Электронный рояль

Одноголосную радиотехническую самоделку, о которой я сейчас расскажу, предложил начинающим конструкторам электромузыкальных инструментов радиолюбитель Ю. Иванков. Надеюсь, она тебе понравится.

Общее представление об устройстве и работе этого сравнительно неслож­ного инструмента дает его структурная схема, изображенная на рис. 307. В нем, как и во многих подобных ему одноголосных инструментах, два гене­ратора: генератор тона, частота колебаний которого управляется клавиа­турой, и генератор вибрато, частота колебаний которого практически постоянна и не превышает нескольких герц. Колебания генератора вибрато модулируют колебания генератора тона; модулированные колебания усиливают­ся и преобразуются динамической головкой Гр в звуковые колебания. Благо­даря генератору вибрато звук инструмента становится вибрирующим, что делает его более приятным для слуха.

Принципиальная схема электронной части инструмента показана на рис. 308. Генератор тона, в котором работают транзисторы Т3 и Т4, представляет собой разновидность несимметричного мультивибратора, генерирующего колебания пилообразной формы. Полный диапазон частот такого генератора может достигать четырех октав. Здесь же частота его колебаний изменяется скачкообразно при замыкании контактов клавишных переключателей Кн1— Кн17, включающих в цепь эмиттера транзистора Т3 резисторы — Эти резисторы, сопро­тивления которых подбирают опытным путем во время настройки инструмен­та, образуют частотозадающую цепь генератора тона.

В частотозадающей цепи семнадцать резисторов, значит, на такое же число фиксированных частот может быть настроен и генератор тона. В нашем случае — от частоты звука «до» первой октавы до частоты звука «ми» второй октавы. Поскольку резисторы соединены между собой последовательно, фикси­рованная частота колебаний генератора определяется теми резисторами, которые включены в эмиттерную цепь транзистора Т3. Если, например, замкнуты кон­такты Кн16, частота генератора определяется только суммарным сопротивле­нием резисторов R16 и R17. При этом замыкание любых других, располо­женных слева (по схеме) от уже замкнутых контактов, не изменяет сопро­тивления частотозадающей цепи и, следовательно, частоты генератора тона.

Колебания генератора тона, снимаемые с эмиттера его транзистора Т3, через конденсатор С6 подаются в цепь базы транзистора Т5 усилителя зву­ковой частоты. Конденсатор С5 и переменный резистор R29, соединенные между собой последовательно и подключенные параллельно конденсатору С4, обра­зуют цепь, с помощью которой можно осуществлять общую подстройку всех фиксированных частот генератора в пределах полутона. Чтобы частоты гене­ратора тона были устойчивы и не «плавали» с изменениями напряжения ис­точника тока, в цепь питания его транзисторов включен стабилитрон Ду Он постоянно поддерживает напряжение питания генератора на уровне 7,2 В, а избы­точное напряжение батареи Бх гаси г резистор R31.

В генераторе вибрато работают транзисторы Т1 и Т2. Как и генератор тона, а их схемы принципиально одинаковы, он также представляет собой несимметричный мультивибратор, но генерирует колебания частотой 5 — 7 Гц, определяемой конденсатором С1 и резистором R21. Генерируемые генератором вибрато колебания через корректирующую цепь С2Л23, выключатель В1 и фильтр R24С3 подаются к генератору тона и модулируют его колебания. Генератор вибрато может быть отключен от генератора тона выключателем В1. В этом случае звуки инструмента будут однотонными, не вибрирующими.

Усилитель звуковой частоты инструмента однокаскадный, на транзисто­ре Т5. Его выходная мощность небольшая — всего 40 — 50 мВт. Но ее вполне достаточно для громкого звучания головки 1ГД-18 или подобной ей головки 1ГД-28. Тембр звука можно изменять путем подключения конденсатора С7 тумблером В2 параллельно первичной обмотке выходного трансформатора Тр1.

Рис. 308. Принципиальная схема электронного рояля.

Питание инструмента осуществляется от батареи напряжением 9 В. Для более продолжительной работы ее целесообразно составить из двух батарей 3336Л, обладающих значительно большей емкостью, чем батарея «Крона» или 7Д-0,1.

Возможная конструкция инструмента показана на рис. 309. Корпус можно сделать из сухих прямослойных дощечек и фанеры. В передней части корпуса разместить клавиатуру, внутри — монтажную плату, головку Гр1 с акустической доской, обтянутую декоративной тканью, и батарею питания. Рядом с бата­реей — тумблер Вх подключения генератора вибрато к генератору тона. Пере­менный резистор R29 общей подстройки фиксированных час ют генератора тона и тумблер В2 изменения тембра звука инструмента размещены на дне корпуса, под клавиатурой. Резисторы частотозадающей цепи припаяны не­посредственно к контактным группам клавиатуры.

