Paralelni zaporedni sintetizator: 17 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

To je vodnik za ustvarjanje preprostega sekvencera. Sekvencer je naprava, ki ciklično proizvaja vrsto korakov, ki nato poganjajo oscilator. Vsak korak je mogoče dodeliti drugačnemu tonu in tako ustvariti zanimive sekvence ali zvočne učinke. Poimenoval sem ga vzporedni sekvencer, ker ga pri vsakem koraku ne poganja en oscilator, temveč dva oscilatorja hkrati.

1. korak: blokovni diagram

Začnimo z blokovnim diagramom.

Napravo bo napajala 9 -voltna baterija, krmilnik pa bo to napetost zmanjšal na 5 voltov.

Ločen oscilator bo ustvaril nizko frekvenco, to je tempo, ki bo služil kot ura za sekvencer. Tempo bo mogoče prilagoditi s potenciometrom.

V sekvencerju bo mogoče s preklopnimi stikali nastaviti korak ponastavitve in način zaporedja.

Izhod sekvencera bo 4 korake, ki bodo nato krmilili dva vzporedno povezana oscilatorja, katerih frekvence bodo nastavljene s potenciometri. Vsak korak bo predstavljen z eno LED. Za oscilatorje bo mogoče preklapljati med dvema frekvenčnima območjema.

Izhodni volumen bo reguliran s potenciometrom.

2. korak: Ogledna plošča

Najprej sem zasnoval vezje na plošči. Poskusil sem nekaj alternativnih različic tempomata z različnimi vezji, pa tudi več konfiguracij z decimalnim ali binarnim sekvencerom z demultiplekserjem. Osciloskop je v pomoč pri oblikovanju in odpravljanju težav.

3. korak: Sheme

*povezava do slikovne sheme HQ

*Če se vam zdi razlaga shem nepotrebna, lahko nadaljujete na naslednji korak - seznam delov (BOM)

Napajanje iz 9V baterije se v vezje prenaša prek glavnega stikala S1, ki bo nameščeno na plošči. Napetost približno 9V se z linearnim regulatorjem IC1 zmanjša na 5V. Za zmanjšanje napetosti je možno uporabiti tudi pretvornik DC-DC, pomanjkljivost je lahko visokofrekvenčni hrup, ki se vnese v sistem. Kondenzatorji C1, C3, C15 in C16 pomagajo zmanjšati motnje in C2 izravnajo izhodno napetost.

Tempo oscilator / nizkofrekvenčni oscilator (LFO) se generira s pretvornikom s schmittovim sprožilcem IC 40106 (IC2). Potenciometer VR9 omogoča nastavljivo izhodno frekvenco. S kombinacijo C5 in VR9 je mogoče izbrati želeno območje (v tem primeru od približno 0,2Hz do 50Hz). Izhodno frekvenco lahko povečate z izbiro manjšega potenciometra VR9 ali z zmanjšanjem vrednosti kondenzatorja C5. R2 omejuje zgornje frekvenčno območje, če je potenciometer nastavljen na pribl. 0 ohmov. Neporabljena vrata IC 40106 morajo biti vezana na tla.

Generator LFO je lahko tudi IC 4093, 555 ali operacijski ojačevalnik.

LFO ali taktni signal se dovaja v decimalni sekvencer 4017. Vhoda CLK in RST sta zaščitena pred motnjami z izvlečnimi upori R39 in R5. Zatič ENA mora biti privezan na tla, da lahko sekvencer deluje. Sekvencer deluje na naslednji način: Vsakič, ko se CLK spremeni iz nizkega v visoko, sekvencer vklopi enega od izhodnih zatičev v vrstnem redu Q0, Q1, Q2 … Q9. Samo eden od izhodnih zatičev Q0 - Q9 je vedno aktiven. Tako sekvencer ciklično ponavlja teh deset stanj. Lahko pa na izhod RST priključite kateri koli izhod za ponastavitev sekvencera v tem koraku. Če na primer priključimo Q4 na pin RST, bo zaporedje naslednje: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3 … Ta lastnost IC se uporablja s tristopenjskim stikalom S2, ki omogoča 10 korakov (srednji položaj, ponastavitev vezana samo na tla) ali ponastavitev na Q4 (4 koraki) ali ponastavitev na način Q6 (6 korakov). Ker bo naprava 4-stopenjski sekvenčnik, bo ponastavitev IC na koraku 4 povzročila neprekinjeno zaporedje brez premora, ponastavitev IC na koraku 6 pa bo povzročila zaporedje 4 korakov in premor 2 korakov ter končno tretja možnost bo ponastavitev IC na koraku 10. To ima za posledico zaporedje 4 korakov in 6 -stopenjsko premor. Premor, ki ga zagotovi stikalo S2, se vedno doda šele po tem, ko je bilo izvedeno zaporedje korakov (1234 _, 1234 _… ali 1234 _, 1234 _…).

