ثيرمين رقمي: آلة موسيقية بدون لمس: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

في هذه التجربة مع Digital Electronics ، سأوضح لك كيفية إنشاء الموسيقى (بالقرب منها: P) دون لمس الآلة الموسيقية ، باستخدام المذبذبات و Op-amp. يُطلق على هذه الأداة في الأساس اسم Theremin ، والتي تم إنشاؤها في الأصل باستخدام الأجهزة التناظرية بواسطة العالم الروسي Léon Theremin. لكننا سنصمم هذا باستخدام الدوائر المتكاملة التي تولد إشارات رقمية ثم سنحولها لاحقًا إلى تناظرية للموسيقى سأحاول شرح كل مرحلة من مراحل الدائرة أيضًا. أتمنى أن تحب هذا التطبيق العملي لما درسته في كليتك.

لقد صممت أيضًا هذه الدائرة على www.tinkercad.com وأجريت محاكاة للمكونات. يمكنك أن ترى تجربته والتلاعب به كما تريد ، لأنه لا يوجد شيء يخسره هناك ، فقط التعلم والمرح!

الخطوة 1: المكونات

فيما يلي قائمة بجميع المكونات الأساسية اللازمة لبناء هذه الدائرة:

1) MCP602 OpAmp (مكبر تفاضلي) x1

2) CD4093 IC (4 NAND Gates IC) x1

3) المقاومات: 6 × 10 كيلو ، 1 × 5.1 كيلو ، 1 × 6.8 كيلو ، 1 × 1.5 كيلو

4) مقياس الجهد: 2x 10 كيلو وعاء

5) المكثفات: 2x 100pF، 1x 1nF & 1x 4.7µF Capacitor (Electrolytic)

6) اللوح / لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

7) هوائي تلسكوبي (الحد الأدنى للطلب: 6 مم وقطر 40 سم + الطول) أو من الأفضل استخدام أنبوب نحاسي بأبعاد معينة للحصول على حساسية أفضل

8) مقبس الطاقة DC (5.5 مم × 2.1 مم) ومقبس الصوت (3.5 مم)

9) مكونات أخرى مثل أجزاء الأسلاك واللحام

ملحوظة: يمكنك العثور على كل هذه المكونات بسهولة على Radio shack أو Online على amazon / ebay. لاحظ أيضًا أنه في دائرة tinkercad ، تختلف بوابات op-amp & Nand ، لكنها ستعمل أيضًا. إذا وجدت أي صعوبة في الحصول على أي مكون ، فيرجى إبلاغي بذلك.

الخطوة 2: لنفهم عمل الدائرة

أعلاه يمكنك العثور على صورة تخطيط الدائرة كمرجع.

العمل: يعمل الثيرمين بشكل أساسي على مبدأ إنشاء إشارتين متذبذبتين (موجة جيبية في التناظرية) من مذبذبين مختلفين- 1) أحدهما مذبذب ثابت 2) الثاني هو مذبذب متغير. ونأخذ بشكل أساسي الفرق بين إشارتين التردد للحصول على إشارات الإخراج في نطاق تردد مسموع (2 هرتز -20 كيلو هرتز).

* كيف حالنا؟

كما ترون ، يوجد أسفل بوابة بوابة NAND (U2B) مذبذب ثابت ودائرة بوابة NAND أعلاه (U1B) عبارة عن دائرة مذبذب متغير ، يختلف ترددها الإجمالي قليلاً مع حركة اليد حول الهوائي المتصل بها! (كيف ؟)

* كيف تغير حركة اليد حول الهوائي تردد المذبذب؟

التفسير: في الواقع ، الهوائي متصل بالتوازي مع C1 Capacitor هنا. يعمل الهوائي كواحد من لوحة المكثف وتعمل يدنا كجانب آخر من لوحة المكثف (التي يتم تأريضها من خلال جسمنا). لذلك نحن في الأساس نكمل الدائرة السعوية الإضافية (الموازية) وبالتالي نضيف السعة الكلية إلى الدائرة. (لأن المكثفات على التوازي مضافة).

* كيف يتم إنشاء التذبذبات باستخدام بوابة NAND؟

التفسير: في البداية ، يكون أحد مدخلات بوابة NAND (خذ U2B على سبيل المثال) عند المستوى العالي (1) والمدخلات الأخرى مؤرضة من خلال C2 (أي 0). وبالنسبة للجمع بين (1 و 0) في NAND GATE ، نحصل على ناتج مرتفع (1).

