На шляху до електромузики. Радіосхеми схеми електричні принципові Початківцям схеми сенсорні музичні інструменти

Джерело: журнал « Техніка – молоді » , №3 за 1960 рік. Автор: Б.Орлов (інженер). Статтю доповнив невеликою заміткою про еміритон з того ж журналу, але з №1 за 1946 рік.

«Електромузальні інструменти завдяки широкому діапазону висоти, сили та багатству тембрів розширюють творчі можливості не лише композитора, а й музиканта-виконавця. А такі якості, як виразний, гарний звук, у поєднанні зі співучістю, багатством тембрів і доступністю техніки виконання забезпечують їхнє масове поширення і перетворюють їх на серйозний фактор проникнення високої музичної культури в побут».(З висловлювань народного артиста СРСР академіка Б. В. Асаф'єва)

Трохи історії

Чи дивують нас багаті та різноманітні виразні можливості сучасного оркестру? Ні, вони здаються нині такими природними. Адже музичні інструменти та техніка гри вдосконалювалися століттями. Ми рідко замислюємося над тим, що композитор XVII століття не мав і половини тих коштів, які є у композитора наших днів. А тим часом ще порівняно нещодавно музика виконувалася лише із крайніми відтінками сили звуку: або тихо, або голосно. Композитори ще не знали, які можливості таїть у собі поступове посилення чи ослаблення звучності. І коли в середині XVIII століття італійський композитор і диригент Іомеллі вперше вдався до цих ефектів, враження було приголомшливим: при наростанні сили звуку слухачі, затамувавши подих, дружно піднялися зі своїх місць.

Духові інструменти залишалися дуже недосконалими. А такі інструменти, як тромбон, туба, челеста, саксофон взагалі ще не були винайдені. З їхньою появою приблизно в середині минулого століття склався склад симфонічного оркестру, що зберігся в основному до наших днів.

З того часу робота з конструювання нових інструментів завмерла. Подальше збагачення звукової палітри оркестру відбувалося лише за допомогою вдосконалення інструментів і зростання виконавської майстерності.

Однак у конструкціях класичних музичних інструментів є чимало недоліків: багато в чому вони й тепер далекі від досконалості. В арсеналі оркестрових фарб сучасний композитор часом знаходить всього необхідного реалізації своїх творчих задумів. Кожна група інструментів – мідних, дерев'яних, струнних, ударних – певною мірою скута і обмежена у своїх можливостях, як було б обмежено живопис, якби фарбам художника були властиві лише мазки певної форми.

Співочі та виразні смичкові інструменти слабозвучні, а гучні мідні – малорухливі. Весь діапазон звуків по висоті розбитий не досить вузьких ділянок, наданих окремим інструментам оркестру.

Звукова палітра оркестру уривчаста, її стан нагадує періодичну систему елементів Менделєєва у той час, коли прогалини в її рядах були ще далеко не заповнені.

А тембр – фарбування звуку? Ця властивість, за якою ми легко дізнаємось інструменти, навіть якщо вони нам не видно, залишається незмінною не у кожного з них. При грі в різних регістрах змінюються тембри труби, тромбона, фагота, начебто відтінки фарб художника змінювалися в міру ведення пензлем по полотну. А чи можна уявити картину з яскравими фарбами тільки в середній частині полотна, вгорі – білястими, а внизу – приглушеними чи брудними? Скільки ж енергії має витратити композитор, щоб оволодіти безладними та підступними фарбами оркестру!

Не менше перешкод на шляху до майстерності та у виконавця. Тільки багато років наполегливого і наполегливого тренування, яке починається зазвичай ще в дитячі роки, дають йому повну і всепереможну владу над інструментом. Це вимагає сам принцип отримання звуку: механічне коливання струн або стовпа повітря в трубі. Цілком зрозуміло, що у вік автоматики та електроніки розвиток музичних інструментів не міг уже йти старим механічним шляхом.

Перші кроки електромузики

Великі технічні відкриття: телеграф, телефон, радіо – дали творцям нових музичних інструментів – цього матеріального тіла музики – нові засоби. Ми називаємо їх тепер радіоелектронними. Виникла – галузь захоплюючої творчої співпраці радіотехніків, акустиків та музикантів. Робота в цій галузі виявилася плідною: одна за одною стали з'являтися різноманітні конструкції інструментів.

Спочатку вони були дуже складні, недосконалі і гнітюче громіздкі. Так, один із перших електричних органів – важив 200 т. Він, звичайно, залишився лише лабораторним досвідом. Не було доведено до практичної реалізації і інструмент його співвітчизника Лі де Фореста, винахідника триелектродної лампи.

Першим електромузичним інструментом, який здобув широку популярність у всьому світі, був . Згадуючи перші кроки нового інструменту, він розповідає:

– Мені, фізику та радіотехніку, який отримав також музичну освіту в Ленінградській консерваторії, здавалося, що застосування в музиці радіолампи, яка у двадцяті роки була такою ж новиною, як зараз атомний реактор, відкриває привабливі перспективи. Створюючи свій інструмент, я хотів зробити так, щоб звук корився виконавцю безпосередньо, без проміжного механічного середовища – так, як оркестр слухається диригента. У цьому інструменті звук виймається незвично, вільним рухом руки у просторі біля невеликої металевої палички – антени. Вперше я продемонстрував його 1921 року на VIII електротехнічному з'їзді. Тоді я виконав на терменвоксі (так запропонував називати новий інструмент один із музичних критиків) кілька творів, Сен-Санаса та народної музики.