Če pa želimo med samimi koraki dodati premor, moramo reorganizirati vrstni red napajanja oscilatorjev. Za to skrbi stikalo S3. Ko je vklopljen v pravem položaju, sekvenčnik deluje, kot je opisano zgoraj. Če pa preklopite na nasprotno stran (levo), korak 4 zaporedja IC postane tretji vhod oscilatorja, korak 7 pa četrti vhod oscilatorja. Zaporedje bo torej videti tako (S2 v srednjem položaju): 12_3_4_, 12_3_4 _,…

Spodnja tabela opisuje vse možnosti zaporedja, ki jih lahko ustvarita obe stikali:

Preklopite položaj S2	Preklopite položaj S3	Ciklično zaporedje (_ pomeni premor)
Gor	Gor	1234
Dol	Gor	1234_
Srednji	Gor	1234_
Gor	Dol	12_3
Dol	Dol	12_3_
Srednji	Dol	12_3_4_

Za jasnost je vsakemu koraku dodeljena ena LED (LED3 do LED6).

Vzporedni oscilatorji so oblikovani v krogu NE556 v nestabilni konfiguraciji. Kondenzatorji, izbrani s stikali S4 in S5, se napolnijo in izpraznijo preko uporov R6 in R31 ter potenciometrov VR1 do VR8. Sekvencer v parih preklaplja tranzistorje Q1 v Q8 (večkrat Q1 in Q5, Q2 in Q6, Q3 in Q7, Q4 in Q8) in tako omogoča polnjenje in praznjenje kondenzatorjev prek različnih nastavljenih potenciometrov. Notranja logika vezja IC4 na podlagi napetosti kondenzatorjev vklopi in izklopi izhodne zatiče (zatiči 5 in 9). Frekvenčno območje posameznih korakov je mogoče prilagoditi s spreminjanjem vrednosti potenciometrov in tudi s spreminjanjem vrednosti kondenzatorjev C8 v C13. Med vsakim oddajnikom in ustreznim potenciometrom je za omejitev zgornje frekvence dodan 1k upor (R8, R11, R14 …). Upori, povezani z bazo tranzistorjev (R9, R12, R15 …), zagotavljajo delovanje tranzistorjev v stanju nasičenosti. Izhoda obeh oscilatorjev sta preko delilnika napetosti VR10 (volumski lonec) priključena na izhodno vtičnico.

Neuporabljeni označevalci: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

4. korak: Seznam delov (BOM)

• 5x LED
• 1x stereo priključek 6.35
• 1x linearni potenciometer 100k
• 1x linearni potenciometer 50k
• Linearni potenciometer 8x 10k
• 12x 100n keramični kondenzator
• 1x 470R upor
• 2x 100k upor
• 2x 10k upor
• 23x 1k upor
• 2x 1uF elektrolitski kondenzator
• 1x 47uF elektrolitski kondenzator
• 1x 470uF elektrolitski kondenzator
• 8x 2N3904 NPN tranzistor
• 1x IC 40106
• 1x IC 4017N
• 1x IC NE556N
• 1x linearni regulator 7805
• 3x 2 preklopno stikalo za položaj 1
• 1x 2 -položajno 2 -polno stikalo
• 1x 3 -polno stikalo s preklopom 1
• Prototipna plošča
• Žice (24 awg)
• IC vtičnice (neobvezno)
• 9V baterija
• 9V sponka za baterijo

Orodja za spajkanje in obdelavo lesa:

• Spajkalnik
• Spajkanje Spajkanje
• Klešče
• Marker
• Multimeter
• Čeljust
• Pinceta
• Klešče za odstranjevanje žice
• Plastične kabelske vezice
• Čeljust
• Brusilni papir ali igla
• Čopiči
• Akvarelne barve

5. korak: Lesena škatla

Odločil sem se, da bom napravo vgradil v leseno škatlo. Izbira je vaša, lahko uporabite plastično ali aluminijasto škatlo ali pa svojo natisnete s 3D tiskalnikom. Izbral sem škatlo dimenzij 16 x 12,5 x 4,5 cm (približno 6,3 x 4,9 x 1,8 palca) z izvlečno odprtino. Škatlo sem dobil v lokalni trgovini s hobiji, izdeluje jo KNORR Prandell (povezava).

