高度な音楽メトロノーム。スキーム、説明

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進化した音楽メトロノーム。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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3年の『ラジオ』第1996号に「音楽メトロノーム」という記事が掲載され、読者から大きな反響を呼びました。しばらくして、作者はデザインを改良し、今日新しいバージョンを紹介します。「クリック」音でビートを設定するだけでなく、音符を演奏することもできるメトロノームは、プロのミュージシャンだけでなく初心者のアシスタントとしても役立ちます。

[1] で説明されている音楽メトロノームは、ラルゴからプレスティシモまで、音楽のテンポの周波数を簡単に制御し、安定したチューニングであらゆる楽器に合わせて調整できるという点で便利です。メトロノームのテンポは個別に調整されます。温度や電源電圧の影響によりマスターオシレータの周波数が変化した場合、各ペースの周波数Fを再調整する必要があります。単一のマスター発振器に基づいて、その周波数 F0 を特定の計数係数で除算することによって任意のレートの周波数を取得すると、タスクは大幅に簡素化されます (デバイスでの方法と同様です [2])。次に、周波数 F0 のドリフトを正しく補償することにより、XNUMX つではなくすべての音楽テンポの周波数を一度に正しく調整することができます。

計算によると、マスターオシレーターを第 7 オクターブの「レ」音の周波数に調整するのが最も便利であることがわかります (理論値 F0 = 18794,545 Hz)。次に、周波数 F0 を 8 で割ると、4 オクターブの音「レ」、16 - 3 オクターブの「レ」、32 - 2 オクターブの「レ」、64 - の「レ」が得られます。第1オクターブ。最後に、0 ビットバイナリカウンタを使用して F8 を 256 で除算すると、周波数 73,4 Hz の矩形パルスが生成されます。これは、大きなオクターブの「D」音に相当します。

次に、可変の 2 桁の計数係数 (分周) K2 を提供する分周器を使用する必要があります。たとえば、K98 = 0 に設定すると、合計分周係数 K0 は簡単に計算できます。 K1 = K2 K256 = - 98 25088 - 1、ここで、K256 = 0,75 は最初の (予備) カウンタの計数係数です。この場合、18794,5 番目の分周器の出力で、約 25088 Hz (2 Hz: 21) の周波数 Fact を持ち、最も遅い Largo テンポに対応するパルスが形成されます。 K0 = 256 の場合、K21 = 5376 3,5 = 2、または Ffact = = 85 Hz - これが最速の Prestissimo テンポです。他のレートは、K73 を 63、54、1、2 などにすると得られます (表 15 を参照)。この表は、異なるレートの頻度の形成における相対誤差が XNUMX% を超えないことを示しています。実際には、隣接するレート間の周波数「距離」は約 XNUMX% であるため、このような小さな誤差はまったく許容されます。

高度な音楽メトロノーム

この原理に従って作られたメトロノームの図を図 1 に示します。論理素子 DD1.1、DD1.2、抵抗器 R1、R2、およびコンデンサ C1 でマスター発振器が組み立てられ、7 オクターブの「レ」音の周波数に同調されます。最初の分周器 (バイナリカウンタ DD2.1、DD2.2) では、徐々に減少します。カウンタの出力では、対応するオクターブの音「レ」が形成されます (図 1)。最後の出力 (周波数 73,4 Hz) からのパルスは、カウンター DD3、DD4 および要素 DD1.3、DD1.4、DD5.1 で作られる 2.1 番目の分周器の入力に供給されます。カウンタＤＤ２．１およびＤＤ２．２の残りの出力信号は、スイッチＳＡ２の接点に印加される。

（クリックして拡大）

このスイッチのスライダーを図のように上の位置に動かしたとします。負荷抵抗R1、R5を備えたエミッタフォロワ回路に従って接続された増幅トランジスタVT6のベースに、第4オクターブの「レ」音の周波数でパルスが供給される。上から 3 番目の位置に設定されている場合、つまり 1 オクターブの「レ」ノートなどです。最も低い (5.2 番目) 位置に設定されている場合、これは通常の動作モードであり、音からパルスが聞こえます。形成部分は、要素 DD5.4 ～ DD3、抵抗器 R4、R7、R2、およびコンデンサ C5、CXNUMX に基づいて構築されたトランジスタ VTXNUMX メトロノームのベースに送られます。

