Начинающим схемы сенсорные музыкальные инструменты. Музыкальные инструменты своими руками схемы и конструкции. Электронная скрипка с сенсорным управлением

Источник: журнал « Техника – молодёжи» , №3 за 1960 год. Автор: Б.Орлов (инженер). Статью дополнил небольшой заметкой об эмиритоне из того же журнала, но из №1 за 1946.

«Электромузыкальные инструменты благодаря широкому диапазону высоты, силы и богатству тембров расширяют творческие возможности не только композитора, но и музыканта-исполнителя. А такие качества, как выразительный, красивый звук, в соединении с певучестью, богатством тембров и доступностью техники исполнения обеспечивают их массовое распространение и превращают их в серьёзный фактор проникновения высокой музыкальной культуры в быт». (Из высказываний народного артиста СССР академика Б. В. Асафьева)

Немного истории

Удивляют ли нас богатые и разнообразные выразительные возможности современного оркестра? Нет, они кажутся сейчас такими естественными. Ведь музыкальные инструменты и техника игры совершенствовались веками. Мы редко задумываемся над тем, что композитор XVII столетия не располагал и половиной тех средств, какие имеются у композитора наших дней. А между тем ещё сравнительно недавно музыка исполнялась лишь с крайними оттенками силы звука: либо тихо, либо громко. Композиторы не знали ещё, какие возможности таит в себе постепенное усиление или ослабление звучности. И когда в середине XVIII столетия итальянский композитор и дирижёр Иомелли впервые прибегнул к этим эффектам, впечатление было ошеломляющим: при нарастании силы звука слушатели, затаив дыхание, дружно поднялись со своих мест...

Духовые инструменты оставались очень несовершенными. А такие инструменты, как тромбон, туба, челеста, саксофон, вообще ещё не были изобретены. С их появлением примерно а середине прошлого века сложился состав симфонического оркестра, сохранившийся в основном до наших дней.

С той поры работа по конструированию новых инструментов замерла. Дальнейшее обогащение звуковой палитры оркестра происходило уже только с помощью усовершенствования инструментов и роста исполнительского мастерства.

Однако в конструкциях классических музыкальных инструментов имеется немало недостатков: во многих отношениях они и теперь далеки от совершенства. В арсенале оркестровых красок современный композитор порой не находит всего необходимого для воплощения своих творческих замыслов. Каждая группа инструментов – медных, деревянных, струнных, ударных – в какой-то мере скована и ограничена в своих возможностях, как была бы ограничена живопись, если бы краскам художника были свойственны лишь мазки определённой формы.

Певучие и выразительные смычковые инструменты слабозвучны, а громкие медные – малоподвижны. Весь диапазон звуков по высоте разбит не ряд довольно узких участков, приданных отдельным инструментам оркестра.

Звуковая палитра оркестра прерывиста, её состояние напоминает периодическую систему элементов Менделеева в то время, когда пробелы в её рядах были ещё далеко не заполнены.

А тембр – окраска звука? Это свойство, по которому мы легко узнаем инструменты, даже если они нам не видны, остаётся неизменным не у каждого из них. При игре в разных регистрах меняются тембры трубы, тромбона, фагота, как если бы оттенки красок художника менялись по мере ведения кистью по холсту. А можно ли представить себе картину с яркими красками только в средней части холста, вверху – белёсыми, а внизу – приглушёнными или грязноватыми? Сколько же энергии должен затратить композитор, чтобы овладеть беспорядочными и коварными красками оркестра!

Не меньше преград на пути к мастерству и у исполнителя. Только многие годы упорной и настойчивой тренировки, начинаемой обычно ещё в детские годы, дают ему полную и всепобеждающую власть над инструментом. Этого требует сам принцип получения звука: механическое колебание струн или столба воздуха в трубе. Вполне понятно, что в век автоматики и электроники развитие музыкальных инструментов не могло уже идти по старому механическому пути.

Первые шаги электромузыки

Великие технические открытия: телеграф, телефон, радио – дали создателям новых музыкальных инструментов – этого материального тела музыки – совершенно новые средства. Мы называем их теперь радиоэлектронными. Возникла – область увлекательнейшего творческого сотрудничества радиотехников, акустиков и музыкантов. Работа а этой области оказалась плодотворной: одна за другой стали появляться разнообразные конструкции инструментов.

На первых порах они были очень сложны, несовершенны и удручающе громоздки. Так, один из первых электрических органов – – весил 200 т. Он, конечно, остался лишь лабораторным опытом. Не был доведён до практической реализации и инструмент его соотечественника Ли де Фореста, изобретателя трёхэлектродной лампы.

