В последнее время я стал собирать конструкции, которые меня не очень удовлетворяли. Мультивибраторы, стробоскопы и триггеры перестали радовать мой глаз. Я решил "оживить" свои последующие конструкции, добавить в них звук. Эта идея вдохновила меня на создание моей первой конструкции со звуком - сенсорный музыкальный инструмент. Вот его фото:

Схема его на удивление простая - всего восемь деталей, не считая батарейки. Вот их список:
Резистор.....................................................1,5 кОм;
Резистор.....................................................1 кОм;
Резистор.....................................................470 Ом;
Резистор.....................................................10 кОм, переменный;
Транзистор..................................................КТ315Б;
Транзистор..................................................МП42Б;
Конденсатор...............................................100 нФ;
Динамик......................................................сопротивлением звук. катушки 8 Ом;

Теперь, перейдём к самой схеме. Она показана на рисунке:

Работает это устройство по такому принципу:

На транзисторах разной структуры собран несимметричный мультивибратор, нагрузкой которого является динамическая головка. В состоянии, показанном на схеме мультивибратор не работает. Звук в катушке, естественно, отсутствует. Но стоит включить между контактами E1 и E2 резистор, как в динамике зазвучит раздастся звук, тональность которого определяется сопротивлением этого резистора. Питание осуществляется от батарейки 4.5 В, но я взял "крону".

"Инструмент" реагирует на сопротивление от 1 мОм и ниже. Играть можно одним пальцем, или двумя руками. В первом варианте сенсоры надо расположить рядом друг с другом, а во втором на расстоянии.

Устройство можно разместить в корпусе, или сделать навесным монтажом, как это сделал я.

Транзистор КТ315Б заменим на любой из этой серии, а МП42Б можно заменить германиевым транзистором ГТ403Б или кремниевым из серии КТ817.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	Биполярный транзистор	КТ315Б	1			В блокнот
	Биполярный транзистор	МП42Б	1			В блокнот
	Конденсатор	100 нФ	1			В блокнот
	Резистор	10 кОм	1	Переменный		В блокнот
	Резистор	1.5 кОм	1			В блокнот
	Резистор	470 Ом	1

Схемы простейших электронных устройств для начинающих радиолюбителей. Простые электронные игрушки и устройства которые могут быть полезны для дома. Схемы построены на основе транзисторов и не содержат деффицитных компонентов. Имитаторы голосов птиц, музыкальные инструменты, светомузыка на светодиодах и другие.

Генератор трелей соловья

Генератор трелей соловья, выполненный на асимметричном мультивибраторе, собран по схеме, приведенной на рис. 1. Низкочастотный колебательный контур, образованный телефонным капсюлем и конденсатором СЗ, периодически возбуждается импульсами, вырабатываемыми мультивибратором. В итоге формируются звуковые сигналы, напоминающие соловьиные трели. В отличие от предыдущей схемы звучание этого имитатора не управляемое и, следовательно, более однообраз ное. Тембр звучания можно подбирать, меняя емкость конденса тора СЗ.

Рис. 1. Генератор-иммитатор трелей соловья, схема устройства.

Электронный подражатель пения канарейки

Рис. 2. Схема электронного подражателя пения канарейки.

Электронный подражатель пения канарейки описан в книге Б.С. Иванова (рис. 2). В его основе также асимметричный мультивибратор. Основное отличие от предыдущей схемы — это RC-цепочка, включенная между базами транзисторов мультивибратора. Однако это несложное нововведение позволяет радикально изменить характер генерируемых звуков.

Имитатор кряканья утки

Имитатор кряканья утки (рис. 3), предложенный Е. Бри-гиневичем, как и другие схемы имитаторов, реализован на асимметричном мультивибраторе [Р 6/88-36]. В одно плечо мультивибратора включен телефонный капсюль BF1, а в другое — последовательно соединенные светодиоды HL1 и HL2.

Обе нагрузки работают поочередно: то издается звук, то вспыхивают светодиоды — глаза «утки». Тональность звука подбирается резистором R1. Выключатель устройства желательно выполнить на основе магнитоуправляемого контакта, можно самодельного.

Тогда игрушка будет включаться при поднесении к ней замаскированного магнита.

Рис. 3. Схема имитатора кряканья утки.

Генератор «шума дождя»

Рис. 4. Принципиальная схема генератора "шума дождя" на транзисторах.

Генератор «шума дождя», описанный в монографии В.В. Мацкевича (рис. 4), вырабатывает звуковые импульсы, поочередно воспроизводимые в каждом из телефонных капсюлей. Эти щелчки отдаленно напоминают падение капель дождя на подоконник.

Для того чтобы придать случайность характеру падения капель, схему (рис. 4) можно усовершенствовать, введя, например, последовательно с одним из резисторов канал полевого транзистора. Затвор полевого транзистора будет представлять собой антенну, а сам транзистор будет являться управляемым переменным резистором, сопротивление которого будет зависеть от напряженности электрического поля вблизи антенны.

Электронный барабан-приставка

Электронный барабан — схема, генерирующая звуковой сигнал соответствующего звучания при прикосновении к сенсорному контакту (рис. 5) [МК 4/82-7]. Рабочая частота генерации находится в пределах 50...400 Гц и определяется параметрами RC-элементов устройства. Подобные генераторы могут быть использованы для создания простейшего электромузыкального инструмента с сенсорным управлением.

Рис. 5. Принципиальная схема электронного барабана.

Электронная скрипка с сенсорным управлением

Рис. 6. Схема электронной скрипки на транзисторах.

Электронная «скрипка» сенсорного типа представлена схемой, приведенной в книге Б.С. Иванова (рис. 6). Если к сенсорным контактам «скрипки» приложить палец, включается генератор импульсов, выполненный на транзисторах VT1 и VT2. В телефонном капсюле раздастся звук, высота которого определяется величиной электрического сопротивления участка пальца, приложенного к сенсорным пластинкам.

Если сильнее прижать палец, его сопротивление понизится, соответственно возрастет высота звукового тона. Сопротивление пальца зависит также от его влажности. Изменяя степень прижатия пальца к контактам, можно исполнять незамысловатую мелодию. Начальную частоту генератора устанавливают потенциометром R2.

Электромузыкальный инструмент

Рис. 7. Схема простого самодельного электромузыкального инструмента.

Электромузыкальный инструмент на основе мультивибратора [В.В. Мацкевич] вырабатывает электрические импульсы прямоугольной формы, частота которых зависит от величины сопротивления Ra — Rn (рис. 7). При помощи подобного генератора можно синтезировать звуковую гамму в пределах одной-двух октав.

Звучание сигналов прямоугольной формы очень напоминает органную музыку. На основе этого устройства может быть создана музыкальная шкатулка или шарманка. Для этого на диск, вращаемый ручкой или электродвигателем, наносят по окружности контакты различной длины.

К этим контактам напаивают предварительно подобранные резисторы Ra — Rn, которые определяют частоту импульсов. Длина контактной полоски задает длительность звучания той или иной ноты при скольжении общего подвижного контакта.

Простая цветомузыка на светодиодах

Устройство цветомузыкального сопровождения с разноцветными светодиодами, так называемая «мигалка», украсит музыкальное звучание дополнительным эффектом (рис. 8).

Входной сигнал звуковой частоты простейшими частотными фильтрами разделяется на три канала, условно называемые низкочастотным (светодиод красного свечения); среднечастотным (светодиод зеленого. свечения) и высокочастотным (желтый светодиод).

Высокочастотная составляющая выделяется цепочкой С1 и R2. «Среднечастотная» компонента сигнала выделяется LC-фильтром последовательного типа (L1, С2). В качестве катушки индуктивности фильтра можно использовать старую универсальную головку от магнитофона, либо обмотку малогабаритного трансформатора или дросселя.

В любом случае при настройке устройства потребуется индивидуальный подбор емкости конденсаторов С1 — СЗ. Низкочастотная составляющая звукового сигнала беспрепятственно проходит через цепь R4, СЗ на базу транзистора VT3, управляющего свечением «красного» светодиода. Токи «высокой» частоты закорачиваются конденсатором СЗ, т.к. он имеет для них крайне малое сопротивление.

Рис. 8. Простая цветомузыкальная установка на транзисторах и светодиодах.

Электронная игрушка "угадай цвет" на светодиодах

Электронный автомат предназначен для отгадывания цвета включившегося светодиода (рис. 9) [Б.С. Иванов]. Устройство содержит генератор импульсов — мультивибратор на транзисторах VT1 и VT2, связанный с триггером на транзисторах VT3, VT4. Триггер, или устройство с двумя устойчивыми состояниями, поочередно переключается после каждого из пришедших на его вход импульсов.

