Sintetizzatore digitale di effetti sonori della sirena. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La sintesi digitale di segnali audio è diventata recentemente sempre più diffusa. A differenza dell'analogico, i metodi di sintesi digitale forniscono maggiore precisione, relativa semplicità di implementazione del circuito e alta riproducibilità delle soluzioni progettuali. Questo articolo discute la versione base del sintetizzatore di effetti sonori per una polizia veloce e una lenta sirena antincendio "ululante". La riproduzione e la ripetizione degli effetti viene eseguita automaticamente.

A differenza della sintesi analogica, che richiede la regolazione fine della frequenza degli oscillatori sinusoidali di riferimento, la sintesi digitale può semplificare notevolmente la circuiteria, grazie all'utilizzo di contatori a rapporto di divisione variabile del tipo KR1564IE7, che possono ridurre notevolmente il numero di microcircuiti utilizzati [1]. Il contatore KR1564IE7 è un divisore di frequenza con rapporto di divisione variabile. È controllato da un codice digitale che entra negli ingressi del caricamento parallelo del contatore. Questo codice è un numero binario corrispondente all'espressione di peso equivalente del fattore di divisione del contatore. E se questo codice viene modificato con una certa frequenza di clock, all'uscita del microcircuito KR1564IE7 appariranno un numero di divisioni di frequenza dell'oscillatore principale: un segnale di tono, la cui frequenza cambia secondo una certa legge [2].

La legge del cambiamento di frequenza del segnale tonale può essere impostata, ad esempio, come una sequenza linearmente crescente e decrescente di codici binari formati utilizzando un contatore reversibile a otto bit. In tal caso, l'espressione numerica equivalente del codice binario può variare, ad esempio, da zero al valore massimo e viceversa. La modifica della velocità di salita e discesa del codice binario può essere selezionata anche dall'hardware, il che significherà cambiare la velocità di salita e discesa del tono della sirena.

(clicca per ingrandire)

Lo schema del circuito elettrico di un sintetizzatore digitale di effetti sonori della sirena è mostrato in Fig. 1. Il sintetizzatore è costituito da generatori LF e HF accordabili, rispettivamente elementi DD1.1, DD1.2 e DD1.3, DD1.4; chiave elettronica DD2.1; pre-divisore con rapporto di divisione variabile DD3; controformatore reversibile di codici binari secondo la legge di aumento e diminuzione DD6, DD7; decoder-limitatore dei valori massimo e minimo della sequenza di codici DD8; divisore con rapporto di divisione variabile DD9, DD10; meandro trigger-divider-shaper DD11.1; stati trigger "start" - "stop" DD11.2 e il contatore del numero di ripetizioni dei periodi degli effetti sonori della sirena DD12. Il segnale dall'uscita del divisore trigger viene inviato a un amplificatore chiave realizzato sui transistor VT1 ... VT3. Il sintetizzatore è alimentato tramite uno stabilizzatore integrato del tipo KR142EN5A, installato sulla scheda del dispositivo.

Il sintetizzatore viene lanciato da un breve impulso positivo con un'ampiezza di 5 V con una durata di almeno 100 ns o premendo brevemente il pulsante SB1. In questo caso, il trigger DD11.2 viene riportato allo stato zero e il segnale dall'uscita diretta abilita il funzionamento del trigger DD11.1 e del contatore DD12, e il segnale dall'uscita inversa sblocca i contatori DD6, DD7 e abilita il funzionamento dei generatori DD1.1, DD1.2 e DD1.3, DD1.4. A questo punto il generatore sugli elementi DD1.1, DD1.2 lavora alla minima frequenza impostata dalla resistenza di sintonia R2, in quanto la chiave elettronica DD2.1 è chiusa e la resistenza R4 è disabilitata. Gli impulsi rettangolari di uscita del generatore sono divisi dal contatore DD3, il cui rapporto di divisione è impostato dai ponticelli S1 ... S4. All'istante iniziale, il contatore DD12 è nello stato zero, quindi il livello di un'unità logica è formato all'uscita dell'elemento DD4.4. Di conseguenza, il rapporto di divisione del contatore DD3 è massimo e pari a 15, in quanto tutti i suoi ingressi preimpostati D0...D3 (pin 15, 1, 10, 9) ricevono livelli di unità logiche.

