Sintetizador digital de efeitos sonoros de sirene. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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A síntese digital de sinais de áudio tornou-se recentemente cada vez mais difundida. Ao contrário dos métodos analógicos, os métodos de síntese digital fornecem maior precisão, relativa simplicidade de implementação de circuitos e alta reprodutibilidade de soluções de design. Este artigo discute a versão básica do sintetizador de efeitos sonoros para uma polícia rápida e uma sirene de incêndio “uivante” lenta. A reprodução e repetição de efeitos é realizada automaticamente.

Ao contrário da síntese analógica, que requer um ajuste fino da frequência dos osciladores senoidais de referência, a síntese digital pode simplificar significativamente os circuitos, graças ao uso de contadores com taxa de divisão variável do tipo KR1564IE7, que podem reduzir significativamente o número de microcircuitos usados ​​[1]. O contador KR1564IE7 é um divisor de frequência com uma relação de divisão variável. É controlado por um código digital que entra nas entradas do carregamento paralelo do contador. Este código é um número binário correspondente à expressão de peso equivalente do fator de divisão do contador. E se esse código for alterado com uma certa frequência de clock, na saída do microcircuito KR1564IE7, várias divisões de frequência do oscilador mestre aparecerão - um sinal de tom, cuja frequência muda de acordo com uma determinada lei [2].

A lei da mudança de frequência do sinal de tom pode ser definida, por exemplo, como uma sequência linear crescente e decrescente de códigos binários formados usando um contador reversível de oito bits. Nesse caso, a expressão numérica equivalente do código binário pode variar, por exemplo, de zero ao valor máximo e vice-versa. Alterar a taxa de aumento e queda do código binário também pode ser selecionado por hardware, o que significará alterar a taxa de aumento e queda do tom da sirene.

(clique para ampliar)

O diagrama do circuito elétrico de um sintetizador digital de efeitos sonoros de sirene é mostrado na Fig. 1. O sintetizador consiste em geradores sintonizáveis ​​de LF e HF, elementos DD1.1, DD1.2 e DD1.3, DD1.4, respectivamente; chave eletrônica DD2.1; pré-divisor com taxa de divisão variável DD3; contra-formador reversível de códigos binários de acordo com a lei de aumento e diminuição DD6, DD7; decodificador-limitador dos valores máximo e mínimo da sequência de código DD8; divisor com taxa de divisão variável DD9, DD10; meandro divisor de gatilho DD11.1; estados de gatilho "start" - "stop" DD11.2 e o contador do número de repetições de períodos de efeitos sonoros da sirene DD12. O sinal da saída do divisor de gatilho é alimentado para um amplificador chave feito nos transistores VT1 ... VT3. O sintetizador é alimentado por um estabilizador integral do tipo KR142EN5A, instalado na placa do dispositivo.

O sintetizador é lançado por um pulso positivo curto com amplitude de 5V com duração de pelo menos 100 ns ou pressionando brevemente o botão SB1. Neste caso, o gatilho DD11.2 é zerado e o sinal da saída direta habilita a operação do gatilho DD11.1 e do contador DD12, e o sinal da saída inversa desbloqueia os contadores DD6, DD7 e habilita a operação dos geradores DD1.1, DD1.2 e DD1.3, DD1.4. Neste momento, o gerador dos elementos DD1.1, DD1.2 opera na frequência mínima definida pelo resistor de sintonia R2, pois a chave eletrônica DD2.1 está fechada e o resistor R4 está desabilitado. Os pulsos retangulares de saída do gerador são divididos pelo contador DD3, cuja taxa de divisão é definida pelos jumpers S1 ... S4. No tempo inicial, o contador DD12 está no estado zero, então o nível de uma unidade lógica é formado na saída do elemento DD4.4. Conseqüentemente, a relação de divisão do contador DD3 é máxima e igual a 15, pois todas as suas entradas predefinidas D0 ... D3 (pinos 15, 1, 10, 9) recebem níveis de unidades lógicas.

