Parallel Sequencer Synth - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Dies ist eine Anleitung zum Erstellen eines einfachen Sequenzers. Ein Sequenzer ist ein Gerät, das zyklisch eine Reihe von Schritten erzeugt, die dann einen Oszillator ansteuern. Jeder Schritt kann einem anderen Ton zugeordnet werden und so interessante Sequenzen oder Audioeffekte erzeugen. Ich habe ihn einen parallelen Sequenzer genannt, weil er nicht bei jedem Schritt von einem Oszillator angesteuert wird, sondern von zwei Oszillatoren gleichzeitig.

Schritt 1: Blockschaltbild

Beginnen wir mit dem Blockdiagramm.

Das Gerät wird von einer 9-Volt-Batterie gespeist und der Controller reduziert diese Spannung auf 5 Volt.

Ein separater Oszillator erzeugt eine niedrige Frequenz, dh das Tempo, das als Taktgeber für den Sequenzer dient. Das Tempo kann mit dem Potentiometer eingestellt werden.

Im Sequenzer wird es möglich sein, den Reset-Schritt und den Sequenzmodus über die Kippschalter einzustellen.

Der Ausgang des Sequenzers ist 4 Steps, die dann zwei parallel geschaltete Oszillatoren ansteuern, deren Frequenzen mit Potentiometern eingestellt werden. Jeder Schritt wird durch eine LED dargestellt. Bei Oszillatoren wird es möglich sein, zwischen zwei Frequenzbereichen umzuschalten.

Die Ausgangslautstärke wird über ein Potentiometer geregelt.

Schritt 2: Steckbrett

Ich entwarf zuerst die Schaltung auf einem Steckbrett. Ich habe einige alternative Versionen des Tempooszillators mit unterschiedlichen Schaltungen ausprobiert, sowie mehrere Konfigurationen mit einem dezimalen oder binären Sequenzer mit einem Demultiplexer. Das Oszilloskop ist sowohl beim Design als auch bei der Fehlersuche hilfreich.

Schritt 3: Schaltpläne

*Link zu HQ-Bildschemata

*Wenn Sie eine Erläuterung der Schaltpläne unnötig finden, können Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren - Stückliste (BOM)

Der Strom von der 9V-Batterie wird über den Hauptschalter S1, der sich auf dem Panel befindet, an den Stromkreis übertragen. Die Spannung von ca. 9 V wird durch den Linearregler IC1 auf 5 V reduziert. Es ist auch möglich, einen DC-DC-Abwärtswandler zu verwenden, um die Spannung zu reduzieren, der Nachteil kann das in das System eingebrachte hochfrequente Rauschen sein. Die Kondensatoren C1, C3, C15 und C16 helfen die Störungen zu dämpfen und C2 glättet die Ausgangsspannung.

Der Tempooszillator / Niederfrequenzoszillator (LFO) wird mit einem Schmitt-Trigger-Inverter IC 40106 (IC2) erzeugt. Das Potentiometer VR9 bietet eine einstellbare Ausgangsfrequenz. Durch die Kombination von C5 und VR9 ist es möglich, den gewünschten Bereich auszuwählen (in diesem Fall von etwa 0,2 Hz bis 50 Hz). Die Ausgangsfrequenz kann erhöht werden, indem ein kleineres Potentiometer VR9 gewählt oder der Wert des Kondensators C5 verringert wird. R2 begrenzt den oberen Frequenzbereich, wenn das Potentiometer auf ca. 0 Ohm. Unbenutzte Gates des IC 40106 müssen geerdet werden.

Der LFO-Generator kann auch ein IC 4093, 555 oder ein Operationsverstärker sein.

