Digital Theremin: Touchless хөгжмийн зэмсэг: 4 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Дижитал электроник дээр хийсэн энэ туршилтаар би Oscillators & Op-amp ашиглан хөгжмийн зэмсэг дээр хүрэлгүйгээр хэрхэн хөгжим (ойролцоо: P) үүсгэхийг танд үзүүлэх болно. Үндсэндээ энэ хэрэгслийг Оросын эрдэмтэн Леон Тереминий аналог төхөөрөмж ашиглан бүтээсэн Теремин гэж нэрлэдэг. Гэхдээ бид үүнийг дижитал дохио үүсгэдэг IC ашиглан боловсруулж, дараа нь хөгжмийн аналог болгон хөрвүүлэх болно. Би хэлхээний бүх үе шатыг тайлбарлахыг хичээх болно. Танай коллежид сурч мэдсэн зүйлээ бодитоор хэрэгжүүлэх нь танд таалагдана гэж найдаж байна.

Би мөн энэ хэлхээг www.tinkercad.com дээр зохион бүтээсэн бөгөөд түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн симуляцийг хийсэн. Та үүнийг туршиж үзэж, хүссэнээрээ удирдаж болно, учир нь тэнд юу ч алга болохгүй, зөвхөн суралцах, зугаацах боломжтой!

Алхам 1: бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Энэ хэлхээг бий болгоход шаардлагатай бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн жагсаалтыг энд оруулав.

1) MCP602 OpAmp (Дифференциал өсгөгч) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

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

4) Потенциометр: 2х 10к сав

5) Конденсатор: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF конденсатор (электролитик)

6) Breadboard/ПХБ -ийн самбар

7) Телескоп антен (Хамгийн бага шаардлага: 6мм диаметр ба 40см+ урт) Эсвэл илүү сайн мэдрэхийн тулд өгөгдсөн хэмжээс бүхий зэс хоолойг ашиглах нь дээр.

8) Power DC Jack (5.5mmx2.1mm) ба Audio Jack (3.5mm)

9) Утас, гагнуурын эд анги гэх мэт бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Тэмдэглэл: Та эдгээр бүх эд ангиудыг Amazon/ebay дээрх Radio shack эсвэл Онлайнаар хялбархан олох боломжтой. Tinkercad хэлхээний хувьд op-amp & Nand хаалга нь өөр өөр байдаг, гэхдээ тэд бас ажиллах болно гэдгийг анхаарна уу. Гэсэн хэдий ч хэрэв та ямар нэгэн бүрэлдэхүүн хэсгийг авахад ямар нэгэн бэрхшээл тулгарвал надад мэдэгдээрэй.

Алхам 2: Цахилгаан хэлхээний ажиллагааг ойлгоорой

Дээрхээс лавлагаа авахын тулд хэлхээний схемийн зургийг олж болно.

Ажиллах: Үндсэндээ theremin нь хоёр өөр осциллятороос хоёр осциллятор (синус долгион) дохио үүсгэдэг зарчим дээр ажилладаг. 1) Нэг нь тогтмол осциллятор 2) Хоёрдугаарт, хувьсах осциллятор. Дуут давтамжийн мужид (2Hz-20kHz) гаралтын дохиог авахын тулд бид эдгээр хоёр давтамжийн дохионы ялгааг үндсэндээ авдаг.

* Бид яаж байна?

Таны харж байгаагаар NAND gate (U2B) хэлхээний доор тогтмол осциллятор, дээр дурдсан NAND хаалганы хэлхээ (U1B) нь антенны эргэн тойрон дахь гар хөдөлгөөнөөс шалтгаалан ерөнхий давтамж нь бага зэрэг өөрчлөгддөг осциллятор хэлхээ юм. (Яаж ?)

* Антенны эргэн тойрон дахь гар хөдөлгөөн нь осцилляторын давтамжийг хэрхэн өөрчилдөг вэ?

Тайлбар: Үнэндээ антеныг энд C1 конденсатортой зэрэгцээ холбосон болно. Антен нь конденсаторын нэг хавтангийн үүргийг гүйцэтгэдэг бөгөөд бидний гар конденсаторын хавтангийн нөгөө талын үүргийг гүйцэтгэдэг (энэ нь бидний биед дамждаг). Үндсэндээ бид нэмэлт (зэрэгцээ) багтаамжийн хэлхээг дуусгаж, улмаар хэлхээнд нийт багтаамжийг нэмж байна. (Учир нь зэрэгцээ конденсаторууд нэмэгддэг).

* NAND Gate ашиглан хэлбэлзэл хэрхэн үүсдэг вэ?

