Самодельный многоголосый электронный музыкальный инструмент. Простые имитаторы звуков, световые эффекты, игрушки (11 схем)
Для изготовления электронного музкального инструмента нам потребуется:
1. Микросхема NE555 – 1шт.
2. Резисторы: 6.8 кОм – 2 шт 4.7 кОм - 2 шт, 3.3 кОм – 2 шт, 2.2 кОм – 2 шт, 5.6 кОм – 1 шт. Использовать будем СМД, конечно можно и в ДИП корпусе, но печатнрую плату делал под СМД.
3. Керамические конденсаторы: 10 (103) нанофарад – 1 штука, 100 (104) нанофарад – 1 штука тоже.
4. Электролитический конденсатор на 22 пикофарад от 16 В.
5. Динамик 8 Ом.
6. Кнопки обычные 8 шт.
Теперь приступим к изготовлению устройства - скачайте печатную плату . Прежде всего паяем панель и керамические конденсаторы, если нету панелек - паяем микросхему напрямую.
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.
В последнее время я стал собирать конструкции, которые меня не очень удовлетворяли. Мультивибраторы, стробоскопы и триггеры перестали радовать мой глаз. Я решил "оживить" свои последующие конструкции, добавить в них звук. Эта идея вдохновила меня на создание моей первой конструкции со звуком - сенсорный музыкальный инструмент. Вот его фото:
Схема его на удивление простая - всего восемь деталей, не считая батарейки. Вот их список:
Резистор.....................................................1,5 кОм;
Резистор.....................................................1 кОм;
Резистор.....................................................470 Ом;
Резистор.....................................................10 кОм, переменный;
Транзистор..................................................КТ315Б;
Транзистор..................................................МП42Б;
Конденсатор...............................................100 нФ;
Динамик......................................................сопротивлением звук. катушки 8 Ом;
Теперь, перейдём к самой схеме. Она показана на рисунке:
Работает это устройство по такому принципу:
На транзисторах разной структуры собран несимметричный мультивибратор, нагрузкой которого является динамическая головка. В состоянии, показанном на схеме мультивибратор не работает. Звук в катушке, естественно, отсутствует. Но стоит включить между контактами E1 и E2 резистор, как в динамике зазвучит раздастся звук, тональность которого определяется сопротивлением этого резистора. Питание осуществляется от батарейки 4.5 В, но я взял "крону".
"Инструмент" реагирует на сопротивление от 1 мОм и ниже. Играть можно одним пальцем, или двумя руками. В первом варианте сенсоры надо расположить рядом друг с другом, а во втором на расстоянии.
Устройство можно разместить в корпусе, или сделать навесным монтажом, как это сделал я.
Транзистор КТ315Б заменим на любой из этой серии, а МП42Б можно заменить германиевым транзистором ГТ403Б или кремниевым из серии КТ817.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Биполярный транзистор | КТ315Б | 1 | В блокнот | |||
| Биполярный транзистор | МП42Б | 1 | В блокнот | |||
| Конденсатор | 100 нФ | 1 | В блокнот | |||
| Резистор | 10 кОм | 1 | Переменный | В блокнот | ||
| Резистор | 1.5 кОм | 1 | В блокнот | |||
| Резистор | 470 Ом | 1 |
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.
В настоящее время известно большое число разнообразных по устройству и звучанию электромузыкальных инструментов. О некоторых из них хорошо осведомлены широкие круги радиолюбителей и музыканты, о других знает лишь ограниченный круг специалистов. Есть простейшие инструменты, собранные всего на одном транзисторе, но существуют и такие, которые по сложности своего устройства могут соперничать с электронными вычислительными машинами. В этом параграфе мы будем рассматривать только относительно простые электромузыкальные инструменты, рассчитанные на повторение начинающими радиолюбителями и электромузыкантами. Часть описываемых инструментов больше напоминает собой транзисторизованиые игрушки. Но так или иначе принципы, на которых основано действие этих инструментов, являются основополагающими для более сложных и совершенных инструментов, приборов и средств автоматики.
Электронный орган на однопереходиом транзисторе. Одним из новых и перспективных в любительской практике полупроводниковых приборов является однопереходный транзистор . Наиболее часто подобные транзисторы используют в разного рода задающих генераторах, где частоту генерации можно менять в очень широких пределах путем изменения сопротивления или емкости в цепи эмиттера. Это свойство генераторов на однопереходных транзисторах использовано в простейшем электронном органе, принципиальная схема которого приведена на рис 41. Здесь транзистор Т1 включен в автогенератор электрических колебаний, частота которого изменяется при нажатии какой-либо из клавиш А—3, которые соединяют переменные резисторы R4—R11 с эмиттером однопереходного транзистора Т1. Частоту генерируемых колебаний, а следовательно, тон звучания можно регулировать путем соответствующей подстройки этих резисторов.
