Theremin: een elektronische Odyssey [op 555 Timer IC] *(Tinkercad): 3 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

In dit experiment heb ik een optische Theremin ontworpen met behulp van een 555 Timer IC. Hier laat ik je zien hoe je muziek kunt genereren (in de buurt: P) zonder het muziekinstrument zelfs maar aan te raken. In principe wordt dit instrument Theremin genoemd, oorspronkelijk gebouwd door een Russische wetenschapper Léon Theremin. De originele theremin gebruikte radiofrequentie-interferentie veroorzaakt door de beweging van de hand van de speler om de toonhoogte van het instrument te veranderen. Deze optische theremin hangt af van de intensiteit van het licht dat op een fotoresistor valt die kan worden bestuurd door de beweging van de hand van de speler. Ik zal ook proberen om elke fase van het circuit uit te leggen. Ik hoop dat je deze praktische implementatie van elektronica leuk zult vinden, die je op je universiteit zou hebben bestudeerd.

Heb je geen elektronische componenten? OF Ben je bang om met elektronica te spelen? Hé, je hoeft je geen zorgen te maken!

Ik heb dit hele circuit virtueel ontworpen op Tinkercad (www.tinkercad.com). Bekijk het en speel met elektronica door echte dingen te ontwerpen en ze ook uit te voeren (simulatie).

Stap 1: Vereiste componenten

Hier is de lijst met alle essentiële componenten die nodig zijn om dit circuit te bouwen:

1) 555 Timer-IC

2) 10 kOhm-weerstand

3) LDR (fotoweerstand)

4) 100 nF condensator

5) Piëzo (zoemer)

6) +9 V batterij & voeding DC-aansluiting (5,5 mm x 2,1 mm)

Ontwerp allereerst dit hele circuit op tinkercad om een idee te krijgen! U kunt ook de output van de basiscircuits controleren op tinkercad. Ik heb het csv-bestand met een lijst van alle componenten ter referentie bijgevoegd.

Stap 2: Circuitontwerp en werken

In principe is 555 timer IC een geïntegreerde schakeling (chip) die wordt gebruikt in een verscheidenheid aan timer-, pulsgeneratie- en oscillatortoepassingen. De 555 kan worden gebruikt om tijdvertragingen te bieden, als een oscillator en als een flip-flop-element.

Er zijn verschillende toepassingsmodi van 555 Timer IC, afhankelijk van hoe we het configureren.

De 555 Timer IC kan worden aangesloten in zijn monostabiele modus, waardoor een precisietimer met een vaste tijdsduur wordt geproduceerd, of in zijn bistabiele modus om een schakelactie van het flip-flop-type te produceren. Maar hier verbinden we het 555 timer-IC in een Astabiele modus om een zeer stabiel 555-oscillatorcircuit te produceren voor het genereren van zeer nauwkeurige vrijlopende golfvormen waarvan de uitgangsfrequentie kan worden aangepast door middel van een extern aangesloten RC-tankcircuit dat bestaat uit slechts twee weerstanden en een condensator.

In ons circuit zie je het RC-tankcircuit, waar LDR (Light Dependent Resistor) ook optreedt als onderdeel van het RC-tankcircuit, samen met 10k Ohm Resistor & Capacitor.

BASISWERKING: Door simpelweg onze hand over de LDR te bewegen, veranderen we de hoeveelheid licht die op de LDR valt, wat de lichtintensiteit en dus de algehele weerstand verandert. Meer het licht, minst de weerstand & vice versa. Dus door de weerstand van LDR te veranderen, veranderen we de RC-tijdconstante van het algehele circuit, dat de frequentie van dit circuit (vierkante pulsen gegenereerd door 555 Timer IC) over het algemeen verandert door de gewijzigde laad- en ontlaadtijd van de condensator.

Volledige uitleg:

Wanneer de 555 in de astabiele modus staat, is de uitvoer van pin 3 een continue stroom pulsen (blokgolven).

