วงจรอวัยวะสัมผัสอิเล็กทรอนิกส์

ออร์แกนสัมผัสอิเล็กทรอนิกส์เป็นอุปกรณ์ดนตรีที่น่าสนใจซึ่งสร้างโน้ตดนตรีที่ไพเราะมากเพื่อตอบสนองต่อการสัมผัสนิ้วบนแผ่นอิเล็กทรอนิคส์ที่ไวต่อการสัมผัสพิเศษ

อย่างไรก็ตามอวัยวะในปัจจุบันมีราคาแพงมากซึ่งโดยปกติจะวางสิ่งเหล่านี้ไว้นอกการเข้าถึงของคนส่วนใหญ่ ประเภทตัวเลือกต้นทุนต่ำขาดประสิทธิภาพและอยู่ในรูปแบบของอวัยวะคอร์ดซึ่งแม้ว่าจะทำงานเหมือนโพลีโฟนิกมักจะเป็นอุปกรณ์ประเภทกกที่ค่อนข้างน้อยที่ควบคุมด้วยเครื่องเป่าลมเพียงเล็กน้อย

ออร์แกนคอร์ดชื่อเรื่องมีต้นกำเนิดมาจากความจริงที่ว่าการเชื่อมเสียงเบสนั้นใช้ปุ่มควบคุมที่สร้างโน้ตที่ถูกต้องอวัยวะที่มีราคาต่ำสุดอาจเป็นอวัยวะที่เรียกว่าโมโนโฟนิก (สามารถเล่นโน้ตได้เพียงตัวเดียวในเวลาใดก็ได้) ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว มากกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับขนาดพกพาและเล่นโดยใช้สไตลัส

สิ่งสำคัญในการพัฒนาครั้งแรกที่เห็นได้ชัดคือการเตรียมชุดคีย์แพดที่ได้รับการปรับปรุงเนื่องจากการทำงานของสไตลัสอาจสร้างความรำคาญได้มาก อย่างไรก็ตามราคา£ 40 ของแป้นพิมพ์แบบเต็มไม่สามารถหาเหตุผลได้ ดังที่เห็นได้จากภาพแป้นพิมพ์ใหม่ยังคงเป็นแบบสัมผัส แต่ตอนนี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้เล่นออร์แกนได้โดยเพียงแค่สัมผัสแผ่นอิเล็กโทรดที่เหมาะสมเช่นเดียวกับเครื่องดนตรีเต็มสเกล

มีการแถมลูกคอให้ด้วยซึ่งจะเริ่มต้นและปิดผ่านแผ่นสัมผัสและมีการควบคุมเพื่อปรับความลึกของลูกคอ การเพิ่มประสิทธิภาพอีกประการหนึ่งอยู่ที่ความแม่นยำของการปรับแต่งซึ่งในเครื่องมือก่อนหน้านี้มีความแตกต่างกันภายในแป้นพิมพ์เนื่องจากตัวต้านทานเพียงตัวเดียวที่คุ้นเคยกับการเพิ่มขึ้นระหว่างโน้ตแต่ละตัว ในการปรับโมเดลที่เป็นนวัตกรรมใหม่บนแป้นพิมพ์นั้นเหนือกว่ามากโดยการใช้ตัวต้านทานคู่ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้ในอนุกรมหรือขนานเพื่อให้ได้ค่าความต้านทานที่แม่นยำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

สุดท้ายนี้เครื่องดนตรีมีสองเสียงหรือสต็อปที่เพิ่มความสำคัญให้กับการเลือกเพลงที่อาจสร้างขึ้น อวัยวะขนาดเล็กนี้มีราคาไม่แพงในการสร้างควรให้ความพึงพอใจอย่างมากและเป็นข้อมูลทางดนตรีและทางอิเล็กทรอนิกส์

การก่อสร้าง

โครงสร้างแป้นพิมพ์ของอวัยวะสัมผัสอิเล็กทรอนิกส์นี้ถูกประทับลงบน PCB โดยตรงซึ่งเก็บส่วนที่เหลือเพิ่มเติมไว้

เนื่องจากรอยทองแดงของแป้นพิมพ์อาจสึกกร่อนได้ง่ายเนื่องจากการสัมผัสด้วยนิ้วที่สอดคล้องกันจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่ PCB ของคุณจะต้องมีการเคลือบกระป๋องหรือป้องกันด้วยการชุบบางรูปแบบซึ่งจะหลีกเลี่ยงการทำให้มัวหมอง