Lo stato iniziale dei contatori DD6, DD7 corrisponde al codice binario massimo, in quanto prima del reset del trigger DD11.2, gli ingressi del preset "C" (pin 11) dei dati del contatore erano interessati da un livello di zero logico. In questo caso, il livello di zero logico generato all'uscita del bit più significativo "15" (pin 17) del decoder DD8, tramite il jumper S6 riporta allo stato zero il flip-flop RS DD5.1-DD5.2. La modalità di funzionamento dei contatori DD6, DD7 è definita come sottrazione. Questo stato del dispositivo corrisponde ad un aumento del tono di una lenta sirena antincendio "ululante".

Impulsi rettangolari dall'uscita del generatore RF con una frequenza di circa 100 kHz vengono inviati all'ingresso di sottrazione del contatore DD9 e dalla sua uscita all'ingresso di sottrazione del contatore DD10. All'uscita di DD10 viene generato un segnale acustico corrispondente al conteggio corrente del codice binario proveniente dagli ingressi dei contatori di preselezione DD9, DD10. Gli impulsi all'uscita di DD10 hanno un ciclo di lavoro ampio (ciclo di lavoro inverso), pertanto richiedono l'uso di un divisore di trigger DD11.1 per formare un meandro. La catena di integrazione C3R9 aumenta la durata degli impulsi di uscita per un chiaro trigger DD11.1.

Quando il contatore DD7 raggiunge lo stato zero, l'uscita "0" (pin 1) del decodificatore DD8 genera un livello zero logico, che imposta il trigger DD5.1 ​​su uno stato singolo, cambiando così la modalità dei contatori DD6, DD7 in sommatoria. Allo stesso tempo, all'uscita dell'elemento DD4.3 si forma un impulso negativo che, con la sua caduta positiva, aumenta di uno lo stato del contatore DD12. Ora, grazie al funzionamento dei contatori DD6, DD7 in modalità sommatoria, il tono della sirena lenta di chiamata diminuisce. Il cambiamento degli stati del contatore DD7 è indicato da una linea di LED HL1 ... HL14.

Quando il contatore DD12 passa al secondo stato e viene installato il diodo VD1, si forma un livello di unità logica all'uscita del decodificatore a diodi VD1 ... VD7, che apre il tasto DD2.1 e imposta la frequenza massima del generatore DD1.1, DD1.2, che corrisponde all'inizio della riproduzione degli effetti sonori di una sirena della polizia veloce. Successivamente, verranno generati tre periodi completi di una sirena della polizia veloce, dopodiché verrà generato un impulso positivo all'uscita "9" (pin 11) del contatore DD12, trasferendo il trigger DD11.2 allo stato singolo iniziale. Ora il dispositivo è pronto per un nuovo inizio.

Il dispositivo è assemblato su un circuito stampato (Fig. 2) con dimensioni di 150 x 90 mm da un foglio di fibra di vetro a doppia faccia di 1,5 mm di spessore. Il dispositivo utilizza circuiti integrati delle serie K561, KR1564, resistori costanti - MLT-0,125, resistori di sintonia - SP3-38b, condensatori - tipo non polare K10-17, ossido - tipo K50-35, LED HL1 ... HL14 - tipo AL307AM, BM, stabilizzatore integrale DA1 - tipo KR142EN5A, pulsante tipo KM1-1. I circuiti integrati della serie KR1564 (74HCxxN) sono intercambiabili con i corrispondenti analoghi della serie KR1554 (74ACxxN).

La configurazione del dispositivo consiste nell'impostare la frequenza desiderata del tono della sirena utilizzando la resistenza R6 e i ponticelli S5, S6, nonché il periodo di ripetizione utilizzando le resistenze R2, R4 e i ponticelli S1 ... S4. Un dispositivo assemblato da parti riparabili e senza errori funziona immediatamente all'accensione.

Letteratura

1. Cherevatenko V. e A. Campanello musicale automatico programmabile: Sat: "Per aiutare il radioamatore.", Vol. 103, pag. 52. -M.: DOSAAF, 1989
2. Cherevatenko V. e A. Dispositivo di segnalazione melodiosa. - “Radio”, 1992, n. 8, pp. 12-15.

Autore: Leonidovich O.A.

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