Тайлбар: Эхэндээ NAND хаалганы нэг оролт (жишээ нь U2B -ийг авна уу) HIGH түвшинд (1), бусад оролт нь C2 (өөрөөр хэлбэл 0) -ээр дамждаг. NAND GATE дахь (1 & 0) хослолын хувьд бид HIGH (1) гаралтыг авдаг.

Одоо гаралт нь HIGH болсны дараа гаралтын саналын сүлжээгээр дамжуулан (R3 & R10 -ээр) бид өмнө нь газардуулсан оролтын порт руу өндөр утгыг авна. Тиймээс, бодит зүйл энд байна. Санал өгөх дохионы дараа Capacitor C2 нь R3 -ээр цэнэглэгддэг бөгөөд үүний дараа бид NAND Gate -ийн оролтыг HIGH LEVEL (1 & 1) түвшинд авдаг бөгөөд HIGH логик оролтын аль алиных нь гаралт LOW (0) байна. Тиймээс одоо C2 конденсатор дахин асч, NAND Gate -ийн оролтын нэг нь LOW болно. Тиймээс энэ мөчлөг давтагдаж, бид хэлбэлзэл авдаг. Конденсаторыг цэнэглэх хугацаа өөр өөр багтаамж, өөрөөр хэлбэл хэлбэлзлийн давтамж өөр өөр байх тул резистор ба конденсаторын (C2) утгыг өөрчилж осцилляторын давтамжийг хянах боломжтой. Бид осцилляторыг ингэж олж авч байна.

* Өндөр давтамжийн дохионоос бид хөгжмийн (дуут) давтамжийг хэрхэн авах вэ?

Дуут давтамжийн хүрээг авахын тулд бид хоёр давтамжийн дохиог бие биенээсээ хасч, дууны хязгаарт багтах бага давтамжийн дохиог авна. Энд бид дифференциал өсгөгчийн үе дэх Op-amp-ийг ашиглаж байна. Үндсэндээ энэ үе шатанд хоёр оролтын дохиог хасч Amplified fark (f1 - f2) дохиог өгнө. Ийм байдлаар бид дууны давтамжийг олж авдаг. Хүсээгүй дохиог шүүхийн тулд бид дуу чимээг шүүхийн тулд LOW pass шүүлтүүрийг ашиглаж байна.

Тэмдэглэл: Бидний энд ирдэг гаралтын дохио маш сул тул дохиог өсгөхийн тулд бидэнд нэмэлт өсгөгч хэрэгтэй болно. Та өөрийн өсгөгчийн хэлхээг зохион бүтээх эсвэл энэ хэлхээний дохиог ямар ч өсгөгч рүү өгөх боломжтой.

Та энэ хэлхээний ажлыг ойлгосон гэж найдаж байна. Эргэлзээтэй хэвээр байна уу? Хүссэн үедээ асууж болно.

Алхам 3: Цахилгаан хэлхээг зохион бүтээх

Эхлээд талхны самбар дээрх бүх хэлхээг зохиож, шалгана уу. Дараа нь үүнийг зохих гагнуурын тусламжтайгаар ПХБ дээр хий.

Тэмдэглэл1: Энэ бол өндөр давтамжийн хэлхээ тул бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг аль болох ойр байлгахыг зөвлөж байна.

Тэмдэглэл2: IC хүчдэлийн хязгаарлалтын улмаас зөвхөн +5V тогтмол гүйдлийн тэжээлийг (өндөр биш) ашиглана уу.

Тэмдэглэл3: Антен нь энэ хэлхээнд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг тул өгсөн бүх зааврыг чанд дагаж мөрдөөрэй.

Алхам 4: Хэлхээний ажил ба програм хангамжийн симуляци

Хэлхээний симуляци ба түүний видеог үзнэ үү.

Би Multisim Circuit File -ийг нэмсэн бөгөөд та үүнийг ашиглан хэлхээг шууд ажиллуулж, өөрөө дизайн хийж, манипуляци хийх боломжтой.

Хөөе, би бас Tinkercad (www.tinkercad.com/) хэлхээний холбоосыг нэмсэн, тэнд та өөрийн хэлхээг зохион бүтээх эсвэл миний хэлхээг удирдах, мөн хэлхээний симуляцийг хийх боломжтой. Түүнтэй хамт сурч, тоглож байхдаа хамгийн сайн сайхныг хүсье.

Tinkercad хэлхээний холбоос:

Энэ танд таалагдсан гэж найдаж байна. Би үүнийг улам сайжруулж, аналог хувилбар болон микроконтроллер дээр суурилсан (VCO ашиглан) удахгүй антенны талаар гар дохио өгөх хөдөлгөөнд илүү сайн шугаман хариу өгөх болно. Тэр болтол энэ тоглоомоор тоглоход таатай байх болно.

Шинэчлэлт: Залуусаа, би бас LDR & 555 ашиглан өөр нэг загвар зохион бүтээсэн