Das LFO- oder Clock-Signal wird einem Dezimal-Sequenzer 4017 zugeführt. Die Eingänge CLK und RST sind durch Pull-Down-Widerstände R39 und R5 gegen Störungen gesichert. Der ENA-Pin muss mit Masse verbunden werden, damit der Sequenzer laufen kann. Der Sequencer funktioniert wie folgt: Jedes Mal, wenn der CLK von Low auf High wechselt, schaltet der Sequencer einen der Ausgangspins in der Reihenfolge Q0, Q1, Q2 … Q9 ein. Es ist immer nur einer der Ausgangspins Q0 - Q9 aktiv. Somit wiederholt der Sequenzer diese zehn Zustände zyklisch. Jeder Ausgang kann jedoch mit dem RST-Pin verbunden werden, um den Sequenzer in diesem Schritt zurückzusetzen. Wenn wir beispielsweise Q4 mit dem RST-Pin verbinden, sieht die Reihenfolge wie folgt aus: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3… Diese Funktion des IC wird mit dem Dreistellungsschalter S2 verwendet, der entweder 10 Schritte (Mittelstellung, Reset nur an Masse) oder Reset auf Q4 (4 Schritte) oder Reset auf Q6 (6 Schritte) Modus bietet. Da es sich bei dem Gerät um einen 4-Schritt-Sequenzer handelt, führt das Zurücksetzen des ICs in Schritt 4 zu einer fortlaufenden Sequenz ohne Pause, das Zurücksetzen des IC in Schritt 6 führt zu einer Sequenz von 4 Schritten und einer Pause von 2 Schritten, und schließlich die dritte Möglichkeit besteht darin, den IC auf Schritt 10 zurückzusetzen. Dies führt zu einer Sequenz von 4 Schritten und einer Pause von 6 Schritten. Die vom Schalter S2 bereitgestellte Pause wird immer erst hinzugefügt, nachdem die Schrittfolge (1234 _, 1234 _… oder 1234 _, 1234 _…) ausgeführt wurde.

Wenn wir jedoch zwischen den Schritten selbst eine Pause einfügen möchten, müssen wir die Reihenfolge ändern, in der die Oszillatoren mit Strom versorgt werden. Dafür sorgt der Schalter S3. In der richtigen Position eingeschaltet, funktioniert der Sequenzer wie oben beschrieben. Wenn jedoch auf die gegenüberliegende Seite (links) geschaltet wird, wird Schritt 4 des IC-Sequenzers der dritte Eingang zum Oszillator und Schritt 7 wird der vierte Eingang zum Oszillator. Der Ablauf sieht also so aus (S2 in Mittelstellung): 12_3_4_, 12_3_4 _, …

Die folgende Tabelle beschreibt alle Sequenzoptionen, die von beiden Schaltern generiert werden können:

Schalterstellung S2	Schalterstellung S3	Zyklischer Ablauf (_ bedeutet Pause)
Hoch	Hoch	1234
Runter	Hoch	1234_
Mitte	Hoch	1234_
Hoch	Runter	12_3
Runter	Runter	12_3_
Mitte	Runter	12_3_4_

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jedem Schritt eine LED (LED3 bis LED6) zugeordnet.

Die Paralleloszillatoren sind in der NE556-Schaltung in einer astabilen Konfiguration gebildet. Die durch die Schalter S4 und S5 ausgewählten Kondensatoren werden über die Widerstände R6 und R31 und die Potentiometer VR1 bis VR8 geladen und entladen. Der Sequenzer schaltet die Transistoren Q1 bis Q8 paarweise (Q1 und Q5, Q2 und Q6, Q3 und Q7, Q4 und Q8) und ermöglicht so das Laden und Entladen der Kondensatoren über unterschiedlich eingestellte Potentiometer. Die interne Logik der IC4-Schaltung, basierend auf der Spannung der Kondensatoren, schaltet die Ausgangspins (Pins 5 und 9) ein und aus. Der Frequenzbereich der einzelnen Schritte kann durch Ändern der Werte der Potentiometer und auch durch Ändern der Werte der Kondensatoren C8 bis C13 eingestellt werden. Zwischen jedem Emitter und dem entsprechenden Potentiometer wird ein 1k-Widerstand (R8, R11, R14 …) zur oberen Frequenzbegrenzung hinzugefügt. Widerstände, die mit der Basis von Transistoren (R9, R12, R15 …) verbunden sind, gewährleisten den Betrieb von Transistoren im Sättigungszustand. Die Ausgänge beider Oszillatoren sind über einen Spannungsteiler VR10 (Lautstärkepoti) mit der Ausgangsbuchse verbunden.