«Электронный орган» по схеме рис. 41 не имеет ни усилителя мощности, ни громкоговорителя, необходимого для создания звуковых колебаний. Поэтому его нужно присоединять хотя бы к гнездам для подключения звукоснимателя, имеющимся в каждом радиовещательном приемнике. В качестве транзистора Т1 наиболее подходит отечественный однопереходный транзистор КТ117.
Источником питания могут служить две последовательно соединенные батареи 3336Л. В журнале американских радиолюбителей, где описан этот «электронный орган», указано, что он может быть использован не только как занимательная игрушка, по с большой практической пользой в качестве многоканального сигнального устройства, например электрического звонка. При этом сигналы различаются не по числу звонков, а по тону сигнала, зависящему от нажатия той или иной клавиши.
Электронная канарейка. С давних времен канарейки радуют своим пением любителей природы. Но содержание канареек в домашних условиях требует определенного искусства и терпения. Видимо, по этим причинам в Японии и США появились в продаже искусственные канарейки, внешие очень похожие на настоящих и издающие трели, близкие к пению натуральных канареек. Источником этого пения являются миниатюрные транзисторные генераторы электрических колебаний специальной формы, которые при воспроизведении через динамическую головку имитируют пение настоящих канареек. Электронная канарейка имеет небольшие размеры и размещается в поддоне клетки, внутри которой помещается чучело или муляж птицы.
На рис. 42 приведена принципиальная схема электронной канарейки. Следует указать, что полярность включения электролитического конденсатора С1 указана правильно, так как она в данном устройстве определяется характерными процессами, происходящими в нем, а не полярностью источника питания.
Устройство, показанное на рис. 42, представляет собой блокинг-генератор на транзисторе Т1, время работы которого определяется полупериодом частоты повторения колебаний мультивибратора на транзисторах Т1 и Т2, а частота плавно меняется за время рабочего цикла блокинг-генератора.
Для изготовления канарейки с транзисторным оборудованием по схеме рис. 42 можно использовать транзисторы KT3I5 (Т1) и МП37 или МП38 (Т2). Оригинальные образцы электронных канареек питаются от четырех последовательно соединенных элементов 316 Конденсатор С1 может быть типа К50-6 на рабочее напряжение не менее 10 В. Резистор R8 проволочный, самодельный. Его сопротивление подбирается опытным путем. При этом следует учесть, что с уменьшением этого сопротивления растет выходная мощность, но зато увеличивается влияние параметров громкоговорителя на частоту блокинг-генератора, что нежелательно.
Налаживание устройства несложно и сводится в основном к установке при помощи переменного резистора R7 желаемой частоты повторения трелей. Для удобства эксплуатации электронной канарейки рекомендуется разместить все элементы электронного устройства в пластмассовом корпусе с отверстиями для диффузора динамической головки и оси резистора R7.
Карманная гавайская гитара. Многим знакомо своеобразное звучание музыкальных произведений, исполняемых на гавайских гитарах. Те, кто имеет представление о транзисторной технике, могут сделать себе малогабаритный электромузыкальный инструмент, с помощью которого любое низкочастотное устройство (например, радиоприемник) сможет издавать звуки, весьма близко напоминающие характерное звучание гаванской гитары. Вследствие своей простоты аппарат перекрывает всего две октавы.
В этом, конечно, он уступает настоящей гаванской гитаре, но зато занимает мало места. Собрать и наладить карманную гавайскую гитару может даже начинающий радиолюбитель. На рис. 43 приведена принципиальная схема такой гитары. Она работает следующим образом. Транзисторы Т1 и Т2 образуют задающий генератор, частота которого регулируется переменным резистором R1 («Тон»). Кроме того, она дополнительно модулируется по частоте колебаниями второго генератора на транзисторе Т3 (частота этих колебаний равна 6 Гц).
Модулированное по частоте напряжение задающего генератора, снимаемое с эмиттеров транзисторов Т1 и Т2, поступает через резистор R11 на эмиттер транзистора Т4. База последнего соединена непосредственно с общим проводом питания через резистор R16 и конденсатор С6, а также через резистор R15 и выключатель В1 («Игра») с плюсом питания. Выключатель В1 нормально разомкнут, напряжение смещения на базе транзистора Т4 равно нулю и транзистор Т4 закрыт. В результате выходное напряжение сигнала на коллекторе транзистора Т4 отсутствует.
