Pianoforte elettronico semplice: 3 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

L'elettronica può emettere suoni molto facilmente con solo una manciata di parti. Ecco come realizzare un semplice pianoforte usando un timer 555. Ho progettato e testato questo circuito usando Tinkercad e poi ho costruito la cosa reale.

Ecco tutto ciò di cui hai bisogno:

• 1 x 555 timer (Jameco)
• 8 x pulsanti (Jameco)
• Condensatore 1 x 100 nF (Jameco)
• Assortimento di 1 x resistori - 390Ω, 620Ω, 910Ω, 2 x 1kΩ, 1.1kΩ, 1.3kΩ, 1.5kΩ, 6.2kΩ (Jameco)
• 1 x cicalino piezoelettrico (Jameco)
• Cavo di collegamento 22 AWG (Jameco)
• 1 connettore per batteria da 9 V (Jameco)
• 1 x breadboard senza saldatura (Jameco)
• 1 batteria da 9V

Passaggio 1: un piccolo sfondo

UN (1kΩ)", "top":0.3485342019543974, "left":0.67578125, "height":0.08143322475570032, "width":0.048828125}, {"noteID":"NU0SMSRIFJYSKZN", "author":"joshua.brooks", " testo":"R_B (varia in base alla nota)", "top":0.3534201954397394, "left":0.3515625, "height":0.08143322475570032, "width":0.3154296875}, {"noteID":"NTR1FHAIFJYSL0Q", "author":"joshua.brooks", "text":"C (100 nF)", "top":0.509771986970684, "left":0.6787109375, "height":0.08143322475570032, "width":0.048828125}]">

Pericolo: ci sarà matematica davanti…

Se non ti interessa come funziona questa cosa e vuoi iniziare subito a metterla insieme, allora vai al passaggio successivo.

Questo pianoforte utilizza la modalità astabile di un comune circuito integrato timer 555 per produrre il tono che guida l'altoparlante (cicalino piezo). Se sei curioso di sapere come funziona un timer 555 e le diverse modalità di configurazione, c'è un buon Instructable al riguardo qui.

Ogni nota musicale ha una frequenza principale, che è quante volte al secondo la cosa che produce il suono vibra avanti e indietro al secondo. La frequenza prodotta da un timer 555 in modalità astabile si basa sui valori del condensatore (C) e due resistori (R_UN & R_B). Questa relazione è

Ho deciso di progettare questo in modo che R_UN e C sono uguali per tutte le note (R_UN è 1kΩ e C è 100 nF). Questo lascia R_B per impostare il tono. Quindi per ogni particolare frequenza,

Il modo in cui questa cosa è cablata, per un particolare pulsante R_B è il valore di tutti i resistori dal pulsante alla fine della catena di resistori a destra sommati. Quindi si trattava di trovare la giusta catena di resistori per farlo funzionare. La tabella seguente mostra come sono stati scelti i resistori. Iniziando con la nota più alta, R_B è stato calcolato per ogni nota e sono stati scelti resistori comunemente disponibili per approssimare R_B.

Nota	freq. (Hz)	RB (Ω)	Resistenze
C5	523	13151	1,5 kΩ + 1,3 kΩ + 620Ω + 1,1 kΩ + 1 kΩ + 910Ω + 390Ω + 6,2 kΩ
D5	587	11662	1,3 kΩ + 620Ω + 1,1 kΩ + 1 kΩ + 910Ω + 390Ω + 6,2 kΩ
E5	659	10335	620Ω + 1.1kΩ + 1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6.2kΩ
F5	698	9727	1,1 kΩ + 1 k + 910Ω + 390Ω + 6,2 kΩ
G5	784	8611	1kΩ + 910Ω + 390Ω + 6.2kΩ
UN5	880	7617	910Ω + 390Ω + 6.2kΩ
B5	988	6731	390Ω + 6.2kΩ
C6	1047	6325	6.2kΩ

A causa della scelta di utilizzare resistori comunemente disponibili per approssimare i valori desiderati, i toni sono un po' spenti, ma non di molto.

Passaggio 2: prova prima di acquistare le parti

Ho "costruito" per la prima volta questo circuito in Tinkercad per provarlo e assicurarmi che tutto funzionasse prima di mettere insieme il circuito reale. Questo mi ha permesso di provare diversi valori e configurazioni di resistori (gratuitamente!) Prima di stabilirmi sul progetto finale. Sono stato persino in grado di sentire come suona nel mio browser.

Ecco il pianoforte a Tinkercad. Premi "Avvia simulazione" per provarlo.

Passaggio 3: mettilo insieme

Dopo aver raccolto le parti dall'elenco all'inizio di questo Instructable, è il momento di metterlo insieme.

