Простое электронное фортепиано: 3 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Электроника может очень легко издавать звуки, используя всего несколько деталей. Вот как сделать простое пианино, используя таймер 555. Я спроектировал и протестировал эту схему с помощью Tinkercad, а затем построил настоящую.

Вот все, что вам понадобится:

• 1 таймер 555 (Jameco)
• 8 кнопок (Jameco)
• 1 конденсатор 100 нФ (Jameco)
• 1 набор резисторов - 390 Ом, 620 Ом, 910 Ом, 2 x 1 кОм, 1,1 кОм, 1,3 кОм, 1,5 кОм, 6,2 кОм (Jameco)
• 1 х пьезо-зуммер (Jameco)
• Соединительный провод 22 AWG (Jameco)
• 1 разъем для аккумулятора 9 В (Jameco)
• 1 x беспаечный макет (Jameco)
• 1 х 9 В аккумулятор

Шаг 1. Немного предыстории

А (1 кОм) "," верх ": 0,3485342019543974," левый ": 0,67578125," высота ": 0,08143322475570032," ширина ": 0,048828125}, {" noteID ":" NU0SMSRIFJYSKZN "," автор ":" joshua.brooks "," текст ":" R_B (зависит от примечания) "," top ": 0,3534201954397394," left ": 0,3515625," height ": 0,08143322475570032," width ": 0,3154296875}, {" noteID ":" NTR1FHAIFJYSL0Q "," author ":" joshua.brooks ", «текст»: «C (100 нФ)», «верх»: 0,509771986970684, «слева»: 0,6787109375, «высота»: 0,08143322475570032, «ширина»: 0,048828125}] ">

Опасность: впереди математика …

Если вас не волнует, как эта штука работает, и вы хотите сразу приступить к ее сборке, переходите к следующему шагу.

Это пианино использует нестабильный режим интегральной схемы с обычным таймером 555 для создания звука, который управляет динамиком (пьезозуммер). Если вам интересно, как работает таймер 555, и о различных режимах конфигурации, здесь есть хорошее руководство по этому поводу.

Каждая музыкальная нота имеет основную частоту, то есть то, сколько раз в секунду объект, издающий звук, колеблется взад и вперед в секунду. Частота, создаваемая таймером 555 в нестабильном режиме, зависит от номиналов конденсатора (C) и двух резисторов (R_А & Р_B). Эти отношения

Я решил спроектировать это так, чтобы R_А и C одинаковы для всех нот (R_А составляет 1 кОм, а C составляет 100 нФ). Это оставляет R_B чтобы задать тон. Итак, для любой конкретной частоты

То, как эта штука устроена, для любой конкретной кнопки R_B - это стоимость всех резисторов от кнопки до конца цепи резисторов справа, сложенные вместе. Так что нужно было найти правильную цепочку резисторов, чтобы это работало. В следующей таблице показано, как были выбраны резисторы. Начиная с самой высокой ноты, R_B был рассчитан для каждой ноты, и были выбраны общедоступные резисторы, приближающие R_B.

Примечание	частота (Гц)	рB (Ом)	Резистор (ы)
C5	523	13151	1,5 кОм + 1,3 кОм + 620 Ом + 1,1 кОм + 1 кОм + 910 Ом + 390 Ом + 6,2 кОм
D5	587	11662	1,3 кОм + 620 Ом + 1,1 кОм + 1 кОм + 910 Ом + 390 Ом + 6,2 кОм
E5	659	10335	620 Ом + 1,1 кОм + 1 кОм + 910 Ом + 390 Ом + 6,2 кОм
F5	698	9727	1,1 кОм + 1 кОм + 910 Ом + 390 Ом + 6,2 кОм
грамм5	784	8611	1 кОм + 910 Ом + 390 Ом + 6,2 кОм
А5	880	7617	910 Ом + 390 Ом + 6,2 кОм
B5	988	6731	390 Ом + 6,2 кОм
C6	1047	6325	6,2 кОм

Из-за того, что для приближения к желаемым значениям были выбраны общедоступные резисторы, тона немного нечеткие, но не намного.

Шаг 2. Попробуйте перед покупкой запчастей

Сначала я «построил» эту схему в Tinkercad, чтобы опробовать ее и убедиться, что все работает, прежде чем собирать настоящую схему. Это позволило мне попробовать различные номиналы и конфигурации резисторов (бесплатно!), Прежде чем остановиться на окончательном дизайне. Я даже смог услышать, как это звучит в моем браузере.

Вот пианино в Тинкеркаде. Нажмите «Начать моделирование», чтобы попробовать.

