elección de oscilador de condensador único para theremin digital

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Intro

Uno de los alumnos me desconcertó con la cuestión de construir un theremin - un instrumento musical básico que tiene un tono manipulado moviendo la mano alrededor de la antena vertical.

Debido a los aspectos específicos de nuestro curso (y las habilidades de nuestros alumnos), propuse crear una solución digital, como esta:

  • tenemos un oscilador con una antena conectada a uno de sus condensadores
  • las oscilaciones se alimentan a la entrada del contador de arduino, que genera sonido a partir de la forma de onda preprogramada, y la frecuencia depende de los valores del contador

Bueno, la parte con arduino funciona ahora mismo. También hemos probado el sensor de distancia ultrasónico (en lugar de antena + oscilador), pero no es muy práctico.

Oscilador: lo que estoy intentando

¿Pero qué oscilador usar? Lo más simple que les he enseñado a mis alumnos es el generador basado en 555, así que primero he intentado enchufar uno con un condensador muy pequeño, como este:

Aquí C = 5pF R1 = 400k R2 = 1k , la salida de 3 va directamente a la entrada del contador arduino.

Esto funciona, dando una frecuencia de aproximadamente 200 kHz (disminuyendo en aproximadamente un 3% cuando la mano está a aproximadamente 1 cm de la antena). Debería ser más alto (a juzgar por R1*C , aunque también hay capacidad de la antena) y quiero que sea más alto (para un recuento más preciso); sin embargo, no podría aumentarlo cambiando R1. Con 100k solo hay unos 250 kHz. Con 21k, solo es ligeramente más alto y, aparentemente, se detiene para reaccionar al agitar la antena.

Esto es desconcertante. Creo que estoy haciendo algo mal, o no puedo obtener más frecuencia debido a alguna limitación del chip (probablemente puede funcionar mejor a mayor VCC).

La pregunta

Por lo tanto, estoy buscando un consejo para mejorar este diseño o una sugerencia de algún oscilador basado en transistores. Lo más familiar es un multivibrador simétrico, pero prefiero algo con una frecuencia que dependa de un solo condensador (ya sea en configuración LC o RC).

    

3 respuestas

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Gracias a Marcus-Müller : resolví el problema cambiando a opamps Más precisamente, al comparador. Con el típico LM358 no pude obtener más de 200 kHz, pero luego busqué los comparadores básicos de LM2903 de la tienda más cercana, y el resultado es excelente. Tengo 700kHz a la vez y es suficiente para este proyecto.

Lo siento, no he tenido éxito con el oscilador Colpitz todavía. Todavía espero que lo intentemos para comparar resultados. Pero parecía un poco más complicado ajustarlo al modo de trabajo ...

    
respondido por el Rodion Gorkovenko
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Creo que lo mejor que puedes hacer es el buen viejo oscilador de colpitos - nada termina en saturación (a diferencia de un oscilador de onda cuadrada) y con transistores incluso modestos, es capaz de varias decenas de MHz: -

En una versión ligeramente más avanzada, se usa en circuitos de medición de la sonda de capacitancia en busca de piezas de metal que giran más allá del extremo de la sonda y, sin duda, detectará pequeñas fracciones de un cambio de pico faradio.

Coloque la antena (también conocida como sonda) en la parte superior de L1 o incluso haga dos placas planas (una de ellas de 0 V) donde pueda mover la mano y cambiar la frecuencia. Para hacerlo más sensible al movimiento de Habd, los dos condensadores 1n0 deben tener un valor más bajo y aumentar L1.

Produce una onda sinusoidal, pero esto se puede cambiar a una onda cuadrada usando un comparador rápido como un MAX999. El oscilador básico también se ejecutará hasta 3V (casi) en las líneas eléctricas.

    
respondido por el Andy aka
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Dado que ha intentado aproximaciones Theremin distintas de los osciladores, es decir, ultrasonidos, tal vez podría probar una aproximación optoacoplador reflexivo : Esto tiene la ventaja de que los estudiantes más jóvenes pueden captar la reflexión de la luz mucho más fácilmente que capacitancia, oscilación, frecuencia . Conectado a un microcontrolador, es posible aislar luz reflejada de luz ambiental . Un convertidor analógico a digital dentro del microcontrolador mide la corriente a través del fototransistor. El microcontrolador también ordena al diodo emisor de luz infrarroja que se encienda o apague. Una secuencia de medición es la siguiente:
(1) Encienda el diodo emisor de luz
(2) Mida la corriente de foto-transistor "I1"
(3) Apague el diodo emisor de luz
(4) Medir la corriente de foto-transistor de nuevo "I2"
(5) Luz reflejada = I1 - I2
Como esta secuencia toma muy poco tiempo (fácilmente en menos de 100 microsegundos), muchas mediciones de luz reflejada pueden acumularse para dar una alta resolución. En una prueba de banco, el resultado de la luz reflejada se negó a ir a cero, porque la luz LED se reflejó desde los azulejos del techo a ocho pies de distancia. Muchos microcontroladores económicos incluyen el convertidor A a D requerido:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab R2 puede dimensionarse para adaptarse a la sensibilidad del fototransistor y para adaptarse a la luz ambiental. Los valores más altos aumentan la sensibilidad. En el diagrama de ejemplo, el resultado de A a D será numéricamente más pequeño para obtener más luz, por lo que el cálculo se modificaría a (I2 - I1).

    
respondido por el glen_geek

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