Le lunghe file nella parte superiore e inferiore della breadboard hanno lo scopo di collegare l'alimentazione (+9 volt e massa) dalla batteria al resto del circuito. Queste file sono collegate elettricamente fino in fondo e fungono da filo tra i componenti premuti nei loro fori. Alla fine, il filo nero (massa) sarà collegato alla riga in basso e il filo rosso (+9 volt) sarà collegato alla riga in alto. Non farlo ancora. Collegherai la batteria per ultima.

Allo stesso modo, ogni colonna di 5 fori nell'area centrale è collegata elettricamente. Quindi qualsiasi cosa collegata alla stessa colonna è collegata come se fosse un filo. Notare che le colonne sopra e sotto l'area vuota al centro sono elettricamente separate.

Inizia posizionando il chip timer 555 nella breadboard. Sarà allineato in modo che il punto sopra di esso (indicatore pin 1) sia in basso a sinistra quando lo guardi. Posizionalo verso il lato destro della breadboard in modo che i perni si trovino a cavallo del canale vuoto che scende al centro della breadboard. Premilo delicatamente con una pressione uniforme finché tutti i perni non sono entrati nei loro fori e il chip si trova piatto sulla superficie della breadboard.

I pin del 555 sono numerati 1, 2, 3, 4 in basso da sinistra a destra e 5, 6, 7, 8 in alto da destra a sinistra. Corrono in senso antiorario a partire dall'angolo in basso a sinistra.

Collegare il pin 2 al pin 6 del 555 utilizzando una lunghezza appropriata del cavo di collegamento. Puoi vederlo come il filo verde nelle immagini sopra. Collegare il pin 1 alla fila di terra in basso. Collegare i pin 4 e 8 alla riga +9 volt nella parte superiore della scheda.

Piegare con cautela i cavi di uno dei resistori da 1kΩ (marrone-nero-rosso) e collegarlo tra il pin 7 del 555 e la riga +9 volt in alto.

Collegare il condensatore tra i pin 1 e 2 del 555.

Se il cicalino piezoelettrico che hai ha fili pieghevoli, collega il filo positivo (rosso) al pin 3 del timer 555. Collegare il filo negativo (nero) alla fila di terra in basso. Altrimenti, se il tuo piezo ha pin rigidi, posizionalo sulla breadboard a destra del 555 con il pin negativo da qualche parte sulla fila di terra. Individua il punto in cui il pin positivo si collegherà alla breadboard e metti un cavo di collegamento per collegare quella colonna con il pin 3 del 555. Quindi premi il piezo in posizione.

Ora, per i pulsanti. Inizia mettendo un piccolo filo di collegamento tra il pin 7 del 555 e qualche colonna a sinistra (vedi il filo arancione nella foto sopra). Individua il resistore da 6,2 kΩ (blu-rosso-rosso) e collegalo tra l'altra estremità di questo cavo di collegamento e un'altra colonna a sinistra.

Posiziona uno dei pulsanti in modo che si trovi a cavallo del canale al centro della breadboard con il pin in alto a destra sulla stessa colonna del resistore. Spingilo con cautela in posizione in modo che sia completamente inserito nella breadboard. Collegare un cavo di collegamento di lunghezza adeguata tra il piedino in basso a destra del pulsante e il piedino 2 del 555.

Ora è il momento per un test veloce! Collegare il filo nero del connettore della batteria alla riga inferiore (massa) e il filo rosso alla riga superiore (+9 volt). Collegare la batteria al connettore della batteria. Prova a premere il pulsante e dovresti sentire un tono! Se non senti l'audio, ricontrolla tutte le connessioni, assicurati che la batteria sia carica e riprova. Dopo questo test, scollegare la batteria.

Ora ciascuno dei pulsanti rimanenti viene aggiunto da destra a sinistra. Collega il resistore dalla colonna del resistore precedente al punto in cui sarà il pulsante successivo (4 righe a sinistra nelle immagini sopra). Posiziona il pulsante successivo in posizione con il pin in alto a destra all'altra estremità del resistore. Collegare un piccolo cavo di collegamento tra il piedino in basso a sinistra di questo pulsante e il piedino in basso a sinistra del pulsante a destra. Fallo per tutti i pulsanti. Le resistenze in ordine da destra a sinistra saranno:

• 390Ω (arancio-bianco-marrone)
• 910Ω (bianco-marrone-marrone)
• 1kΩ (marrone-nero-rosso)
• 1.1kΩ (marrone-marrone-rosso)
• 620Ω (blu-rosso-marrone)
• 1.3kΩ (marrone-arancio-rosso)
• 1.5kΩ (marrone-verde-rosso)

Dopo che tutte le resistenze e i pulsanti sono a posto, ricollega la batteria e inizia a giocare!