Первым электромузыкальным инструментом, получившим широкую известность во всем мире, был . Вспоминая о первых шагах нового инструмента, он рассказывает:

– Мне, физику и радиотехнику, получившему также музыкальное образование в Ленинградской консерватории, казалось, что применение в музыке радиолампы, которая в двадцатые годы была такой же новостью, как сейчас атомный реактор, открывает заманчивые перспективы. Создавая свой инструмент, я хотел сделать так, чтобы звук повиновался исполнителю непосредственно, без промежуточной механической среды – так, как оркестр повинуется дирижёру. В этом инструменте звук извлекается необычно, свободным движением руки в пространстве около небольшой металлической палочки – антенны. Впервые я продемонстрировал его в 1921 году на VIII электротехническом съезде. Тогда я исполнил на терменвоксе (так предложил называть новый инструмент один из музыкальных критиков) несколько произведений , Сен-Санаса и народной музыки.

В терменвоксе используется работе двух высокочастотных генераторов. При движении руки около антенного стержня меняется ёмкость колебательного контура, а следовательно, и частота одного из генераторов. Звуковая частота, необходимая для исполнения музыки, получается как разность высоких частот, возбуждаемых генераторами.

Вслед за терменвоксом появился целый ряд электроинструментов. Это ильстон композитора И.Г.Ильсарова, близкий по устройству и способу извлечения звука к терменвоксу, грифовый инструмент сонар инженера Н.С.Ананьева, виолена В.А.Гурова, клавишные инструменты: экводин конструкции А.А.Володина, компанола И Д. Симонова и другие.

В послевоенные годы были созданы новые конструкции электромузыкальных инструментов, которые уже можно считать серьёзными соперниками инструментов обычного типа. Среди них эмиритон А.А.Иванова и А.В.Римского-Корсакова, «В-9» А.А.Володина, оригинальный многоголосный инструмент рижского радиолюбителя Л.Вингриса. Но особенно интересны миниатюрные электронные рояли композитора Ильсарова. Они содержат всего шесть электронных ламп (без усилителя), но могут работать и на двух лампах.

Как они устроены?

Что же представляют собой электромузыкальные инструменты ?

Несмотря на большие различия в конструкциях, схемы таких инструментов создаются по общему принципу. Сердцем инструмента является генератор тона, похожий на генератор радиопередатчика. В большинстве случаев он работает на электронных лампах и возбуждает электрические колебания очень сложной формы.

Почему необходимо генерировать именно такие электрические колебания? Дело в том, что состав музыкальных звуков далеко не прост. Они складываются из колебаний воздуха с различными частотами и интенсивностями. В суммарном колебании несколько составляющих. Одна из них имеет самую низкую частоту. Она называется основным тоном, остальные – обертонами. Для периодических колебаний, какими являются музыкальные звуки, частоты обертонов кратны частоте основного тона, то есть превосходят её в целое число раз. Это так называемые гармоники. В звуковом спектре инструмента от них во многом зависит тембр. Например, в создании тембра кларнета участвует 11 гармоник. Звук, очень бедный ими, кажется неярким и маловыразительным, а когда гармоник нет совсем, он производит на слух простейшее впечатление и потому называется простым, или чистым, тоном.

Сложные электрические колебания, возбуждаемые генератором тона, содержат большое число гармоник. Поэтому на электромузыкальном инструменте легко получаются самые разнообразные тембры, которые могут приближаться к тембрам обычных инструментов, а могут быть и совершенно новыми. Клавиши инструмента снабжают контактами, которые включают в цепях генератора электрические сопротивления различной величины. Это позволяет получать звуки во всех регистрах музыкальной шкалы, от самых низких до самых высоких.

В следующем блоке электромузыкального инструмента регулируется характер возникновения звука и его затухания. Эти процессы сильно влияют на тембр и могут совершенно преобразить его. Дальше электрический ток направляется в так называемые ферментные цепи, где происходит усиление некоторых гармоник. В обычных инструментах такое усиление даёт корпус, который служит акустическим резонатором и подчёркивает звучание отдельных частот в спектре звука. Затем электрический ток поступает в усилитель, снабжённый педальным регулятором громкости. Это позволяет изменять силу звука в максимально широких пределах, при желании постепенно наращивая или ослабляя её. Источником звука является динамический репродуктор.

Синтетический звук

Кроме конструирования новых исполнительских инструментов, есть ещё одна интересная область электромузыки – создание электронных аппаратов, предназначенных для работы композиторов. Принцип, на котором они основаны, очень прост. Любое музыкальное звучание может быть представлено как некоторый набор чистых тонов. Наоборот, имея достаточно большое их число, можно получить звуки каких угодно высот, громкости, тембра. Работая с подобным аппаратом, композитор становится как бы селекционером звуков. Соединяя их в разнообразных сочетаниях, он создаёт невиданные до сих пор звуковые плоды – гибриды, получение которых технически не достижимо для обычного оркестра. Поскольку такой аппарат использует идею соединения, синтеза простых звуков для получения сложных, то он называется синтезатором.

Исследования в этой области у нас начались ещё в 30-е годы. Здесь много поработали изобретатели . Они использовали возможности кино: ведь на киноленте звук записывается в виде хорошо заметной на глаз волнистой линии. При объединении записей различных чистых тонов в один звуковой график, нарисованный от руки, им удалось получить звуки, обладающие своеобразными и интересными тембрами. Однако этот способ не получил большого распространения, так как рисование звука – очень кропотливое и сложное дело.

Работу в этой области продолжил кандидат технических наук Е.А.Мурзин, совсем недавно закончивший многолетний труд по созданию электронного синтезатора музыки. Конструктор назвал его – в честь замечательного русского композитора Александра Николаевича Скрябина, в музее которого аппарат сейчас установлен.

АНС предоставляет в распоряжение композитора 576 чистых тонов, перекрывающих 8 октав музыкальной шкалы. Устройство управления позволяет соединять эти тона в любых сочетаниях. Их генерирование производится оптико-механическим способом. Аппарат состоит из четырёх одинаковых блоков, один из которых выделен на цветной вкладке.

Работая с этой удивительной машиной, композитор записывает музыку не нотами, а специальными отметками частот. Отметки он наносит на непрозрачном стекле – «партитуре». При этом композитору не нужно ждать, когда оркестр разучит и исполнит его произведение. Написанную музыку он может слушать уже в процессе её сочинения, внося тут же необходимые исправления.

Очень разнообразен синтез тембров, быстро выполняемый набором рукояток устройства управления. Это позволяет создавать на АНСе принципиально новые звуки, которых нельзя получить на обычных инструментах.

На АНСе можно получать сложные звуки, которые отличаются друг от друга по высоте не только на 1/12 часть октавы, как на рояле, а на любое расстояние вплоть до 1/72 её части, когда они становятся для слухе почти неотличимыми.

Чтобы получить отдельные оттенки, шумы и призвуки, композитор может работать с «партитурой», как художник, ретушируя и закрашивая просветы. Он всегда видит перед собой зрительный образ – световой код, который соответствует написанной музыкальной фразе. Это помогает его работе. Он также может регулировать громкость каждого из 16 регистров инструмента (по числу фотоэлементов), общую громкость и темп исполнения. Композитор делает это на втором этапе своей работы, как бы превращаясь в дирижёра. Здесь он использует ещё две специальные рукоятки. Окончательно отрегулировав ими оттенки звука, он записывает музыку на магнитную плёнку.

На вкладке изображена схема музыкального синтезатора АНС, конструкции Е.А.Мурзина. Главное здесь – оптико-механический генератор чистых звуковых тонов. Он состоит из четырёх одинаковых блоков. В каждом блоке следующие детали: 1 – источник света; 2 – конденсор для собирания света в плоский луч; 3 – вращающийся диск, покрытый рядами тёмных полосок, плавно переходящих в прозрачные промежутки; 4 – редуктор, связывающий диск с электродвигателем; 5 – маховик.

Под влиянием вращения диска луч света становится прерывистым, «модулированным». Состояния «свет»-«темнота» плавно чередуются между собой. Скорость этих чередований равномерно возрастает от центра и краю диска.

Зеркало 6 направляет модулированный поток света через объектив 7 на плоское стекло – «партитуру» 8, покрытое сверху несохнущей чёрной краской. Если краску в каких-либо местах снять, то модулированный свет попадёт в цилиндрические линзы 9 и призмы 10, а затем – в фотоэлементы 11 (их всего 16). Усиление возникшего при этом переменного тока даёт в динамике звук.

Все четыре блока генератора дают на стекле одну сплошную полосу модулированного света. Передаточные отношения редукторов подобраны так, чтобы получить вдоль этой полосы чередование света и тени с тем же законом изменения частоты, как и в шкале звуков клавиатуры рояля. Для удобства работы композитора изображение клавиатуры нанесено вдоль световой полосы. В этом же направлении перемещается кодер – приспособление для снятия краски с поверхности стекла – «партитуры». Его резцами можно делать на стекле просветы нужной ширины и длины, отчего зависит громкость и длительность звука. Всего кодер имеет 16 резцов. Они позволяют соединить в одном звучании основной тон вместе с любыми из 15 его гармоник, придавая ему по желанию необходимый тембр. Вращая небольшой маховик, композитор может двигать стекло – «партитуру» и тотчас прослушивать написанные музыкальные фразы.

Синтезатор АНС уже получил признание и высокую оценку многих композиторов и специалистов-акустиков. «Широкое развитие механической записи в современной жизни, – писал композитор И.Г.Болдырев, – даёт все основания считать, что возможно использование аппарата АНС в художественной практике в области кино, радио, телевидения и грамзаписи – во всех тех случаях, когда задуманные композитором эффекты легче и точнее могут быть воспроизведены на этом аппарате, чем на обычных инструментах».

