Theremin: un'odissea elettronica [su 555 Timer IC] *(Tinkercad): 3 passaggi

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

In questo esperimento, ho progettato un Theremin ottico usando un 555 Timer IC. Qui ti mostrerò come generare musica (vicino ad essa:P) senza nemmeno toccare lo strumento musicale. Fondamentalmente questo strumento è chiamato Theremin, originariamente costruito da uno scienziato russo Léon Theremin. Il theremin originale utilizzava l'interferenza a radiofrequenza causata dal movimento della mano del musicista per cambiare il tono dello strumento. Questo theremin ottico dipende dall'intensità della luce che cade su una fotoresistenza che può essere controllata dal movimento della mano del giocatore. Cercherò di spiegare anche ogni fase del circuito. Spero che ti piacerà questa implementazione pratica dell'elettronica che avresti studiato al tuo college.

Non hai componenti elettronici? OPPURE Hai paura di giocare con l'elettronica? Ehi, non c'è bisogno di preoccuparsi!

Ho progettato l'intero circuito virtualmente su Tinkercad (www.tinkercad.com). Dai un'occhiata e gioca con l'elettronica progettando cose reali ed anche eseguirle (simulazione).

Passaggio 1: componenti necessari

Ecco l'elenco di tutti i componenti essenziali necessari per costruire questo circuito:

1) 555 Timer IC

2) Resistenza da 10 kOhm

3) LDR (fotoresistenza)

4) Condensatore da 100 nF

5) Piezoelettrico (cicalino)

6) Batteria +9 V e jack di alimentazione CC (5,5 mm x 2,1 mm)

Prima di tutto, progetta questo intero circuito su tinkercad per avere un'idea! Puoi anche controllare l'output dei circuiti di base su tinkercad. Ho allegato il file CSV contenente l'elenco di tutti i componenti per riferimento.

Passaggio 2: progettazione e funzionamento del circuito

Fondamentalmente 555 timer IC è un circuito integrato (chip) utilizzato in una varietà di applicazioni timer, generazione di impulsi e oscillatori. Il 555 può essere utilizzato per fornire ritardi temporali, come oscillatore e come elemento flip-flop.

Esistono varie modalità di applicazione di 555 Timer IC, a seconda di come lo configuriamo.

Il 555 Timer IC può essere collegato sia nella sua modalità monostabile producendo così un timer di precisione di durata fissa, sia nella sua modalità bistabile per produrre un'azione di commutazione di tipo flip-flop. Ma qui stiamo collegando l'IC del timer 555 in una modalità Astable per produrre un circuito Oscillatore 555 molto stabile per generare forme d'onda a corsa libera altamente accurate la cui frequenza di uscita può essere regolata per mezzo di un circuito del serbatoio RC collegato esternamente composto da solo due resistori e un condensatore.

Nel circuito esterno puoi vedere il circuito del serbatoio RC, dove anche LDR (Light Dependent Resistor) agisce come parte del circuito del serbatoio RC insieme a resistore e condensatore da 10k Ohm.

FUNZIONAMENTO DI BASE: Semplicemente spostando la mano sull'LDR, stiamo cambiando la quantità di luce che cade sull'LDR, che sta cambiando l'intensità della luce e quindi la resistenza complessiva. Più la luce, meno la resistenza e viceversa. Quindi, cambiando la resistenza di LDR, stiamo cambiando la costante di tempo RC del circuito complessivo che sta cambiando nel complesso la frequenza di questo circuito (impulsi quadrati generati da 555 Timer IC) dal tempo di carica e scarica modificato del condensatore.

Spiegazione completa:

Quando il 555 è in modalità astabile, l'uscita dal pin 3 è un flusso continuo di impulsi (onde quadre).

Il pin 2 è il pin di attivazione (utilizzato per attivare i componenti del circuito), sarà collegato a terra tramite un condensatore. La carica e la scarica di questo condensatore attivano i pin 3 e 7. Il pin 3 è il pin di uscita. In questo circuito emette un segnale ad onda quadra. Il pin 4 è il pin di ripristino. Questo pin è collegato al lato positivo della batteria. Il pin 6 è il pin di soglia.

Il condensatore si carica e quando raggiunge circa i 2/3 Vcc (tensione dalla batteria), questo viene rilevato dal pin di soglia. Questo terminerà l'intervallo di temporizzazione e invierà 0 V (Volt) al pin di uscita 3 (lo spegne). Il pin 7 è il pin di scarico. Questo pin viene disattivato anche dal pin 6 di soglia. Quando il pin 7 viene spento toglie l'alimentazione al condensatore che lo fa scaricare. Il pin 7 controlla anche la temporizzazione. Il pin 7 è collegato al resistore da 100K ohm (LDR) e la modifica del valore del resistore da 100K ohm (LDR) cambia la temporizzazione del pin 7 e quindi cambia la frequenza dell'uscita dell'onda quadra dal pin 3. Il pin 8 è collegato al alimentazione positiva (Vcc).

Il chip 555 è in modalità astabile, il che significa che il Pin 3 sta inviando un flusso continuo di impulsi tra 9 volt e 0 volt (segnale ad onda quadra). Nel seguente circuito ho modificato il generatore di onde quadre standard 555 sostituendo il resistore da 100k ohm con un resistore dipendente dalla luce (LDR) o fotoresistenza. Ho anche aggiunto un altoparlante piezoelettrico per convertire le onde in suono.

Ecco come viene generato il suono utilizzando 555 Timer IC & LDR. Spero che abbiate capito la logica. Se voi ragazzi non avete capito la logica della modalità astable, allora leggete un po' di tutte le diverse modalità di essa, quindi sarebbe più facile da capire. Ancora qualche dubbio? Sentiti libero di chiedere

Passaggio 3: output e risultato della simulazione

Si prega di vedere la simulazione del circuito (uscita dell'oscilloscopio) e il suo funzionamento effettivo del circuito che ho progettato sulla breadboard attraverso il video. Spero che ti siano piaciuti i suoni spettrali:P (avviamento della moto).

Punto da osservare: Nota che inizialmente non sto mettendo alcuna luce della torcia e quasi la copro con la mano per bloccare la luce, quindi ottengo un suono molto BASSO DI FREQUENZA! Mentre si sposta leggermente la mano verso l'alto, diventa più leggera e quindi la frequenza aumenta leggermente. Ma quando metto la luce della torcia, la frequenza salta improvvisamente a una frequenza molto più alta a causa della grande quantità di luce!. Vedi, come puoi giocarci per generare suoni di frequenza diversa.

Progettazione di circuiti basata su software su Tinkercad:

Visita il sito web, modifica il circuito e fai anche la simulazione del circuito.

Il mio altro circuito Theremin che utilizza NAND Logic Gates:

Spero che ti sia piaciuto. Cercherò di migliorarlo ulteriormente presto aggiungendo componenti aggiuntivi per migliorare l'onda sonora e per aumentare la gamma di frequenza.

Fino ad allora, divertiti a giocare con l'elettronica senza mai preoccuparti di danneggiare nulla. Indovina un po? puoi anche ottenere il layout CAD PCB di EAGLE attraverso di esso esportandolo! Inoltre, puoi persino progettare modelli 3D su questo fantastico sito Web: www.tinkercad.com

TUTTO IL MEGLIO:D