При включении B1 конденсатор С6 начинает заряжаться через резистор R15, вследствие чего появляется напряжение смещения на базе транзистора Т4. По мере заряда С6 оно начинает увеличиваться, сначала быстро, потом медленно, пока не достигнет своего пре- дела, равного отношению сопротивления резистора R16 к сумме сопротивлений резисторов R15 и R16. Именно в результате плавного изменения смещения на базе транзистора Т4 частотно-модулированные колебания задающего генератора получают специфическую окраску.
Время установления колебаний на выходе устройства зависит от сопротивления резистора R16 и при его значении, указанном на рис. 43, составляет 1,5—2 с. При желании это время можно менять, подбирая номинал резистора R16, который целесообразно заменить переменным сопротивлением 510 кОм.
Резистор R4 регулирует глубину частотной модуляции, т. е. глубину вибраций. На время налаживания его также рекомендуется заменить переменным резистором сопротивлением 510 кОм. Частота модуляции может быть скорректирована путем замены резистора R6 переменным с сопротивлением 2—3 кОм.
Шкалу переменного резистора R1 («Тон») калибруют по музыкальным нотам, начиная от «си», используя в виде эталона настройки пианино или другой музыкальный инструмент. Процесс игры на описываемом «инструменте» несложен. Включают питание, выход устройства соединяют экранированным проводом с гнездами звукоснимателя приемника или со входом специального усилителя НЧ. Далее нажимают кнопку «Игра» и, вращая ручку «Тон», устанавливают желаемую тональность звучания. Громкость его регулируют органами управления усилителя НЧ или приемника, совместно с которыми используется инструмент. Мелодию подбирают, изменяя время нажатия на кнопку «Игра» и одновременно вращая с той или иной скоростью ручку «Тон».
При изготовлении карманной гавайской гитары могут быть использованы транзисторы типа МП40 или МП41 с любыми последующими буквенными индексами. В качестве источника питания целесообразно использовать две последовательно соединенные батареи 3336Л. Все детали инструмента во избежание действия внешних наводок должны быть размещены в металлическом корпусе.
Описанные выше электромузыкальные инструменты с успехом могут быть применены на различных детских концертах, в походах и для художественной самодеятельности. Здесь может оказаться Полезным также еще один электромузыкальный инструмент, описываемый ниже.
Электронный контрабас . Трудно контрабасисту. Его музыкальный инструмент высотой в рост человека ограничивает возможности перемещения исполнителя и пользования общественным транспортом, является темой различных юмористических рассказов. Вспомните, например, рассказ А. П. Чехова «Любовь с контрабасом».
Несмотря на всю свою громоздкость и внешнюю неуклюжесть, контрабас наряду с ударными является одним из ведущих инструментов практически любого эстрадного оркестра.
Но размеры контрабаса можно уменьшить, если выполнить его в виде электронного устройства. Электронный контрабас без труда можно будет брать с собой всюду, где он только потребуется. Для питания такого контрабаса можно использовать малогабаритную гальваническую батарею, а если понадобится озвучить просторные помещения, присоединить его к НЧ тракту обычного приемника или радиолы.
Электронный контрабас не может полностью заменить настоящий хотя бы потому, что он перекрывает только одну октаву, в то время как обычный две с половиной, но зато простота и доступность изготовления, а также небольшие размеры делают его весьма привлекательным для первых опытов с электромузыкальными инструментами.
На рис. 44 даны эскиз внешнего вида и принципиальная схема электронного контрабаса, описанного на страницах радиолюбительского журнала США.
Внешне электронный контрабас представляет собой (рис. 44, а) склеенный из тонких досок стержень с натянутой вдоль его продольной оси единственной металлической струной, перпендикулярно которой размещены 13 узких металлических полосок (ладов). Металлическая струна и лады являются элементами переключателя частот колебаний, генерируемых электронным устройством, показанным на рис. 44,6. Как видно из него, струна и лады соединены проводниками с соответствующими резисторами генератора контрабаса, вследствие чего при замыкании струны на тот или иной лад происходит изменение тональности звучания инструмента. Генератор электронного устройства контрабаса (рис. 44, б) собран на транзисторе Т1 и охвачен отрицательной обратной связью, осуществляемой двойным Т-мостом, состоящим из деталей R1 R2 С3 и С1 С2 R12—R25. Последовательно соединенные подстроечные резисторы R13—R25 включены так, как это показано на рис. 44,6, и в порядке, указанном на рис. 44, а. Струна контрабаса подключена к R25 и общему проводу (земле). Замыкание струны на лады приводит к изменению сопротивления в цепи одного из двух мостов отрицательной обратной связи, что вызывает изменение частоты генерируемых колебаний.
