Sintetizzatore Sequencer Parallelo: 17 Passi (con Immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Questa è una guida per creare un semplice sequencer. Un sequencer è un dispositivo che produce ciclicamente una serie di passaggi che poi pilotano un oscillatore. Ogni passaggio può essere assegnato a un tono diverso e creare così interessanti sequenze o effetti audio. L'ho chiamato un sequencer parallelo perché non è pilotato da un oscillatore ad ogni passo, ma da due oscillatori contemporaneamente.

Passaggio 1: diagramma a blocchi

Cominciamo con lo schema a blocchi.

Il dispositivo sarà alimentato da una batteria da 9 volt e il controller ridurrà questa tensione a 5 volt.

Un oscillatore separato genererà una bassa frequenza, cioè il tempo, che fungerà da clock per il sequencer. Sarà possibile regolare il tempo tramite il potenziometro.

Nel sequenziatore sarà possibile impostare il passo di ripristino e la modalità sequenza utilizzando gli interruttori a levetta.

L'uscita del sequencer sarà di 4 step, che andranno poi a controllare due oscillatori collegati in parallelo, le cui frequenze verranno impostate con potenziometri. Ogni passo sarà rappresentato da un LED. Per gli oscillatori sarà possibile commutare tra due gamme di frequenza.

Il volume di uscita sarà regolato da un potenziometro.

Passaggio 2: tagliere

Per prima cosa ho progettato il circuito su una breadboard. Ho provato alcune versioni alternative dell'oscillatore di tempo con circuiti diversi, nonché diverse configurazioni con un sequenziatore decimale o binario con un demultiplatore. L'oscilloscopio è utile nella progettazione e nella risoluzione dei problemi.

Passaggio 3: schemi

*collegamento a Schemi immagine HQ

*Se ritieni che una spiegazione degli schemi non sia necessaria, puoi procedere al passaggio successivo - Elenco delle parti (BOM)

L'alimentazione dalla batteria da 9V viene trasmessa al circuito tramite l'interruttore principale S1, che sarà posizionato sul pannello. La tensione di circa 9 V viene ridotta a 5 V dal regolatore lineare IC1. È anche possibile utilizzare un convertitore buck DC-DC per ridurre la tensione, lo svantaggio potrebbe essere il rumore ad alta frequenza introdotto nel sistema. I condensatori C1, C3, C15 e C16 aiutano ad attenuare l'interferenza e C2 ad attenuare la tensione di uscita.

L'oscillatore di tempo/oscillatore a bassa frequenza (LFO) viene generato utilizzando un inverter schmitt-trigger IC 40106 (IC2). Il potenziometro VR9 fornisce una frequenza di uscita regolabile. Combinando C5 e VR9, è possibile selezionare il range desiderato (in questo caso da circa 0,2Hz a 50Hz). La frequenza di uscita può essere aumentata selezionando un potenziometro più piccolo VR9, oppure diminuendo il valore del condensatore C5. R2 limita la gamma di frequenza superiore se il potenziometro è impostato su ca. 0 ohm. Le porte non utilizzate di IC 40106 devono essere collegate a terra.

Il generatore LFO può anche essere un IC 4093, 555 o un amplificatore operazionale.

L'LFO, o segnale di clock, viene inviato a un sequenziatore decimale 4017. Gli ingressi CLK e RST sono protetti contro le interferenze dai resistori pull-down R39 e R5. Il pin ENA deve essere collegato a massa per consentire il funzionamento del sequenziatore. Il sequencer funziona come segue: Ogni volta che il CLK cambia da basso ad alto, il sequencer accende uno dei pin di uscita nell'ordine Q0, Q1, Q2 … Q9. Solo uno dei pin di uscita Q0 - Q9 è sempre attivo. Pertanto, il sequenziatore ripete ciclicamente questi dieci stati. Tuttavia, qualsiasi uscita può essere collegata al pin RST per ripristinare il sequencer in questo passaggio. Ad esempio, se colleghiamo Q4 al pin RST, la sequenza sarà la seguente: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3… Questa caratteristica del IC viene utilizzato con l'interruttore a tre posizioni S2, che fornisce 10 passaggi (posizione centrale, ripristino legato solo a massa) o ripristino a Q4 (4 passaggi) o ripristino a Q6 (6 passaggi). Poiché il dispositivo sarà un sequenziatore a 4 fasi, il ripristino dell'IC al passaggio 4 risulterà in una sequenza continua senza pausa, il ripristino dell'IC al passaggio 6 comporterà una sequenza di 4 passaggi e una pausa di 2 passaggi, e infine la terza opzione ripristinerà l'IC al passaggio 10. Ciò si traduce in una sequenza di 4 passaggi e una pausa di 6 passaggi. La pausa fornita dall'interruttore S2 viene sempre aggiunta solo dopo che è stata eseguita la sequenza dei passi (1234 _, 1234 _… o 1234 _, 1234 _…).