Работа с новым инструментом уже показала его богатейшие возможности. Чтобы полностью овладеть им, композитору необходимо немало поработать, осваивая непривычную систему звукообразования. Но он будет сторицей вознаграждён – ведь синтезатор АНС предоставляет ему выразительные возможности, во много раз превосходящие возможности обычного оркестра.

Попробуем заглянуть в завтрашний день электромузыки. Там ждёт нас немало музыкальных чудес. Одно из них – небольшие инструменты, изготовленные на полупроводниках. Лёгкие и удобные, они по качеству звучания не уступят обычным. Простая клавиатура сделает их доступными для любителя-непрофессионала. Такие инструменты могут стоить очень недорого. И это будут уже не экспериментальные образцы. Каждый, кто захочет приобрести подобный инструмент, сможет свободно купить его а магазине.

Техника сегодняшнего дня позволяет осуществить такие замыслы, о которых музыканты прошлого могли только мечтать. Это и светомузыка, и музыка с плавным изменением тембров, и пространственные эффекты звучания. А инструменты типа терменвокса позволят создать «танцующую музыку». Ведь артист балета может не одним только движением руки, но и всем танцем «сочинять» музыку, сопровождающую этот танец. И ещё много музыкальных чудес позволит осуществить радиоэлектроника. Их сейчас даже трудно предвидеть.

Эмиритон

Эмиритон - это одноголосый электрический музыкальный инструмент диапазоном в 6 1/2 октав. Инструмент этот не автоматический; на нем, так же как на рояле или скрипке, надо учиться играть. На эмиритоне можно достигать самых разнообразных звучаний: подражать скрипке, виолончели, кларнету, гобою, саксофону и многим духовым инструментам. Более того, даже такие специфические по тембру звуки, как барабанный бой, рёв самолёта, пение птиц и гласные человеческого голоса, воспроизводятся эмиритоном.

На нём можно исполнить любые сложные музыкальные произведения.

Сконструирован эмиритон А. А. Ивановым и А. В. Римским-Корсаковым.

Внешне инструмент напоминает фисгармонию без клавиш. Вместо них устроен электрический гриф. Это длинный реостат, над которым натянута эластичная контактная лента.

В корпусе эмиритона помещается ламповый генератор, регулятор тембра, фильтр и усилитель. Ламповый генератор работает по схеме, дающей разнообразные гармонические колебания. Нажимая на гриф в нужном месте, исполнитель включает в цепь генератора некоторую часть реостата и тем самым задаёт определённое напряжение на сетку лампы. Каждому напряжению соответствует своя частота колебаний.

Изменение окраски звука – тембра – достигают специальным устройством, которое изменяет форму колебаний. Пройдя через него, колебания поступают в электрофильтр. Фильтр помогает подчёркивать нужную частоту музыкального диапазона, то есть получать так называемые форманты звука.

Исполнитель управляет этим инструментом, пользуясь соответствующими рукоятками и небольшой клавиатурой, расположенными около грифа. Громкость звука регулируется ножной педалью. Из электрического фильтра колебания через усилитель поступают в репродуктор, расположенный внизу корпуса инструмента.

Богатый различными тембрами, эмиритон может давать звук какой угодно громкости. Это является большим его преимуществом по сравнению с обычными музыкальными инструментами, громкость звучания которых весьма ограничена.

Схемы простейших электронных устройств для начинающих радиолюбителей. Простые электронные игрушки и устройства которые могут быть полезны для дома. Схемы построены на основе транзисторов и не содержат деффицитных компонентов. Имитаторы голосов птиц, музыкальные инструменты, светомузыка на светодиодах и другие.

Генератор трелей соловья

Генератор трелей соловья, выполненный на асимметричном мультивибраторе, собран по схеме, приведенной на рис. 1. Низкочастотный колебательный контур, образованный телефонным капсюлем и конденсатором СЗ, периодически возбуждается импульсами, вырабатываемыми мультивибратором. В итоге формируются звуковые сигналы, напоминающие соловьиные трели. В отличие от предыдущей схемы звучание этого имитатора не управляемое и, следовательно, более однообраз ное. Тембр звучания можно подбирать, меняя емкость конденса тора СЗ.

Рис. 1. Генератор-иммитатор трелей соловья, схема устройства.

Электронный подражатель пения канарейки

Рис. 2. Схема электронного подражателя пения канарейки.

Электронный подражатель пения канарейки описан в книге Б.С. Иванова (рис. 2). В его основе также асимметричный мультивибратор. Основное отличие от предыдущей схемы — это RC-цепочка, включенная между базами транзисторов мультивибратора. Однако это несложное нововведение позволяет радикально изменить характер генерируемых звуков.

Имитатор кряканья утки

Имитатор кряканья утки (рис. 3), предложенный Е. Бри-гиневичем, как и другие схемы имитаторов, реализован на асимметричном мультивибраторе [Р 6/88-36]. В одно плечо мультивибратора включен телефонный капсюль BF1, а в другое — последовательно соединенные светодиоды HL1 и HL2.