У терменвоксі використовують роботу двох високочастотних генераторів. При русі руки біля антенного стрижня змінюється ємність коливального контуру, отже, і частота однієї з генераторів. Звукова частота, необхідна виконання музики, виходить як різницю високих частот, порушуваних генераторами.

Після терменвоксом з'явився низку електроінструментів. Це ильстонкомпозитора І.Г.Ільсарова, близький за пристроєм та способом вилучення звуку до терменвоксу, грифовий інструмент сонар інженера Н.С.Ананьєва, віолена В.А.Гурова, клавішні інструменти: екводінконструкції А.А.Володіна, компанола І Д. Симонова та інші.

У повоєнні роки було створено нові конструкції електромузичних інструментів, які можна вважати серйозними суперниками інструментів звичайного типу. Серед них еміритонА.А.Іванова та А.В.Римського-Корсакова, «В-9» А.А.Володіна, оригінальний багатоголосний інструмент ризького радіоаматора Л.Вінгріса. Але особливо цікавими є мініатюрні електронні роялі композитора Ільсарова. Вони містять лише шість електронних ламп (без підсилювача), але можуть працювати і на двох лампах.

Як вони влаштовані?

Що ж являють собою електромузичні інструменти?

Незважаючи на великі відмінності у конструкціях, схеми таких інструментів створюються за загальним принципом. Серцем інструмента є генератор тону, схожий на генератор радіопередавача. Найчастіше він працює на електронних лампах і збуджує електричні коливання дуже складної форми.

Чому потрібно генерувати саме такі електричні коливання? Справа в тому, що склад музичних звуків далеко не простий. Вони складаються з коливань повітря з різними частотами та інтенсивностями. У сумарному коливанні кілька складових. Одна з них має найнижчу частоту. Вона називається основним тоном, решта – обертонами. Для періодичних коливань, якими є музичні звуки, частоти обертонів кратні частоті основного тону, тобто перевершують їх у цілу кількість разів. Це так звані гармоніки. У звуковому спектрі інструменту багато в чому залежить тембр. Наприклад, у створенні тембру кларнета бере участь 11 гармонік. Звук, дуже бідний ними, здається неяскравим і маловиразним, а коли гармонік немає зовсім, він справляє на слух найпростіше враження і тому називається простим або чистим тоном.

Складні електричні коливання, що збуджуються генератором тону, містять велику кількість гармонік. Тому на електромузичному інструменті легко виходять найрізноманітніші тембри, які можуть наближатися до звичайних тембрів інструментів, а можуть бути і зовсім новими. Клавіші інструменту забезпечують контактами, які включають в ланцюгах генератора електричні опори різної величини. Це дозволяє отримувати звуки у всіх регістрах музичної шкали, від найнижчих до найвищих.

У наступному блоці електромузичного інструменту регулюється характер виникнення звуку та його згасання. Ці процеси сильно впливають на тембр і можуть зовсім змінити його. Далі електричний струм прямує у так звані ферментні ланцюги, де відбувається посилення деяких гармонік. У звичайних інструментах таке посилення дає корпус, який є акустичним резонатором і підкреслює звучання окремих частот у спектрі звуку. Потім електричний струм надходить у підсилювач, з педальним регулятором гучності. Це дозволяє змінювати силу звуку в максимально широких межах, за бажання поступово нарощуючи або послаблюючи її. Джерелом звуку є динамічний репродуктор.

Синтетичний звук

Окрім конструювання нових виконавських інструментів, є ще одна цікава галузь електромузики – створення електронних апаратів, призначених для роботи композиторів. Принцип, на якому вони ґрунтуються, дуже простий. Будь-яке музичне звучання може бути представлене як певний набір чистих тонів. Навпаки, маючи досить велике їх число, можна отримати звуки будь-яких висот, гучності, тембру. Працюючи з подібним апаратом, композитор стає селекціонером звуків. Поєднуючи в різноманітних поєднаннях, він створює небачені досі звукові плоди – гібриди, отримання яких технічно не досяжно для звичайного оркестру. Оскільки такий апарат використовує ідею з'єднання, синтезу простих звуків для отримання складних, він називається синтезатором.

Дослідження у цій галузі ми почалися ще 30-ті роки. Тут багато попрацювали винахідники. Вони використовували можливості кіно: адже на кінострічці звук записується у вигляді добре помітної хвилястої лінії. При об'єднанні записів різних чистих тонів в один звуковий графік, намальований від руки, їм вдалося отримати звуки, що мають своєрідні та цікаві тембри. Однак цей спосіб не набув великого поширення, оскільки малювання звуку – дуже копітка і складна справа.

Роботу в цій галузі продовжив кандидат технічних наук Е.А.Мурзін, який нещодавно закінчив багаторічну працю зі створення електронного синтезатора музики. Конструктор назвав його – на честь чудового російського композитора Олександра Миколайовича Скрябіна, у музеї якого апарат зараз встановлений.

