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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 고급 음악 메트로놈. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
3년 '라디오' 1996호에는 '뮤지컬 메트로놈'이라는 기사가 실려 독자들로부터 큰 호응을 얻었다. 얼마 후 저자는 자신의 디자인을 개선했으며 오늘 그녀의 새 버전을 소개합니다. 사운드 "클릭"으로 비트를 설정할 수 있을 뿐만 아니라 음표를 연주할 수 있는 메트로놈은 전문 음악가뿐만 아니라 초보자를 위한 조수가 될 수 있습니다. [1]에서 설명한 음악 메트로놈은 Largo에서 Prestissimo까지 음악 템포의 주파수를 쉽게 제어할 수 있고 안정적인 튜닝으로 어떤 악기에도 조정할 수 있다는 점에서 편리합니다. 메트로놈의 모든 템포는 개별적으로 조정됩니다. 온도나 공급 전압의 영향으로 마스터 오실레이터의 주파수가 변경되면 각 페이스의 주파수 F를 다시 조정할 필요가 있습니다. 단일 마스터 오실레이터를 기준으로 주파수 F0을 특정 계수 계수로 나눔으로써 모든 속도의 주파수를 얻으면 작업이 크게 단순화됩니다(장치 [2]에서 수행되는 방식과 유사). 그런 다음 주파수 F0의 드리프트를 올바르게 보상함으로써 하나가 아닌 모든 음악 템포의 주파수를 한 번에 올바르게 조정할 수 있습니다. 계산에 따르면 마스터 오실레이터를 7번째 옥타브의 "re" 음표 주파수(이론적 값 F0 = 18794,545Hz)로 튜닝하는 것이 가장 편리합니다. 그런 다음 주파수 F0을 8로 나누면 4 옥타브의 "re", 16 - 3 옥타브의 "re", 32 - 2 옥타브의 "re", 64 - "re"를 얻습니다. 1 옥타브 . 마지막으로 0비트 이진 카운터를 사용하여 F8을 256으로 나누면 큰 옥타브의 "D" 음표에 해당하는 73,4Hz의 주파수를 갖는 직사각형 펄스를 생성합니다. 다음으로 가변 2자리 계수 계수(주파수 분할) K2를 제공하는 주파수 분할기를 사용해야 합니다. 예를 들어, K98 = 0로 설정하면 총 나누기 계수 K0을 쉽게 계산할 수 있습니다. K1 = K2 K256 = - 98 25088 - 1, 여기서 K256 = 0,75은 첫 번째(예비) 카운터의 계수 계수입니다. 이 경우 두 번째 주파수 분배기의 출력에서 주파수 Fact가 약 18794,5Hz(25088Hz: 2)이고 가장 느린 Largo 템포에 해당하는 펄스가 형성됩니다. K21 = 0일 때 K256 = 21 5376 = 3,5 또는 Ffact = = 2Hz - 이것이 가장 빠른 Prestissimo 템포입니다. 다른 요율은 K85를 73, 63, 54, 1 등으로 취하여 얻을 수 있습니다(표 2 참조). 이 표는 서로 다른 비율의 빈도 형성의 상대적 오류가 15%를 초과하지 않음을 보여줍니다. 실제로 이러한 작은 오류는 인접한 속도 사이의 주파수 "거리"가 약 XNUMX%이기 때문에 상당히 허용 가능합니다.
이 원리에 따라 만들어진 메트로놈의 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 논리 요소 DD1.1, DD1.2, 저항 R1, R2 및 커패시터 C1에는 7 옥타브의 "re"음 주파수에 맞춰진 마스터 오실레이터가 조립됩니다. 첫 번째 주파수 분배기(이진 카운터 DD2.1, DD2.2)에서는 점차 감소합니다. 카운터의 출력에서 해당 옥타브의 음표 "re"가 형성됩니다(그림 1). 마지막 출력(주파수 73,4Hz)의 펄스는 카운터 DD3, DD4 및 요소 DD1.3, DD1.4, DD5.1에서 만들어진 두 번째 주파수 분배기의 입력으로 공급됩니다. 카운터 DD2.1 및 DD2.2의 나머지 출력 신호는 스위치 SA2의 접점에 적용됩니다.
