Theremin: eine elektronische Odyssee [auf 555 Timer IC] * (Tinkercad) - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

In diesem Experiment habe ich ein optisches Theremin mit einem 555 Timer IC entworfen. Hier zeige ich dir, wie man Musik (nahezu:P) erzeugt, ohne das Musikinstrument auch nur zu berühren. Im Grunde wird dieses Instrument als Theremin bezeichnet, das ursprünglich von einem russischen Wissenschaftler Léon Theremin konstruiert wurde. Das ursprüngliche Theremin verwendete Hochfrequenzstörungen, die durch die Bewegung der Hand des Spielers verursacht wurden, um die Tonhöhe des Instruments zu ändern. Dieses optische Theremin hängt von der Lichtintensität ab, die auf einen Fotowiderstand fällt, der durch die Handbewegung des Spielers gesteuert werden kann. Ich werde versuchen, auch die einzelnen Phasen der Schaltung zu erklären. Ich hoffe, Sie werden diese praktische Umsetzung der Elektronik lieben, die Sie an Ihrer Hochschule studiert hätten.

Sie haben keine Elektronikkomponenten? ODER Sie haben Angst, mit elektronischen Sachen zu spielen? Hey, kein Grund zur Sorge!

Ich habe diese ganze Strecke virtuell auf Tinkercad (www.tinkercad.com) entworfen. Probieren Sie es aus und spielen Sie mit Elektronik, indem Sie tatsächliche Dinge entwerfen und auch ausführen (Simulation).

Schritt 1: Erforderliche Komponenten

Hier ist die Liste aller wesentlichen Komponenten, die zum Aufbau dieser Schaltung erforderlich sind:

1) 555 Timer-IC

2) 10 kOhm Widerstand

3) LDR (Fotowiderstand)

4) 100 nF Kondensator

5) Piezo (Summer)

6) +9 V Batterie & Stromversorgung DC-Buchse (5,5 mm x 2,1 mm)

Entwerfen Sie zunächst diese gesamte Strecke auf Tinkercad, um eine Idee zu bekommen! Sie können auch die Ausgabe der Grundschaltungen auf Tinkercad überprüfen. Ich habe die CSV-Datei mit einer Liste aller Komponenten als Referenz angehängt.

Schritt 2: Schaltungsdesign und -funktion

Grundsätzlich ist der 555-Timer-IC ein integrierter Schaltkreis (Chip), der in einer Vielzahl von Timer-, Impulserzeugungs- und Oszillatoranwendungen verwendet wird. Der 555 kann für Zeitverzögerungen, als Oszillator und als Flip-Flop-Element verwendet werden.

Es gibt verschiedene Anwendungsmodi des 555 Timer IC, je nachdem, wie wir ihn konfigurieren.

Der 555 Timer-IC kann entweder in seinem monostabilen Modus angeschlossen werden, wodurch ein Präzisionstimer mit einer festen Zeitdauer erzeugt wird, oder in seinem bistabilen Modus, um einen Flip-Flop-Schaltvorgang zu erzeugen. Aber hier verbinden wir den 555-Timer-IC in einem Astabil-Modus, um einen sehr stabilen 555-Oszillatorschaltkreis zu erzeugen, der hochgenaue freilaufende Wellenformen erzeugt, deren Ausgangsfrequenz mittels eines extern angeschlossenen RC-Schwingkreises, bestehend aus nur zwei Widerständen und ein Kondensator.

In der Außenschaltung sehen Sie den RC-Schwingkreis, in dem LDR (Light Dependent Resistor) zusammen mit dem 10k Ohm Widerstand und Kondensator auch als Teil des RC-Schwingkreises fungiert.

GRUNDLEGENDE ARBEITEN: Indem wir einfach unsere Hand über den LDR bewegen, ändern wir die Lichtmenge, die auf den LDR fällt, was die Lichtintensität und damit den Gesamtwiderstand ändert. Mehr das Licht, am wenigsten der Widerstand & umgekehrt. Durch Ändern des Widerstands von LDR ändern wir also die RC-Zeitkonstante der gesamten Schaltung, die insgesamt die Frequenz dieser Schaltung (quadratische Impulse, die von 555 Timer IC erzeugt werden) durch die geänderte Lade- und Entladezeit des Kondensators ändert.

Vollständige Erklärung:

Wenn sich der 555 im astabilen Modus befindet, ist der Ausgang von Pin 3 ein kontinuierlicher Impulsstrom (Rechteckwellen).