АНС надає у розпорядження композитора 576 чистих тонів, що перекривають 8 октав музичної шкали. Пристрій управління дозволяє з'єднувати ці тони у будь-яких поєднаннях. Їхнє генерування виробляється оптико-механічним способом. Апарат складається з чотирьох однакових блоків, один із яких виділено на кольоровій вкладці.

Працюючи із цією дивовижною машиною, композитор записує музику не нотами, а спеціальними відмітками частот. Позначки він завдає на непрозорому склі – «партитурі». При цьому композитору не слід чекати, коли оркестр розучить і виконає його твір. Написану музику може слухати вже у її твори, вносячи відразу необхідні виправлення.

Дуже різноманітний синтез тембрів, що швидко виконується набором рукояток пристрою управління. Це дозволяє створювати на АНС принципово нові звуки, яких не можна отримати на звичайних інструментах.

На АНС можна отримувати складні звуки, які відрізняються один від одного по висоті не тільки на 1/12 частину октави, як на роялі, а на будь-яку відстань аж до 1/72 її частини, коли вони стають на слух майже невідмінними.

Щоб отримати окремі відтінки, шуми та призвуки, композитор може працювати з «партитурою», як художник, ретушуючи та зафарбовуючи просвіти. Він завжди бачить перед собою візуальний образ – світловий код, який відповідає написаній музичній фразі. Це допомагає його роботі. Він також може регулювати гучність кожного з 16 регістрів інструменту (за кількістю фотоелементів), загальну гучність та темп виконання. Композитор робить це на другому етапі своєї роботи, ніби перетворюючись на диригента. Тут він використовує ще дві спеціальні ручки. Остаточно відрегулювавши ними відтінки звуку, він записує музику на магнітну плівку.

На вкладці зображено схему музичного синтезатора АНС, конструкції Е.А.Мурзіна. Головне тут оптико-механічний генератор чистих звукових тонів. Він складається із чотирьох однакових блоків. У кожному блоці такі деталі: 1 – джерело світла; 2 – конденсор для збирання світла у плоский промінь; 3 – диск, що обертається, покритий рядами темних смужок, що плавно переходять у прозорі проміжки; 4 – редуктор, що зв'язує диск із електродвигуном; 5 – маховик.

Під впливом обертання диска промінь світла стає уривчастим, «модульованим». Стани «світло»-«темрява» плавно чергуються між собою. Швидкість цих чергувань поступово зростає від центру та краю диска.

Дзеркало 6 спрямовує модульований потік світла через об'єктив 7 на плоске скло – «партитуру» 8, покрите зверху чорною фарбою, що не висохне. Якщо фарбу в будь-яких місцях зняти, то модульоване світло потрапить у циліндричні лінзи 9 і призми 10, а потім - фотоелементи 11 (їх всього 16). Посилення змінного струму, що виникло при цьому, дає в динаміці звук.

Усі чотири блоки генератора дають на склі одну суцільну смугу модульованого світла. Передавальні відносини редукторів підібрані так, щоб отримати вздовж цієї смуги чергування світла і тіні з тим самим законом зміни частоти, як у шкалі звуків клавіатури рояля. Для зручності роботи композитора зображення клавіатури нанесено вздовж світлової смуги. У цьому напрямку переміщується кодер – пристосування для зняття фарби з поверхні скла – «партитури». Його різцями можна робити на склі просвіти потрібної ширини та довжини, від чого залежить гучність і тривалість звуку. Усього кодер має 16 різців. Вони дозволяють поєднати в одному звучанні основний тон разом із будь-якими з 15 його гармонік, надаючи йому за бажанням необхідний тембр. Обертаючи невеликий маховик, композитор може рухати скло – «партитуру» і відразу прослуховувати написані музичні фрази.

Синтезатор АНС вже отримав визнання та високу оцінку багатьох композиторів та спеціалістів-акустиків. «Широкий розвиток механічного запису в сучасному житті, – писав композитор І.Г.Болдирєв, – дає всі підстави вважати, що можливе використання апарату АНС у художній практиці в галузі кіно, радіо, телебачення та грамзапису – у всіх випадках, коли задумані композитором ефекти легші і точніші можуть бути відтворені на цьому апараті, ніж на звичайних інструментах».

Робота з новим інструментом вже показала багаті можливості. Щоб повністю опанувати його, композитору необхідно чимало попрацювати, освоюючи незвичну систему звукоутворення. Але він буде сторицею винагороджений - адже синтезатор АНС надає йому виразні можливості, що багато разів перевершують можливості звичайного оркестру.

Спробуємо заглянути у завтрашній день електромузики. Там чекає на нас чимало музичних чудес. Один із них – невеликі інструменти, виготовлені на напівпровідниках. Легкі та зручні, вони за якістю звучання не поступляться звичайним. Проста клавіатура зробить їх доступними для любителя непрофесіонала. Такі інструменти можуть коштувати дуже дешево. І це будуть не експериментальні зразки. Кожен, хто захоче придбати подібний інструмент, зможе вільно купити його в магазині.