이 스위치의 슬라이더가 다이어그램에 따라 위쪽 위치로 이동했다고 가정합니다. 부하 저항 R1 및 R5이있는 이미 터 팔로워 회로에 따라 연결된 증폭 트랜지스터 VT6의베이스에 펄스가 4 옥타브의 "re"음표 주파수로 공급됩니다. 위에서 두 번째 위치로 설정될 때 - 3번째 옥타브의 "re" 음표 등. 가장 낮은(1번째) 위치로 설정되면 정상 작동 모드이며 사운드의 펄스는- 형성 부분은 요소 DD5.2 - DD5.4, 저항 R3, R4, R7 및 커패시터 C2, C5에 구축된 트랜지스터 VTXNUMX 메트로놈의 베이스로 전송됩니다. 두 번째(조정 가능) 주파수 분배기는 [3, Fig.18]에 설명된 방식에 따라 만들어집니다. 필요한 계정 계수는 1개의 위치(음악 템포 수에 따라)가 있는 SA11 스위치를 사용하여 설정됩니다. 예를 들어 엔진이 가장 낮은 위치로 설정된 경우 DD2 요소의 입력 5.1는 숫자 "2"을 설정하는 카운터 DD4의 출력 4(핀 20)에 연결됩니다. 동시에 요소 DD1의 입력 5.1은 숫자 "1"을 설정하는 카운터 DD3(핀 2)의 출력 1에 연결됩니다. 따라서 총 점수 계수는 Prestissimo 템포에 해당하는 21입니다. 슬라이드 스위치 SA1을 최상위 위치로 이동하면 요소 DD5.1의 입력이 출력 9 DD4(핀 11) 및 8 DD3(핀 9), 즉 숫자 "90" 및 " 8"이 주어져 계수 점수 K2 = 98(Largo 페이스)을 실현합니다. 다른 주파수 분할 계수 K2 설정의 정확성은 그림 1과 표에서 쉽게 알 수 있습니다. 1. 모든 계수 K2에 대해 DD1.4 요소의 출력에서 6,8ms 지속 시간의 짧은 펄스가 형성되는 것이 중요합니다. 3,5Hz(Prestissimo 템포)의 주파수에서 펄스 반복 주기는 느린 Largo 템포(286Hz) - 0,75ms에서 1333ms입니다. 언급 된 펄스가 다시 끝나 자마자 이전에 방전 된 커패시터 C2는 왼쪽 (다이어그램에 따라) 판으로 케이스에 연결된 것으로 밝혀졌습니다. DD5.2 요소 입력의 전압 레벨이 낮아지고 출력이 높아져 요소 DD5.3 및 DD5.4에서 사운드 생성기를 작동할 수 있습니다. 얼마 후 가변 저항 R4의 저항에 따라 커패시터 C2가 (저항 R3 및 R4를 통해) 충전되어 DD5.2 요소 출력의 하이 레벨이 다시 로우로 변경됩니다. 사운드 제너레이터가 중지됩니다. 즉, 여기에서 사운드 생성기는 6,8ms 펄스가 끝난 직후 짧은 시간 동안 작동합니다. 펄스가 다시 발생하면 커패시터 C2는 다시 빠르게 방전됩니다. 방전은 DD5.2 요소의 내부 다이오드를 통해 발생합니다. 음극은 미세 회로의 전원 공급 장치에 연결되고 양극은 요소의 해당 입력에 연결됩니다. 자세한 사항은 [4, fig. 6]). 명확하게 구별되는 톤이 아닌 "클릭"을 달성하기 위해 사운드 펄스의 지속 시간을 설정하는 방법은 [1]에 자세히 설명되어 있습니다. 저항 R7의 저항은 HA1 압전 세라믹 이미 터가 기본 공진 주파수에서 작동하도록 선택됩니다. [5]에 따르면 ZP-1 이미 터의 경우 이것은 2kHz보다 약간 큽니다. 차단 커패시터 C3은 전원 회로에서 고주파 전압 리플을 제거하고 C4는 저주파 전압 리플을 제거하는 역할을 합니다. 보호 다이오드 VD1은 장치에 역 극성 전압이 공급되는 것을 방지합니다. 6V의 출력 신호는 커패시터 C6을 통해 저항 R0,25에서 제거할 수 있으므로 볼륨이 충분하지 않은 경우 메트로놈을 사운드 증폭 장비의 입력(예: 믹서를 통해)에 연결할 수 있습니다. 저항 R6이 작기 때문에 연결 와이어의 차폐 요구 사항을 크게 줄일 수 있습니다. 개별 "클릭" 사이의 일시 중지에서 메트로놈은 거의 전기를 소비하지 않으며 "클릭" 동안 전류 소비는 약 3~4mA로 증가합니다. 