Parallel Sequencer Synth: 17 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Dit is een handleiding voor het maken van een eenvoudige sequencer. Een sequencer is een apparaat dat cyclisch een reeks stappen produceert die vervolgens een oscillator aansturen. Elke stap kan aan een andere toon worden toegewezen en zo interessante sequenties of audio-effecten creëren. Ik noemde het een parallelle sequencer omdat hij niet bij elke stap door één oscillator wordt aangestuurd, maar door twee oscillatoren tegelijk.

Stap 1: Blokdiagram

Laten we beginnen met het blokschema.

Het apparaat wordt gevoed door een 9 volt batterij en de controller zal deze spanning terugbrengen naar 5 volt.

Een aparte oscillator genereert een lage frequentie, oftewel het tempo, dat als klok voor de sequencer zal dienen. Met de potmeter is het mogelijk om het tempo aan te passen.

In de sequencer is het mogelijk om de reset-stap en de sequence-modus in te stellen met behulp van de tuimelschakelaars.

De output van de sequencer zal 4 stappen zijn, die dan twee parallel geschakelde oscillatoren aansturen, waarvan de frequenties worden ingesteld met potentiometers. Elke stap wordt weergegeven door één LED. Voor oscillatoren zal het mogelijk zijn om tussen twee frequentiebereiken te schakelen.

Het uitgangsvolume wordt geregeld door een potentiometer.

Stap 2: Breadboard

Ik ontwierp het circuit eerst op een breadboard. Ik heb een paar alternatieve versies van de tempo-oscillator geprobeerd met verschillende circuits, evenals verschillende configuraties met een decimale of binaire sequencer met een demultiplexer. De oscilloscoop is zowel nuttig bij het ontwerp als bij het oplossen van problemen.

Stap 3: Schema's

*link naar HQ-afbeeldingsschema's

*Als u een uitleg van de schema's overbodig vindt, kunt u doorgaan naar de volgende stap - Onderdelenlijst (BOM)

De stroom van de 9V-batterij wordt naar het circuit gestuurd via de hoofdschakelaar S1, die zich op het paneel zal bevinden. De spanning van ongeveer 9V wordt teruggebracht tot 5V door de lineaire regelaar IC1. Het is ook mogelijk om een DC-DC buck-converter te gebruiken om de spanning te verlagen, het nadeel kan de hoogfrequente ruis zijn die in het systeem wordt geïntroduceerd. Condensatoren C1, C3, C15 en C16 helpen de interferentie te dempen en C2 de uitgangsspanning af te vlakken.

De tempo-oscillator / laagfrequente oscillator (LFO) wordt gegenereerd met behulp van een schmitt-trigger-inverter IC 40106 (IC2). De VR9-potentiometer biedt een instelbare uitgangsfrequentie. Door C5 en VR9 te combineren, is het mogelijk om het gewenste bereik te selecteren (in dit geval van ongeveer 0,2 Hz tot 50 Hz). De uitgangsfrequentie kan worden verhoogd door een kleinere potentiometer VR9 te selecteren, of door de waarde van condensator C5 te verlagen. R2 begrenst het bovenste frequentiebereik als de potentiometer op ca. 0 ohm. Ongebruikte poorten van IC 40106 moeten aan de grond worden vastgemaakt.

De LFO-generator kan ook een IC 4093, 555 of een operationele versterker zijn.

Het LFO, of kloksignaal, wordt toegevoerd aan een decimale sequencer 4017. De CLK- en RST-ingangen zijn beveiligd tegen interferentie door pull-down weerstanden R39 en R5. De ENA-pin moet aan de grond worden vastgemaakt om de sequencer te laten werken. De sequencer werkt als volgt: Elke keer dat de CLK van laag naar hoog verandert, zet de sequencer een van de uitgangspinnen aan in de volgorde Q0, Q1, Q2 … Q9. Slechts één van de uitgangspinnen Q0 - Q9 is altijd actief. De sequencer herhaalt dus cyclisch deze tien toestanden. Elke uitgang kan echter worden aangesloten op de RST-pin om de sequencer in deze stap te resetten. Als we bijvoorbeeld Q4 verbinden met de RST-pin, is de volgorde als volgt: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3… Deze functie van de IC wordt gebruikt met de driestandenschakelaar S2, die ofwel 10 stappen biedt (middelste positie, reset alleen verbonden met aarde), of reset naar Q4 (4 stappen), of reset naar Q6 (6 stappen) modus. Aangezien het apparaat een 4-staps sequencer zal zijn, zal het resetten van de IC bij stap 4 resulteren in een continue reeks zonder pauze, zal het resetten van de IC bij stap 6 resulteren in een reeks van 4 stappen en een pauze van 2 stappen, en uiteindelijk de derde optie is het resetten van het IC bij stap 10. Dit resulteert in een reeks van 4 stappen en een pauze van 6 stappen. De pauze voorzien door schakelaar S2 wordt altijd pas toegevoegd nadat de reeks stappen (1234 _, 1234 _… of 1234 _, 1234 _…) is uitgevoerd.

