelat Kapasitor dan tangan kita bertindak sebagai sisi lain dari pelat kapasitor (yang dibumikan melalui tubuh kita). Jadi pada dasarnya kami menyelesaikan rangkaian Kapasitif tambahan (paralel) dan karenanya menambahkan kapasitansi keseluruhan ke rangkaian. (Karena Kapasitor secara paralel ditambahkan).

* Bagaimana osilasi dihasilkan menggunakan Gerbang NAND?

Penjelasan: Awalnya, Salah satu input gerbang NAND (ambil U2B misalnya) berada pada level TINGGI (1) dan input lainnya di-ground melalui C2 (yaitu 0). Dan untuk kombinasi (1 & 0) di NAND GATE, kita mendapatkan output HIGH (1).

Sekarang ketika output menjadi TINGGI, maka melalui jaringan umpan balik dari output (melalui R3 & R10) kami mendapatkan nilai TINGGI ke port input yang sebelumnya di-ground. Jadi, inilah hal yang sebenarnya. Setelah sinyal umpan balik, Kapasitor C2 diisi melalui R3 dan setelah itu kita mendapatkan kedua input Gerbang NAND pada TINGKAT TINGGI (1 & 1), dan output untuk kedua input logika TINGGI adalah RENDAH (0). Jadi, Sekarang Kapasitor C2 melepaskan kembali dan lagi salah satu input Gerbang NAND menjadi RENDAH. Oleh karena itu siklus ini berulang dan kami mendapatkan Osilasi. Kita dapat mengontrol frekuensi osilator dengan mengubah nilai resistor dan Kapasitor (C2) karena waktu pengisian kapasitor akan bervariasi dengan kapasitansi yang berbeda dan karenanya frekuensi osilasi akan bervariasi. Ini adalah bagaimana kita mendapatkan osilator.

* Bagaimana kita mendapatkan frekuensi musik (Audible) dari sinyal frekuensi tinggi?

Untuk mendapatkan rentang frekuensi yang dapat didengar, kami mengurangi dua sinyal frekuensi satu sama lain untuk mendapatkan sinyal frekuensi yang lebih rendah yang berada dalam rentang yang dapat didengar. Di sini kita menggunakan Op-amp seperti pada tahap penguat diferensial. Pada dasarnya dalam tahap ini, ia mengurangi dua sinyal input untuk memberikan sinyal perbedaan Amplified (f1 - f2). Ini adalah bagaimana kita mendapatkan frekuensi yang dapat didengar. Masih untuk menyaring sinyal yang tidak diinginkan, kami menggunakan LOW pass filter untuk menyaring noise.

Catatan: Sinyal keluaran yang kami dapatkan di sini sangat lemah, oleh karena itu kami membutuhkan Amplifier tambahan untuk memperkuat sinyal. Anda dapat merancang rangkaian penguat Anda sendiri atau hanya memberi sinyal rangkaian ini ke penguat apa pun.

Harapan, Anda memahami cara kerja sirkuit ini. Masih ada keraguan? Jangan ragu untuk bertanya kapan saja.

Langkah 3: Rancang Sirkuit

Silakan desain terlebih dahulu seluruh sirkuit di papan tempat memotong roti dan periksa. Kemudian hanya desain pada PCB dengan penyolderan yang tepat.

Catatan1: Ini adalah rangkaian frekuensi tinggi, oleh karena itu disarankan untuk menjaga komponen sedekat mungkin.

Catatan2: Harap gunakan hanya catu daya DC +5V (Tidak Lebih Tinggi), karena pembatasan tegangan IC.

Note3: Antena sangat penting dalam rangkaian ini, oleh karena itu ikuti semua instruksi yang diberikan dengan ketat.

Langkah 4: Sirkuit Kerja dan Simulasi Perangkat Lunak

Silahkan lihat simulasi rangkaian dan Video nya.

Saya telah menambahkan File Sirkuit Multisim, Anda dapat langsung menjalankan sirkuit menggunakan itu dan mendesain sendiri dan melakukan manipulasi.

Hai, saya juga telah menambahkan tautan Sirkuit Tinkercad (www.tinkercad.com/) juga, di sana Anda dapat mendesain sirkuit Anda ATAU memanipulasi sirkuit saya juga dan melakukan simulasi sirkuit juga. Semua yang terbaik dengan belajar dan bermain dengannya.

Tautan Sirkuit Tinkercad:

Semoga Anda menyukai ini. Saya akan mencoba untuk meningkatkannya lebih lanjut dan menambahkan versi analog & berbasis Mikrokontroler (menggunakan VCO) segera yang akan memiliki respons linier yang lebih baik terhadap gerakan gerakan tangan tentang antena. Sampai saat itu, Nikmati bermain dengan theremin ini.

Update: Guys, saya juga mendesain theremin lain ini menggunakan LDR & 555