Техніка сьогодні дозволяє здійснити такі задуми, про які музиканти минулого могли лише мріяти. Це і світломузика, і музика із плавною зміною тембрів, і просторові ефекти звучання. А інструменти типу терменвоксу дозволять створити «танцюючу музику». Адже артист балету може не лише рухом руки, а й усім танцем «вигадувати» музику, що супроводжує цей танець. І ще багато музичних чудес дозволить здійснити радіоелектроніку. Їх зараз навіть важко передбачити.

Емірітон

Емірітон- це одноголосий електричний музичний інструмент діапазоном 6 1/2 октав. Цей інструмент не автоматичний; на ньому, як і на роялі чи скрипці, треба вчитися грати. На еміритоні можна досягати найрізноманітніших звучань: наслідувати скрипку, віолончель, кларнет, гобой, саксофон і багато духових інструментів. Більше того, навіть такі специфічні за тембром звуки, як барабанний бій, рев літака, спів птахів і голосні людського голосу, відтворюються еміритоном.

На ньому можна виконати будь-які складні музичні твори.

Сконструйовано еміритон А. А. Івановим та А. В. Римським-Корсаковим.

Зовні інструмент нагадує фісгармонію без кнопок. Натомість влаштований електричний гриф. Це довгий реостат, над яким натягнута еластична контактна стрічка.

У корпусі емірітону міститься ламповий генератор, регулятор тембру, фільтр та підсилювач. Ламповий генератор працює за схемою, що дає різноманітні гармонійні коливання. Натискаючи на гриф у потрібному місці, виконавець включає в ланцюг генератора деяку частину реостата і тим самим задає певну напругу на сітку лампи. Кожній напрузі відповідає своя частота коливань.

Зміна забарвлення звуку – тембру – досягають спеціальним пристроєм, який змінює форму коливань. Пройшовши через нього, коливання надходять у електрофільтр. Фільтр допомагає підкреслювати необхідну частоту музичного діапазону, тобто отримувати звані форманти звуку.

Виконавець керує цим інструментом, користуючись відповідними ручками та невеликою клавіатурою, розташованими біля грифа. Гучність звуку регулюється ножною педаллю. З електричного фільтра коливання через підсилювач надходять репродуктор, розташований внизу корпусу інструменту.

Багатий різними тембрами, еміритон може давати звук будь-якої гучності. Це є його великою перевагою в порівнянні зі звичайними музичними інструментами, гучність звучання яких дуже обмежена.

Електромузичні інструменти користуються популярністю у багатьох радіоаматорів-початківців. Для тих, хто має намір зайнятися конструюванням таких пристроїв, повторення наведених нижче схем можна розглядати як перший крок до освоєння більш складних і сучасних інструментів.

Відомо, що спектри звукових коливань, що використовуються в електромузичних інструментах, повинні відповідати певним умовам. Зокрема, щоб початок і кінець кожної ноти не супроводжувався бавовнами, що обгинає звукових коливань має бути плавною. Найпростіший одноголосний інструмент, що задовольняє цим умовам, можна зібрати лише на одному транзисторі (рис. 1). Кожна клавіша цього інструменту замикає один із контактів К1 - К12 та контакт К13. При цьому відповідний конденсатор С1 - С12 утворює з індуктивністю котушки L1 коливальний контур, який спільно з транзистором Т1 утворює генератор з зворотним зв'язком автотрансформаторной.

Тривалість «атаки» (виникнення) звуку після натискання кнопки задається постійного часу ланцюжка R1C13. Тривалість згасання звуку визначається величиною ємності конденсатора С13. У таблиці наведено значення ємностей контурних конденсаторів для частот, що відповідають другій октаві музичної шкали.

Котушка індуктивності L1 і трансформатор Tp1 мають сердечник із пластин ШЛ6Х10. Котушка L1 містить 900+100 витків дроту ПЕВ-1 0,12. Обмотка I трансформатора містить 600, а обмотка II - 150 витків того ж дроту. Резистори та конденсатори - будь-якого типу. Як 77 можна використовувати транзистори типу МП39 - МП42 будь-якої буквеної серії.

При будівництві інструменту слід звернути увагу, щоб контакти К1 - К12 замикалися раніше і розмикалися пізніше контакту К13. Резистор R3 підбирають такої величини, щоб надійно забезпечувалося виникнення коливань, а струм колектора не перевищував 4 мА.

На рис. 2 наведено варіант схеми інструменту, що дозволяє отримати затухаючі звуки (щипкового характеру). У вихідному положенні конденсатор С13 заряджено до напруги батареї Б1. При натисканні будь-якої клавіші К1 - К12 замикаються контакти 2, 3 і на генератор подається напруга з конденсатора С13 час розряду якого залежить від даних ланцюга R4C14. Цей ланцюг визначає тривалість «атаки» звуку. Тривалість його Загасання залежить від сумарної величини ємностей конденсаторів С13, С14 при натиснутих клавішах К1 - К12 і ємності конденсатора С14 - при відпущеній. Ємності контурних конденсаторів Cl - С12 у цій схемі значно менші, ніж у схемі, зображеній на рис. 1, так як на нижчій частоті (клавіша натиснена) в контур входить вся ємність, необхідна для отримання вищого звуку. Всі інші дані схеми, крім характеру контактних груп, такі самі, як і в схемі попереднього музичного інструменту. Номінали конденсаторів Cl – С12 легко підрахувати за вже відомою таблицею.