Unbenutzte Bezeichner: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

Schritt 4: Stückliste (BOM)

• 5x LED
• 1x Stereoklinke 6,35
• 1x 100k Linearpotentiometer
• 1x 50k Linearpotentiometer
• 8x 10k Linearpotentiometer
• 12x 100n Keramikkondensator
• 1x 470R Widerstand
• 2x 100k Widerstand
• 2x 10k Widerstand
• 23x 1k Widerstand
• 2x 1uF Elektrolytkondensator
• 1x 47uF Elektrolytkondensator
• 1x 470uF Elektrolytkondensator
• 8x 2N3904 NPN-Transistor
• 1x IC 40106
• 1x IC 4017N
• 1x IC NE556N
• 1x Linearregler 7805
• 3x 2-Position 1-poliger Kippschalter
• 1x 2-poliger 2-poliger Kippschalter
• 1x 3-Positionen 1-poliger Kippschalter
• Prototypenplatine
• Drähte (24 AWG)
• IC-Sockel (optional)
• 9V Batterie
• 9V Batterieklemme

Werkzeuge zum Löten und zur Holzbearbeitung:

• Lötkolben
• Löten Löten
• Zange
• Marker
• Multimeter
• Bremssattel
• Pinzette
• Abisolierzange
• Kabelbinder aus Kunststoff
• Bremssattel
• Schleifpapier oder Nadelfeile
• Pinsel
• Aquarellfarben

Schritt 5: Holzkiste

Ich beschloss, das Gerät in eine Holzkiste zu bauen. Sie haben die Wahl, Sie können eine Kunststoff- oder Aluminiumbox verwenden oder Ihre eigene mit einem 3D-Drucker drucken. Ich habe mich für eine Box mit den Maßen 16 x 12,5 x 4,5 cm (ca. 6,3 x 4,9 x 1,8 Zoll) mit Ausziehöffnung entschieden. Ich habe die Box in einem örtlichen Hobbyladen bekommen, sie wird von KNORR Prandell hergestellt (Link).

Schritt 6: Teilelayout und Vorbereitung zum Bohren

Ich habe die Potentiometer, Eishalter und Schaltmuttern auf der Box angeordnet und so angeordnet, wie es mir gefallen hat. Ich habe das Layout genommen und dann die Box von oben und von einer Seite mit Klebeband abgedeckt, wo ein Loch für eine 6,35-mm-Buchse sein wird. Ich habe die Positionen der Löcher und deren Größe auf dem Kreppband markiert.

Schritt 7: Bohren

Die obere Wand der Box war relativ dünn, also bohrte ich langsam und verbreiterte die Bohrer nach und nach. Nach dem Bohren der Löcher mussten diese mit Sandpapier oder Nadelfeilen bearbeitet werden.

Schritt 8: Der Basislack

Als ersten Anstrich - den Basislack - habe ich Grün aufgetragen. Die Basisschicht wird mit einer hellbraunen Farbe und einer orangen Farbe bedeckt. Ich habe Aquarelle verwendet. Nach jeder Schicht lasse ich die Box einige Stunden trocknen, da das Holz genug Wasser aufgesaugt hat.

Schritt 9: Die zweite Farbschicht

Auf die grüne Basisschicht habe ich eine Kombination aus Hellbraun und zartem Orange aufgetragen. Ich verteile die Farbe mit horizontalen Bewegungen und wo ich stärkere Flecken erzielen wollte, habe ich möglichst wenig Wasser und mehr Farbe (weniger verdünnte Farbe) aufgetragen.

* Die Farben in den Bildern in diesem Schritt unterscheiden sich von den anderen Fotos, da die Farbe auf ihnen noch nicht getrocknet ist.