Tuttavia, se vogliamo aggiungere una pausa tra i passaggi stessi, dobbiamo riorganizzare l'ordine in cui verranno alimentati gli oscillatori. Questo è gestito dall'interruttore S3. Quando è acceso nella posizione corretta, il sequencer funziona come descritto sopra. Tuttavia, se viene commutato sul lato opposto (a sinistra), il passo 4 del sequenziatore IC diventa il terzo ingresso dell'oscillatore e il passo 7 diventa il quarto ingresso dell'oscillatore. La sequenza sarà quindi così (S2 in posizione centrale): 12_3_4_, 12_3_4 _, …

La tabella seguente descrive tutte le opzioni di sequenza che possono essere generate da entrambi gli switch:

Posizione dell'interruttore S2	Posizione dell'interruttore S3	Sequenza ciclica (_ significa pausa)
Su	Su	1234
Fuori uso	Su	1234_
Mezzo	Su	1234_
Su	Fuori uso	12_3
Fuori uso	Fuori uso	12_3_
Mezzo	Fuori uso	12_3_4_

Ad ogni passo è assegnato un LED (da LED3 a LED6), per chiarezza.

Gli oscillatori paralleli sono formati nel circuito NE556, in configurazione astabile. I condensatori selezionati dagli interruttori S4 e S5 vengono caricati e scaricati tramite i resistori R6 e R31 e i potenziometri da VR1 a VR8. Il sequenziatore commuta i transistor Q1 a Q8 in coppia (Q1 e Q5, Q2 e Q6, Q3 e Q7, Q4 e Q8, ripetutamente) e consente quindi di caricare e scaricare i condensatori tramite potenziometri variamente impostati. La logica interna del circuito IC4, in base alla tensione dei condensatori, accende e spegne i pin di uscita (pin 5 e 9). Il range di frequenza dei singoli step può essere regolato variando i valori dei potenziometri ed anche modificando i valori dei condensatori da C8 a C13. Tra ciascun emettitore e il potenziometro corrispondente, viene aggiunto un resistore da 1k (R8, R11, R14 …) per la limitazione della frequenza superiore. I resistori collegati alla base dei transistor (R9, R12, R15 …) assicurano il funzionamento dei transistor nello stato di saturazione. Le uscite di entrambi gli oscillatori sono collegate tramite un partitore di tensione VR10 (potenziometro del volume) al jack di uscita.

Designatori non utilizzati: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

Passaggio 4: elenco delle parti (BOM)

• 5x LED
• 1x jack stereo da 6,35
• 1x potenziometro lineare da 100k
• 1x potenziometro lineare da 50k
• Potenziometro lineare 8x 10k
• Condensatore ceramico 12x 100n
• 1x resistenza 470R
• 2x resistenza da 100k
• 2x resistore da 10k
• Resistenza 23x 1k
• Condensatore elettrolitico 2x 1uF
• 1x condensatore elettrolitico 47uF
• 1x condensatore elettrolitico da 470uF
• 8x 2N3904 transistor NPN
• 1x CI 40106
• 1x CI 4017N
• 1x CI NE556N
• 1x regolatore lineare 7805
• 3x 2 posizioni 1 polo interruttore a levetta
• 1x interruttore a levetta a 2 posizioni a 2 poli
• 1x interruttore a levetta a 3 posizioni a 1 polo
• Scheda prototipo
• Fili (24 awg)
• Prese CI (opzionali)
• Batteria da 9V
• Clip per batteria da 9 V

Strumenti per la saldatura e la lavorazione del legno:

• Saldatore
• Saldatura a saldare
• Pinze
• marcatore
• Multimetro
• Calibro
• pinzette
• Pinza spelafili
• Fascette in plastica
• Calibro
• Carta abrasiva o lima ad ago
• Pennelli
• Colori ad acquerello

Passaggio 5: scatola di legno

Ho deciso di costruire il dispositivo in una scatola di legno. A te la scelta, puoi usare una scatola di plastica o di alluminio, oppure stamparne una usando una stampante 3D. Ho scelto una scatola di 16 x 12,5 x 4,5 cm (circa 6,3 x 4,9 x 1,8 pollici), con un'apertura estraibile. Ho preso la scatola in un negozio di hobby locale, è prodotta da KNORR Prandell (link).