เริ่มการก่อสร้างโดยการติดตั้ง LM380 เข้าที่หลังจากนั้นแก้ไขครีบฮีทซิงค์ขนาดเล็กดังที่แสดงในภาพกับพื้นที่ทั้งสองของ IC บัดกรีเหล่านี้กับหมุด 3, 4, 5 ที่ด้านเดียวและหมุด 10, 11 และ 12 ที่อีกด้านหนึ่ง

สิ่งนี้ควรจะทำให้สำเร็จได้เนื่องจากอาจมีพื้นที่น้อยมากในส่วนนี้ของ PCB เมื่อชิ้นส่วนอื่น ๆ อยู่ในตำแหน่งบัดกรี แนบลิงค์ลวดสองเส้นและ 'ประกอบส่วนที่มีความสูงต่ำเข้ากับบอร์ดตามที่ระบุไว้ในภาพซ้อนทับ วาง IC ที่เหลือไว้เป็นอันดับสุดท้ายและพิจารณาความสนใจเป็นพิเศษว่าอย่าเล่นกับ CMOS ICs มากเกินไปก่อนการติดตั้ง ตรวจสอบขั้วของชิ้นส่วนโพลาไรซ์เช่น lCs ตัวเก็บประจุและไดโอดก่อนทำการบัดกรีเข้าที่

เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้สกรูมองเห็นได้บนแป้นพิมพ์ให้ติดสวิตช์สองตัวเข้าที่ด้วยกาวอีพ็อกซี่ห้านาที ทาไม้หรือโลหะที่ด้านหลังของรูติดตั้งแต่ละรูเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการติดกาวและความทนทานมากขึ้น

ติดโพเทนชิโอมิเตอร์และลวดเพื่อทำให้ PCB เสร็จสิ้นตามที่ระบุในภาพซ้อนทับ ในจุดนี้ต้องทดสอบหน่วยทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าโน้ตและคุณสมบัติทั้งหมดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพก่อนที่จะติดตั้งภายในเคสที่เหมาะสม

คุณสมบัติการออกแบบ

ดังที่ฉันได้กล่าวไปก่อนหน้านี้คุณสมบัติพื้นฐานคือการสั่งงานแป้นพิมพ์โดยใช้วิธีการสัมผัสด้วยนิ้วซึ่งตรงข้ามกับประเภท 'โพรบ' ดังนั้นเทคโนโลยีบางอย่างจะต้องเกี่ยวข้องกับทุกปุ่มเพื่อให้รับรู้ว่ามีการสัมผัส

การควบคุมแบบสัมผัสของอวัยวะสัมผัสโดยปกติจะได้รับผลกระทบจากขั้นตอนการฉีด capacitive ตัวต้านทานหรือ 50 Hz ในขณะที่ เทคนิค capacitive มีประสิทธิภาพมากที่สุดในกลุ่มนี้ โดยปกติจะมีราคาสูงที่สุดจึงไม่มีการจ้างงาน วิธีการฉีด 50 Hz นั้นมีความซับซ้อนเช่นเดียวกันดังนั้นวิธีการต้านทานจึงถือได้ว่าเป็นวิธีเดียวที่มีประโยชน์จริงจากมุมมองป้ายราคา

เนื่องจากนิ้วเล่นคีย์บอร์ดในปัจจุบันจึงต้องใหญ่กว่าปกติแม้ว่าจะยังไม่ใหญ่เหมือนคีย์บอร์ดเต็มรูปแบบก็ตาม

ในทฤษฎีดั้งเดิม OM802 IC ถูกใช้เป็นตัวสร้างโทนเสียง สิ่งนี้ถูกแทนที่ด้วยไฟล์ 555 จับเวลา lC เนื่องจากมีราคาไม่แพงและเชื่อถือได้มากกว่าในผลลัพธ์ 555 มีเอาต์พุตสองสามตัวที่สามารถใช้ได้คือคลื่นฟันเลื่อยและพัลส์แคบ

เอาต์พุตทั้งสองนี้ใช้ภายในเลย์เอาต์ของเราเพื่อนำเสนอเสียงที่หลากหลายสำหรับเครื่องดนตรี ฟันเลื่อยถูกกรองผ่านฟิลเตอร์ RC ที่ตรงไปตรงมาเพื่อกำจัดความรุนแรงหลายประการเนื่องจากกรอบฮาร์มอนิกและโทนเสียงที่ได้จะมีขลุ่ยที่สดใสเหมือนเสียง

