Projekt: Zvuková signalizace na ladičku Korg
Pravděpodobná funkce ladičky
mikrofon / vstup nástroje
|
v
předzesilovač
(operační zesilovač)
|
v
úprava signálu
(filtrace, zesílení,
detekce nuly apod.)
|
v
procesor Korg
|
|
řízení LED
Dva obvody s 8 vývody označené 358 748 budou pravděpodobně nějaké operační zesilovače typu LM358 nebo ekvivalent, ne generátory jako NE555.
LM358 v takové ladičce může dělat například:
-
předzesílení signálu z mikrofonu
- piezodisk/mikrofon dává velmi malé napětí,
- operační zesilovač ho zesílí.
-
tvarování signálu
- z analogového průběhu struny:
sinus:
/\
/ \
__/ \__
udělá signál vhodný pro digitální analýzu:
hranatý:
___|‾‾‾|___|‾‾‾|___
Mohl bych si taky představit například:
mikrofon
|
v
LM358 #1
(předzesilovač)
|
v
LM358 #2
(komparátor / tvarovač)
|
v
Korg procesor
|
+---- LED řízení
| Signalizace led (tabulka) |
|---|
| LED podladění | | LED nadladění | | Stav |
|---|
| 0 | 1 | jeden tón |
| 1 | 0 | druhý tón |
| 1 | 1 | oba současně |
Technická rekapitulace údajů
Níže je technická rekapitulace pouze z údajů, které jsi změřil nebo které jsme spočítali. Vynechal jsem Zenerovy diody, protože podle tvého upřesnění nejsou pro tento projekt důležité.
Technická rekapitulace projektu – zvuková indikace při ladění chromatickou ladičkou Korg AT-1
1. Cíl
Úprava chromatické ladičky tak, aby při rozsvícení LED indikující:
podladění,
nadladění,
došlo ke spuštění externího zvukového obvodu.
LED musí zůstat plně funkční.
Napájení ladičky:
9 V baterie
2. Hlavní integrovaný obvod
Korg AT-1
čtvercové pouzdro,
vývody po všech čtyřech stranách,
katody obou LED jsou připojeny přímo k tomuto IO.
3. LED obvody
Každá LED je samostatný obvod.
Každá má:
vlastní odpor,
vlastní řízení.
Nejsou zapojeny paralelně.
4. Měření červené LED
Úbytek na LED:
ULED = 1,87 V
Sériový odpor:
RLED = 1 kΩ
Úbytek na odporu:
UR = 3,13 až 3,14 V
Napětí před odporem:
5,00 V
Výpočet proudu LED
[
I=\frac{3,13V}{1000Ω}
]
[
I=3,13mA
]
Proud LED:
≈3,13 mA
Výkon LED
[
P=U\times I
]
[
P=1,87\times0,00313
]
[
P≈5,85mW
]
Výkon na odporu
[
P=3,13\times0,00313
]
[
P≈9,8mW
]
5. Napájení LED
Napětí přichází:
IO Korg AT-1
↓
0Ω můstky
↓
rezistory 100kΩ + 1 kΩ
↓
LED
↓
výstup IO
6. Rezistory 100 kΩ
Každý LED obvod obsahuje samostatný rezistor
100 kΩ
Jeden obvod vychází:
ze čtvrtého pinu shora na pravé straně IO. (tedy vlastně ten pin vpravo dole).
Druhý:
přes tranzistor.
7. Měření multimetrem
Katoda LED
Měřeno:
červená sonda na katodu
černá sonda na GND
Při svítících obou LED: 125,3 až 125,4 mV
Měřící rozsah: 200 mV , Rozlišení: 100 µV
Při svítící jedné LED: 119,6 mV
Při zhasnuté LED: nenaměřeno.
Anoda LED
Při svítící LED: ≈2 V
Při zhasnuté: ≈5,0 až 5,15 V
8. Osciloskop
Měření proti GND.
Katoda červené LED.