Крышка корпуса откидная. При поднятии стойки, удерживающей крышку, замыкаются контакты выключателя питания Ву Устройство этого выключателя показано на рис. 310. Его контактами служат пружинные контакты от электро­магнитных реле. При поднятии стойки она, поворачиваясь вокруг винта на угол 90°, выступом на коротком конце надавливает на контакты и замыкает их. Поднятая стойка длинным концом упирается в углубление в откидной крышке инструмент. Зазор между разомкнутыми контактами выключателя регулируют медной пластинкой, имеющейся между контактными пружинами.

Рис. 309. Конструкция электронного рояля.

Конструкция клавиатуры может быть произвольной. Однако желательно, чтобы размеры клавиш соответствовали стандартным, например, клавиатуре аккордеона. Свободный ход белых клавиш должен составлять 8 мм, ход черных клавиш 6 мм, зазор между клавишами должен составлять 0,8 — 1 мм. Клавиатура описываемого здесь рояля изготовлена из электротехнического картона толщиной 1 — 1,5 мм (рис. 311). Можно также использовать для кла­виатуры склеенный в два-ipn слоя более тонкий глянцевый картон (некоторые папки для бумаг). Прорези в картоне, образующие клавиши, делай острозаточенным ножом по металлической линейке. Чтобы клавишам придать жест­кость, приклей снизу клеем БФ-2 вырезанные по клавишам фанерные плас­тинки. Суши их под грузом, например под утюгом, нагретым до темпера­туры 40—50°С. А чтобы детали не приклеились к утюгу, проложи между ними два-три слоя писчей бумаги. Готовые клавиши окрась черной и белой нитроэмалеэой краской.

Для удержания клавиш на одном уровне к каждой из них прикрепи снизуу шнурок, натяжением которого будешь регулировать отгибание гвоздя, вбитого в общую рейку всей клавиатуры. Контактные пружинные клавиатуры должны быть отрегулированы так, чтобы усилие, необходимое для нажатия клавиш, бы­ло одинаково для всех клавиш, т. е. как говорят, чтобы не было «тугих» и «сла­бых» клавиш. Для бесшумной работы клавиатуры в местах соприкосновения нижних выступов белых клавиш приклей полоски из бархата (или сукна), а на фанерные пластинки в местах соприкосновения подвижных контактов — полоски из замши (или сукна).

Детали электронной части инструмента монтируй на плате (рис. 312) из листового гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1,5—2 мм. После настройки инструмента монтажную плату укрепи с помощью стоек на дне корпуса или акустической доске динамической головки. Для соединения монтажной платы с другими деталями инструмента используй любые монтажные провода с надежным изоляционным покрытием.

Настройка инструмента заключается в точном подборе сопротивлений ре­зисторов R1 — R17 частотозадающей цепи. Генератор вибрато при этом должен быть отключен от генератора тона. Сначала подбери резистор R17. Вместо него временно включи переменный резистор на 5 — 10 кОм, а между его движ­ком и контактами клавиши-кнопки Кнп — постоянный резистор сопротивлением 1 — 1,5 кОм. Изменяя сопротивление переменного резистора, устанавливай на слух по эталонному музыкальному инструменту (рояль, пианино, аккордеон) частоту колебаний задающего генератора, соответствующую звуку «ми» второй октавы. Совпадение частот генератора и музыкального инструмента определяют по отсутствию биений. Затем омметром измерь сопротивление временно вклю­ченной цепочки резисторов и вместо них впаяй в частотозадающую цепь постоянный резистор такого же сопротивления. Если номинала такого резистора нет, то необходимое сопротивление составь из двух-трех последовательно или параллельно соединенных резисторов. Точно так же подбирай резистор Rl6 (клавиша «ре диез» второй октавы), а затем последовательно резисторы R15 — R1.

Затем приступай к настройке генератора вибрато на частоту 5 — 7 Гц. Это достигается подбором емкости конденсатора С,. Но на колебания такой частоты наш слух не реагирует. Поэтому, чтобы настроить генератор на такую частоту, придется прибегнуть к осциллографу или делать это по вибрации звуков, издаваемых инструментом.

Амплитуду выходного напряжения генератора вибрато, от которого зависит глубина вибрации звука, устанавливай подбором резистора R23. Если ампли­туду вибрации нужно увеличивать, то сопротивление этого резистора уменьшай, и наоборот.

В генераторе вибрато амплитуда вибрации возрастает с высотой звука. Поэтому настройку его по амплитуде следует производить при нажатии верх­них клавиш инструмента.

Описание многоголосных электромузыкальных инструментов не входит в со­держание нашей беседы. А если они тебя заинтересуют, то придется обра­титься к соответствующей литературе.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель