Стилофон (Stylophone) своими руками или как познать саму сущность своего существования! Понять принцип работы транзистора и применить полученные знания для повторения оригинальной конструкции стилофона. Потратить ни один вечер на вопросы как и почему? А главное зачем мне использовать однопереходный транзистор, когда есть кр1006ви1 (ne555). Пройти все стадии гнева, отрицания, утраты и при этом не поддаться психозу и продолжить дальше нормально жить.
Да товарищи, сегодня вы узнаете как можно собрать аналоговый стилофон по аутентичной схеме, с некоторыми модификациями и исправлениями. Здесь мы не будем использовать все ту же одну статью, что под копирку набросали на различных сайтах. И да, не удивляйтесь, почему такое вступление у статьи… Вы по ходу чтения узнаете почему, как и от чего я сделал такое вступление. Присаживайтесь поудобнее, заварите чайку и наслаждайтесь материалом!
Писать что такое стилофон, для чего он нужен я конечно же не буду, у каждого есть дома интернет и он может обратится к своей любимой поисковой системе и узнать что это и как им пользоваться. Хотя уверен на 100%, что сюда вы попали как раз через очередной поисковый запрос, ну или нет. Сразу отвечу на некоторые возможные вопросы:
- Да мне нужно было собрать более аутентичную версию одноголосую без каких либо модификаций и это была моя главная мотивация.
- Нет, я не хочу использовать кр1006ви1, так слишком неинтересно, да и почему то я уверен, что там будет не то звучание, хотя не факт, может в дальнейшем соберу двуголосный инструмент с разными фильтрами… Но чувствую это превратится в мой долгострой под названием Вокодер, о котором до сих пор никому не известно и который до сих пор никто не видел и не слышал.
- Ну и сам процесс изучения и налаживания каких либо схем, как бы дико они не были реализованы для меня крайне интересен.
- Сам инструмент я хотел собрать достаточно давно, еще когда учился в техникуме. Выбор схемы для сборки устройства был сделан на вариант с однопереходным транзистором, по причини того, что он тогда был у меня под рукой. Ну а попытки доделать проект, спустя такой продолжительный срок не случайны, во первых не люблю я оставлять незаконченными свои проекты, а во вторых меня смотивировал стрим AgentDiego.
Итак вступление подошло к концу, теперь же перейдем непосредственно к теме нашей статьи. Первая попытка собрать стилофон была неудачной. А неудачной она была по нескольким причинам, но об этом чуть позже. Для начала первая ревизия, если конечно это можно назвать ревизией, была собрана на куске макетной платы.
Но как вы поняли, работоспособность этой конструкции оставляла желать лучшего. А если серьезно, то она не заработала. Не заработала она по причине того, что я банально не знал какие выводы у транзистора использовать, но к этому я пришел спустя несколько лет, когда решил еще раз в это дело залезть, тогда же я считал, что я выпаял неисправный транзистор из бп. Проблема в том, что в зарубежных схемах данный транзистор имеет одно обозначение, в наших другое, а большинство безграмотных или ленивых людей вообще рисует обычный тиристор. Наше схематическое обозначение однопереходного транзистора кт117а представлено ниже. У нас есть Эмиттер База 1 и База 2. А к каком базе подключать нагрузку, а к какой конденсатор неизвестно. Но было это неизвестно до определенного момента, когда в журнале «Радио» я увидел схему примитивной мигалки и на этой схеме были подписаны вывода транзистора. Кстати распиновка транзистора приведена ниже(вид сверху):
И вот макетная плата с первой попыткой собрать стилофон была отрыта в моей куче(Да в той самой куче, что фигурирует в других моих статьях). Ради интереса я вставил транзистор в ТТ и он успешно проверил его. Это была хорошая новость, во первых транзистор-тестер может проверять такие транзисторы, во вторых тогда я ничего не спалил и транзистор был исправным, когда я его выпаивал из блока питания. В спешке была собрана примитивная схема для проверки транзистора и он успешно издал первые звуки. Схему для проверки я подглядел в все в том же журнале, просто выкинул из нее все ненужное(((и поставил тда))), набросал на распечатке схемы стилофона, ну а для статьи перерисовал её для наглядности. После проверки теории приступаем к практике
Для повторения конструкции была выбрана схема, наиболее точно повторяющая оригинальную схему стилофона. Но в этой схеме допущены 3 ошибки, из-за которых она работать правильно не будет, а из-за одной из них работать не будет вообще:
- Неправильно подключен транзистор кт117а
- Неправильно подключена клавиатура
- Неправильное положение клавиатуры, на схеме высокие ноты подписаны справа, но это не соответствует номиналам резисторов на кливиатуре.
Высокие ноты начинаются с сопротивления 21к и на каждые пол тона ниже по резистору соответственно: 2К05, 2К18, 2к32 … 5к85 и последняя нота через резистор 390к на землю. Схему я исправил, но уже в другом тестовом экземпляре платы. Ниже представлена оригинальная схема стилофона и та «неправильная схема» из-за которой я сделал неправильную печатную плату. К сожалению в интернете большинство схем разительно отличаются от оригинала, есть схемы на дискретной логике, на микроконтроллерах, таймерах 555 и прочим. Путаницу вносит еще то, что информации по сборке стилофона по оригинальной схеме крайне мало, причем на русском языке информации еще меньше. Первый тестовый прототип был собран по схеме ниже, так же есть печатная плата, которую я выполнил в старом стиле с закругленными дорожками.
