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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Metrónomo musical avanzado. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Músico En "Radio" No. 3 de 1996, se publicó un artículo "Metrónomo musical", que encontró una amplia respuesta de los lectores. Después de un tiempo, la autora mejoró su diseño y hoy presenta su nueva versión. El metrónomo, que permite no solo establecer el ritmo con "clics" de sonido, sino también tocar notas, puede convertirse en un asistente tanto para principiantes como para músicos profesionales. El metrónomo musical descrito en [1] es conveniente porque la frecuencia del tempo musical, desde Largo hasta Prestissimo, se puede controlar y ajustar fácilmente a cualquier instrumento musical con una afinación estable. Cualquier tempo en el metrónomo se ajusta individualmente. Cuando, por influencia de la temperatura o de la tensión de alimentación, cambia la frecuencia del oscilador maestro, es necesario ajustar de nuevo la frecuencia F de cada tempo. La tarea se simplifica mucho si, partiendo de un único oscilador maestro, dividiendo su frecuencia F0 por un cierto factor de conteo, obtenemos la frecuencia de cualquier tasa (similar a como se hace en los dispositivos [2]). Entonces, compensando correctamente la deriva de frecuencia F0, es posible ajustar correctamente la frecuencia no de uno, sino de todos los tempos musicales a la vez. Los cálculos muestran que lo más conveniente es afinar el oscilador maestro a la frecuencia de la nota "re" de la séptima octava (valor teórico F7 = 0 Hz). Luego, dividiendo la frecuencia F18794,545 por 0, obtenemos la nota "re" de la cuarta octava, por 8 - "re" de la tercera octava, por 4 - "re" de la segunda octava, por 16 - "re" de la 3ra octava. Finalmente, si F32 se divide por 2 utilizando un contador binario de 64 bits, generaremos pulsos rectangulares con una frecuencia de 1 Hz, que corresponde a la nota "D" de la octava grande. A continuación, deberá utilizar un divisor de frecuencia que proporcione un factor de conteo variable de dos dígitos (división de frecuencia) K2. Por ejemplo, si configura K2 = 98, entonces el factor de división total K0 es fácil de calcular: K0 = K1 K2 = - 256 98 - 25088, donde K1 = 256 es el factor de conteo del primer contador (preliminar). En este caso, a la salida del segundo divisor de frecuencia, se forman pulsos con una frecuencia Fact de aproximadamente 0,75 Hz (18794,5 Hz: 25088) y correspondientes al Largo tempo más lento. Cuando K2 = 21, entonces K0 = 256 21 = 5376, o Ffact = = 3,5 Hz: este es el tempo Prestissimo más rápido. Otras tasas se obtendrán tomando K2 igual a 85, 73, 63, 54, etc. (ver Tabla 1). La tabla muestra que el error relativo en la formación de la frecuencia de las diferentes tasas no supera el 2%. En la práctica, un error tan pequeño es bastante aceptable, ya que la "distancia" de frecuencia entre tasas adyacentes es de aproximadamente 15%.
En la Fig. 1 se muestra un diagrama de un metrónomo construido de acuerdo con este principio. En los elementos lógicos DD1.1, DD1.2, las resistencias R1, R2 y el condensador C1, se ensambla un oscilador maestro, que está sintonizado con la frecuencia de la nota "re" de la séptima octava. En el primer divisor de frecuencia (contadores binarios DD7, DD2.1), disminuye gradualmente. En las salidas de los contadores se forma la nota "re" de las octavas correspondientes (Fig. 2.2). Los pulsos de la última salida (frecuencia 1 Hz) se alimentan a la entrada del segundo divisor de frecuencia, realizado en los contadores DD73,4, DD3 y los elementos DD4, DD1.3, DD1.4. Las señales de salida restantes de los contadores DD5.1 y DD2.1 se aplican a los contactos del interruptor SA2.2.