Соответственно, поочередно высвечиваются и разноцветные светодиоды, включенные в каждое из плеч триггера в качестве нагрузки. Поскольку частота генерации достаточно высока, мигание светодиодов при включении генератора импульсов (нажатии на кнопку SB1) сливается в непрерывное свечение. Если отпустить кнопку SB1, генерация прекращается. Триггер устанавливается в одно из двух возможных устойчивых состояний.

Поскольку частота переключений триггера была достаточно велика, заранее предсказать, в каком состоянии окажется триггер, невозможно. Хотя из каждого правила есть исключения. Играющим предлагается определить (предсказать), какой именно цвет появится после очередного запуска генератора.

Либо предлагается угадать, какой цвет загорится после отпускания кнопки. При большом наборе статистики вероятность равновесного, равновероятного высвечивания светодиодов должна приблизиться к значению 50:50. Для малого числа попыток это соотношение может не выполняться.

Рис. 9. Принципиальная схема электронной игрушки на светодиодах.

Электронная игрушка "у кого лучше реакция"

Электронное устройство, позволяющее сопоставить скорость реакции двух испытуемых [Б.С. Иванов], может быть собрано по схеме, приведенной на рис. 10. Первым высвечивается индикатор — светодиод того, кто первый нажмет «свою» кнопку.

В основе устройства триггер на транзисторах VT1 и VT2. Для повторного тестирования скорости реакции питание устройства следует кратковременно отключить дополнительной кнопкой.

Рис. 10. Принципиальная схема игрушки "у кого лучше реакция".

Самодельный фототир

Рис. 11. Принципиальная схема фототира.

Светотир С. Гордеева (рис. 11) позволяет не только играть, но и тренироваться [Р 6/83-36]. Фотоэлемент (фотосопротивление, фотодиод — R3) направляют на светящуюся точку или солнечный зайчик и нажимают спусковой крючок (SA1). Конденсатор С1 разряжается через фотоэлемент на вход генератора импульсов, работающего в ждущем режиме. В телефонном капсюле раздается звук.

Если наводка неточна, и сопротивление резистора R3 велико, то энергии разряда недостаточно для запуска генератора. Для фокусировки света необходима линза.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Источник: журнал « Техника – молодёжи» , №3 за 1960 год. Автор: Б.Орлов (инженер). Статью дополнил небольшой заметкой об эмиритоне из того же журнала, но из №1 за 1946.

«Электромузыкальные инструменты благодаря широкому диапазону высоты, силы и богатству тембров расширяют творческие возможности не только композитора, но и музыканта-исполнителя. А такие качества, как выразительный, красивый звук, в соединении с певучестью, богатством тембров и доступностью техники исполнения обеспечивают их массовое распространение и превращают их в серьёзный фактор проникновения высокой музыкальной культуры в быт». (Из высказываний народного артиста СССР академика Б. В. Асафьева)

Немного истории

Удивляют ли нас богатые и разнообразные выразительные возможности современного оркестра? Нет, они кажутся сейчас такими естественными. Ведь музыкальные инструменты и техника игры совершенствовались веками. Мы редко задумываемся над тем, что композитор XVII столетия не располагал и половиной тех средств, какие имеются у композитора наших дней. А между тем ещё сравнительно недавно музыка исполнялась лишь с крайними оттенками силы звука: либо тихо, либо громко. Композиторы не знали ещё, какие возможности таит в себе постепенное усиление или ослабление звучности. И когда в середине XVIII столетия итальянский композитор и дирижёр Иомелли впервые прибегнул к этим эффектам, впечатление было ошеломляющим: при нарастании силы звука слушатели, затаив дыхание, дружно поднялись со своих мест...

Духовые инструменты оставались очень несовершенными. А такие инструменты, как тромбон, туба, челеста, саксофон, вообще ещё не были изобретены. С их появлением примерно а середине прошлого века сложился состав симфонического оркестра, сохранившийся в основном до наших дней.

С той поры работа по конструированию новых инструментов замерла. Дальнейшее обогащение звуковой палитры оркестра происходило уже только с помощью усовершенствования инструментов и роста исполнительского мастерства.

