Hộp âm thanh bỏ túi: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Thiết bị này không chỉ vừa với túi mà còn tạo ra nhiều âm nhạc khác nhau tương tự như âm thanh của kèn túi (theo ý kiến của tôi) bằng cách kết hợp sáu nút nhấn khác nhau. Rõ ràng, nó chỉ là một tiện ích để giải trí cho trẻ em; tuy nhiên, nguyên tắc hoạt động của nó có thể được sử dụng (tôi hy vọng) trong các tác phẩm âm nhạc điện tử nghiêm túc hơn.

Bước 1: Mô tả mạch

Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO)

Bộ dao động được xây dựng với một IC LM331 (một biểu dữ liệu có sẵn tại đây: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), một bộ chuyển đổi điện áp sang tần số với tỷ lệ tuyến tính chính xác giữa điện áp đầu vào (Vin) và tần số xung ở đầu ra (Fout). Một bóng bán dẫn bên trong ở đầu ra của IC (chân 3) mở với tần số là hàm tuyến tính của điện áp đầu vào. Nguồn điện áp Vs được nối với chân 3 thông qua điện trở R20; kết quả là, một nhóm các xung xuất hiện ở đầu ra. Các xung này định kỳ mở bóng bán dẫn bên ngoài Q1 dẫn động loa do đó tạo ra âm thanh. Điện áp đầu vào đến từ một bộ cộng điện áp có thể cung cấp các điện áp khác nhau bằng cách kết hợp các nút nhấn khác nhau của nó. Cả bộ dao động và bộ cộng đều được cung cấp năng lượng bằng một pin 9 vôn.

Bộ cộng điện áp (VA)

Bộ cộng điện áp thụ động bao gồm 6 bộ chia điện áp, mỗi bộ chia bao gồm một chiết áp xén, một điện trở và một diode. Khi nhấn một nút, điện áp Vs từ pin sẽ được áp dụng cho bộ chia điện áp tương ứng. Điện áp đầu ra của một bộ chia tương ứng với một tần số cụ thể do VCO tạo ra. Tần số của dao động tỷ lệ thuận với điện áp đầu vào của vi mạch, mọi bộ chia tạo ra điện áp cao hơn 6% so với điện áp do bộ chia trước đó tạo ra. Nguyên nhân là do tần số của hai nốt nhạc liên tiếp chênh lệch nhau 6%; do đó, sáu bộ chia tạo ra điện áp tương ứng với sáu nốt nhạc khác nhau. Điện trở chuyển đổi điện áp thành dòng điện có thể được thêm vào dòng điện từ các bộ chia khác khi nhấn một số nút. Diode không cho phép dòng điện từ một bộ chia chảy vào các bộ chia khác, dòng điện chỉ có thể chạy về phía điện trở tổng R13; do đó, tất cả các bộ chia là độc lập với nhau. Bạn có thể đọc thêm về bộ cộng điện áp thụ động tại đây:

Bộ cộng điện áp thụ động

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Simple_Op-amp_Summer_Design#Passive_summer

Bộ trộn âm thanh

sound.whsites.net/articles/audio-mixing.htm

Bước 2: Điều chỉnh điện áp

Đó là cách tôi tiến hành đặt điện áp cần thiết:

1) Nối một vôn kế giữa mặt đất và Vin.

2) Nhấn tất cả các nút của VA, đọc vôn kế. Trong trường hợp của tôi, nó đọc 1,10 Volts. Đó là điện áp tối đa có sẵn ở đầu ra của VA. Bố cục của PB được hiển thị trong hình trên.

3) Lấy điện áp tạo ra bởi bộ chia thứ nhất (nút nhấn 1) là ‘V1’. Khi mọi điện áp đều lớn hơn 6% so với điện áp trước đó, hãy lập một phương trình:

V1 + 1,06xV1 + (1,06 ^ 2) xV1 + (1,06 ^ 3) xV1 + (1,06 ^ 4) xV1 + (1,06 ^ 5) xV1 = 1,10

Giải điều này cho ‘V1’ cho V1 = 0,158V

Do đó, hiệu điện thế ở các vạch chia khác là: V2 = 0,167V, V3 = 0,177V, V4 = 0,187V, V5 = 0,199V, V6 = 0,211V. Tôi làm tròn các giá trị này đến số thập phân thứ hai: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.