Обе нагрузки работают поочередно: то издается звук, то вспыхивают светодиоды — глаза «утки». Тональность звука подбирается резистором R1. Выключатель устройства желательно выполнить на основе магнитоуправляемого контакта, можно самодельного.

Тогда игрушка будет включаться при поднесении к ней замаскированного магнита.

Рис. 3. Схема имитатора кряканья утки.

Генератор «шума дождя»

Рис. 4. Принципиальная схема генератора "шума дождя" на транзисторах.

Генератор «шума дождя», описанный в монографии В.В. Мацкевича (рис. 4), вырабатывает звуковые импульсы, поочередно воспроизводимые в каждом из телефонных капсюлей. Эти щелчки отдаленно напоминают падение капель дождя на подоконник.

Для того чтобы придать случайность характеру падения капель, схему (рис. 4) можно усовершенствовать, введя, например, последовательно с одним из резисторов канал полевого транзистора. Затвор полевого транзистора будет представлять собой антенну, а сам транзистор будет являться управляемым переменным резистором, сопротивление которого будет зависеть от напряженности электрического поля вблизи антенны.

Электронный барабан-приставка

Электронный барабан — схема, генерирующая звуковой сигнал соответствующего звучания при прикосновении к сенсорному контакту (рис. 5) [МК 4/82-7]. Рабочая частота генерации находится в пределах 50...400 Гц и определяется параметрами RC-элементов устройства. Подобные генераторы могут быть использованы для создания простейшего электромузыкального инструмента с сенсорным управлением.

Рис. 5. Принципиальная схема электронного барабана.

Электронная скрипка с сенсорным управлением

Рис. 6. Схема электронной скрипки на транзисторах.

Электронная «скрипка» сенсорного типа представлена схемой, приведенной в книге Б.С. Иванова (рис. 6). Если к сенсорным контактам «скрипки» приложить палец, включается генератор импульсов, выполненный на транзисторах VT1 и VT2. В телефонном капсюле раздастся звук, высота которого определяется величиной электрического сопротивления участка пальца, приложенного к сенсорным пластинкам.

Если сильнее прижать палец, его сопротивление понизится, соответственно возрастет высота звукового тона. Сопротивление пальца зависит также от его влажности. Изменяя степень прижатия пальца к контактам, можно исполнять незамысловатую мелодию. Начальную частоту генератора устанавливают потенциометром R2.

Электромузыкальный инструмент

Рис. 7. Схема простого самодельного электромузыкального инструмента.

Электромузыкальный инструмент на основе мультивибратора [В.В. Мацкевич] вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы, частота которых зависит от величины сопротивления Ra — Rn (рис. 7). При помощи подобного генератора можно синтезировать звуковую гамму в пределах одной-двух октав.

Звучание сигналов прямоугольной формы очень напоминает органную музыку. На основе этого устройства может быть создана музыкальная шкатулка или шарманка. Для этого на диск, вращаемый ручкой или электродвигателем, наносят по окружности контакты различной длины.

К этим контактам напаивают предварительно подобранные резисторы Ra — Rn, которые определяют частоту импульсов. Длина контактной полоски задает длительность звучания той или иной ноты при скольжении общего подвижного контакта.

Простая цветомузыка на светодиодах

Устройство цветомузыкального сопровождения с разноцветными светодиодами, так называемая «мигалка», украсит музыкальное звучание дополнительным эффектом (рис. 8).

Входной сигнал звуковой частоты простейшими частотными фильтрами разделяется на три канала, условно называемые низкочастотным (светодиод красного свечения); среднечастотным (светодиод зеленого. свечения) и высокочастотным (желтый светодиод).

Высокочастотная составляющая выделяется цепочкой С1 и R2. «Среднечастотная» компонента сигнала выделяется LC-фильтром последовательного типа (L1, С2). В качестве катушки индуктивности фильтра можно использовать старую универсальную головку от магнитофона, либо обмотку малогабаритного трансформатора или дросселя.

В любом случае при настройке устройства потребуется индивидуальный подбор емкости конденсаторов С1 — СЗ. Низкочастотная составляющая звукового сигнала беспрепятственно проходит через цепь R4, СЗ на базу транзистора VT3, управляющего свечением «красного» светодиода. Токи «высокой» частоты закорачиваются конденсатором СЗ, т.к. он имеет для них крайне малое сопротивление.

Рис. 8. Простая цветомузыкальная установка на транзисторах и светодиодах.

Электронная игрушка "угадай цвет" на светодиодах

Электронный автомат предназначен для отгадывания цвета включившегося светодиода (рис. 9) [Б.С. Иванов]. Устройство содержит генератор импульсов — мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2, связанный с триггером на транзисторах VT3, VT4. Триггер, или устройство с двумя устойчивыми состояниями, поочередно переключается после каждого из пришедших на его вход импульсов.