Шаг 3. Соберите все вместе

После того, как вы собрали части из списка в начале этого Руководства, пора собрать их вместе.

Длинные ряды вверху и внизу макета предназначены для подключения питания (+9 В и земля) от батареи к остальной части схемы. Эти ряды электрически соединены на всем протяжении и действуют как провод между компонентами, запрессованными в их отверстия. В конце концов, черный провод (земля) будет подключен к нижнему ряду, а красный провод (+9 В) - к верхнему ряду. Не делай этого пока. Батарею будете подключать в последнюю очередь.

Точно так же каждый столбец из 5 отверстий в центральной области электрически соединен. Таким образом, любые две вещи, подключенные к одному столбцу, соединяются как бы проводом. Обратите внимание, что столбцы выше и ниже пустой области в середине электрически разделены.

Начните с того, что поместите микросхему таймера 555 в макетную плату. Он будет выровнен так, чтобы точка на нем (индикатор с контактом 1) находилась в нижнем левом углу, когда вы смотрите на него. Поместите его к правой стороне макета так, чтобы штыри касались пустого канала, идущего по центру макета. Осторожно надавите на него с равномерным усилием, пока все штыри не войдут в свои отверстия, а микросхема не сядет на поверхность макета.

Контакты 555 пронумерованы 1, 2, 3, 4 снизу слева направо и 5, 6, 7, 8 сверху справа налево. Они бегут против часовой стрелки, начиная с нижнего левого угла.

Подключите контакт 2 к контакту 6 555, используя соединительный провод соответствующей длины. Вы можете увидеть это как зеленый провод на картинках выше. Подключите контакт 1 к ряду заземления внизу. Подключите контакты 4 и 8 к ряду +9 В в верхней части платы.

Осторожно согните выводы одного из резисторов 1 кОм (коричневый-черный-красный) и подключите его между контактом 7 555 и строкой +9 В наверху.

Подключите конденсатор между контактами 1 и 2 555.

Если у пьезозуммера, который у вас есть, есть гибкие провода, подключите положительный (красный) провод к контакту 3 таймера 555. Подключите отрицательный (черный) провод к ряду заземления внизу. В противном случае, если у вашего пьезоэлемента есть жесткие контакты, поместите его над макетной платой справа от 555 так, чтобы отрицательный контакт был где-то в ряду заземления. Найдите место, где положительный контакт будет соединяться с макетной платой, и протяните соединительный провод, чтобы соединить эту колонку с контактом 3 555. Затем нажмите пьезо на место.

Теперь о кнопках. Начните с того, что поместите небольшой соединительный провод между контактом 7 555 и какой-нибудь колонкой слева (см. Оранжевый провод на картинке выше). Найдите резистор 6,2 кОм (сине-красный-красный) и подключите его между другим концом этого соединительного провода и другой колонкой слева.

Поместите одну из кнопок так, чтобы она охватывала канал в середине макета с верхним правым контактом в том же столбце, что и резистор. Осторожно вставьте его на место, чтобы он полностью вошел в макетную плату. Подключите соединительный провод соответствующей длины между нижним правым контактом кнопки и контактом 2 555.

Пришло время для быстрого теста! Подсоедините черный провод разъема аккумулятора к нижнему (заземляющему) ряду, а красный провод к верхнему (+9 В) ряду. Подсоедините аккумулятор к разъему аккумулятора. Попробуйте нажать кнопку, и вы должны услышать звуковой сигнал! Если вы не слышите звука, проверьте все соединения, убедитесь, что батарея в порядке, и попробуйте еще раз. После этого теста отключите аккумулятор.

Теперь каждая из оставшихся кнопок добавляется справа налево. Подключите резистор из столбца предыдущего резистора туда, где будет следующая кнопка (4 ряда слева на рисунках выше). Поместите следующую кнопку на место так, чтобы верхний правый штифт находился на другом конце резистора. Подключите небольшой соединительный провод между нижним левым контактом этой кнопки и нижним левым контактом кнопки справа. Сделайте это для всех кнопок. Резисторы в порядке справа налево:

• 390 Ом (оранжево-бело-коричневый)
• 910 Ом (бело-коричнево-коричневый)
• 1кОм (коричневый-черный-красный)
• 1,1 кОм (коричнево-коричнево-красный)
• 620 Ом (сине-красно-коричневый)
• 1,3 кОм (коричнево-оранжево-красный)
• 1,5 кОм (коричнево-зелено-красный)

После того, как все резисторы и кнопки на месте, снова подключаем аккумулятор и начинаем играть!