Так як контури, налаштовані на звукові частоти, мають низьку добротність, то при різкій зміні напруги живлення частота генератора також помітно змінюється. Особливо це проявляється при згасанні звуку (частота підвищується). Саме тому тембр інструменту, зібраного за схемою рис. Г, набуває-«іграшковий» характер. Тембр інструмента (рис. 2) має віддалену подібність з тембром гавайської гітари.

Щоб уникнути зміни частоти звуку під час згасання, потрібно додати ще один транзистор (рис. 3). У цій схемі генератор, зібраний на транзисторі 77, працює при постійній напрузі живлення, а плавна огинаюча звуку створюється зміною напруги живлення підсилювача. виконаного на транзисторі Т2. Тривалість "атаки" звуку визначається постійної часу ланцюга R6C14, а тривалість згасання - величиною ємності конденсатора С14. У цій схемі, як і у схемі рис. 1, контакти К1 - К12 повинні замикатися раніше та розмикатися пізніше, ніж контакт К13. Відведення від котушки L1 зроблено від середини обмотки. Обидва транзистори працюють у режимах, близьких до ключового.

Тривалість імпульсу в навантаженні - динамічній головці Гр1 - і, отже, характер звучання можна змінювати за допомогою вимикача В2. Транзистори 77, Т2 – малопотужні, низькочастотні (МП39 – МГТ42). Інші дані такі ж, як у першого інструмента.

Незначна кількість деталей у схемі, наведеній на рис. 1, дозволяє офор: мити такий електромузичний інструмент у вигляді іграшкового піаніно. Ескіз конструкції клавіатури зображено на рис. 4. До клавіш 3 (білим) шириною приблизно 13 мм, вирізаним з електротехнічного картону або білого оргскла, приклеюють знизу смужку фольги 6 з фосфористої бронзи товщиною 0,2 мм. Пружини 7 також виготовлені зі смужок цієї фольги. Гумова стрічка 5 товщиною 3 - 5 мм служить ізоляцією між верхніми та нижніми смужками. Одночасно вона створює силу, яка повертає клавіші у вихідне положення. Стрічку з країв слід приклеїти до верхньої кришки 1. Контакт між двома смужками фольги відповідає контактам K1 – К12. При монтажі конденсатори С1 - С12 слід з'єднувати з пружиною 7, а не з клавішею-контактом 6. Контакт К13 утворюється між пружиною 7 та струною 8 з нікелінового та константанового дроту без ізоляції діаметром 1 мм.

За такої конструкції клавіші будь-який з контактів К1 - К12 замикається раніше і розмикається пізніше, ніж контакт К13. Верхні смужки гетинаксу 4 утримують клавіші від переміщення в горизонтальному напрямку. До нижньої смужки 4 приклеюють пружини 7, причому кожної пружини слід зробити надфілем паз. Для покращення контакту між пружиною 7 і струною 8, а також між пружиною 7 та смужкою 6 на відповідних деталях потрібно зробити видавки діаметром 1 мм. На смужці 6, що приклеюється до клавіші, видавка робиться в напрямку, паралельному струні 8, а на пружині 7 - перпендикулярному. У електромузичному інструменті, зібраному за схемою рис. 2, під кожною кнопкою слід встановити контактну групу на перемикання, а до кнопок прикріпити штовхачі.

При оформленні конструкції в корпусі кишенькового приймача як Tpl можна використовувати вихідний трансформатор від приймача «Сокіл» (сердечник ШЗ X 6, обмотка I містить 2 X 450 витків дроту ПЕВ-1 0,09, обмотка II - 102 витка дроту ПЕВ-1 0 ,23). У ланцюг емітера транзистора 77 включається половина первинної обмотки. В якості котушки індуктивності L1 (рис. 1, 2) використовується такий же трансформатор, проте його обмотки з'єднуються послідовно, а ланцюг емітера (точки «а», «б») включається обмотка, що містить 102 витка.

На рис. 5 наведена схема рростого одноголосного електромузичного інструменту, діапазон якого простягається від звуку до першої октави до звуку ми другої октави. Електронну частину інструменту утворюють генератор тону, вібрато генератор і підсилювач низької частоти.

Генератор тону є несиметричним мультивібратором, змонтованим на транзисторах ТЗ, Т4 і генеруючим напругу пилкоподібної форми. У такому генераторі відсутні перехідні процеси за зміни його частоти. Частота генератора тону змінюється замиканням клавішних контактів K1 - K17, що включають у ланцюг емітера транзистора ТЗ резистори Rl - R17 різних опорів. Величини опорів цих резисторів підбирають досвідченим шляхом під час налаштування інструменту.

Ланцюжок резисторів Rl - R17 називають частотно-задаючої. При замиканні одного з контактів, наприклад К1, замикання будь-яких інших, розташованих зліва (за схемою) від нього, контактів К2 - КП не призведе до зміни опору ланцюга емітера транзистора ТЗ. У цьому випадку частота коливань генератора визначається тільки опором резистора Rl і буде відповідати верхньому тону інструменту. Таку схему побудови частотно-задає ланцюга називають схемою верхнього або прямого вибору звуку.

