Sintetizador de sequenciador paralelo: 17 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Este é um guia para a criação de um sequenciador simples. Um sequenciador é um dispositivo que produz ciclicamente uma série de etapas que acionam um oscilador. Cada etapa pode ser atribuída a um tom diferente e, assim, criar sequências ou efeitos de áudio interessantes. Eu o chamei de sequenciador paralelo porque não é acionado por um oscilador em cada etapa, mas por dois osciladores ao mesmo tempo.

Etapa 1: Diagrama de blocos

Vamos começar com o diagrama de blocos.

O dispositivo será alimentado por uma bateria de 9 volts e o controlador reduzirá essa tensão para 5 volts.

Um oscilador separado irá gerar uma baixa frequência, ou seja, o tempo, que servirá como um relógio para o sequenciador. Será possível ajustar o andamento usando o potenciômetro.

No sequenciador, será possível definir a etapa de reinicialização e o modo de sequência usando as chaves de alternância.

A saída do sequenciador será de 4 passos, que então controlará dois osciladores conectados em paralelo, cujas frequências serão ajustadas com potenciômetros. Cada etapa será representada por um LED. Para osciladores, será possível alternar entre duas faixas de frequência.

O volume de saída será regulado por um potenciômetro.

Etapa 2: placa de ensaio

Primeiro projetei o circuito em uma placa de ensaio. Tentei algumas versões alternativas do oscilador de tempo com diferentes circuitos, bem como várias configurações com um sequenciador decimal ou binário com um demultiplexador. O osciloscópio é útil tanto no projeto quanto na solução de problemas.

Etapa 3: esquemas

* link para esquemas de imagem HQ

* Se você achar uma explicação dos esquemas desnecessários, você pode prosseguir para a próxima etapa - Lista de peças (BOM)

A energia da bateria de 9 V é transmitida ao circuito por meio do interruptor principal S1, que estará localizado no painel. A tensão de aproximadamente 9 V é reduzida para 5 V pelo regulador linear IC1. Também é possível usar um conversor buck DC-DC para reduzir a tensão, a desvantagem pode ser o ruído de alta frequência introduzido no sistema. Capacitores C1, C3, C15 e C16 ajudam a atenuar a interferência e C2 suavizar a tensão de saída.

O oscilador de tempo / oscilador de baixa frequência (LFO) é gerado usando um inversor de disparo Schmitt IC 40106 (IC2). O potenciômetro VR9 fornece uma frequência de saída ajustável. Combinando C5 e VR9, é possível selecionar a faixa desejada (neste caso de cerca de 0,2 Hz a 50 Hz). A frequência de saída pode ser aumentada selecionando um potenciômetro VR9 menor ou diminuindo o valor do capacitor C5. R2 limita a faixa de frequência superior se o potenciômetro estiver definido para aprox. 0 ohms. Portas não utilizadas do IC 40106 devem ser amarradas ao solo.

O gerador de LFO também pode ser um IC 4093, 555 ou um amplificador operacional.

O LFO, ou sinal de clock, é alimentado para um sequenciador decimal 4017. As entradas CLK e RST são protegidas contra interferência pelos resistores pull-down R39 e R5. O pino ENA deve ser amarrado ao solo para permitir que o sequenciador funcione. O sequenciador funciona da seguinte maneira: Cada vez que o CLK muda de baixo para alto, o sequenciador liga um dos pinos de saída na ordem Q0, Q1, Q2… Q9. Apenas um dos pinos de saída Q0 - Q9 está sempre ativo. Assim, o sequenciador repete ciclicamente esses dez estados. No entanto, qualquer saída pode ser conectada ao pino RST para reinicializar o sequenciador nesta etapa. Por exemplo, se conectarmos Q4 ao pino RST, a sequência será a seguinte: (Q) 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3 … Este recurso do O IC é usado com a chave de três posições S2, que fornece 10 etapas (posição intermediária, reconfiguração conectada apenas ao solo) ou reconfigurada para Q4 (4 etapas) ou reconfigurada para o modo Q6 (6 etapas). Uma vez que o dispositivo será um sequenciador de 4 etapas, redefinir o IC na etapa 4 resultará em uma sequência contínua sem uma pausa, redefinir o IC na etapa 6 resultará em uma sequência de 4 etapas e uma pausa de 2 etapas e, finalmente a terceira opção será redefinir o IC na etapa 10. Isso resulta em uma sequência de 4 etapas e uma pausa de 6 etapas. A pausa fornecida pela chave S2 é sempre adicionada somente após a sequência de etapas (1234 _, 1234 _… ou 1234 _, 1234 _…) ter sido executada.