Pin 2 is de triggerpin (gebruikt om de circuitcomponenten te activeren), deze wordt via een condensator met aarde verbonden. Het laden en ontladen van deze condensator schakelt over op pin 3 en 7. Pin 3 is de Output pin. In dit circuit voert het een blokgolfsignaal uit. Pin 4 is de reset-pin. Deze pin is verbonden met de positieve kant van de batterij. Pin 6 is de Drempelpin.

De condensator zal opladen en wanneer deze ongeveer 2/3 Vcc (spanning van de batterij) bereikt, wordt dit gedetecteerd door de Threshold-pin. Dit beëindigt het timing-interval en stuurt 0 V (Volt) naar de Uitgangspen 3 (schakelt het uit). Pin 7 is de ontladingspin. Deze pin wordt ook uitgeschakeld door de Threshold pin 6. Wanneer pin 7 wordt uitgeschakeld, wordt de stroom naar de condensator onderbroken waardoor deze ontlaadt. Pin 7 regelt ook de timing. Pin 7 is verbonden met de 100K ohm weerstand (LDR) en het veranderen van de waarde van de 100K ohm weerstand (LDR) verandert de timing van pin 7 en verandert dus de frequentie van de blokgolfuitgang door pin 3. Pin 8 is verbonden met de positieve voeding (Vcc).

De 555-chip staat in de astabiele modus, wat betekent dat pin 3 een continue stroom pulsen tussen 9 volt en 0 volt (blokgolfsignaal) verzendt. In het volgende circuit heb ik de standaard 555 blokgolfgenerator aangepast door de 100k ohm-weerstand te vervangen door een Light Dependent Resistor (LDR) of fotoresistor. Ik heb ook een piëzo-elektrische luidspreker toegevoegd om de golven om te zetten in geluid.

Dit is hoe geluid wordt gegenereerd met behulp van 555 Timer IC & LDR. Ik hoop dat jullie de logica begrepen. Als jullie de logica van de astabiele modus niet begrepen, lees dan een beetje over alle verschillende modi ervan, dan zou het gemakkelijker te begrijpen zijn. Nog twijfels? Vragen staat vrij

Stap 3: Simulatie-uitvoer en resultaat

Zie de circuitsimulatie (Oscilloscoop-uitgang) en de werkelijke werking van het circuit dat ik op het breadboard heb ontworpen via de video. Ik hoop dat je de spookachtige geluiden leuk vond: P (Motorbike Starten).

Aandachtspunt: Merk op dat ik in eerste instantie geen fakkellicht plaats en het bijna met mijn hand bedek om het licht te blokkeren, dan krijg ik een zeer LAGE FREQUENTIE-geluid! Terwijl de hand iets omhoog wordt bewogen, wordt het meer licht en dus neemt de frequentie iets toe. Maar als ik de fakkellamp aanzet, springt de frequentie plotseling naar een veel hogere frequentie vanwege de grote hoeveelheid licht!. Kijk hoe je ermee kunt spelen om geluiden met verschillende frequenties te genereren.

Op software gebaseerd circuitontwerp op Tinkercad:

Bezoek de website, Wijzig het circuit en doe ook de circuitsimulatie.

Mijn andere Theremin Circuit met NAND Logic Gates:

Ik hoop dat je dit leuk vond. Ik zal proberen het binnenkort verder te verbeteren door extra componenten toe te voegen voor het verbeteren van de geluidsgolf en voor het vergroten van het frequentiebereik.

Tot dan, geniet van het spelen met elektronica zonder je ooit zorgen te maken dat je iets beschadigt. Raad eens? je kunt er ook de CAD-PCB-layout van EAGLE doorheen halen door het te exporteren! Je kunt zelfs 3D-modellen ontwerpen op deze geweldige website: www.tinkercad.com

ALLES HET BESTE:D