Suponga que el control deslizante de este interruptor se mueve a la posición superior de acuerdo con el diagrama; a la base del transistor amplificador VT1, conectado de acuerdo con el circuito del seguidor del emisor con las resistencias de carga R5 y R6, se suministran pulsos con una frecuencia de la nota "re" de la cuarta octava. Cuando se establece en la segunda posición desde arriba: las notas "re" de la tercera octava, etc. Si se establece en la posición más baja (quinta), este es el modo de funcionamiento normal, en el que los pulsos del sonido- formando parte se envían a la base del transistor VT4 metrónomo construido en elementos DD3 - DD1, resistencias R5.2, R5.4, R3 y condensadores C4, C7. El segundo divisor de frecuencia (sintonizable) se fabrica de acuerdo con el esquema descrito en [3, Fig.18]. El coeficiente de cuenta necesario se establece mediante el interruptor SA1, que tiene 11 posiciones (según el número de tempos musicales). Por ejemplo, si el motor se establece en la posición más baja, la entrada 2 del elemento DD5.1 se conecta a la salida 2 (pin 4) del contador DD4, que establece el número "20"; al mismo tiempo, la entrada 1 del elemento DD5.1 se conecta a la salida 1 del contador DD3 (pin 2), que establece el número "1". Así, el coeficiente de puntuación total es 21, que corresponde al tempo Prestissimo. Si el interruptor deslizante SA1 se mueve a la posición más alta, las entradas del elemento DD5.1 se conectarán a las salidas 9 DD4 (pin 11) y 8 DD3 (pin 9), es decir, los números "90" y " Se dan 8", dándose cuenta de las puntuaciones del coeficiente K2 = 98 (Paso largo). La corrección de establecer otros coeficientes de división de frecuencia K2 se puede ver fácilmente en la Fig. 1 y la Tabla. 1. Es importante que para cualquier coeficiente K2, se forme un pulso corto con una duración de 1.4 ms en la salida del elemento DD6,8. A una frecuencia de 3,5 Hz (tempo Prestissimo), el período de repetición del pulso es de 286 ms, a un tempo Largo lento (0,75 Hz) - 1333 ms. Tan pronto como el pulso mencionado termina nuevamente, el capacitor C2 previamente descargado resulta estar conectado por su placa izquierda (según el diagrama) a la caja. El nivel de voltaje en las entradas del elemento DD5.2 será bajo, y en su salida, alto, lo que permitirá el funcionamiento del generador de sonido en los elementos DD5.3 y DD5.4. Después de un tiempo, dependiendo de la resistencia de la resistencia variable R4, el capacitor C2 se cargará (a través de las resistencias R3 y R4) tanto que el nivel alto en la salida del elemento DD5.2 cambiará nuevamente a bajo, por lo que el generador de sonido se detendrá. En otras palabras, el generador de sonido aquí funciona por un corto tiempo, inmediatamente después del final del pulso de 6,8 ms. Cuando el pulso vuelve a surgir, el condensador C2 vuelve a descargarse rápidamente. La descarga se produce a través de los diodos internos del elemento DD5.2: su cátodo está conectado a la fuente de alimentación del microcircuito y el ánodo está conectado a la entrada correspondiente del elemento. Para más detalles, véase [4, fig. 6]). Cómo establecer la duración de un pulso de sonido para lograr un "clic" en lugar de un tono claramente distinguible se describe en detalle en [1]. La resistencia de la resistencia R7 se selecciona de modo que el emisor piezocerámico HA1 opere a la frecuencia de resonancia principal; según [5], para el emisor ZP-1, esto es un poco más de 2 kHz. El condensador de bloqueo C3 sirve para eliminar las ondas de voltaje de alta frecuencia en el circuito de alimentación y C4, las de baja frecuencia. El diodo de protección VD1 impide el suministro de tensión de polaridad inversa al dispositivo. Se puede eliminar una señal de salida de 6 V de la resistencia R6 a través del condensador C0,25, lo que le permite conectar un metrónomo a la entrada del equipo de amplificación de sonido (por ejemplo, a través de un mezclador) si su volumen es insuficiente. Dado que la resistencia R6 es pequeña, los requisitos de blindaje de los cables de conexión pueden reducirse significativamente. En las pausas entre "clics" individuales, el metrónomo casi no consume electricidad, y durante el "clic" el consumo de corriente aumenta a unos 3...4 mA. Está claro que cuanto mayor sea la duración del pulso de sonido (a una frecuencia de unos 2 kHz, debería ser de al menos 15 ms) y cuanto mayor sea el tempo musical, mayor será el consumo de energía. Entonces, en el tempo Prestissimo, el metrónomo consume un promedio de 0,15 ... 