No entanto, se quisermos adicionar uma pausa entre as próprias etapas, devemos reorganizar a ordem em que os osciladores serão energizados. Isso é feito pelo switch S3. Quando ligado na posição correta, o sequenciador opera conforme descrito acima. No entanto, se for mudado para o lado oposto (esquerdo), a etapa 4 do sequenciador IC torna-se a terceira entrada para o oscilador e a etapa 7 torna-se a quarta entrada para o oscilador. A sequência será, portanto, semelhante a esta (S2 na posição intermediária): 12_3_4_, 12_3_4 _,…

A tabela abaixo descreve todas as opções de sequência que podem ser geradas por ambos os interruptores:

Posição do interruptor S2	Posição do interruptor S3	Sequência cíclica (_ significa pausa)
Acima	Acima	1234
Baixa	Acima	1234_
Meio	Acima	1234_
Acima	Baixa	12_3
Baixa	Baixa	12_3_
Meio	Baixa	12_3_4_

Um LED (LED3 a LED6) é atribuído a cada etapa, para maior clareza.

Os osciladores paralelos são formados no circuito NE556, em uma configuração astável. Os capacitores selecionados pelas chaves S4 e S5 são carregados e descarregados por meio dos resistores R6 e R31 e dos potenciômetros VR1 a VR8. O sequenciador comuta os transistores Q1 a Q8 em pares (Q1 e Q5, Q2 e Q6, Q3 e Q7, Q4 e Q8, repetidamente) e, assim, permite que os capacitores sejam carregados e descarregados por meio de potenciômetros ajustados de forma variada. A lógica interna do circuito IC4, baseada na tensão dos capacitores, liga e desliga os pinos de saída (pinos 5 e 9). A faixa de frequência das etapas individuais pode ser ajustada alterando os valores dos potenciômetros e também alterando os valores dos capacitores C8 a C13. Entre cada emissor e o potenciômetro correspondente, um resistor de 1k (R8, R11, R14 …) é adicionado para limitação de frequência superior. Resistores conectados à base de transistores (R9, R12, R15…) garantem o funcionamento dos transistores no estado de saturação. As saídas de ambos os osciladores são conectadas por meio de um divisor de tensão VR10 (potenciômetro de volume) ao conector de saída.

Designadores não utilizados: R1, R3, R7, R10, R13, R16, R19, R22, R25, R28, R36, LED1

Etapa 4: Lista de peças (BOM)

• 5x LED
• 1x jack estéreo 6,35
• 1x Potenciômetro Linear de 100k
• 1x Potenciômetro Linear de 50k
• Potenciômetro Linear 8x 10k
• 12x 100n Capacitor de cerâmica
• 1x resistor 470R
• 2x resistor 100k
• 2 resistores de 10k
• 23x 1k Resistor
• 2x 1uF capacitor eletrolítico
• 1x capacitor eletrolítico 47uF
• 1x 470uF capacitor eletrolítico
• Transistor NPN 8x 2N3904
• 1x IC 40106
• 1x IC 4017N
• 1x IC NE556N
• 1x regulador linear 7805
• 3x 2 posições 1 pólo interruptor de alternância
• 1x 2 posições 2 pólo interruptor de alternância
• 1x interruptor de alternância de 3 posições 1 pólo
• Placa de protótipo
• Fios (24 awg)
• Soquetes IC (opcional)
• Bateria 9V
• Clipe de bateria 9V

Ferramentas para solda e marcenaria:

• Ferro de solda
• Solda de solda
• Alicate
• Marcador
• Multímetro
• Paquímetro
• Pinças
• Alicate para decapagem de arame
• Abraçadeiras de plástico
• Paquímetro
• Papel de lixa ou lima de agulha
• Pincéis de pintura
• Tintas Aquarela

Etapa 5: caixa de madeira

Decidi construir o dispositivo em uma caixa de madeira. A escolha é sua, você pode usar uma caixa de plástico ou alumínio, ou imprimir usando uma impressora 3D. Escolhi uma caixa medindo 16 x 12,5 x 4,5 cm (aproximadamente 6,3 x 4,9 x 1,8 pol.), Com uma abertura extraível. Comprei a caixa em uma loja de hobby local, é feita por KNORR Prandell (link).

