Digital Theremin: Touchless Musical Instrument: 4 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Sa eksperimentong ito sa Digital Electronics, ipapakita ko sa iyo kung paano makabuo ng musika (malapit dito: P) nang hindi hinahawakan ang instrumento sa musika, gamit ang Oscillators & Op-amp. Talaga ang instrumento na ito ay tinawag bilang Theremin, na orihinal na itinayo gamit ang mga analog na aparato ng isang siyentipikong Ruso na si Léon Theremin. Ngunit ididisenyo namin ito gamit ang IC's na bumubuo ng mga digital signal at kalaunan ay i-convert namin ito sa analog para sa musika. Susubukan kong ipaliwanag din ang bawat yugto ng circuit. Inaasahan kong magustuhan mo ang praktikal na pagpapatupad na ito ng iyong pinag-aralan sa iyong kolehiyo.

Dinisenyo ko rin ang circuit na ito sa www.tinkercad.com at ginampanan ang simulation ng mga sangkap. Maaari mong makita ang subukan ito at manipulahin ito ayon sa gusto mo, dahil walang malaya doon, ang Pag-aaral at Kasiyahan lamang!

Hakbang 1: Mga Bahagi

Narito ang listahan ng lahat ng mahahalagang sangkap na kinakailangan upang maitayo ang circuit na ito:

1) MCP602 OpAmp (Pagkakaiba ng Amplifier) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

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

4) Potensyomiter: 2x 10k Pot

5) Mga Capacitor: 2x 100pF, 1x 1nF & 1x 4.7µF Capacitor (Electrolytic)

6) Breadboard / PCB board

7) Telescopic Antenna (Minimum Req: 6mm diameter & 40cm + haba) O mas mahusay na gumamit ng Copper tube na may mga ibinigay na sukat para sa mas mahusay na pagiging sensitibo

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

9) Iba pang mga bahagi tulad ng mga bahagi ng wire at paghihinang

Tandaan: Madali mong mahahanap ang lahat ng mga sangkap na ito sa isang Radio shack o Online sa amazon / ebay. Tandaan din na sa circuit ng tinkercad, ang mga op-amp at Nand gate ay magkakaiba, ngunit gagana rin sila. Pa rin Kung nakakita ka ng anumang paghihirap sa pagkuha ng anumang bahagi, ipaalam sa akin.

Hakbang 2: Unawain Natin ang Paggawa ng Circuit

Sa itaas maaari mong makita ang imahe ng layout ng circuit para sa sanggunian.

Nagtatrabaho: Karaniwan gumagana ang theremin sa prinsipyo na nakakabuo kami ng dalawang oscillatory (sine wave sa analog) na mga signal mula sa dalawang magkakaibang oscillator- 1) Ang isa ay Fixed oscillator 2) Pangalawa sa isa ay variable Oscillator. At karaniwang ginagawa namin ang pagkakaiba ng dalawang signal ng dalas upang makuha ang mga signal ng output sa Audible range ng dalas (2Hz-20kHz).

* Kumusta kami?

Tulad ng nakikita mo, sa ibaba ng NAND gate (U2B) circuit ay isang Fixed oscillator at sa itaas na NAND gate circuit (U1B) ay isang variable oscillator circuit, na ang pangkalahatang dalas ay nag-iiba nang bahagya sa paggalaw ng kamay sa paligid ng Antenna na konektado dito! (Paano?)

* Paano binabago ng kilusan ng kamay sa paligid ng antena ang dalas ng oscillator?

Paliwanag: Sa totoo lang, ang Antenna ay konektado kahanay sa C1 Capacitor dito. Ang antena ay gumaganap bilang Isa sa plate ng Capacitor at ang aming kamay ay kumikilos bilang kabilang panig ng plate ng capacitor (na pinagbatayan sa aming katawan). Kaya karaniwang kinukumpleto namin ang karagdagang (parallel) Capacitive circuit at samakatuwid ay nagdaragdag ng pangkalahatang kapasidad sa circuit. (Dahil ang mga Capacitor na kahanay ay idinagdag).

* Paano nabubuo ang mga oscillation gamit ang NAND Gate?

Paliwanag: Una, Ang isa sa mga input ng NAND gate (halimbawa halimbawa ay U2B) ay nasa mataas na antas (1) at iba pang pag-input ay napapaloob sa pamamagitan ng C2 (ie 0). At para sa (1 & 0) na kumbinasyon sa NAND GATE, nakakakuha kami ng mas mataas na output (1).