0,2 mA, mientras que en el tempo Largo consume solo 0,03 ... batería 0,045D-7. Para ajustar todos los tempos musicales del metrónomo al mismo tiempo, basta con cambiar el interruptor SA2 a una de las cuatro posiciones de afinación correspondientes a la nota "pe1", "pe2", "pe3" o "pe4". La posición del interruptor SA1 no importa. Tomando cualquier instrumento musical con la afinación correcta (piano, acordeón o acordeón de botones), exactamente la misma nota, la resistencia R1 establece la frecuencia del oscilador maestro, en el que no hay pulsaciones de sonidos. Cuando se logre esto, la configuración del metrónomo será como se muestra en la Tabla 1. 4. Tenga en cuenta que la nota "pe3" sonará más fuerte; el volumen de las notas restantes, comenzando con "pe1" y hasta "peXNUMX", disminuirá a medida que disminuya el número de octava. En el modo operativo, el metrónomo reproduce golpes de sonido de un solo tono: "clics". Si es necesario reproducir tanto los tiempos ordinarios (ordinarios) como los acentuados (los más fuertes), deberá introducir un nodo adicional en el metrónomo, cuyo esquema se muestra en [1], fig. 2. Para hacer esto, en primer lugar, se excluyen los siguientes componentes: elementos lógicos DD5.2 - DD5.4, transistor VT1, resistencias R3 - R7, condensadores C2, C5, C6, emisor HA1. En segundo lugar, en lugar del condensador C2, la salida inferior del nodo está conectada a la salida del elemento de metrónomo DD1.4, que se designa como "Al pin 1 DD1". En tercer lugar, el interruptor de encendido y apagado SA1 del nodo se reemplaza por un interruptor de metrónomo de cinco posiciones SA2: la salida del elemento DD2.4 está conectada a su contacto fijo inferior y el contacto móvil está conectado a la base del transistor. VT1 del nodo adicional. Ambas partes del dispositivo se alimentan a través de un diodo común VD1. El trabajo de un metrónomo que reproduce "acentos" y "ordinarios" se describe en detalle en [1].
Pero ajustar el metrónomo y monitorear periódicamente la corrección de su "construcción" todavía no es muy conveniente. ¿Es posible evitar estos procedimientos? Resulta que es muy posible. En la fig. 2 muestra una parte diferente del metrónomo. En lugar de los elementos lógicos excluidos 001.1, DD1.2 y los contadores DD2.1, DD2.2 (ver Fig. 1), se utilizó un chip "reloj" K176IE5 (DD2), incluido según el circuito típico en [6, Fig. . 9]. La estabilidad de la "afinación" del metrónomo se logra estabilizando la frecuencia F0 = 32 Hz utilizando un resonador de cuarzo tipo "reloj" en miniatura ZQ768. En la salida 1 del microcircuito K9IE176 (pin 5), se forman pulsos rectangulares con una frecuencia de 1 Hz. Aproximadamente, la frecuencia es seleccionada por el condensador C64, exactamente - C1. Los pulsos con una frecuencia de 64 Hz se alimentan a la entrada de un divisor sintonizable ensamblado en dos microcircuitos K561IE8 (DD3 y DD4). La única diferencia es que la forma en que las salidas de estos microcircuitos se enrutan al interruptor SA1 cambia un poco. Dado que la frecuencia de 64 Hz difiere notablemente de la frecuencia de 73,4 Hz de la versión anterior del metrónomo, se requieren otros valores de K2 y K1 = 512 (ver Tabla 2). La tabla muestra que el error en la formación de ritmos en esta versión del metrónomo es menor que en la anterior. La estabilidad de frecuencia a largo plazo es mucho mayor aquí. Tenga en cuenta que en lugar de un pulso corto con una duración de aproximadamente 6,8 ms, se forma un pulso con una duración de aproximadamente 7,8 ms. Ambos valores equivalen a la mitad del periodo de repetición de los pulsos aplicados a la entrada del segundo divisor de frecuencia. Por lo demás, el funcionamiento de este metrónomo no es diferente al anterior.