Etapa 6: Layout das peças e preparação para perfuração

Arrumei os potenciômetros, suportes de gelo e porcas de interruptor na caixa e arrumei-os da maneira que gostei. Peguei o layout e cobri a caixa com fita adesiva de cima e de um lado, onde haverá um orifício para um conector de 6,35mm. Marquei as posições dos furos e seu tamanho na fita adesiva.

Etapa 7: Perfuração

A parede superior da caixa era relativamente fina, então perfurei lenta e gradualmente ampliei as brocas. Após fazer os furos, era necessário tratá-los com lixa ou lixa de agulha.

Etapa 8: o revestimento básico

Como primeira demão de tinta - a demão base - apliquei verde. A camada de base será coberta com uma cor marrom claro e laranja. Usei aquarelas. Após cada camada, deixei a caixa secar por algumas horas, pois a madeira absorveu bastante água.

Etapa 9: A segunda camada de tinta

Eu apliquei uma combinação de marrom claro e laranja suave na camada de base verde. Espalhei a tinta com movimentos horizontais e onde queria conseguir manchas mais pronunciadas, apliquei como pouca água e mais tinta (tinta menos diluída).

* As cores nas imagens nesta etapa são diferentes das outras fotos porque a cor delas ainda não secou.

Etapa 10: Fazendo a placa de circuito

Decidi criar uma placa de circuito impresso em uma placa universal. É muito mais rápido do que esperar por uma remessa de pcbs feitos sob medida e, como um protótipo, isso é o suficiente. Se alguém estiver interessado, também posso criar e adicionar arquivos gerber completos.

Da placa de circuito impresso universal, cortei uma tira estreita e mais longa que se ajustou ao comprimento da caixa. Soldei o circuito gradualmente, em partes menores. Marquei os locais onde os fios serão conectados com círculos pretos.

Etapa 11: Solução de problemas e processo claro de fabricação da placa de circuito

Não se perder ao criar uma placa de circuito impresso às vezes é difícil. Aprendi alguns truques que me ajudam.

Os componentes que são montados no painel ou fora da placa são marcados dentro dos retângulos azuis (pretos) nos esquemas. Isso garante clareza na preparação de fios ou conectores e sua localização. Cada linha que cruza um retângulo, portanto, significa um fio que precisa ser conectado posteriormente.

Também é útil observar as conexões e montagem dos componentes que já foram instalados. (Eu uso um marcador amarelo para isso). Isso irá distinguir claramente quais partes e conexões já existem e quais ainda precisam ser feitas.

Etapa 12: PCB

Para quem deseja fazer ou encomendar um pcb, estou anexando um arquivo.brd. A placa de circuito impresso tem dimensões de 127 x 25mm, adicionei dois orifícios para parafusos M3. Você pode criar seus próprios arquivos de acordo com o formato gerber desejado.

Etapa 13: Montagem de peças na caixa

Eu inseri e fixei os componentes que estarão no painel superior - potenciômetros, interruptores, LEDs e conector de saída. Os LEDs foram colocados em suportes de plástico, que fixei com a ajuda de cola quente.

É aconselhável adicionar os botões dos potenciômetros posteriormente para que não fiquem riscados ao soldar os contatos e manusear a caixa.

Etapa 14: Fiação

Os fios foram soldados em partes. Sempre descasquei e estanhei os fios antes de conectá-los aos componentes do painel. Fui de cima para baixo para que os fios não ficassem presos durante o trabalho e também prendi os feixes de fios com braçadeiras.

Etapa 15: Inserir a bateria e a placa dentro da caixa

Coloquei a placa de circuito dentro da caixa e isolei-a do painel frontal com um pedaço fino de espuma. Para evitar que os cabos dobrassem e prendessem tudo com força, amarrei os feixes com uma braçadeira. Por fim, conectei uma bateria de 9V ao circuito e fechei a caixa.

Etapa 16: montagem dos botões do potenciômetro

A última etapa é instalar os botões nos potenciômetros. Em vez dos que escolhi para o layout das peças, montei botões de metal prateado-preto. No geral, gostei mais dele do que dos de plástico, com uma cor amarela fosca brilhante.

Etapa 17: Projeto Concluído

O sintetizador do sequenciador paralelo agora está completo. Divirta-se muito gerando vários efeitos sonoros.

Fique saudável e seguro.

Vice-campeão no Desafio de Áudio 2020