사운드 펄스의 지속 시간이 길수록 (약 2kHz의 주파수에서 최소 15ms 여야 함) 음악 템포가 높을수록 에너지 소비가 커집니다. 따라서 Prestissimo 템포에서 메트로놈은 평균 0,15 ... 0,2 mA를 소비하는 반면 Largo 템포에서는 0,03 ... 배터리 0,045D-7만 소비합니다. 메트로놈의 모든 음악 템포를 동시에 조정하려면 SA2 스위치를 "pe1", "pe2", "pe3" 또는 "pe4" 음표에 해당하는 네 가지 튜닝 위치 중 하나로 전환하면 됩니다. 스위치 SA1의 위치는 중요하지 않습니다. 올바른 튜닝 (피아노, 아코디언 또는 버튼 아코디언)으로 악기를 연주하면 정확히 동일한 음표가 저항 R1에 의해 마스터 오실레이터의 주파수가 설정됩니다. 이것이 달성되면 메트로놈 설정은 표 1과 같이 됩니다. 4. "pe3" 음이 가장 크게 들립니다. "pe1"에서 시작하여 "peXNUMX"까지 남은 음의 음량은 옥타브 수가 감소함에 따라 감소합니다. 작동 모드에서 메트로놈은 단일 톤 사운드 쇼크("클릭")를 재생합니다. 일반 (일반) 비트와 악센트가 있는 (가장 강한) 비트를 모두 재생해야 하는 경우 메트로놈에 추가 노드를 도입해야 합니다. 그 구성표는 [1], 그림에 나와 있습니다. 2. 이를 위해 먼저 논리 요소 DD5.2 - DD5.4, 트랜지스터 VT1, 저항 R3 - R7, 커패시터 C2, C5, C6, 이미 터 HA1과 같은 구성 요소가 제외됩니다. 둘째, 커패시터 C2 대신 노드의 하단 출력이 "To pin 1.4 DD1"로 지정된 메트로놈 요소 DD1의 출력에 연결됩니다. 셋째, 노드의 온-오프 스위치 SA1은 2위치 메트로놈 스위치 SA2.4로 대체됩니다. 요소 DD1의 출력은 하단 고정 접점에 연결되고 이동 접점은 트랜지스터 베이스에 연결됩니다. 추가 노드의 VT1. 장치의 두 부분은 공통 다이오드 VD1을 통해 공급됩니다. "악센트"와 "보통"을 재현하는 메트로놈의 작업은 [XNUMX]에 자세히 설명되어 있습니다.
그러나 메트로놈을 조정하고 "건물"의 정확성을 주기적으로 모니터링하는 것은 여전히 편리하지 않습니다. 이러한 절차를 피할 수 있습니까? 꽤 가능하다는 것이 밝혀졌습니다. 무화과에. 2는 메트로놈의 다른 부분을 보여줍니다. 제외된 논리 요소 001.1, DD1.2 및 카운터 DD2.1, DD2.2(그림 1 참조) 대신에 [176, Fig. . 5]. 메트로놈 "튜닝"의 안정성은 소형 "시계" 석영 공진기 ZQ2을 사용하여 주파수 F6 = 9Hz를 안정화함으로써 달성됩니다. K0IE32 마이크로 회로(핀 768)의 출력 1에서 주파수 9Hz의 직사각형 펄스가 형성됩니다. 대략 주파수는 커패시터 C176, 정확히 - C5에 의해 선택됩니다. 주파수가 64Hz인 펄스는 두 개의 K561IE8 마이크로 회로(DD3 및 DD4)에 조립된 조정 가능한 분배기의 입력에 공급됩니다. 유일한 차이점은 이러한 미세 회로의 출력이 SA1 스위치로 라우팅되는 방식이 다소 변경되었다는 것입니다. 64Hz의 주파수는 이전 버전의 메트로놈의 73,4Hz의 주파수와 현격히 다르기 때문에 K2 및 K1=512의 다른 값이 필요합니다(표 2 참조). 표는 이 버전의 메트로놈에서 비율 형성 오류가 이전 버전보다 적음을 보여줍니다. 장기 주파수 안정성은 여기에서 훨씬 더 높습니다. 지속 시간이 약 6,8ms인 짧은 펄스 대신 지속 시간이 약 7,8ms인 펄스가 형성됩니다. 두 값 모두 두 번째 주파수 분배기의 입력에 적용된 펄스 반복 주기의 절반과 같습니다. 그렇지 않으면 이 메트로놈의 작동은 이전 메트로놈과 다르지 않습니다.