Однако в конструкциях классических музыкальных инструментов имеется немало недостатков: во многих отношениях они и теперь далеки от совершенства. В арсенале оркестровых красок современный композитор порой не находит всего необходимого для воплощения своих творческих замыслов. Каждая группа инструментов – медных, деревянных, струнных, ударных – в какой-то мере скована и ограничена в своих возможностях, как была бы ограничена живопись, если бы краскам художника были свойственны лишь мазки определённой формы.

Певучие и выразительные смычковые инструменты слабозвучны, а громкие медные – малоподвижны. Весь диапазон звуков по высоте разбит не ряд довольно узких участков, приданных отдельным инструментам оркестра.

Звуковая палитра оркестра прерывиста, её состояние напоминает периодическую систему элементов Менделеева в то время, когда пробелы в её рядах были ещё далеко не заполнены.

А тембр – окраска звука? Это свойство, по которому мы легко узнаем инструменты, даже если они нам не видны, остаётся неизменным не у каждого из них. При игре в разных регистрах меняются тембры трубы, тромбона, фагота, как если бы оттенки красок художника менялись по мере ведения кистью по холсту. А можно ли представить себе картину с яркими красками только в средней части холста, вверху – белёсыми, а внизу – приглушёнными или грязноватыми? Сколько же энергии должен затратить композитор, чтобы овладеть беспорядочными и коварными красками оркестра!

Не меньше преград на пути к мастерству и у исполнителя. Только многие годы упорной и настойчивой тренировки, начинаемой обычно ещё в детские годы, дают ему полную и всепобеждающую власть над инструментом. Этого требует сам принцип получения звука: механическое колебание струн или столба воздуха в трубе. Вполне понятно, что в век автоматики и электроники развитие музыкальных инструментов не могло уже идти по старому механическому пути.

Первые шаги электромузыки

Великие технические открытия: телеграф, телефон, радио – дали создателям новых музыкальных инструментов – этого материального тела музыки – совершенно новые средства. Мы называем их теперь радиоэлектронными. Возникла – область увлекательнейшего творческого сотрудничества радиотехников, акустиков и музыкантов. Работа а этой области оказалась плодотворной: одна за другой стали появляться разнообразные конструкции инструментов.

На первых порах они были очень сложны, несовершенны и удручающе громоздки. Так, один из первых электрических органов – – весил 200 т. Он, конечно, остался лишь лабораторным опытом. Не был доведён до практической реализации и инструмент его соотечественника Ли де Фореста, изобретателя трёхэлектродной лампы.

Первым электромузыкальным инструментом, получившим широкую известность во всем мире, был . Вспоминая о первых шагах нового инструмента, он рассказывает:

– Мне, физику и радиотехнику, получившему также музыкальное образование в Ленинградской консерватории, казалось, что применение в музыке радиолампы, которая в двадцатые годы была такой же новостью, как сейчас атомный реактор, открывает заманчивые перспективы. Создавая свой инструмент, я хотел сделать так, чтобы звук повиновался исполнителю непосредственно, без промежуточной механической среды – так, как оркестр повинуется дирижёру. В этом инструменте звук извлекается необычно, свободным движением руки в пространстве около небольшой металлической палочки – антенны. Впервые я продемонстрировал его в 1921 году на VIII электротехническом съезде. Тогда я исполнил на терменвоксе (так предложил называть новый инструмент один из музыкальных критиков) несколько произведений , Сен-Санаса и народной музыки.

В терменвоксе используется работе двух высокочастотных генераторов. При движении руки около антенного стержня меняется ёмкость колебательного контура, а следовательно, и частота одного из генераторов. Звуковая частота, необходимая для исполнения музыки, получается как разность высоких частот, возбуждаемых генераторами.

Вслед за терменвоксом появился целый ряд электроинструментов. Это ильстон композитора И.Г.Ильсарова, близкий по устройству и способу извлечения звука к терменвоксу, грифовый инструмент сонар инженера Н.С.Ананьева, виолена В.А.Гурова, клавишные инструменты: экводин конструкции А.А.Володина, компанола И Д. Симонова и другие.

В послевоенные годы были созданы новые конструкции электромузыкальных инструментов, которые уже можно считать серьёзными соперниками инструментов обычного типа. Среди них эмиритон А.А.Иванова и А.В.Римского-Корсакова, «В-9» А.А.Володина, оригинальный многоголосный инструмент рижского радиолюбителя Л.Вингриса. Но особенно интересны миниатюрные электронные рояли композитора Ильсарова. Они содержат всего шесть электронных ламп (без усилителя), но могут работать и на двух лампах.