Загальне підстроювання тону всіх звуків здійснюється змінним резистором R29. Генератор тону розрахований працювати при напрузі 7, 2 У. Надмірна напруга гаситься змінним резистором R31. Коли встановлюють нові батареї, двигун цього резистора переміщують у ліве (за схемою) положення, а в міру розряду батареї - у праве.

Генератор вібрато служить для отримання звуку, що вібрує. Він зібраний на транзисторах 77 Т2 за аналогічною схемою і генерує коливання з частотою 5 - 7 Гц.

Підсилювач низької частоти зібраний за типовою схемою на транзисторі 75. Конденсатор С8 служить зміни тембру звучання. Включається він тумблером ВЗ.

За допомогою гнізд Гн1, Гн2 інструмент може бути. підключено до входу зовнішнього підсилювача.

У конструкції використані малопотужні низькочастотні транзистори МП39 – МП42. Як Tpl взятий вихідний трансформатор від приймача «Сокіл». Клавіатура (рис. 6) виготовлена ​​з електротехнічного картону завтовшки 1 - 1,5 мм і складається з наступних деталей: 1 - підклавішний виступ; 2 – біла клавіша; 3 – чорна клавіша; 4 - прокладка (замша чи сукно); 5 – контактні пружини; 6 - фанерна платівка; 9 3 - цвях; 8 2 - шнурок; 7 1 - підклавішна прокладка (оксамит або сукно).

Прорізи в картоні для чорних клавіш роблять загостреним ножем по металевій лінійці. Платівки 6 з клавішами 2 та 3 та інші деталі склеюють клеєм «88» або «БФ-2». Клавіші фарбують білою та чорною фарбою. Для утримання клавіш одному рівні до кожної з них прикріплений шнурок, натяг якого регулюється отгибанием цвяха 9, вбитого в загальну рейку клавіатури. Контактні пружини 5 повинні бути відрегульовані так, щоб зусилля натискання було однаковою для всіх клавіш.

Один із варіантів конструктивного оформлення цього електромузичного інструменту, виконаного автором схеми Ю. Іванковим, наведено на рис. 7. Це – музична іграшка «Електронний рояль»,

Настроювання інструменту зводиться до точного підбору опорів резисторів R1 – R17. Генератор вібрато в цьому випадку має бути вимкнений вимикачем В1. Спочатку підбирають резистор R1. Для цього замість нього включають змінний резистор на 5 - 10 кОм, а між його двигуном і контактами К1 постійний резистор на 1 кОм. Змінюючи опір перешенного резистора, встановлюють на слух за зразковим музичним інструментом (піаніно, акордеон) частоту коливань генератора тону, що відповідає звуку ми другої октави. Збіг частот генератора та музичного інструменту визначають за відсутністю биття. Потім омметром вимірюють опір тимчасово включеного ланцюжка резисторів і замість них включають в частотно-ланцюг, що задає постійний резистор R1 такого ж опору. Так само підбирають опір резистора R2 (клавіша «мі-бемоль» другої октави), а потім послідовно опору резисторів R3 - R17 (ноти: «ре», «ре-бемоль», «до», «сі», «сі- бемоль», «ля», «ля-бемоль», «сіль», «сіль-бемоль», «фа», «мі», «мі-бемоль», «ре», «ре – бемоль», «до» ).

Після налаштування генератора тону приступають до регулювання вібрато генератора, яка полягає в підборі конденсатора С1, з тим щоб частота дорівнювала 5 - 7 Гц. Глибину вібрації підбирають резистором R23. Якщо амплітуду вібрації потрібно збільшити, опір резистора R23 слід зменшити, і навпаки. Враховуючи, що в цій схемі амплітуда вібрації зростає з висотою звуку, налаштування генератора вібрато по амплітуді треба проводити при натисканні верхніх клавіш інструмента (К1 - КЗ). Для стабілізації частоти генератора тону можна змінний резистор R31 замінити постійним на 510 Ом і між ним (точка «а») і плюсом джерела живлення включити стабілітрон Д808 (на 7,2 В) або КС168 (6,8 В).

Живлення інструментів можна проводити від батареї «Крона» (рис. 1 - 3) або двох батарей 3336Л, з'єднаних послідовно (рис. 5).

Москва, Видавництво ДТСААФ СРСР, 1976 р Г-80688 від 18/Ш-1976 р. Изд. № 2/763з Зак. 766

Клавішний електромузичний інструмент, схема якого показана на малюнку 1 зроблено на одній мікросхемі К561ЛА7, що містить чотири логічні елементи. Клавіатура складається з двох блоків по 12 кнопок – клавіш у кожному. Кожен блок керує одним голосом інструмента.
На елементах D1.1 та D1.2 зроблений мультивібратор, що виробляє частоти від 988 Гц до 523 Гц.

За допомогою кнопок S2 S13 можна вибирати такі частоти. 988Гц, 932Гц, 880Гц, 831Гц, 784Гц, 740Гц. 698Гц, 659Гц, 622 Гц. 587Гц, 554 Гц та 523Гц. Це відповідає тонам: "Сі" другої октави, "Сі-бемоль", "Ля". "Ля-бемоль", "Сіль", "Сіль-бемоль", "Фа", "Мі", "Мі-бемоль", "Ре". «Ре бемоль» та «До».