3 番目の (調整可能な) 分周器は、[18、図 1] で説明されている方式に従って作成されます。必要なアカウント係数は、(音楽のテンポ数に応じて) 11 のポジションがある SA2 スイッチを使用して設定します。たとえば、エンジンが最も低い位置に設定されている場合、DD5.1 要素の入力 2 はカウンタ DD4 の出力 4 (ピン 20) に接続され、数値「1」が設定されます。同時に、要素 DD5.1 の入力 1 がカウンタ DD3 の出力 2 (ピン 1) に接続され、数値「21」が設定されます。したがって、合計スコア係数は 1 となり、Prestissimo のテンポに対応します。スライドスイッチSA5.1が一番上の位置に移動すると、要素DD9の入力は出力4 DD11（ピン8）と3 DD9（ピン90）、つまり数字「8」と「」に接続されます。 2" が与えられ、係数スコア K98 = 2 (ラルゴペース) を実現します。他の分周係数 K1 の設定の正しさは、図 1 と表から簡単にわかります。 2. どの係数 K1.4 についても、持続時間 6,8 ms の短いパルスが DD3,5 要素の出力で形成されることが重要です。 286 Hz (Prestissimo テンポ) の周波数では、パルス繰り返し周期は 0,75 ms、遅いラルゴテンポ (1333 Hz) では XNUMX ms です。

前述のパルスが再び終了するとすぐに、以前に放電されたコンデンサC2がその左側の（図によると）プレートによってケースに接続されていることがわかります。 DD5.2 要素の入力の電圧レベルは低くなり、その出力は高くなり、要素 DD5.3 および DD5.4 でのサウンドジェネレータの動作が可能になります。しばらくすると、可変抵抗器 R4 の抵抗値に応じて、コンデンサ C2 が (抵抗器 R3 および R4 を介して) 充電され、DD5.2 素子の出力のハイレベルが再びローに変化します。サウンドジェネレーターが停止します。言い換えれば、ここでのサウンドジェネレータは、6,8 ms パルスの終了直後の短時間動作します。パルスが再び発生すると、コンデンサ C2 は再び急速に放電します。放電は DD5.2 素子の内部ダイオードを通じて発生します。そのカソードはマイクロ回路の電源に接続され、アノードは素子の対応する入力に接続されます。詳細については、[4、図 6] を参照してください。 1]）。明確に区別できる音ではなく「クリック音」を実現するために音パルスの持続時間を設定する方法については、[XNUMX] で詳しく説明されています。

抵抗器 R7 の抵抗値は、HA1 圧電セラミックエミッタが主共振周波数で動作するように選択されます。[5] によれば、ZP-1 エミッタの場合、これは 2 kHz をわずかに超えています。ブロッキングコンデンサ C3 は、電源回路の高周波電圧リップル、および C4 の低周波電圧リップルを除去する役割を果たします。保護ダイオード VD1 は、デバイスへの逆極性電圧の供給を防止します。 6 V の出力信号は、コンデンサ C6 を介して抵抗 R0,25 から取り出すことができます。これにより、音量が不十分な場合にメトロノームを音声増幅装置の入力 (ミキサーなどを介して) に接続できます。抵抗 R6 が小さいため、接続ワイヤのシールド要件を大幅に軽減できます。

個々の「クリック」の間の休止中、メトロノームはほとんど電力を消費しませんが、「クリック」の間、消費電流は約 3...4 mA に増加します。音響パルスの継続時間が長くなり（周波数約 2 kHz の場合、少なくとも 15 ms である必要があります）、音楽のテンポが高くなるほど、エネルギー消費も大きくなるのは明らかです。したがって、Prestissimo のテンポではメトロノームは平均 0,15 ... 0,2 mA を消費しますが、Largo のテンポではわずか 0,03 ... バッテリー 0,045D-7 を消費します。

