डिजिटल थेरेमिन: टचलेस म्यूजिकल इंस्ट्रूमेंट: 4 स्टेप्स

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ इस प्रयोग में, मैं आपको दिखाऊंगा कि संगीत कैसे उत्पन्न किया जाता है (इसके करीब: पी) संगीत वाद्ययंत्र को छुए बिना, ऑसिलेटर्स और ऑप-एम्प का उपयोग करके। मूल रूप से इस उपकरण को थेरेमिन कहा जाता है, मूल रूप से एक रूसी वैज्ञानिक लियोन थेरेमिन द्वारा एनालॉग उपकरणों का उपयोग करके बनाया गया था। लेकिन हम इसे IC का उपयोग करके डिज़ाइन करेंगे जो डिजिटल सिग्नल उत्पन्न करते हैं और बाद में हम उन्हें संगीत के लिए एनालॉग में बदल देंगे। मैं सर्किट के हर चरण को भी समझाने की कोशिश करूँगा। मुझे आशा है कि आपने अपने कॉलेज में जो पढ़ा है उसका यह व्यावहारिक कार्यान्वयन आपको पसंद आएगा।

मैंने इस सर्किट को www.tinkercad.com पर भी डिजाइन किया है और इसके घटकों का अनुकरण किया है। आप इसे देख सकते हैं और इसे अपनी पसंद के अनुसार हेरफेर कर सकते हैं, क्योंकि वहां खोने के लिए कुछ भी नहीं है, केवल सीखना और मज़ा है!

चरण 1: अवयव

इस सर्किट को बनाने के लिए आवश्यक सभी आवश्यक घटकों की सूची यहां दी गई है:

1) MCP602 OpAmp (डिफरेंशियल एम्पलीफायर) X1

2) सीडी4093 आईसी (4 नंद गेट्स आईसी) x1

3) प्रतिरोधक: 6x 10k, 1x 5.1k, 1x6.8k और 1x 1.5k

4) पोटेंशियोमीटर: 2x 10k पोट

5) कैपेसिटर: 2x 100pF, 1x 1nF और 1x 4.7μF कैपेसिटर (इलेक्ट्रोलाइटिक)

6) ब्रेडबोर्ड / पीसीबी बोर्ड

7) टेलीस्कोपिक एंटीना (न्यूनतम अनुरोध: 6 मिमी व्यास और 40 सेमी + लंबाई) या बेहतर संवेदनशीलता के लिए दिए गए आयामों के साथ कॉपर ट्यूब का उपयोग करना बेहतर है

8) पावर डीसी जैक (5.5mmx2.1mm) और ऑडियो जैक (3.5mm)

9) अन्य घटक जैसे तार और सोल्डरिंग पार्ट्स

नोट: आप इन सभी घटकों को आसानी से रेडियो झोंपड़ी या ऑनलाइन अमेज़न/ईबे पर पा सकते हैं। यह भी ध्यान दें कि टिंकरकाड सर्किट में, op-amp और नंद द्वार अलग हैं, लेकिन वे भी काम करेंगे। फिर भी यदि आपको कोई घटक प्राप्त करने में कोई कठिनाई आती है, तो मुझे बताएं।

चरण 2: आइए सर्किट वर्किंग को समझें

ऊपर आप संदर्भ के लिए सर्किट लेआउट छवि पा सकते हैं।

कार्य करना: मूल रूप से इस सिद्धांत पर काम करता है कि हम दो अलग-अलग ऑसिलेटर्स से दो ऑसिलेटरी (एनालॉग में साइन वेव) सिग्नल उत्पन्न करते हैं- 1) एक फिक्स्ड ऑसिलेटर है 2) दूसरा एक वेरिएबल ऑसिलेटर है। और हम मूल रूप से श्रव्य आवृत्ति रेंज (2Hz-20kHz) में आउटपुट सिग्नल प्राप्त करने के लिए उन दो आवृत्ति संकेतों का अंतर लेते हैं।

*हम कैसे कर रहे हैं?

जैसा कि आप देख सकते हैं, NAND गेट के नीचे (U2B) सर्किट एक फिक्स्ड ऑसिलेटर है और ऊपर NAND गेट सर्किट (U1B) एक वेरिएबल ऑसिलेटर सर्किट है, जिसकी समग्र आवृत्ति एंटीना से जुड़े हाथ की गति के साथ थोड़ी भिन्न होती है! (कैसे ?)

* ऐन्टेना के चारों ओर हाथ की गति थरथरानवाला की आवृत्ति को कैसे बदलती है?

व्याख्या: दरअसल, एंटीना यहाँ C1 कैपेसिटर के समानांतर जुड़ा हुआ है। एंटीना कैपेसिटर प्लेट में से एक के रूप में कार्य करता है और हमारा हाथ कैपेसिटर प्लेट के दूसरे पक्ष के रूप में कार्य करता है (जो हमारे शरीर के माध्यम से जमी होती है)। तो मूल रूप से हम अतिरिक्त (समानांतर) कैपेसिटिव सर्किट को पूरा कर रहे हैं और इसलिए सर्किट में समग्र कैपेसिटेंस जोड़ रहे हैं। (क्योंकि समानांतर में कैपेसिटर जोड़े जाते हैं)।

* नंद गेट का उपयोग करके दोलन कैसे उत्पन्न होते हैं?