Соответственно, поочередно высвечиваются и разноцветные светодиоды, включенные в каждое из плеч триггера в качестве нагрузки. Поскольку частота генерации достаточно высока, мигание светодиодов при включении генератора импульсов (нажатии на кнопку SB1) сливается в непрерывное свечение. Если отпустить кнопку SB1, генерация прекращается. Триггер устанавливается в одно из двух возможных устойчивых состояний.

Поскольку частота переключений триггера была достаточно велика, заранее предсказать, в каком состоянии окажется триггер, невозможно. Хотя из каждого правила есть исключения. Играющим предлагается определить (предсказать), какой именно цвет появится после очередного запуска генератора.

Либо предлагается угадать, какой цвет загорится после отпускания кнопки. При большом наборе статистики вероятность равновесного, равновероятного высвечивания светодиодов должна приблизиться к значению 50:50. Для малого числа попыток это соотношение может не выполняться.

Рис. 9. Принципиальная схема электронной игрушки на светодиодах.

Электронная игрушка "у кого лучше реакция"

Электронное устройство, позволяющее сопоставить скорость реакции двух испытуемых [Б.С. Иванов], может быть собрано по схеме, приведенной на рис. 10. Первым высвечивается индикатор — светодиод того, кто первый нажмет «свою» кнопку.

В основе устройства триггер на транзисторах VT1 и VT2. Для повторного тестирования скорости реакции питание устройства следует кратковременно отключить дополнительной кнопкой.

Рис. 10. Принципиальная схема игрушки "у кого лучше реакция".

Самодельный фототир

Рис. 11. Принципиальная схема фототира.

Светотир С. Гордеева (рис. 11) позволяет не только играть, но и тренироваться [Р 6/83-36]. Фотоэлемент (фотосопротивление, фотодиод — R3) направляют на светящуюся точку или солнечный зайчик и нажимают спусковой крючок (SA1). Конденсатор С1 разряжается через фотоэлемент на вход генератора импульсов, работающего в ждущем режиме. В телефонном капсюле раздается звук.

Если наводка неточна, и сопротивление резистора R3 велико, то энергии разряда недостаточно для запуска генератора. Для фокусировки света необходима линза.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Клавишный электромузыкальный инструмент, схема которого показана на рисунке 1 сделан на одной микросхеме К561ЛА7, содержащей четыре логических элемента. Клавиатура состоит из двух блоков по 12 кнопок - клавиш в каждом. Каждый блок управляет одним голосом инструмента.
На элементах D1.1 и D1.2 сделан мультивибратор, вырабатывающий частоты от 988 Гц до 523 Гц.

С помощью кнопок клавиш S2 S13 можно выбирать такие частоты. 988Гц, 932Гц, 880Гц, 831 Гц, 784Гц, 740Гц. 698Гц, 659Гц, 622 Гц. 587Гц, 554 Гц и 523Гц. Это соответствует тонам: «Си» второй октавы, «Си-бемоль», «Ля». «Ля-бемоль», «Соль», «Соль-бемоль», «Фа», «Ми», «Ми-бемоль», «Ре». «Ре бемоль» и «До».

Частота колебаний на выходе мультивибратора зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления между входом и выходом элемента D1.1. Это сопротивление зависит от того какая из кнопок S2-S13 нажата, и какие из резисторов R2-R25 будут включены этой кнопкой.

Колебания с выхода мультивибратора через диод VD1 и резистор R27 поступают на базу усилителя на транзисторе V11, в коллекторной цепи которого есть динамик В1.

В микросхеме K561ЛA7 есть четыре логических элемента, на двух других, - D1.3 и D1.4 сделан второй мультивибратор, который почти такой же, как мультивибратор на D1.1 и D1.2, но емкость конденсатора С3 здесь больше чем С2, поэтому второй мультивибратор вырабатывает колебания тона вдвое ниже, чем первый.

Колебания с выхода мультивибратора на D1.3 и D1.4 через диод VD2 и резистор R28, так же, как и колебания первого мультивибратора, поступают на базу транзистора VT1.

Питается музыкальный инструмент от батареи напряжением 9V («Крона»). Большинство деталей расположены на небольшой односторонней печатной плате, монтажная схема и схема расположения печатных дорожек, которой показаны на рисунке 2.

Печатную плату можно сделать любым доступным способом. Дорожки могут выглядеть по-другому, например, быть шире или другой формы. Важно чтобы соединения были такими как на рисунке и не было замыканий между дорожками.

Кнопки, выключатель и динамик расположены на передней (верхней) панели пластмассовой коробки, которая служит корпусом.

Кнопки могут быть любого типа, - какие сможете приобрести. Важно чтобы они были замыкающими и без фиксации (то есть, замкнута пока держишь нажатой, а как отпустишь - размыкается). Динамик подойдет тоже практически любой, но желательно широкополосной малогабаритный, например, такой как в карманных приемниках. Подключая источник питания, будьте осторожны. так как при неправильной полярности подключения микросхема может сдохнуть.