Passaggio 6: disposizione delle parti e preparazione per la foratura

Ho sistemato i potenziometri, i portaghiaccio e i dadi dell'interruttore sulla scatola e li ho disposti come mi piacevano. Ho preso il layout e poi ho coperto la scatola con del nastro adesivo dall'alto e da un lato, dove ci sarà un foro per un jack da 6,35 mm. Ho segnato le posizioni dei fori e la loro dimensione sul nastro adesivo.

Passaggio 7: perforazione

La parete superiore della scatola era relativamente sottile, quindi ho forato lentamente e gradualmente ho allargato i fori. Dopo aver praticato i fori, era necessario trattarli con carta vetrata o lime ad ago.

Passaggio 8: il rivestimento di base

Come prima mano di vernice - la mano di fondo - ho applicato il verde. Lo strato di base sarà ricoperto di un colore marrone chiaro e di colore arancione. Ho usato gli acquerelli. Dopo ogni strato, ho lasciato asciugare la scatola per alcune ore, poiché il legno ha assorbito abbastanza acqua.

Passaggio 9: il secondo strato di vernice

Ho applicato una combinazione di marrone chiaro e arancione tenue allo strato di base verde. Ho steso la pittura con movimenti orizzontali e dove volevo ottenere macchie più pronunciate ho applicato poca acqua e più pittura (vernice meno diluita).

* I colori nelle immagini in questo passaggio sono diversi dalle altre foto, perché il colore su di esse non si è ancora asciugato.

Passaggio 10: realizzare il circuito stampato

Ho deciso di creare un circuito stampato su una scheda universale. È molto più veloce dell'attesa di una spedizione di circuiti stampati su misura e, come prototipo, è sufficiente. Se qualcuno è interessato, posso anche creare e aggiungere file gerber completi.

Dal circuito stampato universale, ho ritagliato una striscia stretta e più lunga che si adattasse alla lunghezza della scatola. Ho saldato il circuito gradualmente, in parti più piccole. Ho segnato i punti in cui i fili saranno collegati con cerchi neri.

Passaggio 11: risoluzione dei problemi e cancellazione del processo di creazione del circuito stampato

Non perdersi durante la creazione di un circuito stampato a volte è difficile. Ho imparato alcuni trucchi che mi aiutano.

I componenti che sono montati sul pannello o fuori dalla scheda sono contrassegnati all'interno dei rettangoli blu (neri) negli schemi. Ciò garantisce chiarezza nella preparazione di cavi o connettori e nella loro posizione. Ogni linea che interseca un rettangolo, quindi, significa un filo che deve essere collegato in seguito.

È anche utile notare le connessioni e il montaggio di quei componenti che sono già stati installati. (Io uso un evidenziatore giallo per quello). Questo distinguerà chiaramente quali parti e connessioni esistono già e quali devono ancora essere fatte.

Passaggio 12: PCB

Per chi volesse realizzare o ordinare un pcb, allego un file.brd. Il circuito stampato ha dimensioni di 127 x 25mm, ho aggiunto due fori per viti M3. Puoi creare i tuoi file secondo il formato Gerber desiderato.

Passaggio 13: montaggio delle parti nella scatola

Ho inserito e fissato i componenti che saranno sul pannello superiore: potenziometri, interruttori, LED e jack di uscita. I LED sono stati posizionati su supporti di plastica, che ho fissato con l'aiuto di colla a caldo.

Si consiglia di aggiungere successivamente le manopole dei potenziometri in modo che non si graffino durante la saldatura dei contatti e la manipolazione della scatola.

Passaggio 14: cablaggio

I fili sono stati saldati in parti. Ho sempre spellato e stagnato i fili prima di collegarli ai componenti sul pannello. Ho proceduto dall'alto verso il basso in modo che i fili non si bloccassero durante il lavoro e ho anche fissato i fasci di cavi con delle fascette.

Passaggio 15: inserimento della batteria e della scheda all'interno della scatola

Ho messo il circuito all'interno della scatola e l'ho isolato dal pannello frontale con un sottile pezzo di schiuma. Per evitare che i cavi si pieghino e tengano tutto stretto, ho legato i fasci con una fascetta. Infine, ho collegato una batteria da 9V al circuito e ho chiuso la scatola.

Passaggio 16: montaggio delle manopole del potenziometro

L'ultimo passo è installare le manopole sui potenziometri. Invece di quelli che ho scelto per la disposizione delle parti, ho montato manopole in metallo, argento-nero. Nel complesso mi è piaciuto più di quelli in plastica, con un colore giallo opaco brillante.

Passaggio 17: progetto completato

Il synth del sequencer parallelo è ora completo. Divertiti un sacco a generare vari effetti sonori.

Rimani sano e al sicuro.

Secondo classificato nell'Audio Challenge 2020