เอาต์พุตพัลส์จะถูกรวมเข้ากับฟันเลื่อยโดยใช้ตัวลดทอนตัวต้านทาน แต่ในกรณีอื่น ๆ จะไม่มีการกรอง น้ำเสียงนี้มีลักษณะเหมือนเสียงสตริง

การกรองยังคงเป็นพื้นฐานอย่างยิ่ง แต่อีกครั้งจากมุมมองด้านราคา หากผู้ใช้ต้องการบุคคลนี้อาจทดสอบฟิลเตอร์ต่างๆเพื่อให้ได้เสียงที่หลากหลาย

ด้วยอวัยวะแบบดั้งเดิมการหยุดการกรองจะเสร็จสิ้นสำหรับแต่ละอ็อกเทฟของอวัยวะเพื่อหลีกเลี่ยงการปรับเปลี่ยนโทนเสียงและระดับที่ไม่จำเป็นด้วยความถี่ที่ไม่ซ้ำกัน

ด้วยระยะเวลา 2 อ็อกเทฟของออร์แกนนี้การเปลี่ยนแปลงโทนเสียงและระดับต่างๆจะต้องได้รับการยอมรับภายในช่วงของแป้นพิมพ์ในขณะที่ทำงานกับฟิลเตอร์ธรรมดา

เนื่องจากมีการใช้ฟิลเตอร์ลดทอนสัญญาณเสียงจึงมีความจำเป็นอย่างมากในขั้นตอนเอาต์พุตเสียงดังนั้นจึงมีการใช้แอมพลิฟายเออร์แอมป์ LM380 ในขั้นเอาต์พุตเสียงเพื่อใช้งานลำโพงอย่างเหมาะสมที่สุด

แผนภูมิวงจรรวม

วิธีการใช้งาน

วิธีการใช้งานอวัยวะนั้นจะอธิบายได้โดยดูจาก 5 ส่วนที่เป็นอิสระจากกัน

เหล่านี้คือ:

• (ก) แป้นพิมพ์
• (b) ออสซิลเลเตอร์
• (c) ตัวกรอง
• (d) เครื่องขยายสัญญาณเอาต์พุต
• (จ) วงจรลูกคอ

(ถึง) คีย์บอร์ด : ตรงกันข้ามกับอวัยวะสัมผัสแบบเดิมแป้นพิมพ์จะถูกควบคุมโดยการต้านทานผิวหนังของนิ้วไม่ใช่โดยหัววัด แต่ละคีย์มีประตู CMOS ที่เชื่อมต่อโดยที่อินพุตทั้งสองไปยังเกตมีแนวโน้มที่จะเชื่อมโยงเข้าด้วยกันและมีอุปทานบวกผ่านตัวต้านทาน 4.7 M

ทันทีที่สัมผัสคีย์อินพุตของเกตจะถูกดึงออกมาต่ำ (0V) ผ่านตัวต้านทาน 100 k ส่งผลให้เอาต์พุตของเกตสูงขึ้น สิ่งนี้จะลากส่วนที่ตามมาของสตริงตัวต้านทานให้สูงผ่านไดโอด

ดังนั้นด้วยการเลือกและสัมผัสแป้นพิมพ์ต่างๆเราจึงเชื่อมโยงระดับความต้านทานที่แตกต่างกันระหว่างพิน 2 และ 6 ของ 555 ออสซิลเลเตอร์และแหล่งจ่ายไฟบวกส่งผลให้เปิดใช้งานและปรับเปลี่ยนวงจรคงที่ในการกำหนดความถี่

(ข) ออสซิลเลเตอร์ : ออสซิลเลเตอร์ขึ้นอยู่กับตัวจับเวลา 555 lC ตัวเก็บประจุ Cl ถูกชาร์จผ่านส่วนหนึ่งของสตริงตัวต้านทาน (เช่นเดียวกับแป้นพิมพ์) พร้อมกับตัวต้านทาน R113 หากแรงดันไฟฟ้าที่พิน 2 และ 6 ได้รับถึงระดับที่กำหนดไว้ที่พิน 5 ตัวเก็บประจุจะถูกบังคับให้คายประจุอย่างรวดเร็วผ่าน R97 และทรานซิสเตอร์ปิดที่ติดอยู่กับพิน 7 ของ 555