Korak 6: Postavitev delov in priprava na vrtanje

Na škatli sem razporedil potenciometre, držala za led in stikalne matice ter jih razporedil tako, kot so mi bili všeč. Vzel sem postavitev, nato pa sem škatlo z zgoraj in z ene strani prekril z lepilnim trakom, kjer bo luknja za 6,35 mm vtič. Položaje lukenj in njihovo velikost sem označil na maskirnem traku.

7. korak: Vrtanje

Zgornja stena škatle je bila razmeroma tanka, zato sem vrtal počasi in postopoma širil svedre. Po vrtanju lukenj jih je bilo treba obdelati z brusnim papirjem ali pilicami.

8. korak: osnovni premaz

Kot prvi sloj barve - osnovni premaz - sem nanesel zeleno. Osnovni sloj bo prekrit s svetlo rjavo in oranžno barvo. Uporabil sem akvarele. Po vsakem sloju sem pustil škatlo nekaj ur, da se posuši, saj je les vpijel dovolj vode.

9. korak: Drugi sloj barve

Na zeleno osnovno plast sem nanesel kombinacijo svetlo rjave in mehko oranžne barve. Barvo sem razpršil z vodoravnimi gibi in kjer sem želel doseči izrazitejše madeže, sem nanesel čim manj vode in več barve (manj razredčene barve).

* Barve na slikah v tem koraku se razlikujejo od drugih fotografij, ker se barva na njih še ni posušila.

10. korak: Izdelava tiskanega vezja

Odločil sem se ustvariti tiskano vezje na univerzalni plošči. To je veliko hitreje kot čakanje na pošiljko PCB po meri in kot prototip je to dovolj. Če koga zanima, lahko tudi ustvarim in dodam celotne datoteke gerber.

Iz univerzalnega tiskanega vezja sem izrezal ozek, daljši trak, ki ustreza dolžini škatle. Spajal sem vezje postopoma, na manjše dele. S črnimi krogi sem označil mesta, kjer bodo žice povezane.

11. korak: Odpravljanje težav in postopek izdelave vezja

Pri ustvarjanju tiskanega vezja je včasih težko izgubiti. Naučil sem se nekaj trikov, ki mi pomagajo.

Sestavni deli, ki so nameščeni na plošči ali izven plošče, so v shemah označeni znotraj modrih (črnih) pravokotnikov. To zagotavlja jasnost pri pripravi žic ali priključkov ter njihovo lokacijo. Vsaka črta, ki seka pravokotnik, torej pomeni eno žico, ki jo je treba priključiti pozneje.

Prav tako je koristno opozoriti na povezave in montažo tistih komponent, ki so že nameščene. (Za to uporabljam rumeni označevalec). To bo jasno razločilo, kateri deli in povezave že obstajajo in katere je še treba narediti.

Korak: PCB

Za tiste, ki želijo izdelati ali naročiti PCB, prilagam datoteko.brd. Tiskano vezje ima dimenzije 127 x 25 mm, dodal sem dve luknji za vijake M3. Ustvarite lahko svoje datoteke v skladu z želeno obliko gerberja.

Korak: Namestitev delov v škatlo

Vstavil sem in pritrdil komponente, ki bodo na zgornji plošči - potenciometre, stikala, LED in izhodno vtičnico. LED diode so namestili na plastična držala, ki sem jih pritrdila s pomočjo vročega lepila.

Priporočljivo je pozneje dodati gumbe potenciometrov, da se med spajkanjem kontaktov in ravnanjem s škatlo ne opraskajo.

14. korak: Ožičenje

Žice so bile spajkane po delih. Žice sem vedno najprej slekel in kosil, preden sem jih priključil na komponente na plošči. Nadaljeval sem od zgoraj navzdol, da se žice med delom niso zataknile, žične snope pa sem pritrdil tudi s kabelskimi vezmi.

Korak 15: Vstavite baterijo in ploščo v škatlo

Vezje sem dal v škatlo in ga s sprednje plošče izoliral s tankim kosom pene. Da se kabli ne upognejo in vse držijo trdno, sem snope vezala s kabelsko vezico. Nazadnje sem v vezje priključil 9V baterijo in zaprl škatlo.

Korak: Namestitev gumbov potenciometra

Zadnji korak je namestitev gumbov na potenciometre. Namesto tistih, ki sem jih izbral za postavitev delov, sem namestil kovinske, srebrno-črne gumbe. Na splošno mi je bil bolj všeč kot plastični, s svetlo rumeno mat barvo.

17. korak: Projekt zaključen

Sintezator vzporednega zaporedja je zdaj končan. Uživajte v ustvarjanju različnih zvočnih učinkov.

Ostanite zdravi in varni.

Drugo mesto na avdio izzivu 2020