Schritt 10: Herstellung der Platine

Ich beschloss, eine Leiterplatte auf einer Universalplatine zu erstellen. Es ist viel schneller, als auf eine Lieferung von maßgeschneiderten Leiterplatten zu warten, und als Prototyp reicht das aus. Bei Interesse kann ich auch komplette Gerberdateien erstellen und hinzufügen.

Aus der Universal-Leiterplatte schneide ich einen schmalen, längeren Streifen, der auf die Länge der Box passt. Ich habe die Schaltung nach und nach in kleineren Teilen gelötet. Ich habe die Stellen, an denen die Drähte verbunden werden, mit schwarzen Kreisen markiert.

Schritt 11: Fehlerbehebung und klarer Leiterplattenherstellungsprozess

Es ist manchmal schwierig, sich beim Erstellen einer Leiterplatte nicht zu verirren. Ich habe ein paar Tricks gelernt, die mir helfen.

Komponenten, die auf dem Panel oder außerhalb der Platine montiert sind, sind in den Schaltplänen innerhalb der blauen (schwarzen) Rechtecke markiert. Dies sorgt für Übersichtlichkeit bei der Vorbereitung von Drähten oder Steckern und deren Lage. Jede Linie, die ein Rechteck schneidet, bedeutet also einen Draht, der später verbunden werden muss.

Hilfreich ist es auch, die Anschlüsse und Montage der bereits installierten Komponenten zu notieren. (Dafür verwende ich einen gelben Textmarker). Dadurch wird klar unterschieden, welche Teile und Verbindungen bereits vorhanden sind und welche noch gemacht werden müssen.

Schritt 12: PCB

Für diejenigen, die eine Leiterplatte herstellen oder bestellen möchten, hänge ich eine.brd-Datei an. Die Leiterplatte hat Abmessungen von 127 x 25 mm, ich habe zwei Löcher für M3-Schrauben hinzugefügt. Sie können Ihre eigenen Dateien nach dem gewünschten Gerber-Format erstellen.

Schritt 13: Teile in der Box montieren

Ich habe die Komponenten, die auf der Oberseite sein werden, eingesetzt und gesichert - Potentiometer, Schalter, LEDs und Ausgangsbuchse. Die LEDs wurden auf Plastikhalterungen gelegt, die ich mit Hilfe von Heißkleber befestigt habe.

Es empfiehlt sich, die Potentiometer-Knöpfe später hinzuzufügen, damit sie beim Löten der Kontakte und beim Umgang mit der Box nicht zerkratzt werden.

Schritt 14: Verkabelung

Die Drähte wurden in Teilen gelötet. Ich habe immer zuerst die Drähte abisoliert und verzinnt, bevor ich sie an die Komponenten auf dem Panel angeschlossen habe. Ich ging von oben nach unten vor, damit die Drähte bei der Arbeit nicht hängen blieben und befestigte die Drahtbündel zusätzlich mit Kabelbindern.

Schritt 15: Einsetzen der Batterie und der Platine in die Box

Ich legte die Platine in die Box und isolierte sie mit einem dünnen Stück Schaumstoff von der Frontplatte. Damit sich die Kabel nicht verbiegen und alles festhalten, habe ich die Bündel mit einem Kabelbinder gebunden. Schließlich habe ich eine 9V-Batterie an den Stromkreis angeschlossen und die Box geschlossen.

Schritt 16: Potentiometerknöpfe montieren

Der letzte Schritt besteht darin, die Knöpfe an den Potentiometern zu installieren. Anstelle der, die ich für das Teilelayout gewählt habe, habe ich silber-schwarze Metallknöpfe montiert. Insgesamt hat es mir mehr gefallen als die Plastik mit einer leuchtend gelben, matten Farbe.

Schritt 17: Projekt abgeschlossen

Der Parallel-Sequenzer-Synth ist nun fertig. Viel Spaß beim Erstellen verschiedener Soundeffekte.

Bleiben Sie gesund und sicher.

Zweiter bei der Audio Challenge 2020