Читать книгу «Юный радиолюбитель [7-изд]» онлайн.
Вначале для практического знакомства с электромузыкальными инструментами (ЭМИ) можно сделать простейшее одноголосное электронное устройство, внешний вид и схема которого показаны на рис. 326.
Рис. 326. Внешний вид и схема простейшего ЭМИ
Играют на нем, касаясь клавиатуры щупом. Его музыкальный диапазон — две октавы: от «до» первой октавы до «си» второй октавы, что соответствует диапазону звуковых частот от 260 до 988 Гц. Это, конечно, не электромузыкальный инструмент в полном смысле этого слова, а всего лишь электромузыкальная игрушка, сувенир. Но на нем все же можно играть многие несложные музыкальные мелодии. Лично я слышал их в исполнении старейшего радиолюбителя Ю. Пахомова — автора этой звучащей клавиатуры.
Принципиальная схема ЭМИ должна напомнить тебе схему генератора колебаний звуковой частоты на логических элементах 2И-НЕ (см. рис. 305). Но в том генераторе частоту колебаний ты изменял плавно переменным резистором, а здесь частота колебаний изменяется скачкообразно при включении в частотозадающую цепь резисторов разных номиналов.
В устройстве работает знакомая тебе микросхема K155ЛA3, содержащая четыре логических элемента 2И-НЕ. В данном случае все ее элементы включены инверторами. Элементы D1.1, D1.2 и D1.3 образуют генератор тона, а элемент D1.4 совместно с первичной обмоткой трансформатора Т1 — усилитель мощности генерируемых колебаний звуковой частоты. Динамическая головка В1, подключенная ко вторичной обмотке трансформатора, преобразует эти колебания в звуковые разной тональности.
Питается ЭМИ от батареи 3336Л, «Планета-2» или трех элементов 322, соединенных последовательно. Максимальный потребляемый ток не превышает 30 мА.
Частота колебаний генератора тона определяется емкостью конденсатора С1 и тем из резисторов R1-R24, который через щуп S1, подключенный к выходу 8 элемента D1.3, и клавишу, соответствующую этому тону, включается в частотозадающую цепь генератора. Чем меньше сопротивление резистора, включенного в эту цепь, тем выше тон звука. Звуку «до» первой октавы соответствует включение в цепь резистора R1, а звуку «си» второй октавы включение щупом резистора R24.
Номиналы резисторов R1 — R24 подбирают опытным путем при настройке ЭМИ.
Основой ЭМИ служит плата из фольгированного стеклотекстолита. Размеры платы, конфигурация всех ее токонесущих площадок, клавиатуры и соединения деталей показаны на рис. 327.
Рис. 327. Конструкция и монтаж ЭМИ
Изолирующие прорези шириной 1–1,5 мм сделаны резаком из ножовочного полотна. Сквозные отверстия в плате выпилены под кнопочный выключатель П2К (S2), выходной трансформатор Т1 типа ТВ-12 (можно применить трансформатор от любого малогабаритного транзисторного приемника) и магнитную систему малогабаритной динамической головки 0,1ГД-6 (В1). Резисторы, конденсатор, выводные лепестки микросхемы и соединительные проводники припаивают к печатным проводникам, не просверливая отверстий в них.
Чтобы основные длинные клавиши (они обычно белые) отличались по цвету от коротких, их следует аккуратно залудить. Электролитический конденсатор С1 должен быть с возможно малым током утечки, например типа К53-1. Резисторы МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Сопротивление резистора R1 не должно быть больше 1,8 кОм, а резистора R24 — не менее 300 Ом. Номиналы промежуточных резисторов отличаются от соседних: в низкочастотной части звукового диапазона на 100–150 Ом, в высокочастотной — на 30–50 Ом. Так, например, ориентировочно сопротивление резистора R2 (нота «ре» первой октавы) должно быть 1670 Ом, а резистора R23 (нота «ля» второй октавы) — 505 Ом.
Для щупа S1 используй корпус шариковой ручки или цанговый карандаш. Его металлический стержень, которым касаются клавишей во время игры, соедини гибким изолированным проводником с площадкой вывода 8 элемента D1.4. Защитную крышку корпуса с вырезом под кнопку выключателя и отверстиями против динамической головки склей из листовой пластмассы или оргалита, покрась цветной нитроэмалью иди оклей декоративной пленкой.
Настройка ЭМИ заключается в тщательном подборе резисторов R1-R24 частотозадающей цепи генератора тона. Первым подбирай резистор R1. На это время замени его последовательно соединенными переменным и постоянным резисторами сопротивлением по 1 кОм. Щупом коснись крайней левой клавиши и, пользуясь, как эталоном, роялем, пианино или баяном, переменным резистором настрой генератор на частоту, соответствующую ноте «до» первой октавы. Затем омметром измерь сопротивление временной цепочки резисторов и замени ее резистором (или несколькими резисторами) такого же номинала.
Аналогично подбирай другие резисторы частотозадающей цепи генератора тона, а затем приступай к овладению технической игры на ЭМИ.