Điều chỉnh các tông đơ tương ứng để nhận các giá trị này. Nếu tần số đầu ra của VCO không tương ứng với một nốt cụ thể, hãy điều chỉnh tông đơ R19 của VCO (không chạm vào tông đơ của VA!) Cho đến khi tạo ra một nốt nhạc cụ thể. R19 giúp bạn có thể điều chỉnh tần số đầu ra của VCO mà không cần phạm vi nhất định mà không thay đổi Vin. Bạn có thể kiểm tra tần số của nốt nhạc bằng máy đo tần số hoặc điều chỉnh một nốt nhạc bằng bộ chỉnh âm thanh (ví dụ: Garage Band có tính năng này trong phần "ghi âm giọng nói").

Theo tính toán của tôi, VA có thể tạo ra 34 điện áp độc lập; chỉ có sáu trong số chúng phù hợp với các nốt chính xác, sự kết hợp của các nút bấm cho ra các âm xung quanh các nốt chính xác trong vòng +/- 30 xu (một xu là 1/100 của một nửa cung).

Bạn sẽ tìm thấy một bảng với các ghi chú và tần số tương ứng của chúng tại đây:

web.archive.org/web/20081219095621/https://www.adamsatoms.com/notes/

Bước 3: Hóa đơn nguyên vật liệu

Bộ cộng điện áp

SW1… SW6 - các nút bấm

R1, R3, R5, R7, R9, R11 - tông đơ 5K

R2, R4, R6, R8, R10, R12 - 1K

R13 - 330 Ohm

D1… D6 - IN4001

Bộ dao động điều khiển điện áp

IC 1 - LM331

Q1 - 2N3904

R14, R16 - 100K

R15 - 47 Ohm

R17 - 6,8K

R18 - 12K

R19 - tông đơ 10K

R20 - 10K

R21 - 1K

C1 - 0,1, gốm

C2 - 1.0, mylar

C3 - 0,01, gốm

LS1 - loa nhỏ với trở kháng 150 Ohm

SW1 - công tắc

Ổ cắm cho IC

Pin 9V

Lưu ý: định mức công suất của tất cả các điện trở là 0,125W, độ chính xác (tất cả ngoại trừ R15, R17, R18) - 5%, độ chính xác của R15, R17, R18 - 1%. Cũng nên sử dụng tông đơ nhiều lần có độ chính xác cao để điều chỉnh chính xác hơn.

Bước 4: Dụng cụ và công cụ

Tôi cần một con dao x-acto để tạo bảng mạch, sau đó là một mỏ hàn có chất hàn và một máy cắt dây để tự chế tạo mạch. Cần có một tuốc nơ vít tốt để điều chỉnh tông đơ để đặt điện áp cần thiết trong các bộ chia. Cần có đồng hồ vạn năng để theo dõi các điện áp đã điều chỉnh và kiểm tra mạch điện nói chung.

Bạn có thể quan sát các ghi chú mà bạn điều chỉnh mạch bằng bộ điều chỉnh âm thanh, giống như một bộ điều chỉnh âm thanh được nhúng vào Garage Band. Bạn cũng có thể sử dụng một máy hiện sóng ảo như Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) để xem các dao động. Tôi đã đính kèm một ảnh chụp màn hình của máy hiện sóng này để hiển thị hình dạng của các dao động do thiết bị của tôi tạo ra.

Bước 5: Vỏ và bảng mạch

Tôi đã sử dụng một hộp có sẵn làm bằng nhựa trong suốt và có kích thước 125 x 65 x 28mm. Tôi đã sơn nó màu trắng bên trong và thực hiện các sửa đổi khác cần thiết để lưu trữ phần điện tử của thiết bị của tôi. Bạn có thể tự do đi theo con đường của riêng bạn trong việc tạo ra bao vây này. Đối với bảng mạch, tôi đã làm nó bằng đồng mạ thủy tinh bằng cách cắt các miếng đệm vuông trong lá và hàn các thành phần vào các miếng đệm này. Tôi thấy phương pháp này thuận tiện hơn so với việc tạo ra một PCB khi nó chỉ có một mảnh.