Une Soundbox de poche : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Cet appareil ne tient pas seulement dans une poche, mais produit également divers sons musicaux similaires à ceux d'une cornemuse (à mon avis) au moyen de diverses combinaisons de six boutons poussoirs. Évidemment, c'est juste un gadget pour amuser les enfants; Cependant, son principe de fonctionnement pourrait être utilisé (j'espère) dans des artefacts de musique électronique plus sérieux.

Étape 1: Description du circuit

Oscillateur commandé en tension (VCO)

L'oscillateur est construit avec un IC LM331 (une fiche technique disponible ici: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm331.pdf), un convertisseur tension-fréquence avec une proportion exactement linéaire entre la tension d'entrée (Vin) et la fréquence des impulsions en sortie (Fout). Un transistor interne à la sortie du CI (broche 3) s'ouvre avec la fréquence qui est une fonction linéaire de la tension d'entrée. La tension d'alimentation Vs est connectée à la broche 3 à travers la résistance R20; en conséquence, un train d'impulsions apparaît à la sortie. Ces impulsions ouvrent périodiquement le transistor externe Q1 qui pilote le haut-parleur produisant ainsi un son. La tension d'entrée provient d'un additionneur de tension qui peut fournir différentes tensions au moyen de différentes combinaisons de ses boutons poussoirs. L'oscillateur et l'additionneur sont tous deux alimentés par une pile de 9 volts.

Additionneur de tension (VA)

L'additionneur de tension passif se compose de 6 diviseurs de tension dont chacun est composé d'un potentiomètre trimmer, d'une résistance et d'une diode. Lorsqu'un bouton-poussoir est enfoncé, la tension Vs de la batterie est appliquée au diviseur de tension correspondant. La tension de sortie d'un diviseur correspond à une fréquence spécifique générée par le VCO. La fréquence des oscillations étant directement proportionnelle à la tension d'entrée du CI, chaque diviseur produit une tension supérieure de 6 % à la tension produite par le diviseur précédent. La raison en est que les fréquences de deux notes consécutives diffèrent de 6%; ainsi, six diviseurs produisent des tensions correspondant à six notes différentes. La résistance convertit la tension en courant qui peut être ajouté aux courants d'autres diviseurs lorsque plusieurs boutons sont enfoncés. La diode ne permet pas au courant d'un diviseur de circuler dans d'autres diviseurs, le courant ne peut circuler que vers la résistance sommatrice R13; ainsi, tous les diviseurs sont indépendants les uns des autres. Vous pouvez en savoir plus sur les additionneurs de tension passifs ici:

Additionneur de tension passif

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Parallel_Voltage_Summer

en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Idea/Simple_Op-amp_Summer_Design#Passive_summer

Mélangeurs audio

sound.whsites.net/articles/audio-mixing.htm

Étape 2: Ajustement des tensions

C'est ainsi que j'ai procédé pour régler les tensions nécessaires:

1) Connectez un voltmètre entre la masse et Vin.

2) Appuyez sur tous les boutons poussoirs de VA, lisez le voltmètre. Dans mon cas, il lisait 1,10 volts. C'est la tension maximale disponible à la sortie du VA. La disposition des PB est montrée dans l'image ci-dessus.

3) Prendre la tension produite par le 1er diviseur (bouton-poussoir 1) comme « V1 ». Étant donné que chaque tension est 6% supérieure à la précédente, composez une équation:

V1 + 1,06xV1 + (1,06^2)xV1 + (1,06^3)xV1 + (1,06^4)xV1 + (1,06^5)xV1 = 1,10

Résoudre cela pour « V1 » donne V1 = 0,158 V

Par conséquent, les tensions aux autres diviseurs sont: V2 = 0,167 V, V3 = 0,177 V, V4 = 0,187 V, V5 = 0,199 V, V6 = 0,211 V. J'ai arrondi ces valeurs à la seconde décimale: V1 = 0,16V, V2 = 0,17V, V3 = 0,18V, V4 = 0,19V, V5 = 0,20V, V6 = 0,21V.

Ajustez les trimmers correspondants pour obtenir ces valeurs. Si la fréquence de sortie du VCO ne correspond pas à une note précise, réglez le trimmer R19 du VCO (sans toucher aux trimmers du VA !) jusqu'à ce qu'une note spécifique soit générée. R19 permet d'ajuster la fréquence de sortie du VCO sans certaine plage sans changer Vin. Vous pouvez vérifier les fréquences des notes avec un fréquencemètre ou syntoniser une note avec un accordeur sonore (par exemple, Garage Band a cette fonctionnalité dans la section « enregistrement vocal »).

D'après mes calculs, le VA peut générer 34 tensions indépendantes; seuls six d'entre eux correspondent à des notes exactes, les combinaisons des boutons poussoirs donnent des tons qui se situent autour des notes exactes à +/- 30 cents (un cent est un 1/100 de demi-ton).

Vous trouverez un tableau avec les notes et leurs fréquences respectives ici:

web.archive.org/web/20081219095621/https://www.adamsatoms.com/notes/

Étape 3: Nomenclature

Additionneur de tension

SW1… SW6 – boutons poussoirs

R1, R3, R5, R7, R9, R11 – tondeuses 5K

R2, R4, R6, R8, R10, R12 – 1K

R13 – 330 Ohms

D1…D6 – IN4001

Oscillateur commandé en tension

IC 1 – LM331

T1 – 2N3904

R14, R16 – 100K

R15 – 47 Ohms

R17 – 6.8K

R18 – 12K

R19 – tondeuse 10K

R20 – 10K

R21 – 1K

C1 – 0,1, céramique

C2 – 1,0, mylar

C3 – 0,01, céramique

LS1 - petit haut-parleur avec une impédance de 150 Ohm

SW1 - interrupteur

Prise pour CI

Batterie 9V

Remarque: la puissance nominale de toutes les résistances est de 0,125 W, précision (toutes sauf R15, R17, R18) - 5 %, précision de R15, R17, R18 - 1 %. Il serait également souhaitable d'utiliser des trimmers multitours de haute précision pour un réglage plus précis.

Étape 4: Instruments et outils

J'avais besoin d'un couteau x-acto pour faire le circuit imprimé, puis d'un fer à souder avec de la soudure et d'un coupe-fil pour construire le circuit lui-même. Un tournevis fin est nécessaire pour ajuster les trims afin de régler les tensions nécessaires dans les diviseurs. Un multimètre est nécessaire pour surveiller les tensions ajustées et vérifier le circuit en général.

Vous pouvez observer les notes auxquelles vous accordez le circuit avec un accordeur sonore, comme celui intégré dans Garage Band. Vous pouvez également utiliser un oscilloscope virtuel comme Academo (https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/) pour voir les oscillations. J'ai joint une capture d'écran de cet oscilloscope qui montre la forme des oscillations générées par mon appareil.

Étape 5: boîtier et circuit imprimé

J'ai utilisé une boîte disponible en plastique transparent et de dimensions 125 x 65 x 28 mm. Je l'ai peint en blanc à l'intérieur et j'ai fait d'autres modifications nécessaires pour héberger la partie électronique de mon appareil. Vous êtes libre de suivre votre propre chemin dans la fabrication de cette enceinte. En ce qui concerne le circuit imprimé, je l'ai fabriqué en textolite de verre recouvert de cuivre en coupant des pastilles carrées dans la feuille et en soudant des composants sur ces pastilles. Je trouve cette méthode plus pratique que de faire un PCB quand il s'agit d'une seule pièce.