الآن عندما يصبح الناتج مرتفعًا ، ثم من خلال شبكة التغذية الراجعة من الإخراج (من خلال R3 و R10) نحصل على قيمة عالية إلى منفذ الإدخال المؤرض مسبقًا. إذن ، هذا هو الشيء الفعلي. بعد إشارة التغذية المرتدة ، يتم شحن Capacitor C2 من خلال R3 وبعد ذلك نحصل على مدخلات NAND Gate في المستوى العالي (1 & 1) ، والإخراج لكل من المدخلات المنطقية العالية منخفضة (0). لذا ، الآن يتم تفريغ Capacitor C2 مرارًا وتكرارًا ، يصبح أحد مدخلات NAND Gate منخفضًا. ومن ثم تتكرر هذه الدورة ونحصل على التذبذبات. يمكننا التحكم في تردد المذبذب عن طريق تغيير قيمة المقاوم والمكثف (C2) لأن وقت شحن المكثف سيختلف باختلاف السعة وبالتالي سيختلف تردد التذبذب. هذه هي الطريقة التي نحصل بها على مذبذب.

* كيف نحصل على الترددات الموسيقية (المسموعة) من الإشارات عالية التردد؟

للحصول على نطاق تردد مسموع ، نقوم بطرح إشاري التردد من بعضنا البعض للحصول على إشارات تردد أقل داخل النطاق المسموع. نحن هنا نستخدم Op-amp كما في مرحلة مكبر الصوت التفاضلي. بشكل أساسي في هذه المرحلة ، يقوم بطرح إشاري الدخل لإعطاء إشارة الفرق المضخم (f1 - f2). هذه هي الطريقة التي نحصل بها على التردد المسموع. لا يزال لتصفية الإشارات غير المرغوب فيها ، نستخدم مرشح تمرير منخفض لتصفية الضوضاء.

ملاحظة: إشارة الخرج التي نحصل عليها هنا ضعيفة جدًا ، وبالتالي نحتاج إلى مكبر صوت إضافي لتضخيم الإشارة. يمكنك تصميم دائرة مكبر الصوت الخاصة بك أو مجرد تغذية إشارة هذه الدائرة إلى أي مكبر للصوت.

آمل أن تكون قد فهمت عمل هذه الدائرة. لا تزال هناك شكوك؟ لا تتردد في السؤال في أي وقت.

الخطوة الثالثة: تصميم الدائرة

يرجى أولاً تصميم الدائرة بأكملها على اللوح أولاً والتحقق منها. ثم قم بتصميمه فقط على ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع لحام مناسب.

ملحوظة 1: هذه دائرة عالية التردد ، ومن ثم يُنصح بإبقاء المكونات قريبة قدر الإمكان.

ملحوظة 2: يرجى استخدام فقط + 5V DC امدادات الطاقة (ليس أعلى) ، بسبب قيود الجهد IC.

ملحوظة 3: الهوائي مهم للغاية في هذه الدائرة ، لذا يرجى اتباع جميع التعليمات المقدمة بدقة.

الخطوة 4: عمل الدائرة ومحاكاة البرامج

يرجى الاطلاع على محاكاة الدائرة والفيديو الخاص بها.

لقد أضفت ملف Multisim Circuit ، يمكنك تشغيل الدائرة مباشرة باستخدام ذلك وتصميم الخاصة بك والقيام بالتلاعب.

مرحبًا ، لقد أضفت أيضًا رابط الدائرة Tinkercad (www.tinkercad.com/) أيضًا ، حيث يمكنك تصميم دائرتك أو التلاعب بدارتي أيضًا وإجراء محاكاة للدائرة أيضًا. كل خير مع التعلم واللعب بها.

رابط حلبة Tinkercad:

أتمنى أن تكون قد أحببت هذا. سأحاول تحسينه بشكل أكبر وإضافة نسخته التناظرية والمتحكم الدقيق (باستخدام VCO) قريبًا والذي سيكون له استجابة خطية أفضل لحركات إيماءات اليد حول الهوائي. حتى ذلك الحين ، استمتع باللعب مع هذا الثيرمين.

تحديث: يا رفاق ، لقد صممت أيضًا هذا الثيرمين الآخر باستخدام LDR & 555