O estado inicial dos contadores DD6, DD7 corresponde ao código binário máximo, pois antes do reset do gatilho DD11.2, as entradas do preset "C" (pinos 11) dos dados do contador foram afetadas por um nível lógico zero. Neste caso, o nível zero lógico gerado na saída do bit mais significativo "15" (pino 17) do decodificador DD8, através do jumper S6, zera o flip-flop RS DD5.1-DD5.2 para o estado zero. O modo de operação dos contadores DD6, DD7 é definido como subtração. Este estado do dispositivo corresponde a um aumento no tom de uma sirene de incêndio lenta “uivando”.

Pulsos retangulares da saída do gerador de RF com uma frequência de cerca de 100 kHz são alimentados na entrada de subtração do contador DD9 e de sua saída na entrada de subtração do contador DD10. Na saída de DD10, um sinal de tom é gerado correspondente à contagem atual do código binário que chega às entradas dos contadores predefinidos DD9, DD10. Os pulsos na saída do DD10 possuem um duty cycle grande (reverse duty cycle), portanto, requerem a utilização de um divisor de gatilho DD11.1 para formar um meandro. A cadeia de integração C3R9 aumenta a duração dos pulsos de saída para um disparo claro DD11.1.

Quando o contador DD7 atinge o estado zero, a saída "0" (pino 1) do decodificador DD8 gera um nível lógico zero, que define o gatilho DD5.1 ​​para um único estado, alterando assim o modo dos contadores DD6, DD7 para somatório. Ao mesmo tempo, um pulso negativo é formado na saída do elemento DD4.3, que, com sua queda positiva, aumenta em um o estado do contador DD12. Agora, graças à operação dos contadores DD6, DD7 no modo de soma, o tom da sirene lenta de chamada diminui. A mudança nos estados do contador DD7 é indicada por uma linha de LEDs HL1 ... HL14.

Quando o contador DD12 muda para o segundo estado e o diodo VD1 é instalado, um nível de unidade lógica é formado na saída do decodificador de diodo VD1 ... VD7, que abre a chave DD2.1 e define a frequência máxima do gerador DD1.1, DD1.2, que corresponde ao início da reprodução dos efeitos sonoros de uma sirene rápida da polícia. A seguir, serão gerados três períodos completos de uma sirene de polícia rápida, após os quais será gerado um pulso positivo na saída "9" (pino 11) do contador DD12, transferindo o gatilho DD11.2 para o estado único inicial. Agora o dispositivo está pronto para um novo começo.

O dispositivo é montado em uma placa de circuito impresso (Fig. 2) com dimensões de 150 x 90 mm de fibra de vidro dupla face de 1,5 mm de espessura. O dispositivo usa ICs da série K561, KR1564, resistores constantes - MLT-0,125, resistores de ajuste - SP3-38b, capacitores - tipo não polar K10-17, óxido - tipo K50-35, LEDs HL1 ... HL14 - tipo AL307AM, BM, estabilizador integral DA1 - tipo KR142EN5A, tipo de botão KM1-1. Os ICs da série KR1564 (74HCxxN) são intercambiáveis ​​com os análogos correspondentes da série KR1554 (74ACxxN).

A configuração do dispositivo consiste em definir a frequência do tom da sirene desejada usando o resistor R6 e os jumpers S5, S6, bem como o período de repetição usando os resistores R2, R4 e os jumpers S1 ... S4. Um dispositivo montado com peças que podem ser reparadas e sem erros funciona imediatamente quando ligado.

Literatura

1. Cherevatenko V. e A. Campainha musical programável automática: Sat: "Para ajudar o radioamador.", Vol. 103, pág. 52. - M.: DOSAAF, 1989
2. Cherevatenko V. e A. Dispositivo de sinalização melodioso. - “Rádio”, 1992, nº 8, pp. 12-15.

Autor: Leonidovich O.A.

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