Theremin: Elektroniczna Odyseja [na 555 Timer IC] *(Tinkercad): 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

W tym eksperymencie zaprojektowałem Optical Theremin przy użyciu układu scalonego 555 Timer. Tutaj pokażę jak generować muzykę (zbliżoną do tego:P) bez dotykania instrumentu muzycznego. Zasadniczo instrument ten nazywa się Theremin, pierwotnie skonstruowany przez rosyjskiego naukowca Léona Theremina. Oryginalny theremin wykorzystywał zakłócenia częstotliwości radiowej spowodowane ruchem ręki gracza, aby zmienić tonację instrumentu. Ten theremin optyczny zależy od natężenia światła padającego na fotorezystor, którym można sterować ruchem ręki gracza. Postaram się również wyjaśnić każdy etap obwodu. Mam nadzieję, że spodoba Ci się ta praktyczna implementacja elektroniki, którą studiowałbyś na swojej uczelni.

Nie masz komponentów elektronicznych? LUB Boisz się bawić elektroniką? Hej, nie musisz się martwić!

Cały ten obwód zaprojektowałem wirtualnie na Tinkercad (www.tinkercad.com). Sprawdź to i baw się elektroniką projektując rzeczywiste rzeczy, a także je uruchamiaj (symulacja).

Krok 1: Wymagane komponenty

Oto lista wszystkich niezbędnych elementów potrzebnych do zbudowania tego obwodu:

1) 555 układ scalony timera

2) Rezystor 10 kΩ

3) LDR (fotorezystor)

4) Kondensator 100 nF

5) Piezo (brzęczyk)

6) +9 V bateria i gniazdo zasilania DC (5,5 mm x 2,1 mm)

Przede wszystkim zaprojektuj cały obwód na Tinkercad, aby mieć pomysł! Możesz również sprawdzić podstawowe wyjścia obwodów na Tinkercad. Załączam plik csv zawierający listę wszystkich komponentów w celach informacyjnych.

Krok 2: Projektowanie i praca obwodów

Zasadniczo układ scalony 555 timera jest układem scalonym (chip) używanym w różnych aplikacjach timera, generowania impulsów i oscylatorów. 555 może być używany do zapewniania opóźnień czasowych, jako oscylator i jako element typu flip-flop.

Istnieją różne tryby zastosowania 555 Timer IC, w zależności od tego, jak go skonfigurujemy.

Układ scalony timera 555 można podłączyć w trybie monostabilnym, tworząc w ten sposób precyzyjny zegar o ustalonym czasie trwania, lub w trybie bistabilnym, aby uzyskać działanie przełączające typu flip-flop. Ale tutaj łączymy układ scalony timera 555 w trybie Astable, aby wytworzyć bardzo stabilny obwód oscylatora 555 do generowania bardzo dokładnych przebiegów swobodnych, których częstotliwość wyjściowa może być regulowana za pomocą zewnętrznie podłączonego obwodu zbiornika RC składającego się z zaledwie dwóch rezystorów i kondensator.

W naszym obwodzie można zobaczyć obwód zbiornika RC, w którym LDR (Light Dependent Resistor) działa również jako część obwodu zbiornika RC wraz z rezystorem i kondensatorem 10k Ohm.

PODSTAWOWE DZIAŁANIE: Po prostu przesuwając rękę nad LDR, zmieniamy ilość światła padającego na LDR, co zmienia intensywność światła, a tym samym ogólny opór. Więcej światła, mniej oporu i odwrotnie. Tak więc, zmieniając rezystancję LDR, zmieniamy stałą czasową RC całego obwodu, który ogólnie zmienia częstotliwość tego obwodu (impulsy kwadratowe generowane przez 555 Timer IC) przez zmieniony czas ładowania i rozładowania kondensatora.

Pełne wyjaśnienie:

Gdy 555 jest w trybie astabilnym, wyjście z pinu 3 jest ciągłym strumieniem impulsów (fale kwadratowe).