Při zhasnuté LED: 5,6 V
Při svítící LED: 0,13 až 0,14 V
Signál:
DC
zdá se stabilní
bez přerušování.
9. Interpretace řízení LED
Výstup IO pracuje jako:
low-side spínač
LED zhasnutá:
katoda
≈5,6 V
LED svítící:
katoda
≈0,13 V
10. Logické úrovně
LED OFF
HIGH
≈5,6 V
LED ON
LOW
≈0,13 V
Rozdíl logických úrovní:
[
5,6-0,13
]
[
≈5,47V
]
Velmi dobře použitelný signál.
11. Připojení pomocného tranzistoru
Navržen:
BC547
Pouze jako snímač.
LED zůstává zapojena.
Připojení paralelně.
Předpokládaný odpor do báze:
47 kΩ
Proud báze
Při HIGH
[
I_B=\frac{5,6-0,7}{47000}
]
[
I_B≈104\mu A
]
Při odporu 10 kΩ
[
I_B=\frac{5,6-0,7}{10000}
]
[
I_B≈490\mu A
]
12. Předpokládaný kolektorový proud BC547
Při zesílení
hFE≈100
pro 47 kΩ
[
I_C≈10mA
]
pro 10 kΩ
teoreticky
≈49 mA
V praxi méně.
13. Oscilátor
Navržen:
NE555N
Pouzdro:
DIP-8
Rozměry:
cca
10 × 7 mm
Rozteč:
2,54 mm
Napájení:
5–15 V
Lze napájet přímo z 9V baterie ladičky.
Vývody
_________
1 o-| |-8
2 | |7
3 | NE555N |6
4 | |5
|_________|
14. Funkce NE555
Pracuje jako astabilní oscilátor.
Vytváří obdélníkový signál.
Výstup:
pin 3.
15. Požadovaná pracovní frekvence
Požadavek:
C2 a D2
Standardní ladění (A4 = 440 Hz):
C2
≈65,41 Hz
D2
≈73,42 Hz
Pokud chceš ladění podle jiné reference (například 432 Hz nebo historické ladění), frekvence se změní.
Poznámka: v zadání zmiňuješ hodnotu kolem 60,3 Hz. Ta neodpovídá standardní frekvenci C2 ani D2. Pokud chceš přesně 60,3 Hz, lze NE555 navrhnout přímo na tuto frekvenci – jen to nebude tón C2 ani D2 ve standardním ladění.
16. Plánovaný princip
LED podladění
↓
BC547 #1
↓
spuštění oscilátoru
↓
cca 65–73 Hz (nebo jiná požadovaná frekvence)
↓
bzučák / reproduktor
LED nadladění
↓
BC547 #2
↓
spuštění stejného nebo druhého oscilátoru
↓
jiná frekvence podle návrhu
17. Dosavadní závěry
Napájení LED větve je 5 V.
Proud LED je přibližně 3,13 mA.
Výstup IO Korg AT-1 spíná katodu LED k zemi (low-side).
Katoda LED poskytuje dobře definovaný logický signál:
≈5,6 V při zhasnuté LED,
≈0,13 V při svítící LED.
Signál se při měření osciloskopem jeví jako stabilní stejnosměrný (DC), bez zjevného přerušování.
BC547 lze použít jako pomocný spínací tranzistor, který bude tento signál vyhodnocovat, aniž by bylo nutné odpojovat původní LED.
Tato data tvoří solidní technický základ pro návrh zvukové indikace. Jedinou věcí, kterou bude ještě potřeba dopočítat, je konkrétní zapojení NE555 (hodnoty rezistorů a kondenzátoru) podle zvolené pracovní frekvence a typu použitého bzučáku nebo reproduktoru.
* * *
Piezodisk v ladičce
U velkých disků bývá často v řádu jednotek kHz. Při 16–40 Hz se nebude chovat jako "reproduktor" s velkým zdvihem.