メトロノームのすべての音楽テンポを同時に調整するには、SA2 スイッチを音符「pe1」、「pe2」、「pe3」、「pe4」に対応する 1 つのチューニング位置の 1 つに切り替えるだけで十分です。スイッチ SA1 の位置は関係ありません。ピアノ、アコーディオン、ボタンアコーディオンなど、あらゆる楽器を正しいチューニングで演奏すると、まったく同じ音が出ます。抵抗器 R4 は、音のビートが存在しないマスターオシレーターの周波数を設定します。これが達成されると、メトロノームの設定は表 3 のようになります。 1. 「peXNUMX」という音が最も大きく聞こえることに注意してください。「peXNUMX」から「peXNUMX」までの残りの音の音量は、オクターブ番号が減少するにつれて減少します。

動作モードでは、メトロノームは単音の衝撃音「クリック音」を再現します。通常の（普通の）ビートとアクセントのある（最も強い）ビートの両方を再現する必要がある場合は、メトロノームに追加のノードを導入する必要があります。そのスキームは[1]の図に示されています。このため、まず、論理素子ＤＤ５．２〜ＤＤ５．４、トランジスタＶＴ１、抵抗器Ｒ３〜Ｒ７、コンデンサＣ２、Ｃ５、Ｃ６、エミッタＨＡ１のコンポーネントが除外される。次に、コンデンサ C2 の代わりに、ノードの下側出力がメトロノーム要素 DD5.2 の出力に接続されており、「ピン 5.4 DD1 へ」と指定されています。第三に、ノードのオン/オフスイッチ SA3 は 7 ポジションのメトロノームスイッチ SA2 に置き換えられます。要素 DD5 の出力はその下部の固定接点に接続され、可動接点はトランジスタのベースに接続されます。追加ノードの VT6。デバイスの両方の部分には、共通のダイオード VD1 を通じて電力が供給されます。「アクセント」と「普通」を再現するメトロノームの働きについては[2]で詳しく説明されています。

高度な音楽メトロノーム

しかし、メトロノームを調整し、その「構築」の正確さを定期的に監視することは、依然としてあまり便利ではありません。これらの手順を回避することは可能でしょうか? それは十分に可能であることがわかります。図上。図２はメトロノームの別の部分を示している。除外された論理要素 2、DD001.1 およびカウンタ DD1.2、DD2.1 (図 2.2 を参照) の代わりに、「クロック」チップ K1IE176 (DD5) が使用されました。これは、[2、図 6] の典型的な回路に従って含まれています。。 9]。メトロノームの「チューニング」の安定性は、小型「時計」水晶振動子 ZQ0 を使用して周波数 F32 = 768 Hz を安定させることによって実現されます。 K1IE9 マイクロ回路の出力 176 (ピン 5) で、周波数 1 Hz の方形パルスが形成されます。大まかに言うと、周波数はコンデンサ C64、正確には -C1 によって選択されます。

周波数 64 Hz のパルスは、561 つの K8IE3 マイクロ回路 (DD4 および DD1) に組み立てられた調整可能な分周器の入力に供給されます。唯一の違いは、これらのマイクロ回路の出力が SA64 スイッチにルーティングされる方法が若干変更されていることです。 73,4 Hz の周波数は以前のバージョンのメトロノームの 2 Hz の周波数と著しく異なるため、K1 および K512 = 2 の他の値が必要です (表 6,8 を参照)。表は、このバージョンのメトロノームのレート形成の誤差が以前のバージョンよりも少ないことを示しています。ここでは長期的な周波数安定性がはるかに高くなります。約 7,8 ms の持続時間を持つ短いパルスの代わりに、約 XNUMX ms の持続時間を持つパルスが形成されることに注意してください。どちらの値も、XNUMX 番目の分周器の入力に適用されるパルスの繰り返し周期の半分に等しくなります。それ以外の場合、このメトロノームの操作は前のメトロノームと変わりません。

高度な音楽メトロノーム

マスターオシレータの周波数 F0 を周期的に制御する必要がなくなったので、スイッチ SA2 は回路から除外され、トランジスタ VT1 のベースは要素 DD5.4 (図 1 の表記) の出力に接続されます。