Als we echter een pauze tussen de stappen zelf willen toevoegen, moeten we de volgorde waarin de oscillatoren van stroom worden voorzien, reorganiseren. Dit wordt verzorgd door schakelaar S3. Als de sequencer in de juiste stand wordt aangezet, werkt de sequencer zoals hierboven beschreven. Als het echter naar de andere kant (links) wordt geschakeld, wordt stap 4 van de IC-sequencer de derde ingang naar de oscillator en wordt stap 7 de vierde ingang naar de oscillator. De reeks ziet er dus als volgt uit (S2 in de middelste stand): 12_3_4_, 12_3_4 _, …

De onderstaande tabel beschrijft alle volgorde-opties die door beide schakelaars kunnen worden gegenereerd:

Schakelaar S2 positie	Schakelaar S3 positie	Cyclische reeks (_ betekent pauze)
Omhoog	Omhoog	1234
Omlaag	Omhoog	1234_
Midden	Omhoog	1234_
Omhoog	Omlaag	12_3
Omlaag	Omlaag	12_3_
Midden	Omlaag	12_3_4_

Voor de duidelijkheid is aan elke stap één LED (LED3 tot LED6) toegewezen.

De parallelle oscillatoren worden gevormd in de NE556-schakeling, in een astabiele configuratie. De condensatoren geselecteerd door schakelaars S4 en S5 worden opgeladen en ontladen via weerstanden R6 en R31 en potentiometers VR1 tot VR8. De sequencer schakelt transistoren Q1 naar Q8 in paren (Q1 en Q5, Q2 en Q6, Q3 en Q7, Q4 en Q8, herhaaldelijk) en maakt zo het laden en ontladen van de condensatoren mogelijk via verschillend ingestelde potentiometers. De interne logica van het IC4-circuit, gebaseerd op de spanning van de condensatoren, schakelt de uitgangspinnen in en uit (pinnen 5 en 9). Het frequentiebereik van de afzonderlijke stappen kan worden aangepast door de waarden van de potentiometers te wijzigen en ook door de waarden van de condensatoren C8 tot C13 te wijzigen. Tussen elke emitter en de overeenkomstige potentiometer wordt een weerstand van 1k (R8, R11, R14 …) toegevoegd voor de begrenzing van de bovenste frequentie. Weerstanden aangesloten op de basis van transistors (R9, R12, R15 …) zorgen voor de werking van transistors in de verzadigingstoestand. De uitgangen van beide oscillatoren zijn via een spanningsdeler VR10 (volumepot) aangesloten op de uitgangsjack.

Ongebruikte aanduidingen: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

Stap 4: Onderdelenlijst (BOM)

• 5x LED
• 1x stereo-aansluiting 6.35
• 1x 100k lineaire potentiometer
• 1x 50k lineaire potentiometer
• 8x 10k lineaire potentiometer
• 12x 100n keramische condensator
• 1x 470R Weerstand
• 2x 100k Weerstand
• 2x 10k Weerstand
• 23x 1k Weerstand
• 2x 1uF elektrolytische condensator
• 1x 47uF elektrolytische condensator
• 1x 470uF elektrolytische condensator
• 8x 2N3904 NPN-transistor
• 1x IC40106
• 1x IC4017N
• 1x IC NE556N
• 1x lineaire regelaar 7805
• 3x 2-positie 1-polige tuimelschakelaar
• 1x 2-positie 2-polige tuimelschakelaar
• 1x 3-positie 1-polige tuimelschakelaar
• Prototypebord
• Draden (24 awg)
• IC-sockets (optioneel)
• 9V batterij
• 9V batterijclip

Gereedschap voor solderen en houtbewerking:

• Soldeerbout
• Solderen Soldeer
• Tang
• Markeerstift
• Multimeter
• Remklauw
• Pincet
• Draadstriptang
• Kunststof kabelbinders
• Remklauw
• Schuurpapier of naaldvijl
• Verf kwasten
• Aquarel Verven

Stap 5: Houten kist

Ik besloot het apparaat in een houten kist te bouwen. De keuze is aan jou, je kunt een plastic of aluminium doos gebruiken, of je eigen doos printen met een 3D-printer. Ik koos een doos van 16 x 12,5 x 4,5 cm (ongeveer 6,3 x 4,9 x 1,8 inch), met een uittrekbare opening. Ik heb de doos in een plaatselijke hobbywinkel gekregen, hij is gemaakt door KNORR Prandell (link).