Dado que ya no es necesario controlar periódicamente la frecuencia F0 del oscilador maestro, el interruptor SA2 se excluye del circuito y la base del transistor VT1 se conecta a la salida del elemento DD5.4 (notaciones en la Fig. 1). Dado que en esta versión del metrónomo se lanzaron dos elementos DD1.1 y DD1.2, es recomendable ensamblar el nodo final de un amplificador de puente push-pull en ellos (excluyendo el transistor VT1, las resistencias R5 y R6, el condensador C6 y emisor HA1 - Fig. 1), operando en un modo de conmutación económico (Fig. 3).
El amplificador funciona de la siguiente manera. Si bien no hay "clic", en la entrada del amplificador conectado al pin 11 del chip DD5, hay un nivel bajo prohibitivo, por lo que la salida del elemento DD1.1 es alta. El condensador C8 se descarga a través de la resistencia R9. Solo se necesitan 15 ms para descargarlo. Debido a esto, la salida del elemento DD1.2 también es alta, por lo que todos los transistores VT1-VT4 están cerrados y la corriente no fluye a través de la resistencia variable R10. Cuando aparece un "clic" en la entrada del amplificador, que es un paquete de pulsos rectangulares, el capacitor C8 se carga rápidamente a través del diodo VD2 y la resistencia R8. La carga tarda unos 0,15 ms. Permanece cargado mientras haya pulsos de "clic" en la entrada del amplificador. Por lo tanto, las señales a la salida de los elementos DD1.1 y DD1.2 están desfasadas durante la transmisión del sonido, lo cual es necesario para el correcto funcionamiento del puente amplificador [2]. A través de la resistencia variable R10, el control de volumen del metrónomo, fluye una corriente alterna que cambia periódicamente no solo su magnitud, sino también su dirección, y el emisor HA1 reproduce esta frecuencia de sonido. Pero tan pronto como finaliza el siguiente "clic", el capacitor se descarga tanto que aparece un nivel alto tanto en la salida del elemento DD1.1 como en el DD1.2. En el futuro, se repite el ciclo de funcionamiento del amplificador de metrónomo. El volumen de un metrónomo con un amplificador de este tipo aumenta significativamente, pero también aumenta el consumo medio de corriente. Por ejemplo, en el tempo Largo, el metrónomo consume menos de 1 mA en promedio, mientras que en el tempo Prestissimo consume alrededor de 3 mA. Pero durante el "clic" y un poco más tarde, la corriente consumida es de aproximadamente 30 mA, por lo que no es recomendable alimentar un metrónomo de este tipo con la batería "Krona". Es mejor usar 5 ... 9 elementos 334 o 337, la misma cantidad de baterías D-0,55 o 2 ... 3 baterías 3336. Es posible reducir un poco el consumo de energía al reducir la resistencia de la resistencia R9. Luego, se reduce el tiempo durante el cual los transistores VT1 y VT4 están constantemente abiertos después del "clic". La parte de baja potencia del dispositivo (microcircuito) se alimenta desde la misma fuente a través del diodo VD1. La frecuencia de resonancia del emisor SP-1, según [7], es de 3...4 kHz. Esto significa que la resistencia de la resistencia R7 deberá reducirse 1,5 ... 2 veces, sintonizando así el generador de sonido a la resonancia de un emisor en particular. Además, puede ser necesario aumentar la capacitancia del capacitor C2 a aproximadamente 0,15 microfaradios, o aumentar la resistencia de las resistencias R3 y R4 a 30 y 300 kOhm, respectivamente. Literatura
Autor: V.Bannikov, Moscú
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