Pin 2 to pin wyzwalający (używany do wyzwalania elementów obwodu), zostanie podłączony do masy przez kondensator. Ładowanie i rozładowywanie tego kondensatora przełącza się na piny 3 i 7. Pin 3 to pin wyjściowy. W tym obwodzie wyprowadza sygnał prostokątny. Pin 4 to pin Reset. Ten pin jest podłączony do dodatniej strony akumulatora. Pin 6 to pin progowy.

Kondensator naładuje się, a gdy osiągnie około 2/3 Vcc (napięcie z akumulatora), zostanie to wykryte przez pin Threshold. Spowoduje to zakończenie interwału czasowego i wysłanie 0 V (Volt) do pinu wyjściowego 3 (wyłącza go). Pin 7 to pin rozładowania. Ten pin jest również wyłączany przez pin Threshold 6. Gdy pin 7 jest wyłączony, odcina zasilanie kondensatora, co powoduje jego rozładowanie. Pin 7 kontroluje również synchronizację. Pin 7 jest podłączony do rezystora 100 kiloomów (LDR), a zmiana wartości rezystora 100 kiloomów (LDR) zmienia taktowanie styku 7, a tym samym zmienia częstotliwość fali prostokątnej na styku 3. Pin 8 jest podłączony do dodatnie zasilanie (Vcc).

Układ 555 jest w trybie astabilnym, co oznacza, że Pin 3 wysyła ciągły strumień impulsów między 9 V a 0 V (sygnał prostokątny). W poniższym obwodzie zmodyfikowałem standardowy generator fali prostokątnej 555, zastępując rezystor 100 kΩ rezystorem zależnym od światła (LDR) lub fotorezystorem. Dodałem również głośnik piezoelektryczny, który zamienia fale na dźwięk.

W ten sposób dźwięk jest generowany za pomocą układu 555 Timer IC i LDR. Mam nadzieję, że zrozumieliście logikę. Jeśli nie rozumiecie logiki trybu astabilnego, przeczytajcie proszę trochę o wszystkich różnych trybach, wtedy byłoby łatwiej to zrozumieć. Wciąż masz wątpliwości? Śmiało pytaj

Krok 3: Wyniki i wyniki symulacji

Zobacz symulację obwodu (wyjście oscyloskopu) i jego rzeczywiste działanie obwodu, który zaprojektowałem na płytce prototypowej poprzez wideo. Mam nadzieję, że podobały Ci się straszne dźwięki:P (Motorbike Starting).

Należy zwrócić uwagę: Zwróć uwagę, że początkowo nie wkładam żadnej latarki i prawie zakrywam ją ręką, aby zablokować światło, a następnie słyszę dźwięk o bardzo NISKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI! Przesuwając rękę lekko w górę, robi się coraz więcej światła, a co za tym idzie częstotliwość nieznacznie wzrasta. Ale kiedy włączam latarkę, częstotliwość nagle przeskakuje do znacznie wyższej częstotliwości z powodu dużej ilości światła!. Zobacz, jak możesz się nim bawić, aby generować dźwięki o różnej częstotliwości.

Projektowanie obwodów w oparciu o oprogramowanie w Tinkercad:

Odwiedź stronę internetową, zmodyfikuj obwód i wykonaj symulację obwodu.

Mój inny obwód Theremin wykorzystujący bramki logiczne NAND:

Mam nadzieję, że Ci się podobało. Postaram się go jeszcze niedługo ulepszyć, dodając dodatkowe elementy poprawiające falę dźwiękową i zwiększające zakres częstotliwości.

Do tego czasu ciesz się grą z elektroniką, nie martwiąc się o uszkodzenie czegokolwiek. Zgadnij co? możesz również uzyskać za jego pośrednictwem układ CAD PCB EAGLE, eksportując go! Możesz nawet projektować modele 3D na tej niesamowitej stronie internetowej: www.tinkercad.com

WSZYSTKO NAJLEPSZE:D