Kotak Suara Saku: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Perangkat ini tidak hanya pas di saku tetapi juga menghasilkan berbagai nada musik yang mirip dengan bagpipe (menurut saya) melalui berbagai kombinasi enam tombol. Jelas, itu hanya gadget untuk menghibur anak-anak; Namun, prinsip kerjanya dapat digunakan (saya harap) dalam artefak musik elektronik yang lebih serius.

Langkah 1: Deskripsi Sirkuit

Osilator yang dikendalikan tegangan (VCO)

Osilator dibangun dengan IC LM331 (lembar data tersedia di sini: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), konverter tegangan-ke-frekuensi dengan proporsi linier persis antara tegangan input (Vin) dan frekuensi pulsa pada keluaran (Fout). Transistor internal pada output IC (pin 3) terbuka dengan frekuensi yang merupakan fungsi linier dari tegangan input. Tegangan suplai Vs terhubung ke pin3 melalui resistor R20; akibatnya, rangkaian pulsa muncul di output. Pulsa ini secara berkala membuka transistor eksternal Q1 yang menggerakkan speaker sehingga menghasilkan suara. Tegangan input berasal dari penambah tegangan yang dapat memberikan tegangan yang berbeda melalui kombinasi tombol yang berbeda. Baik osilator dan penambah diberi energi dengan satu baterai 9 volt.

Penambah tegangan (VA)

Penambah tegangan pasif terdiri dari 6 pembagi tegangan yang masing-masing terdiri dari pemangkas potensiometer, resistor dan dioda. Ketika tombol ditekan, tegangan Vs dari baterai diterapkan ke pembagi tegangan yang sesuai. Tegangan keluaran pembagi sesuai dengan frekuensi tertentu yang dihasilkan oleh VCO. Frekuensi osilasi berbanding lurus dengan tegangan input IC, setiap pembagi menghasilkan tegangan yang 6% lebih tinggi dari tegangan yang dihasilkan oleh pembagi sebelumnya. Alasannya adalah bahwa frekuensi dua nada berurutan berbeda sebesar 6%; dengan demikian, enam pembagi menghasilkan tegangan yang sesuai dengan enam nada yang berbeda. Resistor mengubah tegangan menjadi arus yang dapat ditambahkan ke arus dari pembagi lain ketika beberapa tombol ditekan. Dioda tidak memungkinkan arus dari pembagi mengalir ke pembagi lain, arus hanya dapat mengalir menuju resistor penjumlahan R13; dengan demikian, semua pembagi independen satu sama lain. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang penambah tegangan pasif di sini:

Penambah tegangan pasif

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

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

Mixer audio

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

Langkah 2: Menyesuaikan Tegangan

Begitulah cara saya melanjutkan untuk mengatur voltase yang diperlukan:

1) Hubungkan voltmeter antara ground dan Vin.

2) Tekan semua tombol VA, baca voltmeter. Dalam kasus saya itu membaca 1,10 Volts. Itulah tegangan maksimum yang tersedia pada output VA. Tata letak PB ditunjukkan pada gambar di atas.

3) Ambil tegangan yang dihasilkan oleh pembagi ke-1 (tombol tekan 1) sebagai 'V1'. Karena setiap tegangan 6% lebih besar dari yang sebelumnya, buat persamaan:

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

Memecahkan ini untuk 'V1' menghasilkan V1 = 0,158V

Oleh karena itu, tegangan pada pembagi lainnya adalah: V2 = 0.167V, V3 = 0.177V, V4 = 0.187V, V5 = 0.199V, V6 = 0.211V. Saya membulatkan nilai ini ke desimal kedua: V1 = 0.16V, V2 = 0.17V, V3 = 0.18V, V4 = 0.19V, V5 = 0.20V, V6 = 0.21V.

Sesuaikan pemangkas yang sesuai untuk mendapatkan nilai ini. Jika frekuensi keluaran VCO tidak sesuai dengan nada tertentu, sesuaikan pemangkas R19 VCO (tanpa menyentuh pemangkas VA!) hingga nada tertentu dihasilkan. R19 memungkinkan untuk menyesuaikan frekuensi output VCO tanpa rentang tertentu tanpa mengubah Vin. Anda dapat memeriksa frekuensi nada dengan pengukur frekuensi, atau menyetel nada dengan penyetel suara (misalnya, Garage Band memiliki fitur ini di bagian 'rekaman suara').

Menurut perhitungan saya, VA dapat menghasilkan 34 tegangan independen; hanya enam dari mereka yang cocok dengan nada tepat, kombinasi tombol-tekan memberikan nada yang berada di sekitar nada tepat dalam +/- 30 sen (satu sen adalah 1/100 seminada).

Anda akan menemukan tabel dengan catatan dan frekuensinya masing-masing di sini:

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

Langkah 3: Bill of Material

Penambah tegangan

SW1… SW6 – tombol tekan

R1, R3, R5, R7, R9, R11 – pemangkas 5K

R2, R4, R6, R8, R10, R12 – 1K

R13 – 330 Ohm

D1…D6 – IN4001

Osilator yang dikendalikan tegangan

IC 1 – LM331

Q1 – 2N3904

R14, R16 – 100K

R15 – 47 Ohm

R17 – 6.8K

R18 – 12K

R19 – pemangkas 10K

R20 – 10K

R21 – 1K

C1 – 0,1, keramik

C2 – 1.0, mil

C3 – 0,01, keramik

LS1 – speaker kecil dengan impedansi 150 Ohm

SW1 – beralih

Soket untuk IC

Baterai 9V

Catatan: peringkat daya semua resistor adalah 0,125W, presisi (semua kecuali R15, R17, R18) - 5%, presisi R15, R17, R18 – 1%. Juga diinginkan untuk menggunakan pemangkas multi putaran presisi tinggi untuk penyesuaian yang lebih tepat.

Langkah 4: Instrumen dan Alat

Saya membutuhkan pisau x-acto untuk membuat papan sirkuit, lalu besi solder dengan solder dan pemotong kawat untuk membangun sirkuit itu sendiri. Sebuah obeng halus diperlukan untuk menyesuaikan pemangkas untuk mengatur tegangan yang diperlukan di pembagi. Multimeter diperlukan untuk memantau voltase yang disesuaikan, dan memeriksa sirkuit secara umum.

Anda dapat mengamati nada yang Anda setel sirkuitnya dengan penyetem suara, seperti nada yang disematkan ke Garage Band. Anda juga dapat menggunakan osiloskop virtual seperti Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) untuk melihat osilasi. Saya melampirkan tangkapan layar osiloskop ini yang menunjukkan bentuk osilasi yang dihasilkan oleh perangkat saya.

Langkah 5: Kandang dan Papan Sirkuit

Saya menggunakan kotak yang tersedia terbuat dari plastik transparan dan berukuran 125 x 65 x 28mm. Saya mengecatnya putih di dalam dan membuat modifikasi lain yang diperlukan untuk meng-host bagian elektronik perangkat saya. Anda bebas mengikuti jalan Anda sendiri dalam membuat enklosur ini. Untuk papan sirkuit, saya membuatnya dari textolite kaca berlapis tembaga dengan memotong bantalan persegi di foil dan menyolder komponen ke bantalan ini. Saya menemukan metode ini lebih nyaman daripada membuat PCB ketika hanya satu bagian.