После травления платы был проведен тест конструкции. В этом тесте я и узнал, что в схеме, которую я собирал изначально есть ошибки, но после изучения журнала и сборки схемы выше я все-таки запустил её, банально припаяв транзистор с другой стороны платы, это как раз и поменяло нужные мне контакты местами. Как обычно демонстрационное видео под спойлером.
Итак, как можно заметить мой прототип имеет на своей плате небольшую область для макетирования, она даже пригодилась в дальнейшем. После изучения оригинальной схемы, а так же после исправления косяков методом навесного монтажа и исправления моей схемы, удалось добиться стабильной работы устройства, а что самое главное он начал идеально держать строй. На этом преимущества оригинальной схемы кончились. Теперь поговорим о недостатках. Их всего два, хотя один из них я бы не назвал недостатком, а назвал бы неудобством. Неудобство заключается в том, что у нас общий вывод «+», но эту проблему я решил обычным инвертором. А вот недостатком конструкции является его встроенный усилитель, если его можно так назвать. Данный каскад рассчитан на работу с динамиком сопротивление которого составляет 75 Ом. Найти такой динамик будет крайне трудно и я решил что вполне уместно будет добавить некий повторитель сигнала, по началу я поставил простой эмиттерный повторитель, но с ним возникли проблемы, касательно нагрева транзистора. В конечном итоге мне помог компьютер Сириус48К с его «усилителем» для динамика выполненном на дифференциальном каскаде. Схема простая и рабочая, но ей нужна предварительная раскачка сигнала, по этому, вместо динамика был установлен резистор 2к2 и уже усиленный сигнал подавался на дифференциальный каскад через конденсатор.
Ниже представлены схемы каскадов для усилителя, которые я протестировал «в полевых условиях». Идею с полевиком, который напрямую сажает динамик на землю, я сразу отсеял, ибо это не по аудиофильски и будет «жрать ток». Обычный повторитель сильно греется и так же потребляет лишний ток, схема дифференциальный каскад каскада из Сириуса, работает, но так же потребляет лишний ток. Самая последняя схема потребляет меньше всего и при этом работает лучше, чем предыдущие. В конечную ревизию пошла именно эта схема каскада. Ниже представлены фотографии первой тестовой ревизии стилофона, как мы видим кусок для макетирования пригодился и на нем распаян дифференциальный каскад и инвертор.
Изначально я сделал инвертор без обратной связи по массе и это повлияло на качество выходного сигнала. Видео ниже Это прекрасно демонстрирует.
После очередного изменения схемы получен успешный вариант конструкции стилофона. Ниже представлена актуальная схема, которая прекрасно работает и держит строй. В схеме есть незначительные изменения. С помощью резисторов R13 и R14 нужно будет добиться общего сопротивления в 12.581, при этом, если у нас последующие резисторы в клавиатуре подобраны очень точно, то инструмент уже будет держать строй., чтобы подстроить его надо крутить резистор «Подстройка» он же R8, перед первоначальной настройкой инструмента его нужно выставить в среднее положение. Резистор R14 отвечает за настройку строя, его можно подкрутить, если к нас уплывает строй. Так же можно заменить все резисторы в клавиатуре на подстроечные, тогда можно добиться еще более точной настройки инструмента. Устройство очень требовательно к питанию, по этому лучше установить линейный стабилизатор на 9 вольт. Чтобы отключить вибрато, надо параллельно резистору R3 подключить кнопку с фиксацией. Как и в предыдущей версии у нас есть место под макетирование.
Вторую тестовую версию стилофона я сделал так же, как и первую ЛУТом, и опять забыл разместить клавиатуру на нужном слое, но это не страшно т.к. заводские варианты уже будут иметь правильное расположение клавиатуры.
Финальным аккордом была проверка работоспособности каскадов. Которая доказала правильность всех моих доработок. Самое главное стилофон работает и при этом его потребление тока достаточно низкое, что позволит играть на инструменте продолжительное время без подзарядки.
Ниже представлено видео с окончательным тестовым вариантом конструкции стилофона. Все прекрасно работает, а это значит, что пора помещать все в корпус.
Небольшое дополнение. Для стабильной работы конструкции необходимо запитать устройство от стабилизированного источника питания 9 — 9,5 вольт! Желательно от линейного стабилизатора или же хорошего импульсного с качественной системой фильтрации, иначе при разряде батареи у нас будет уплывать строй.
Обновление от 18.05.2024
Достаточно на большой срок был заброшен проект, но теперь пришло время его доделать!
Был изготовлен новый корпус для устройства, я отказался от поделок из старого пластика и дихлорэтана, у меня теперь есть 3д принтер! А ещё я потерял маленький фонарь…
Это всего лишь тестовый образец, но вполне успешно работающий.
Источником питания послужили литиевые аккумуляторы от электронных сигарет. Осталось предусмотреть все остальное, в том числе разъёмы для подключения периферии и можно будет наконец заказать заводские платы.
А вот и первое испытание в собранном варианте. В качестве стилуса ручка и гвоздь.
Пока все, как будут новые изменения в проекте, я дополню статью.
Файлы:
Первая ревизия стилофона, печатная плата и схема (Eagle cad)
Корпус стилофона модель для печати: Корпус и Крышка
Источники:
Стримы AgentDiego: «Две схемы одного устройства» и «Стилофон. Опять и снова»
Поисковые системы