Какие изменения или дополнения можно внести в такое ЭМИ, названное мною звучащей клавиатурой? В нем вместо микросхемы К155ЛАЗ можно использовать аналогичную ей микросхему Л133ЛАЗ, К176ЛА7. При этом никаких изменений в схему вносить не надо.
Может случиться, что у тебя не окажется фольгированного стеклотекстолита или гетинакса. В таком случае основой клавиатуры может быть пластинка органического стекла, на которую ты наклеишь полоски медной фольги. Для монтажа микросхемы, выключателя питания и электролитического конденсатора фольга не обязательна.
Следует иметь в виду, что с понижением напряжения источника питания частота колебаний генератора, а значит и тон звука ЭМИ, несколько изменяется. Но по мере разрядки батареи соотношение между смежными тональными частотами в основном сохраняется, что практически не сказывается на исполняемой мелодии. А чтобы частота тонального генератора не изменялась, питать ЭМИ надо от источника стабилизированного напряжения или от четырех элементов 343, соединенных последовательно, но через параметрический стабилизатор напряжения, в котором можно использовать стабилитрон КС139А или КС147А.
Звучания клавиатура может стать твоим подарком младшему брату или сестре, а ты займешься постройкой более сложного электромузыкального инструмента.
Общее представление об устройстве и работе этого сравнительно несложного одноголосного ЭМИ дает структурная схема, изображенная на рис. 328, а. В нем, как и во многих подобных ему одноголосных инструментах, два генератора: генератор тона, частота колебаний которого управляется клавиатурой, и генератор вибрато, частота колебаний которого практически постоянна и не превышает нескольких герц. Колебания генератора вибрато модулируют колебания генератора тона; модулированные колебания усиливаются и преобразуются динамической головкой В в звуковые колебания. Благодаря генератору вибрато звук инструмента становится вибрирующим, что делает его более приятным для слуха.
Принципиальная схема электронной части такого ЭМИ показана на рис. 328, б.
Рис. 328. Структурная (а) и принципиальная (б) схемы и конструкция (в) электронного рояля
Генератор тона, в котором работают транзисторы V3 и V4, представляет собой разновидность несимметричного мультивибратора, генерирующего колебания пилообразной формы. Полный диапазон частот такого генератора может достигать четырех октав. Здесь же частота его колебаний изменяется скачкообразно при замыкании контактов клавишных переключателей S1-17, включающих в цепь эмиттера транзистора V3 резисторы R1-R17. Эти резисторы, сопротивления которых подбирают опытным путем во время настройки инструмента, образуют частотозадающую цепь генератора тона.
В частотозадающей цепи семнадцать резисторов, значит, на такое же число фиксированных частот может быть настроен и генератор тона. В нашем случае — от частоты звука «до» первой октавы до частоты звука «ми» второй октавы. Поскольку резисторы соединены между собой последовательно, фиксированная частота колебаний генератора определяется теми резисторами, которые включены в эмиттерную цепь транзистора V3. Если, например, замкнуты контакты S16, частота генератора определяется только суммарным сопротивлением резисторов R16, R17 и R28. При этом замыкание любых других, расположенных слева (по схеме) от уже замкнутых контактов, не изменяет сопротивления частотозадающей цепи и, следовательно, частоты генератора тона.
Колебания генератора тона, снимаемые с эмиттера его транзистора V3, через конденсатор С6 подаются в цепь базы транзистора V5 усилителя 3Ч.
Конденсатор С5 и переменный резистор R29, соединенные между собой последовательно и подключенные параллельно конденсатору С4 образуют цепь, с помощью которой можно осуществлять общую подстройку всех фиксированных частот генератора в пределах полутона.
Чтобы частоты генератора тона были устойчивы и не «плавали» с изменениями напряжения источника тока, в цепь питания его транзисторов включен стабилитрон V6. Он постоянно поддерживает напряжение питания генератора около 7,2 В (в зависимости от напряжения стабилизации используемого стабилитрона), а избыточное напряжение батареи GB1 гасит резистор R31.
В генераторе вибрато работают транзисторы V1 и V2. Как и генератор тона, а их схемы принципиально одинаковы, он также представляет собой несимметричный мультивибратор, но генерирует колебания частотой 5–7 Гц, определяемой конденсатором С1 и резистором R21. Колебания генератора вибрато через корректирующую цепь C2R23, выключатель S18 и фильтр R24C3 подаются к генератору тона и модулируют его колебания. Генератор вибрато может быть отключен от генератора тона выключателем S18. В этом случае звуки инструмента будут однотонными, не вибрирующими.
Усилитель 3Ч инструмента однокаскадный, на транзисторе V5. Его выходная мощность небольшая — всего 40–50 мВт. Но ее вполне достаточно для громкого звучания головки 1ГД-18 или подобной ей 1ГД-28. Тембр звука можно изменять при подключении конденсатора С7 тумблером S19 параллельно первичной обмотке выходного трансформатора Т1.
Инструмент питается от батареи напряжением 9 В. Для более продолжительной работы ее целесообразно составить из двух батарей 3336Л, обладающих значительно большей емкостью, чем «Крона» или аккумуляторная батарея 7Д-0,1.