После монтажа внимательно проверьте правильность монтажа, расположения деталей, установку микросхемы. Устанавливая микросхему помните, что ключ на её корпусе находится возле 1-го вывода или возле торца со стороны 1-го и 14-го вывода. То есть, если смотреть на рисунок 2, ключ будет слева.

При безошибочном монтаже и исправных деталях музыкальный инструмент работоспособен сразу после первого включения, но чтобы его звучание точно соответствовало нотному ряду необходимо сопротивления R2-R25 И R30-R53 подобрать при налаживании инструмента.

При этом, нужно пользоваться каким-то настроенным музыкальным инструментом, определяя ноты на слух, или частотомером измеряя частоту на выходе мультивибраторов (значения частот указаны вначале статьи).

Впрочем, серьезно относиться к данному инструменту не нужно, - это скорее игрушка, чем настоящий музыкальный синтезатор. Если все резисторы, а так же конденсаторы С2 и С3 будут именно таких номиналов, как показано на схеме, инструмент будет издавать звуки, достаточно близкие к звучанию соответствующих нот.

Впервые схема этого интересного электронного музыкального инструмента — игрушки появилась в журнале «Радио» в 1984 году, но позже (в 2002 г.) она была доработана И. Нечаевым – добавлен сенсорный регулятор громкости. Именно эту доработанную схему, несмотря на ее почтенный возраст, я и хочу предложить начинающим радиолюбителям. Конструкция инструмента проста для повторения, достаточно наглядна и может стать хорошей игрушкой не только ребенку, но и, как показывает практика, взрослому. Взглянем на схему устройства.

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор звуковой частоты, частота которого зависит от элементов R1, R2 и С1. Особенность генератора в том, что его частоту можно изменять интенсивностью освещения – за это отвечает фоторезистор R1. Чем выше освещенность фоторезистора, тем ниже его сопротивление и тем выше частота генератора. Именно поэтому музыкальный инструмент и называется «Светофон». Элемент DD1.3 является буферным, а DD1.4 совместно с конденсатором С2 является сенсорным регулятором громкости.

С регулятора сигнал поступает на усилитель, собранный на транзисторе VT1 и излучается головным телефоном ВF1. Итак, сигнал звуковой частоты, с выхода элемента DD1.3 поступает на дифференцирующую цепочку, состоящую из резисторов R3 (он подключен к сенсорам Е1,Е2), R4 и конденсатора С2. С нее короткие импульсы подаются на вход элемента DD1.4, усилитель и воспроизводятся головным телефоном. При этом если сенсоров не касаются, то R3 в работе цепи не участвует и громкость звука минимальна.

Если замкнуть сенсоры пальцем, то в работу включится резистор R3 и сопротивление кожи. Это позволит конденсатору заряжаться в паузах между импульсами, причем тем сильнее, чем сильнее перекрыты сенсоры пальцем. Благодаря этому на выходе элемента DD1.4 длительность импульсов увеличится, а громкость звука возрастет. Таким образом, перекрывая сенсоры пальцем, мы сможем в определенных пределах регулировать громкость звука, а меняя освещенность фоторезистора (к примеру, поворотом прибора относительно источника света) – частоту тона. После небольшой тренировки вполне реально сыграть на таком музыкальном инструменте несложную мелодию.

На месте DD1 могут работать К564ЛЕ5, К564ЛА7, К561ЛА7 , VD1 — КД521А, КД103А, КД503А. Конденсатор С3 – любой электролитический на рабочее напряжение не ниже 10 В, остальные – любые керамические. В качестве R1 можно использовать фоторезисторы ФСК-К1, СФ2-5, СФ2-6. В качестве излучателя BF1 подойдет любой телефон или динамическая головка сопротивлением не ниже 50 Ом.

Если сопротивление головки ниже, то вместо транзистора КТ315 придется поставить более мощный, к примеру, КТ972 с любой буквой. Конструкция светофона произвольная, сенсоры выполнены из кусочка фольгированного стеклотекстолита размером 20 х 30 мм. Для получения двух сенсоров вдоль полоски фольгу прорезают, ширина прорези – 0.5 … 1 мм.

Чаще всего вы встречали музыкальные и электромузыкальные инструменты с клавишной (реже с кнопочной) клавиатурой. В предлагаемом инструменте нет ни клавиш, ни кнопок. Его клавиатура составлена из двух металлических пластин (рис. 55), расположенных на лицевой панели небольшой шкатулки. "Замыкая" пластины одним или несколькими пальцами, добиваются нужной тональности, и из шкатулки звучит исполняемая мелодия.