व्याख्या: प्रारंभ में, NAND गेट के इनपुट में से एक (उदाहरण के लिए U2B लें) उच्च स्तर (1) पर है और अन्य इनपुट C2 (यानी 0) के माध्यम से ग्राउंडेड है। और नंद गेट में (1 और 0) संयोजन के लिए, हमें आउटपुट उच्च (1) मिलता है।

अब जब आउटपुट हाई हो जाता है, तो आउटपुट से फीडबैक नेटवर्क (R3 & R10 के माध्यम से) के माध्यम से हमें पहले से ग्राउंडेड इनपुट पोर्ट के लिए हाई वैल्यू मिलती है। तो, यहाँ वास्तविक बात है। फीडबैक सिग्नल के बाद, कैपेसिटर C2 R3 के माध्यम से चार्ज हो जाता है और उसके बाद हमें NAND गेट के दोनों इनपुट हाई लेवल (1 और 1) पर मिल रहे हैं, और हाई लॉजिक इनपुट दोनों के लिए आउटपुट LOW (0) है। तो, अब कैपेसिटर C2 वापस डिस्चार्ज हो जाता है और फिर NAND गेट के इनपुट में से एक LOW हो जाता है। इसलिए यह चक्र दोहराता है और हमें दोलन मिलते हैं। हम रोकनेवाला और संधारित्र (C2) के मान को बदलकर थरथरानवाला आवृत्ति को नियंत्रित कर सकते हैं क्योंकि संधारित्र का चार्जिंग समय अलग-अलग समाई के साथ अलग-अलग होगा और इसलिए दोलन आवृत्ति अलग-अलग होगी। इस प्रकार हमें थरथरानवाला मिल रहा है।

* हम उच्च आवृत्ति संकेतों से संगीत (श्रव्य) आवृत्ति कैसे प्राप्त करते हैं?

श्रव्य आवृत्ति रेंज प्राप्त करने के लिए, हम कम आवृत्ति संकेत प्राप्त करने के लिए दो आवृत्ति संकेतों को एक दूसरे से घटाते हैं जो श्रव्य सीमा के भीतर है। यहां हम Op-amp का उपयोग डिफरेंशियल एम्पलीफायर स्टेज की तरह कर रहे हैं। मूल रूप से इस चरण में, यह प्रवर्धित अंतर (f1 - f2) संकेत देने के लिए दो इनपुट संकेतों को घटाता है। इस प्रकार हमें श्रव्य आवृत्ति प्राप्त होती है। अभी भी अवांछित संकेतों को फ़िल्टर करने के लिए, हम शोर को फ़िल्टर करने के लिए LOW पास फ़िल्टर का उपयोग कर रहे हैं।

नोट: हमें यहां जो आउटपुट सिग्नल मिलता है, वह बहुत कमजोर होता है, इसलिए हमें सिग्नल को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त एम्पलीफायर की आवश्यकता होती है। आप अपना खुद का एम्पलीफायर सर्किट डिजाइन कर सकते हैं या किसी भी एम्पलीफायर को इस सर्किट के सिग्नल को फीड कर सकते हैं।

आशा है, आप इस सर्किट की कार्यप्रणाली को समझ गए होंगे। अभी भी कोई संदेह? बेझिझक कभी भी पूछें।

चरण 3: सर्किट डिजाइन करें

कृपया पहले पूरे सर्किट को पहले ब्रेडबोर्ड पर डिज़ाइन करें और इसे जांचें। उसके बाद ही इसे उचित सोल्डरिंग के साथ पीसीबी पर डिजाइन करें।

नोट 1: यह एक उच्च आवृत्ति सर्किट है, इसलिए घटकों को यथासंभव पास रखने की सलाह दी जाती है।

नोट 2: कृपया आईसी वोल्टेज प्रतिबंध के कारण केवल +5V डीसी बिजली की आपूर्ति (उच्चतर नहीं) का उपयोग करें।

नोट 3: इस सर्किट में एंटीना बहुत महत्वपूर्ण है, इसलिए कृपया दिए गए सभी निर्देशों का सख्ती से पालन करें।

चरण 4: सर्किट वर्किंग और सॉफ्टवेयर सिमुलेशन

कृपया सर्किट सिमुलेशन और उसका वीडियो देखें।

मैंने मल्टीसिम सर्किट फ़ाइल जोड़ी है, आप इसका उपयोग करके सीधे सर्किट चला सकते हैं और अपना खुद का डिज़ाइन कर सकते हैं और जोड़तोड़ कर सकते हैं।

अरे, मैंने टिंकरकाड (www.tinkercad.com/) सर्किट लिंक भी जोड़ा है, वहां आप अपना सर्किट डिजाइन कर सकते हैं या मेरे सर्किट में भी हेरफेर कर सकते हैं और सर्किट सिमुलेशन भी कर सकते हैं। सीखने और इसके साथ खेलने के लिए शुभकामनाएं।

टिंकरकाड सर्किट लिंक:

आशा है आपको यह पसंद आया होगा। मैं इसे और बेहतर बनाने की कोशिश करूंगा और जल्द ही इसके एनालॉग संस्करण और माइक्रोकंट्रोलर आधारित (VCO का उपयोग करके) को जोड़ूंगा, जो एंटीना के बारे में हाथ के हावभाव आंदोलनों के लिए बेहतर रैखिक प्रतिक्रिया होगी। तब तक, इस थेरेमिन के साथ खेलने का आनंद लें।

अपडेट करें: दोस्तों, मैंने एलडीआर और 555. का उपयोग करके इसे एक और डिजाइन किया है