Ngayon kapag ang output ay nakakakuha ng TAAS, pagkatapos ay sa pamamagitan ng network ng feedback mula sa output (sa pamamagitan ng R3 & R10) nakakakuha kami ng TAAS na halaga sa dating pinagbabatayan na input port. Kaya, narito ang aktwal na bagay. Pagkatapos ng signal ng feedback, ang Capacitor C2 ay nasingil sa pamamagitan ng R3 at pagkatapos nito nakakakuha kami ng parehong mga input ng NAND Gate sa HIGH LEVEL (1 & 1), at ang output para sa parehong HIGH input ng lohika ay mababa (0). Kaya, Ngayon ang Capacitor C2 ay nagpapalabas pabalik at muli ang isa sa input ng NAND Gate ay LOW. Samakatuwid ang pag-ikot na ito ay umuulit at nakukuha namin ang Oscillations. Maaari naming makontrol ang dalas ng oscillator sa pamamagitan ng pagbabago ng halaga ng risistor at Capacitor (C2) dahil ang oras ng pagsingil ng kapasitor ay mag-iiba sa iba't ibang kapasidad at samakatuwid ang dalas ng oscillation ay magkakaiba. Ganito nakakakuha kami ng oscillator.

* Paano kami makakakuha ng dalas ng musikal (Naririnig) mula sa mga signal ng High frequency?

Upang makakuha ng maririnig na saklaw ng dalas, ibabawas namin ang dalawang signal ng dalas mula sa bawat isa upang makakuha ng mas mababang mga signal ng dalas na nasa loob ng saklaw na naririnig. Narito ginagamit namin ang Op-amp tulad ng sa yugto ng kaugalian ng amplifier. Karaniwan sa yugtong ito, binabawas nito ang dalawang signal ng pag-input upang bigyan ang Amplified pagkakaiba (f1 - f2) signal. Ganito nakakakuha kami ng naririnig na dalas. Sa pag-filter pa rin ng mga hindi gustong signal, gumagamit kami ng LOW pass filter upang ma-filter ang ingay.

Tandaan: Ang output signal na nakukuha namin dito ay napakahina, samakatuwid kailangan namin ng karagdagang Amplifier upang palakasin ang signal. Maaari mong idisenyo ang iyong sariling amplifier circuit o pakainin lamang ang signal ng circuit na ito sa anumang amplifier.

Sana, naintindihan mo ang pagtatrabaho ng circuit na ito. Mayroon pa bang alinlangan? Huwag mag-atubiling magtanong anumang oras.

Hakbang 3: Idisenyo ang Circuit

Mangyaring idisenyo muna ang buong circuit sa breadboard at suriin ito. Pagkatapos ay idisenyo lamang ito sa PCB na may wastong paghihinang.

Note1: Ito ay isang mataas na dalas ng circuit, samakatuwid ipinapayong panatilihin ang mga bahagi nang malapit hangga't maaari.

Note2: Mangyaring gamitin lamang ang 5V DC power supply (Hindi Mas Mataas), dahil sa mga paghihigpit ng boltahe ng IC.

Note3: Ang antena ay napakahalaga sa circuit na ito, kaya't mangyaring sundin ang lahat ng mga tagubiling ibinigay nang mahigpit.

Hakbang 4: Gumagawa ng Circuit at Simulation ng Software

Mangyaring tingnan ang circuit simulation at ang Video nito.

Naidagdag ko ang Multisim Circuit File, maaari mong direktang patakbuhin ang circuit gamit iyon at idisenyo ang iyong sarili at gawin ang mga manipulasyon.

Hoy, nagdagdag din ako ng link ng Tinkercad (www.tinkercad.com/) Circuit, doon maaari mong idisenyo ang iyong circuit O manipulahin din ang aking circuit at magsagawa din ng mga simulation ng circuit. Ang lahat ng mga pinakamahusay sa pag-aaral at pag-play dito.

Link ng Circuit ng Tinkercad:

Sana nagustuhan mo ito. Susubukan kong pagbutihin pa ito at idagdag ang bersyon ng analog nito at batay sa Microcontroller (gamit ang VCO) sa lalong madaling panahon na magkakaroon ng mas mahusay na linear na tugon sa mga paggalaw ng kilos ng kamay tungkol sa antena. Hanggang noon, Masisiyahan sa paglalaro ng theremin na ito.

Update: Guys, dinisenyo ko rin ang isa pang theremin na ito gamit ang LDR & 555