- piezodisk bude mechanicky kmitat,
- hlasitost je dostatečná
- R 6,2 kΩ tlumí hlasitost, abych nepřišel o sluch
Podle mého měření je původní LED větev:
+5 V
|
100 kΩ
|
1 kΩ
|
LED
|
výstup Korg IO AT-1 (logický obvod, low-side spínač)
|
GND
čili
výstup Korg AT-1
|
|
R 100k
|
R 1k
|
LED
|
výstup Korg AT-1 (druhý bod)
NÁVRH:
R100k R1k LED
Korg IO ----/\/\/\----/\/\/\----|>|---- Korg IO
|
|
+---- snímací větev
|
tranzistor
|
vlastní zvukový obvod
NE555 musí mít vlastní napájení z 9V baterie ladičky (stejné +9 V a GND jako Korg), ne z anody LED.
Napájení NE555 se nesmí brát z LED větve za R100k nebo R1k. Tyto odpory jsou součástí původního obvodu a nesmí se zatěžovat.
+9 V z baterie
|
|
+----+----+
| |
NE555 piezodisk
| |
| |
GND GND
Snímání LED #1:
katoda LED #1
|
|
Rb
100k až 470k
|
|
B
BC547 #1
C
|
+------ RESET NE555
|
10k
|
+9 V
E
|
GND
Co je RESET
U NE555 je RESET název jednoho z jeho vývodů (pin 4). Neznamená to "resetování jako u počítače", ale vypnutí nebo povolení činnosti časovače.
U běžného NE555:
- pin 4 = RESET
- když je na něm nízké napětí (0 V) → NE555 je vypnutý, výstup je zablokovaný
- když je na něm kladné napětí (obvykle +9 V) → NE555 normálně pracuje
Používá se tedy jako elektronický vypínač.
Řešení smíchání signálů pro piezodisk
NE555 #1 OUT
|
Rmix1
|
+------ piezodisk
|
Rmix2
|
NE555 #2 OUT
* * *
Ze starší komunikace s AI - ověřit staré závěry podle nových zjištění výše:
Parametry BC547, které jsi poslal, jsou pro tento účel úplně dostačující. Pro spínání malého bzučáku je to dokonce běžná volba.
Z těch údajů jsou pro tvůj obvod důležité hlavně:
-
VCEO = 45 V
→ tvoje baterie 9 V je bezpečně pod limitem. -
IC max = 100 mA
→ aktivní piezo bzučák s odběrem 5–20 mA je v pohodě. -
PD = 625 mW při 25 °C
→ při malém proudu a jako spínač nebude problém.
BC547 není ideální jako "citlivý detektor LED signálu" bez znalosti zapojení ladičky.
Pro bzučák například:
- aktivní bzučák 9 V, odběr 15 mA (POZN. NEZNÁME ODBĚR, DÁ SE TO ZMĚŘIT NA OSCILOSKOPU?)
- chceme tranzistor úplně otevřít (saturace)
Pro jistotu se nepoužívá katalogové zesílení hFE=200, ale tzv. nucené zesílení asi 10:
tedy:
To znamená, že pro plné sepnutí BC547 potřebuje báze řádově 1 mA.
Pokud LED výstup ladičky dává jen například 0,5 mA, tranzistor se sice otevře, ale bzučák může být slabší.
Ještě k tvé poznámce o malém proudu LED: máš pravdu, že samotná LED ladičky pravděpodobně bere I=3,13mA. Ale tranzistor potřebuje pro sepnutí piezodisku dostat proud do báze. Proto se řeší poměr:
- proud dostupný z ladičky → proud do báze
- proud piezodisku → proud kolektorem
BC547 to zvládne, ale záleží na skutečném výstupu ladičky.
Pro tento experiment bych koupil:
- BC547 (nebo BC337, který má větší rezervu),
- aktivní piezodisk 3–12 V,
- rezistory 4,7 kΩ, 10 kΩ, 47 kΩ.
Komentáře
Okomentovat