Схема необычного электромузыкального инструмента приведена на рис. 56. Транзисторы VT1, VT2 и остальные детали соединены между собой так, что образуют несимметричный мультивибратор. Обратная связь, необходимая для возникновения колебаний, осуществляется с коллектора транзистора VT2 на базу VT1 через конденсатор С1. Но на базе транзистора VT1 нет постоянного напряжения смещения (относительно эмиттера), поэтому транзистор закрыт и мультивибратор не работает.

В таком состоянии устройство будет находиться до тех пор, пока не прикоснутся пальцем к сенсорам Е1 и Е2. Тогда между ними окажется включенным сопротивление участка кожи пальца. На базу будет подано напряжение смещения, и мультивибратор включится. В динамической головке ВА1 раздастся звук.

Тональность звука зависит от сопротивления между сенсорами, а оно, в свою очередь, определяется площадью участка кожи, приложенной к сенсорам. Кроме того, кожа каждого человека обладает своей проводимостью, а значит, сопротивлением, которое может в десятки и сотни раз отличаться от сопротивления кожи другого человека. Учитывая это, в мультивибраторе установлен переменный резистор R1 - им компенсируют это отличие и устанавливают для каждого исполнителя одинаковое начальное сопротивление между сенсором Е2 и базой транзистора VT1. Иначе говоря, каждый исполнитель может "настраивать" инструмент под свои руки. \

Работающий в первом каскаде транзистор VT1 - высокочастотный, кремниевый, структуры п-р-п. Заменять его низкочастотным транзистором такой же структуры (например, МП37, МП38) нельзя, поскольку с ним мультивибратор начнет работать сразу после подключения источника питания выключателем SA1, даже если не касаются сенсоров. Поэтому нужно установить указанный на схеме транзистор или в крайнем случае заменить его на КТ316А.

Вместо транзистора МП42Б подойдет МП39Б, МП41, МП42А, ГТ402А. Последний транзистор - наиболее мощный из перечисленных, с ним звук будет громче. Динамическая головка - любая, мощностью до 1 Вт и сопротивлением звуковой катушки постоянному току до 10 0м. Хорошие результаты получаются, например, с головкой 0,25ГД-19, под которую разработаны плата и корпус-шкатулка музыкального инструмента.

Переменный резистор - СП-I, постоянные - МЛТ-0,25, конденсатор - МБМ, выключатель - тумблер ТВ2-1, источник питания - батарея 3336.

Детали инструмента разместите на плате (рис. 57) из изоляционного материала.

Корпус-шкатулку инструмента (рис. 58) можно изготовить из любого изоляционного материала, например фанеры толщиной 4 мм. Нижняя крышка - съемная, чтобы можно было менять батарею питания (она прикреплена к крышке металлической скобой) .

В лицевой панели прорезаны щели напротив диффузора динамической головки. Изнутри щели закрыты неплотной тканью. Под переменный резистор и выключа

тель в лицевой панели просверлены отверстия - в них пропущены выступающие части указанных деталей и закреплены сверху гайками. Другого крепления платы не понадобится.

Сенсоры представляют собой планки шириной примерно 10 мм, вырезанные из меди, латуни или жести от консервной банки. Их можно прикрепить к лицевой панели на расстоянии 2. . .4 мм друг от друга. Загнутые изнутри корпуса концы планок соединяют проводниками с соответствующими деталями платы. Наружную поверхность планок зачищают до блеска наждачной бумагой.

Проверив монтаж и надежность паек, подайте выключателем питание на мультивибра-Рис. 58. Конструкция электро- тор установите движок переменного резистора

музыкального инструмента _ ____- „____________.

в крайнее левое по схеме положение (иначе говоря, в положение минимального сопротивления) и прижмите палец одновременно к обеим сенсорным пластинам. В динамической головке должен появиться звук сравнительно низкой тональности. Не отпуская пальца, поставьте движок переменного резистора в другое крайнее положение - тональность звука повысится.

Если звука нет, замкните сенсоры и добейтесь появления его подбором резистора R2 или R3. Резистор R2 подбирают в том случае, если звук едва прослушивается. При полном же его отсутствии нужно сначала замкнуть резистор R3 и убедиться в работоспособности мультивибратора, а затем подбирать резистор R3 (с меньшим сопротивлением) .

Закончив проверку и налаживание инструмента, можно поиграть на нем. Приложив палец к сенсорам, установите переменным резистором желаемую тональность звука. Сильнее прижимая палец к сенсорам или прикладывая к ним сразу несколько пальцев, изменяйте тональность звука и исполняйте несложную мелодию. Немного тренировки - и вы сможете уверенно играть на этом необычном музыкальном инструменте.

Чтобы изменить границы звукового диапазона инструмента, нужно подобрать конденсатор С1. При увеличении его емкости высота тона понижается, а при уменьшении - повышается.

Инструмент потребляет ток от источника питания только во время касания сенсоров, в остальное время транзисторы закрыты. Поэтому энергия батареи расходуется экономно. Заменять ее приходится, как правило, через 40. . . 50 ч работы инструмента.