더 이상 마스터 오실레이터의 주파수 F0을 주기적으로 제어할 필요가 없기 때문에 스위치 SA2는 회로에서 제외되고 트랜지스터 VT1의 베이스는 요소 DD5.4의 출력에 연결됩니다(그림 1의 표기). 이 버전의 메트로놈에서는 DD1.1 및 DD1.2의 두 가지 요소가 출시되었으므로 푸시 풀 브리지 증폭기의 최종 노드를 조립하는 것이 좋습니다(트랜지스터 VT1, 저항 R5 및 R6, 커패시터 C6 및 이미 터 HA1 - 그림 1), 경제적 인 스위칭 모드에서 작동합니다 (그림 3).
증폭기는 다음과 같이 작동합니다. "클릭"은 없지만 DD11 칩의 핀 5에 연결된 증폭기 입력에는 엄청나게 낮은 레벨이 있으므로 DD1.1 요소의 출력은 높습니다. 커패시터 C8은 저항 R9를 통해 방전됩니다. 방전하는 데 15ms 밖에 걸리지 않습니다. 이로 인해 DD1.2 소자의 출력도 높아져 모든 트랜지스터 VT1-VT4가 닫히고 가변 저항 R10을 통해 전류가 흐르지 않습니다. 직사각형 펄스 패킷 인 증폭기 입력에 "클릭"이 나타나면 커패시터 C8이 다이오드 VD2와 저항 R8을 통해 빠르게 충전됩니다. 충전에는 약 0,15ms가 소요됩니다. 증폭기 입력에 "클릭" 펄스가 있는 한 충전 상태를 유지합니다. 따라서 DD1.1 및 DD1.2 요소의 출력 신호는 사운드 전송 중에 위상이 다르며 이는 브리지 증폭기의 올바른 작동에 필요합니다[2]. 가변 저항 R10(메트로놈 볼륨 컨트롤)을 통해 교류가 흐르고 크기뿐만 아니라 방향도 주기적으로 변경되며 이미터 HA1은 이 사운드 주파수를 재생합니다. 그러나 다음 "클릭"이 끝나 자마자 커패시터가 너무 많이 방전되어 요소 DD1.1 및 DD1.2의 출력 모두에 높은 수준이 나타납니다. 앞으로 메트로놈 앰프의 작동주기가 반복됩니다. 이러한 앰프가 있는 메트로놈의 볼륨은 크게 증가하지만 평균 전류 소비도 증가합니다. 예를 들어 Largo 템포에서 메트로놈은 평균 1mA 미만을 소비하는 반면 Prestissimo 템포에서는 약 3mA를 소비합니다. 그러나 "클릭"하는 동안 그리고 조금 후에 소비되는 전류는 약 30mA이므로 "Krona"배터리에서 이러한 메트로놈에 전원을 공급하는 것은 거의 권장되지 않습니다. 5 ... 9 요소 334 또는 337, 동일한 수의 배터리 D-0,55 또는 2 ... 3 배터리 3336을 사용하는 것이 좋습니다. 저항 R9의 저항을 줄임으로써 전력 소비를 다소 줄일 수 있습니다. 그런 다음 "클릭" 후 트랜지스터 VT1 및 VT4가 지속적으로 열리는 시간이 줄어듭니다. 장치의 저전력 부분(마이크로 회로)은 VD1 다이오드를 통해 동일한 소스에서 공급됩니다. [1]에 따르면 SP-7 이미터의 공진 주파수는 3...4kHz입니다. 이것은 저항 R7의 저항이 1,5 ... 2 배 감소해야 함을 의미하므로 사운드 생성기를 특정 이미 터의 공진에 맞게 조정합니다. 또한 커패시터 C2의 커패시턴스를 약 0,15μF로 늘리거나 저항 R3 및 R4의 저항을 각각 30 및 300kOhm으로 증가시켜야 할 수도 있습니다. 문학
저자: V.Bannikov, 모스크바
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