เมื่อแรงดันไฟฟ้าทั่ว C1 ลดลงถึงครึ่งหนึ่งของสิ่งที่กำหนดไว้ที่พิน 5 ทรานซิสเตอร์ภายในของ IC 555 จะถูกปิดและตัวเก็บประจุจะได้รับอนุญาตให้ชาร์จอีกครั้งดังนั้นจึงดำเนินวงจรต่อไปและสร้างรูปคลื่นฟันเลื่อยผ่านตัวเก็บประจุ

รูปคลื่นนี้มีคุณสมบัติเป็นวัสดุฮาร์มอนิกที่สมบูรณ์ แต่ผลิตด้วยระดับความต้านทานสูง บัฟเฟอร์ที่ได้รับเอกภาพเป็นผลลัพธ์ที่ใช้ (IC8) เพื่อต่อต้านเอาต์พุตนี้จากการโหลดโดยขั้นตอนของวงจรที่ตามมา

เอาต์พุตที่สองของรูปคลื่นพัลส์แคบสามารถรับได้ที่พิน 3 ของ 555 และใช้เพื่อสร้างโทนเสียงที่สองสำหรับเครื่องดนตรี

(ค) กรอง : มีการทดลองใช้ฟิลเตอร์ที่แตกต่างกันมากมายอย่างไรก็ตามจากมุมมองด้านต้นทุนมันเป็นลัทธิที่จะตรวจสอบอะไรก็ได้มากกว่า RC fi พื้นฐานบนฟันเลื่อยซึ่งให้ผลลัพธ์ที่เหมือนฟลุตที่ผ่อนคลายอย่างน่าอัศจรรย์ เนื่องจากลำดับพัลส์แคบมีลักษณะค่อนข้างคล้ายกับสตริงจึงถูกลดทอนโดยพื้นฐานเพื่อเสริมจำนวนฟันเลื่อยที่ถูกกรอง

(ง) เครื่องขยายสัญญาณเอาต์พุต : ลำโพงใช้พลังงานจาก LM380 การควบคุมระดับเสียงได้รับการตกแต่งโดยใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ RVI และเสียงที่จำเป็นจะถูกกำหนดผ่านสวิตช์ SW1 LM380 ต้องได้รับการแก้ไขด้วยครีบฮีทซิงค์ตามที่อธิบายไว้ในการออกแบบ

(คือ) วงจรลูกคอ : ลูกคอเกิดจากเทคนิคของออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำที่ทำงานที่ประมาณ 8 เฮิร์ตซ์ (IC11) ออสซิลเลเตอร์สามารถเปิดและปิดได้โดยใช้ fl ip flop ที่สร้างโดย gates IC7 / 3 และ lC7 / 4 fl ip fl op นี้จะปรับเป็นการตั้งค่า 'เปิด' หรือ 'ปิด' ผ่านสวิตช์สัมผัสที่ทำงานในลักษณะเดียวกับแป้นพิมพ์หลัก เพื่อปรับปรุงความถี่ลูกคอให้ลด R10 และในทางกลับกัน

เอาต์พุตจากเครื่องสั่นแบบสั่นจะถูกกรองโดย C12 และ R109 เพื่อนำเสนอรูปคลื่นที่นุ่มนวลขึ้นและรูปคลื่นผลลัพธ์ที่บัฟเฟอร์โดย IC12 การได้รับของ C12 นั้นแปรผันตาม RV2 และลูกบิดเฉพาะนี้ทำให้ความลึกของการมอดูเลตลูกคอเปลี่ยนไป

โพเทนชิออมิเตอร์ RV3 เป็นโพเทนชิออมิเตอร์แบบตัดแต่งที่ปรับแต่งเอาต์พุตจาก IC12 ไปยังพิน 5 ของ 555 และความถี่ของอวัยวะได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในกรณีที่รู้สึกว่าจำเป็นต้องเลื่อนแป้นพิมพ์ขึ้นหรือลงเป็นค่าอ็อกเทฟหรือมากกว่านั้นสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนค่าของ C1 ด้วยตัวคูณสองหากการปรับแต่งแป้นพิมพ์เกิดการเบ้ (เมื่อปรับให้ถูกต้องที่กึ่งกลางปลายด้านหนึ่งของ แป้นพิมพ์ต่ำลงในขณะที่อีกแป้นหนึ่งสูงกว่า) ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการเปลี่ยนค่าของ R97

เมื่อมันคมเกินไปที่ปลายล่างให้ลด R97 ในขณะที่ถ้ามันฟัง fl ที่ปลายล่างจะเพิ่ม R97

การออกแบบ PCB

ส่วนรายการ