Stap 6: Onderdelenlay-out en voorbereiding voor boren

Ik schikte de potmeters, ijshouders en schakelmoeren op de doos en rangschikte ze zoals ik ze leuk vond. Ik nam de lay-out en bedekte de doos met plakband van boven en van één kant, waar een gat zal zijn voor een 6.35 mm-aansluiting. Ik markeerde de posities van de gaten en hun grootte op de plakband.

Stap 7: Boren

De bovenwand van de doos was relatief dun, dus ik boorde langzaam en verbreedde de boren geleidelijk. Na het boren van de gaten was het noodzakelijk om ze te behandelen met schuurpapier of naaldvijlen.

Stap 8: De basislaag

Als eerste verflaag - de grondlaag - heb ik groen aangebracht. De basislaag wordt bedekt met een lichtbruine kleur en oranje kleur. Ik heb aquarellen gebruikt. Na elke laag liet ik de kist een paar uur drogen, omdat het hout voldoende water opzuigde.

Stap 9: De tweede verflaag

Op de groene basislaag heb ik een combinatie van lichtbruin en zachtoranje aangebracht. Ik verspreidde de verf met horizontale bewegingen en waar ik meer uitgesproken vlekken wilde krijgen, bracht ik zo weinig water en meer verf aan (minder verdunde verf).

* De kleuren in de afbeeldingen in deze stap wijken af van de andere foto's, omdat de kleur erop nog niet is opgedroogd.

Stap 10: De printplaat maken

Ik besloot om een printplaat te maken op een universeel bord. Het is veel sneller dan wachten op een zending op maat gemaakte pcb's, en als prototype is dat genoeg. Als iemand geïnteresseerd is, kan ik ook complete gerber-bestanden maken en toevoegen.

Van de universele printplaat heb ik een smalle, langere strook geknipt die in de lengte van de doos past. Ik heb het circuit geleidelijk gesoldeerd, in kleinere delen. Ik heb de plaatsen waar de draden worden aangesloten gemarkeerd met zwarte cirkels.

Stap 11: Problemen oplossen en het proces voor het maken van printplaten wissen

Niet verdwalen bij het maken van een printplaat is soms lastig. Ik heb een paar trucjes geleerd die me helpen.

Componenten die op het paneel of buiten het bord zijn gemonteerd, zijn gemarkeerd in de blauwe (zwarte) rechthoeken in het schema. Dit zorgt voor duidelijkheid bij de voorbereiding van draden of connectoren en hun locatie. Elke lijn die een rechthoek snijdt, betekent dus één draad die later moet worden aangesloten.

Het is ook handig om de aansluitingen en montage van de reeds geïnstalleerde componenten te noteren. (Daarvoor gebruik ik een gele markeerstift). Zo wordt duidelijk welke onderdelen en verbindingen er al zijn en welke nog gedaan moeten worden.

Stap 12: PCB

Voor degenen die een pcb willen maken of bestellen, voeg ik een.brd-bestand toe. De printplaat heeft afmetingen van 127 x 25 mm, ik heb twee gaten voor M3-schroeven toegevoegd. U kunt uw eigen bestanden maken volgens het gewenste gerber-formaat.

Stap 13: Onderdelen in de doos monteren

Ik heb de componenten op het bovenpaneel geplaatst en vastgezet - potentiometers, schakelaars, LED's en uitgangsaansluiting. De LED's werden op plastic houders geplaatst, die ik vastmaakte met behulp van hete lijm.

Het is raadzaam om de potentiometerknoppen later toe te voegen, zodat ze niet bekrast raken bij het solderen van de contacten en het hanteren van de doos.

Stap 14: Bedrading

De draden werden in delen gesoldeerd. Ik heb altijd eerst de draden gestript en vertind voordat ik ze op de componenten op het paneel aansluit. Ik ging van boven naar beneden zodat de draden niet vast kwamen te zitten tijdens het werk en ook de draadbundels zette ik vast met kabelbinders.

Stap 15: De batterij en het bord in de doos plaatsen

Ik stopte de printplaat in de doos en isoleerde deze van het voorpaneel met een dun stuk schuim. Om te voorkomen dat de kabels doorbuigen en alles strak vasthielden, bond ik de bundels vast met een kabelbinder. Ten slotte heb ik een 9V-batterij op het circuit aangesloten en de doos gesloten.

Stap 16: Potentiometerknoppen monteren

De laatste stap is het installeren van de knoppen op de potentiometers. In plaats van degene die ik koos voor de onderdelenlay-out, monteerde ik metalen, zilverzwarte knoppen. Over het algemeen vond ik het leuker dan de plastic exemplaren, met een felgele, matte kleur.

Stap 17: Project voltooid

De synth van de parallelle sequencer is nu voltooid. Veel plezier met het genereren van verschillende geluidseffecten.

Blijf gezond en veilig.

Tweede plaats in de audio-uitdaging 2020