В составе электронного устройства контрабаса имеются еще два каскада. Один, на транзисторе Т2, служит для неискаженного усиления генерируемых колебаний; другой, на транзисторе Т3 — для усиления и сильного искажения сигнала подобно тому, как это сделано в описанных ранее «исказителях». Переключатели В1 и В2 позволяют получить различные режимы работы электронного контрабаса, а именно, когда включен только переключатель B1t на выходе устройства действует чистый неискаженный сигнал. При включении только переключателя В2 на выходе устройства действует сильно искаженный сигнал и, наконец, когда включены оба переключателя (В1 и В2) на выходе действуют гармоники и частично подавленный основной сигнал. Относительные уровни искаженного и неискаженного сигналов устанавливают, подбирая сопротивления резисторов R10 и R7 соответственно.
В устройстве по схеме рис. 44, б могут быть использованы транзисторы типа МП41А или МП42Б с коэффициентом ВСт=40-60 и более, постоянные резисторы типа ВС-0,125 или МЛТ-0,25, МЛТ-0,5, переменные R11 типа СПЗ-3 группы А нли В сопротивлением 20— 30 кОм, R13—R25 типа СПО или СПЗ-4а группы А сопротивлением 1,0—1,5 кОм, конденсаторы типа МБМ на напряжение 160 В. Источником питания могут служить две последовательно соединенные батареи 3336 Л или одна батарея «Крона-ВЦ».
Детали монтируют на двух платах: переменные резисторы R13—R25 — на металлической, транзисторы, конденсаторы и остальные резисторы — на плате из фольгированного текстолита или ге-тинакса. Обе платы устанавливают в корпусе контрабаса с задней стороны его, при этом желательно, чтобы к осям переменных резисторов был свободный доступ. Выход устройства подключают ко входу усилителя НЧ или гнездам звукоснимателя приемника посредством гибкого экранированного кабеля длиной 3—4 м, имеющего на обоих концах однополюсные или унифицированные вилки.
Лады контрабаса изготовляют из латунных или жестяных пластинок шириной 10 мм и располагают в верхней части корпуса инструмента с интервалом 40—50 мм. Общая высота контрабаса (рис. 44, а), включая штырь, должна быть по плечо исполнителю, т. е. примерно 130—150 см.
Налаживание электронного контрабаса начинают с тщательной проверки соединений деталей и проводников, полярности включения батареи. Затем выход устройства подключается ко входу усилителя НЧ и нажатием кнопки Кн1, размещенной в верхней части грифа инструмента, включается питание. Если при этом в громкоговорителе будет слышен звук низкой частоты, громкость которого меняется при вращении ползунка переменного резистора R11, то это будет свидетельствовать о том, что генератор работает. При отсутствии звука необходимо проверить исправность транзисторов и соответствие режимов работы их по постоянному току требуемым значениям. В случае отклонения более чем на ±15% необходимо подобрать сопротивление резистора R3 или заменить транзистор Т1.
Контрабас настраивают на основные тона звучания, включив только переключатель В1 и используя в качестве эталона хорошо настроенный рояль или пианино. Сначала струну прижимают к ладу А, ударяют на рояли по клавише ноты до малой октавы и переменным резистором М13 добиваются одинакового звучания рояля и контрабаса. Затем струну прижимают к последующим ладам в алфавитном порядке и, ударяя на рояли по клавишам нот, перечисленных в табл. 7, ведут соответствующими переменными резисторами дальнейшую настройку контрабаса. Очевидно, что для нее нужно иметь хороший музыкальный слух и знать музыкальную грамоту.
Окончив настройку на основные тона, подбирают такой номинал резистора R7, при котором соединенный с контрабасом усилитель НЧ (или приемником) отдает полную мощность при нахождении ползунка переменного резистора R11 в положении максимума громкости. Затем, не выключая В1 включают переключатель В2 и, подбирая сопротивление резистора R10, добиваются желаемого оттенка звучания электронного контрабаса. Налаживание заканчивают проверкой качества звучания при включении только переключателя В2. Игра на «электронном контрабасе» несложна и доступна многим.
Васильев В. А. Зарубежные радиолюбительские конструкции. М., «энергия», 1977.
Ключевые теги: ,