Pin 2 ist der Trigger-Pin (wird zum Triggern der Schaltungskomponenten verwendet), er wird über einen Kondensator mit Masse verbunden. Das Laden und Entladen dieses Kondensators schaltet an den Pins 3 und 7. Pin 3 ist der Ausgangspin. In dieser Schaltung gibt es ein Rechtecksignal aus. Pin 4 ist der Reset-Pin. Dieser Pin ist mit der positiven Seite der Batterie verbunden. Pin 6 ist der Threshold-Pin.

Der Kondensator lädt sich auf und wenn er etwa 2/3 Vcc (Spannung von der Batterie) erreicht, wird dies vom Threshold-Pin erkannt. Dadurch wird das Zeitintervall beendet und 0 V (Volt) an den Ausgangspin 3 gesendet (schaltet ihn aus). Pin 7 ist der Entladepin. Dieser Pin wird auch durch den Threshold-Pin 6 ausgeschaltet. Wenn Pin 7 ausgeschaltet ist, unterbricht er die Stromversorgung des Kondensators, wodurch er sich entlädt. Pin 7 steuert auch das Timing. Pin 7 ist mit dem 100K Ohm Widerstand (LDR) verbunden und das Ändern des Wertes des 100K Ohm Widerstands (LDR) ändert das Timing von Pin 7 und ändert somit die Frequenz des Rechteckwellenausgangs von Pin 3. Pin 8 ist mit dem verbunden positive Stromversorgung (Vcc).

Der 555-Chip befindet sich im astabilen Modus, was bedeutet, dass Pin 3 einen kontinuierlichen Impulsstrom zwischen 9 Volt und 0 Volt (Rechtecksignal) sendet. In der folgenden Schaltung habe ich den Standard-555-Rechteckwellengenerator modifiziert, indem ich den 100-k-Ohm-Widerstand durch einen lichtabhängigen Widerstand (LDR) oder einen Fotowiderstand ersetzt habe. Ich habe auch einen piezoelektrischen Lautsprecher hinzugefügt, um die Wellen in Schall umzuwandeln.

So wird mit 555 Timer IC & LDR Ton erzeugt. Ich hoffe ihr habt die Logik verstanden. Wenn Sie die Logik des astabilen Modus nicht verstanden haben, lesen Sie bitte ein wenig über die verschiedenen Modi, dann ist es einfacher zu verstehen. Noch Zweifel? Fragen Sie nur

Schritt 3: Simulationsausgabe und Ergebnis

Bitte sehen Sie sich die Schaltungssimulation (Oszilloskop-Ausgang) und ihre tatsächliche Funktionsweise der Schaltung an, die ich auf dem Steckbrett durch das Video entworfen habe. Ich hoffe, euch haben die gruseligen Geräusche gefallen:P (Motorbike Starting).

Zu beachten: Beachten Sie, dass ich anfangs kein Taschenlampenlicht zünde und es fast mit meiner Hand bedecke, um das Licht zu blockieren, dann erhalte ich einen sehr LOW FREQUENZ-Sound! Während die Hand leicht nach oben bewegt wird, wird sie heller und daher nimmt die Frequenz leicht zu. Aber wenn ich die Taschenlampe zünde, dann springt die Frequenz aufgrund der großen Lichtmenge plötzlich auf eine viel höhere Frequenz!. Sehen Sie, wie Sie damit spielen können, um verschiedene Frequenztöne zu erzeugen.

Softwarebasiertes Schaltungsdesign auf Tinkercad:

Besuchen Sie die Website, ändern Sie die Schaltung und führen Sie auch die Schaltungssimulation durch.

Meine andere Theremin-Schaltung mit NAND-Logikgattern:

Hoffe dir hat das gefallen. Ich werde versuchen, es demnächst weiter zu verbessern, indem ich zusätzliche Komponenten zur Verbesserung der Schallwelle und zur Erweiterung des Frequenzbereichs hinzufüge.

Bis dahin viel Spaß beim Spielen mit Elektronik, ohne sich jemals Sorgen machen zu müssen, etwas zu beschädigen. Erraten Sie, was? Sie können auch CAD-PCB-Layouts von EAGLE erhalten, indem Sie es exportieren! Außerdem können Sie auf dieser fantastischen Website sogar 3D-Modelle entwerfen: www.tinkercad.com

ALLES GUTE:D