Данный музыкальный плеер был разработан для выставки 2013 Ottawa Mini-Maker Faire. Он создан на базе популярного таймера серии 555.
Основным критерием моей конструкции было улучшение надежности по сравнению с предыдущей версией музыкального плеера, который использовал карандашные пометки для резисторов. Эти карандашные пометки стирались от бумаги, перемещаемой по ним, и вытирали карандашный грифель.
Плеер имел ошеломительный успех. Он непрерывно работал почти по 14 часов на выставке Maker Faire, не говоря уже о постоянных запусках большим количеством детей.
Музыкальный плеер для выставки 2013 Ottawa Mini-Maker Faire
Ниже показана электрическая схема с использованием микросхемы-таймера серии 555.
Как работает плеер
Посмотрите на фотографию слева внизу. Непрерывный листок бумаги вращается вокруг двух роликов посредством поворота ручки для вращения. Этот листок бумаги имеет отверстия, которые обеспечивают проигрывание песни (в данном случае Scarborough Fair). Как показано на фотографии справа, бумага протягивается между прижимными проводниками, которые находятся сверху бумаги и медными пластинами, которые находятся под бумагой. Когда между ними находится прорезанное в бумаге отверстие, прижимные проводники электрически контактируют с пластиной и цепь замыкается. Электрический ток проходит через резистор(ы), припаянный(ные) к нижней части этой пластины (смотрите 4-ю фотографию внизу).
В соответствии с электрической схемой, показанной выше, для получения звука микросхема-таймер серии 555 посылает сигналы на разной частоте, или музыкальные ноты, к динамику. В данном случае реализовано 13 возможных частот. Частоты определяются конденсатором C1, резистором R2 и одним из 13 наборов резисторов, которые являются частью «прижимного проводника, пластин и наборов резисторов», которые показаны справа на электрической схеме.
Значения элементов C1 и R2 неизменны. Меняется только один из 13 наборов резисторов, через который в определенный момент проходит электрический ток. В каждый определенный момент времени используется только один набор резисторов. И как было указано в первом абзаце выше, набор резисторов выбирается в зависимости от того, между какими из прижимных проводников и пластинами находится отверстие. Согласно электрической схемы, показанной выше, например, для проигрывания музыкальной ноты D3 будет выбрана дорожка через 4-й набор резисторов, который составляет 4313 Ом.
При повороте ручки происходит перемещение бумаги. При этом отверстия обеспечивают контакт между другими прижимными проводниками и пластинами, что приводит к изменению сопротивления на выводе 6 микросхемы-таймера серии 555. В итоге микросхема посылает другие частоты, или музыкальные ноты, к динамику.
Посмотрите на пластины и резисторы внизу.
Как подбирались резисторы
Выбор резисторов.
Номиналы резисторов выбраны с учетом двух вещей. Во-первых, у меня был пакет со старыми резисторами, которые я купил в магазине б/у электроники, и которым, наконец, я решил найти отличное применение. Во-вторых, у меня была формула для подбора резисторов для микросхемы-таймера серии 555, согласно которой я смог получить требуемые частоты. Я нашел формулу для микросхемы-таймера серии 555 на Википедии, но изменил ее, чтобы вычислить частоту. Небольшие знания алгебры позволили мне вычислить значение сопротивления, которое необходимо добавить к R2, т.е. сопротивление для каждого набора резисторов, припаянных под пластинами.
Сами частоты взяты из таблицы основных нот для пианино и соответствуют частотам, которые я нашел в Интернете. Вставив формулу в сводную таблицу ниже, я смог подбирать значение емкости C1 и резистора R2, пока я не получил сопротивления, которые имели различные диапазоны значений с учетом погрешности, и в то же время оставались в диапазоне номиналов старых резисторов, которые были у меня в наличии.
Прикрепляю сводную таблицу, которую я использовал. Предоставляю на случай, если вы захотите сделать свою. Таблица предоставлена в двух различных форматах, в случае если один из форматов не будет открываться на ПК.
Вот видео, которое я снял, чтобы показать работу плеера и его некоторые конструктивные особенности.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IC1 | Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | КР1006ВИ1 | ||
| Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | ||||
| C1 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | |||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 | |||
| Резистор | 100 Ом | 1 | ||||
| Резистор | 51 Ом | 1 | ||||
| Резистор | 5242 Ом | 1 | B2 | |||
| Резистор | 4914 Ом | 1 | C3 | |||
| Резистор | 4313 Ом | 1 | D3 | |||
| Резистор | 3777 Ом | 1 | E3 | |||
| Резистор | 3531 Ом | 1 | F3 | |||
| Резистор | 3080 Ом | 1 | G3 | |||
| Резистор | 2679 Ом | 1 | A3 | |||
| Резистор | 2321 Ом | 1 | B3 | |||
| Резистор | 2157 Ом | 1 | C4 | |||
| Резистор | 1856 Ом | 1 | D4 | |||
| Резистор | 1588 Ом | 1 | E4 | |||
| Резистор | 1466 Ом | 1 | F4 | |||
| Резистор | 1240 Ом | 1 | G4 | |||