Частота коливань на виході мультивібратора залежить від ємності конденсатора С2 та опору між входом та виходом елемента D1.1. Цей опір залежить від того, яка з кнопок S2-S13 натиснута, і які з резисторів R2-R25 будуть включені цією кнопкою.

Коливання з виходу мультивібратора через діод VD1 і резистор R27 надходять на базу підсилювача на транзисторі V11, колекторного ланцюга якого є динамік В1.

У мікросхемі K561ЛA7 є чотири логічні елементи, на двох інших - D1.3 і D1.4 зроблений другий мультивібратор, який майже такий же, як мультивібратор на D1.1 і D1.2, але ємність конденсатора С3 тут більше ніж С2, тому Другий мультивібратор виробляє коливання тону вдвічі нижче, ніж перший.

Коливання з виходу мультивібратора на D1.3 та D1.4 через діод VD2 та резистор R28, так само, як і коливання першого мультивібратора, надходять на базу транзистора VT1.

Живиться музичний інструмент від батареї напругою 9V (Крона). Більшість деталей розташовані на невеликій односторонній друкованій платі, монтажна схема та схема розташування друкованих доріжок, якою показано на малюнку 2.

Друковану плату можна зробити будь-яким доступним способом. Доріжки можуть виглядати по-іншому, наприклад, бути ширшими або за іншою формою. Важливо, щоб з'єднання були такими як на малюнку і не було замикань між доріжками.

Кнопки, вимикач та динамік розташовані на передній (верхній) панелі пластмасової коробки, яка служить корпусом.

Кнопки можуть бути будь-якого типу, які зможете придбати. Важливо щоб вони були замикаючими і без фіксації (тобто замкнута поки тримаєш натиснутою, а як відпустиш – розмикається). Динамік підійде теж практично будь-який, але бажано широкосмуговий малогабаритний, наприклад такий як у кишенькових приймачах. Підключаючи джерело живлення, будьте обережні. оскільки при неправильній полярності підключення мікросхема може здохнути.

Після монтажу уважно перевірте правильність монтажу, розташування деталей, встановлення мікросхеми. Встановлюючи мікросхему, пам'ятайте, що ключ на її корпусі знаходиться біля 1-го виводу або біля торця з боку 1-го і 14-го виводу. Тобто, якщо дивитися на рисунок 2, ключ буде ліворуч.

При безпомилковому монтажі та справних деталях музичний інструмент працездатний відразу після першого включення, але щоб його звучання точно відповідало нотному ряду необхідно опори R2-R25 та R30-R53 підібрати при налагодженні інструменту.

При цьому, потрібно користуватися якимось налаштованим музичним інструментом, визначаючи ноти на слух, або вимірюючи частотоміром частоту на виході мультивібраторів (значення частот вказані спочатку статті).

Втім, серйозно ставитися до цього інструменту не потрібно, це швидше іграшка, ніж справжній музичний синтезатор. Якщо всі резистори, а також конденсатори С2 і С3 будуть саме таких номіналів, як показано на схемі, інструмент видаватиме звуки, досить близькі до звучання відповідних нот.

І. НЕЧАЄВ, м. Курськ
Радіо, 2002 рік, № 5

Принцип роботи іграшки заснований на зміні частоти RC-генератора, у якого в якості частотоздатного елемента використаний фоторезистор. При зміні його освітленості "плаває" частота генератора, отже, тональність звуку у головних телефонах чи динамічної головці, підключених до нього. Так можна "підбирати" потрібну мелодію.

Про "світлофони" вже розповідалося на сторінках журналу "Радіо". Але на відміну від них, пропоновані дві конструкції мають сенсорні регулятори гучності.

На рис. 1 наведена схема іграшки, зібраної на логічній мікросхемі та транзисторі.

Схема музичної іграшки "Світлофон"

На елементах DD1.1, DD1.2 виконаний генератор, що задає прямокутних імпульсів, частота якого визначається загальним опором фоторезистора R1 і резистора R2, а також ємністю конденсатора С1. При збільшенні освітленості фоторезистора опір його зменшується, а частота генератора збільшується.

На елементах DD1.3, DD1.4 зібрані буферні каскади, але в транзисторі VT1 ≈ підсилювач потужності, навантажений на головні телефони BF1 (чи динамічну голівку опором щонайменше 50 Ом).

Імпульси генератора з виходу елемента DD1.3 (рис. 2, а) надходять на вхід елемента DD1.4 через диференціюючий ланцюжок, що складається з конденсатора С2, резисторів R3, R4 і сенсорів Е1, Е2. Якщо опір між ними великий, конденсатор С2 не встигатиме заряджатися під час дії імпульсу, і форма імпульсів на вході цього елемента буде практично такою ж (крива 1 на рис. 2,б).

На виході елемента формуються короткі імпульси напруги (крива 1 на рис. 2,), що відкривають транзистор. Такі самі імпульси надходять на телефони, але гучність звуку мінімальна.

