Терменвокс: электронная одиссея [на таймере 555 IC] * (Tinkercad): 3 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

В этом эксперименте я разработал оптический терменвокс, используя микросхему таймера 555. Здесь я покажу вам, как создавать музыку (близко к этому: P), даже не касаясь музыкального инструмента. В основном этот инструмент называется терменвоксом, первоначально он был построен русским ученым Леоном Терменом. В оригинальном терменвоксе использовались радиочастотные помехи, вызванные движением руки игрока, чтобы изменить высоту звука инструмента. Этот оптический терменвокс зависит от интенсивности света, падающего на фоторезистор, которым можно управлять движением руки игрока. Я также постараюсь объяснить каждый этап схемы. Я надеюсь, вам понравится эта практическая реализация электроники, которую вы бы изучали в своем колледже.

Нет компонентов электроники? ИЛИ Вы боитесь играть с электроникой? Эй, не волнуйся!

Я разработал всю эту схему виртуально на Tinkercad (www.tinkercad.com). Проверьте это и поиграйте с электроникой, создавая реальные вещи, а также запускайте их (симуляция).

Шаг 1. Необходимые компоненты

Вот список всех основных компонентов, необходимых для построения этой схемы:

1) 555 таймер IC

2) Резистор 10 кОм

3) LDR (Фоторезистор)

4) Конденсатор 100 нФ

5) Пьезо (зуммер)

6) Разъем +9 В для аккумулятора и питания постоянного тока (5,5 мм x 2,1 мм)

Прежде всего, спроектируйте всю эту схему на tinkercad, чтобы получить представление! Вы также можете проверить выход основных схем на tinkercad. Я приложил CSV-файл, содержащий список всех компонентов для справки.

Шаг 2: Схема и работа

По сути, микросхема таймера 555 представляет собой интегральную схему (микросхему), используемую в различных приложениях для таймера, генерации импульсов и генератора. 555 может использоваться для обеспечения временных задержек, как осциллятор и как элемент триггера.

Существуют различные режимы применения микросхемы таймера 555, в зависимости от того, как мы ее настраиваем.

Микросхема таймера 555 может быть подключена либо в моностабильном режиме, создавая прецизионный таймер с фиксированной продолжительностью времени, либо в бистабильном режиме для выполнения переключающего действия триггерного типа. Но здесь мы подключаем микросхему таймера 555 в нестабильном режиме, чтобы создать очень стабильную схему генератора 555 для генерации высокоточных свободно работающих сигналов, выходная частота которых может регулироваться с помощью подключенной извне RC-цепи, состоящей всего из двух резисторов и конденсатор.

На выходе вы можете увидеть цепь RC-резервуара, где LDR (Light Dependent Resistor) также действует как часть RC-цепи вместе с резистором и конденсатором 10 кОм.

ОСНОВНАЯ РАБОТА: Просто перемещая руку над LDR, мы изменяем количество света, падающего на LDR, что изменяет интенсивность света и, следовательно, общее сопротивление. Больше света, меньше сопротивления и наоборот. Таким образом, изменяя сопротивление LDR, мы изменяем постоянную времени RC всей цепи, что в целом изменяет частоту этой цепи (прямоугольные импульсы, генерируемые таймером 555 IC) за счет изменения времени зарядки и разрядки конденсатора.

Полное объяснение:

Когда 555 находится в нестабильном режиме, вывод с вывода 3 представляет собой непрерывный поток импульсов (прямоугольные волны).

Контакт 2 - это контакт триггера (используется для запуска компонентов схемы), он будет подключен к земле через конденсатор. Зарядка и разрядка этого конденсатора включаются контактами 3 и 7. Контакт 3 является выходным контактом. В этой схеме он выдает прямоугольный сигнал. Контакт 4 - это контакт сброса. Этот вывод подключен к положительной стороне батареи. Контакт 6 - это контакт Threshold.

Конденсатор будет заряжаться, и когда он достигнет примерно 2/3 В постоянного тока (напряжение от батареи), это будет обнаружено контактом Threshold. Это завершит временной интервал и отправит 0 В (Вольт) на выходной контакт 3 (отключит его). Контакт 7 - это вывод разряда. Этот вывод также отключается выводом 6 Threshold. Когда вывод 7 выключен, он отключает питание конденсатора, что вызывает его разряд. Контакт 7 также управляет синхронизацией. Контакт 7 подключен к резистору 100 кОм (LDR), и изменение значения резистора 100 кОм (LDR) изменяет синхронизацию контакта 7 и, таким образом, изменяет частоту прямоугольного сигнала на выходе контакта 3. Контакт 8 подключен к положительный источник питания (Vcc).

Микросхема 555 находится в нестабильном режиме, что означает, что контакт 3 отправляет непрерывный поток импульсов от 9 до 0 вольт (прямоугольный сигнал). В следующей схеме я модифицировал стандартный генератор прямоугольных импульсов 555, заменив резистор 100 кОм светозависимым резистором (LDR) или фоторезистором. Я также добавил пьезоэлектрический динамик для преобразования волн в звук.

Вот как генерируется звук с помощью таймера 555 IC & LDR. Надеюсь, вы поняли логику. Если вы, ребята, не поняли логику нестабильного режима, то, пожалуйста, прочтите немного обо всех его различных режимах, тогда вам будет легче понять. Все еще есть сомнения? Не стесняться спрашивать

Шаг 3: Вывод и результат моделирования

Пожалуйста, ознакомьтесь с симуляцией схемы (выход осциллографа) и ее фактической работой схемы, которую я разработал на макетной плате, через видео. Надеюсь, вам понравились жуткие звуки: P (запуск мотоцикла).

На заметку: обратите внимание, что сначала я не включаю фонарик и почти закрываю его рукой, чтобы заблокировать свет, затем я получаю очень НИЗКОЧАСТОТНЫЙ звук! Когда рука немного поднимается, она становится светлее, и, следовательно, частота немного увеличивается. Но когда я включаю фонарик, частота резко возрастает из-за большого количества света !. Посмотрите, как вы можете поиграть с ним, чтобы генерировать звуки разной частоты.

Программный дизайн схем на Tinkercad:

Посетите веб-сайт, измените схему, а также выполните моделирование схемы.

Моя другая схема терменвокса с использованием логических ворот NAND:

Надеюсь, вам понравилось это. Вскоре я постараюсь улучшить его, добавив дополнительные компоненты для улучшения звуковой волны и увеличения частотного диапазона.

А до тех пор наслаждайтесь игрой с электроникой, даже не беспокоясь о том, что ничего не повредит. Угадай, что? вы также можете получить макет печатной платы CAD EAGLE через него, экспортировав его! Кроме того, вы даже можете создавать 3D-модели на этом замечательном веб-сайте: www.tinkercad.com

ВСЕ САМОЕ ЛУЧШЕЕ: D