このバージョンのメトロノームでは 1.1 つの要素 DD1.2 と DD1 がリリースされたため、プッシュプルブリッジアンプの最終ノードをそれらに組み立てることをお勧めします (トランジスタ VT5、抵抗 R6 と R6、コンデンサ C1 と R1 を除く)。エミッタ HA3 - 図 XNUMX)、経済的なスイッチングモードで動作します (図 XNUMX)。

高度な音楽メトロノーム

アンプは次のように動作します。「クリック」はありませんが、DD11 チップのピン 5 に接続されたアンプの入力には法外なローレベルがあるため、DD1.1 素子の出力はハイになります。コンデンサ C8 は抵抗 R9 を通じて放電されます。放電にはわずか15msしかかかりません。このため、DD1.2 素子の出力も High になり、その結果、すべてのトランジスタ VT1 ～ VT4 が閉じ、可変抵抗器 R10 には電流が流れなくなります。

方形パルスのパケットである「クリック音」がアンプの入力に現れると、コンデンサ C8 はダイオード VD2 と抵抗 R8 を介して急速に充電されます。充電には約0,15msかかります。アンプの入力に「クリック」パルスがある限り、充電されたままになります。したがって、要素 DD1.1 および DD1.2 の出力における信号は、ブリッジアンプ [2] が正しく動作するために必要な音声送信中に位相がずれています。メトロノームの音量コントロールである可変抵抗器 R10 を介して交流電流が流れ、その大きさだけでなく方向も周期的に変化し、エミッター HA1 がこの音の周波数を再生します。

しかし、次の「クリック」が終わるとすぐに、コンデンサは非常に放電され、素子 DD1.1 と DD1.2 の両方の出力に高レベルが現れます。今後、メトロノームアンプの動作サイクルが繰り返されます。

このようなアンプを備えたメトロノームの音量は大幅に増加しますが、平均消費電流も増加します。たとえば、Largo テンポではメトロノームの消費電力は平均 1 mA 未満ですが、Prestissimo テンポでは約 3 mA を消費します。ただし、「クリック」の間とその少し後に消費される電流は約30 mAであるため、このようなメトロノームに「Krona」バッテリーから電力を供給することはほとんどお勧めできません。 5 ～ 9 個の素子 334 または 337、同じ数の電池 D-0,55 または 2 ～ 3 個の電池 3336 を使用することをお勧めします。抵抗器 R9 の抵抗値を下げることにより、消費電力を多少減らすことができます。すると、「クリック」音の後にトランジスタ VT1 と VT4 が常に開いている時間が短縮されます。デバイスの低電力部分 (マイクロ回路) には、VD1 ダイオードを介して同じ電源から電力が供給されます。

[1] によると、SP-7 エミッターの共振周波数は 3...4 kHz です。これは、抵抗器 R7 の抵抗を 1,5 ～ 2 倍に減らす必要があることを意味し、それによってサウンドジェネレーターを特定のエミッターの共振に合わせて調整します。さらに、コンデンサC2の静電容量を約0,15マイクロファラッドに増やすか、抵抗器R3とR4の抵抗をそれぞれ30kオームと300kオームに増やす必要があるかもしれない。

文学

バニコフ V. 音楽メトロノーム。 - ラジオ、1996 年、第 3 号、p. 52-55。
Bannikov V. 三音音楽信号装置。 - ラジオ、1996 年、No. 1、p. 46-48; No.2、p. 45-47。
Alekseev S. K561シリーズのマイクロ回路の使用。 - ラジオ、1986 年、第 12 号、p. 42-46。
Alekseev S. CMOS 構造の微細回路に基づくシェイパーとジェネレーター。 - ラジオ、1985 年、第 8 号、p. 31-35。
Alexandrov I.サウンドエミッターZP-1の使用。 - ラジオ、1985 年、第 12 号、p. 54.
Alekseev S. K176シリーズのマイクロ回路の使用。 - ラジオ、1984 年、第 4 号、p. 25-28。
Nechaev I. エミッターSP-1を備えたセキュリティデバイス。 - ラジオ、1986 年、第 3 号、p. 42、43。

著者: V.バニコフ、モスクワ

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