При зменшенні опору між сенсорами, коли їх перекривають пальцем, конденсатор С2 встигає частково заряджатися і форма напруги на вході елемента DD1.4 змінюється (крива 2 на рис. 2,б). Це призводить до того, що тривалість імпульсу з його виході збільшується (крива на рис. 2,в), а гучність звуку зростає. Подальше зменшення опору між сенсорами призводить до збільшення тривалості імпульсу на виході елемента DD1.4 (крива 3 на рис. 2,в), отже, і гучності.

Більшість деталей пристрою монтують на друкованій платі (рис. 3) із однобічно фольгованого склотекстоліту. Плату поміщають у світлонепроникний пластмасовий корпус, у якому треба випиляти отвір розмірами приблизно 10x30 мм. Навпроти отвору з відривом 20...30 мм розміщують фоторезистор. Сенсори є пластиною однобічно фольгованого склотекстоліту розмірами приблизно 20x30 мм, металізація на якій розрізана із зазором близько 0,5...1 мм посередині вздовж широкої сторони. Два металізовані майданчики, що утворилися, з'єднують з відповідними деталями пристрою. Недолік цієї простої конструкції - залежність діапазону регулювання гучності від частоти генератора, що задає. Уникнути його вдалося у складнішому "світлофоні" (рис. 4), виконаному на мікросхемі, що містить два ОУ.

На ОУ DA1.1 зібрано RC-генератор прямокутних імпульсів, частота якого залежить від опору фоторезистора R10. На ОУ DA1.2 зібрано підсилювач потужності, до виходу якого можна безпосередньо підключати високоомні головні телефони (скажімо, ТОН-2). Для підключення динамічної головки опором близько 50 Ом (наприклад, 0,5 ГДШ-9) пристрій слід доопрацювати відповідно до рис. 5.

Живиться пристрій однополярною напругою, тому для нормальної роботи мікросхеми застосовано штучну "середню точку" з резисторів R8, R9 і конденсаторів СЗ, С4.

Гучність звуку регулюють за допомогою сенсорів Е1, Е2 при зменшенні опору між ними на вхід підсилювача потужності надходить сигнал більшого рівня і гучність звуку зростає. Чутливість сенсорного регулятора гучності можна встановити підстроєним резистором R5.

У цьому пристрої, крім мікросхеми, можна застосувати такі ж деталі, що і в попередній конструкції, підлаштований резистор СПЗ-19. Більшість деталей, у тому числі сенсори, розміщені на друкованій платі (рис. 6) з двосторонньо фольгованого склотекстоліту.

Для збільшення натисніть на зображення (відкриється в новому вікні)

Плата одночасно є передньою панеллю пристрою, в якій випиляне вікно для освітлення фоторезистора. З боку, протилежного до розміщення деталей, розташовані сенсори (показані штриховими лініями). Плата буде кришкою світлонепроникного пластмасового корпусу. На вікно має падати світло від будь-якого джерела. Закриваючи вікно рукою або пальцями більшою чи меншою мірою, змінюють частоту сигналу, а торкаючись сенсорів пальцем, гучність звуку. Чим сильніше натискання на сенсори, тим гучніший звук.

ЛІТЕРАТУРА
1. Доцінці Ю. Світлофон. – Радіо, 1984, № 11, с. 49.
2. Нечаєв І. Електромузичний інструмент "Світлофон". - Радіо, 1990, c. 60, 61.

Останнім часом я став збирати конструкції, які мене не дуже задовольняли. Мультивібратори, стробоскопи та тригери перестали тішити моє око. Я вирішив "оживити" свої подальші конструкції, додати до них звук. Ця ідея надихнула мене на створення моєї першої конструкції зі звуком – сенсорний музичний інструмент. Ось його фото:

Схема його напрочуд проста - всього вісім деталей, крім батарейки. Ось їх список:
Резистор................................................. ....1,5 ком;
Резистор................................................. ....1 ком;
Резистор................................................. ....470 Ом;
Резистор................................................. ....10 ком, змінний;
Транзистор.................................................. .КТ315Б;
Транзистор.................................................. . МП42Б;
Конденсатор...............................................100 нФ ;
Динамік................................................. ..... опором звук. котушки 8 Ом;

Тепер перейдемо до самої схеми. Вона показана малюнку:

Працює цей пристрій за таким принципом:

На транзисторах різної структури зібрано несиметричний мультивібратор, навантаження якого є динамічна головка. У стані, показаному на схемі, мультивібратор не працює. Звук у котушці, звичайно, відсутній. Але варто включити між контактами E1 і E2 резистор, як у динаміці зазвучить звук, тональність якого визначається опором цього резистора. Живлення здійснюється від батарейки 4.5, але я взяв "крону".

"Інструмент" реагує на опір від 1 мОм та нижче. Грати можна одним пальцем або двома руками. У першому варіанті сенсори треба розташувати поряд один з одним, а в другому на відстані.

Пристрій можна розмістити в корпусі або зробити навісним монтажем, як це зробив я.

Транзистор КТ315Б замінимо на будь-якій із цієї серії, а МП42Б можна замінити германієвим транзистором ГТ403Б або кремнієвим із серії КТ817.

Список радіоелементів