Как они устроены?

Что же представляют собой электромузыкальные инструменты ?

Несмотря на большие различия в конструкциях, схемы таких инструментов создаются по общему принципу. Сердцем инструмента является генератор тона, похожий на генератор радиопередатчика. В большинстве случаев он работает на электронных лампах и возбуждает электрические колебания очень сложной формы.

Почему необходимо генерировать именно такие электрические колебания? Дело в том, что состав музыкальных звуков далеко не прост. Они складываются из колебаний воздуха с различными частотами и интенсивностями. В суммарном колебании несколько составляющих. Одна из них имеет самую низкую частоту. Она называется основным тоном, остальные – обертонами. Для периодических колебаний, какими являются музыкальные звуки, частоты обертонов кратны частоте основного тона, то есть превосходят её в целое число раз. Это так называемые гармоники. В звуковом спектре инструмента от них во многом зависит тембр. Например, в создании тембра кларнета участвует 11 гармоник. Звук, очень бедный ими, кажется неярким и маловыразительным, а когда гармоник нет совсем, он производит на слух простейшее впечатление и потому называется простым, или чистым, тоном.

Сложные электрические колебания, возбуждаемые генератором тона, содержат большое число гармоник. Поэтому на электромузыкальном инструменте легко получаются самые разнообразные тембры, которые могут приближаться к тембрам обычных инструментов, а могут быть и совершенно новыми. Клавиши инструмента снабжают контактами, которые включают в цепях генератора электрические сопротивления различной величины. Это позволяет получать звуки во всех регистрах музыкальной шкалы, от самых низких до самых высоких.

В следующем блоке электромузыкального инструмента регулируется характер возникновения звука и его затухания. Эти процессы сильно влияют на тембр и могут совершенно преобразить его. Дальше электрический ток направляется в так называемые ферментные цепи, где происходит усиление некоторых гармоник. В обычных инструментах такое усиление даёт корпус, который служит акустическим резонатором и подчёркивает звучание отдельных частот в спектре звука. Затем электрический ток поступает в усилитель, снабжённый педальным регулятором громкости. Это позволяет изменять силу звука в максимально широких пределах, при желании постепенно наращивая или ослабляя её. Источником звука является динамический репродуктор.

Синтетический звук

Кроме конструирования новых исполнительских инструментов, есть ещё одна интересная область электромузыки – создание электронных аппаратов, предназначенных для работы композиторов. Принцип, на котором они основаны, очень прост. Любое музыкальное звучание может быть представлено как некоторый набор чистых тонов. Наоборот, имея достаточно большое их число, можно получить звуки каких угодно высот, громкости, тембра. Работая с подобным аппаратом, композитор становится как бы селекционером звуков. Соединяя их в разнообразных сочетаниях, он создаёт невиданные до сих пор звуковые плоды – гибриды, получение которых технически не достижимо для обычного оркестра. Поскольку такой аппарат использует идею соединения, синтеза простых звуков для получения сложных, то он называется синтезатором.

Исследования в этой области у нас начались ещё в 30-е годы. Здесь много поработали изобретатели . Они использовали возможности кино: ведь на киноленте звук записывается в виде хорошо заметной на глаз волнистой линии. При объединении записей различных чистых тонов в один звуковой график, нарисованный от руки, им удалось получить звуки, обладающие своеобразными и интересными тембрами. Однако этот способ не получил большого распространения, так как рисование звука – очень кропотливое и сложное дело.

Работу в этой области продолжил кандидат технических наук Е.А.Мурзин, совсем недавно закончивший многолетний труд по созданию электронного синтезатора музыки. Конструктор назвал его – в честь замечательного русского композитора Александра Николаевича Скрябина, в музее которого аппарат сейчас установлен.

АНС предоставляет в распоряжение композитора 576 чистых тонов, перекрывающих 8 октав музыкальной шкалы. Устройство управления позволяет соединять эти тона в любых сочетаниях. Их генерирование производится оптико-механическим способом. Аппарат состоит из четырёх одинаковых блоков, один из которых выделен на цветной вкладке.

Работая с этой удивительной машиной, композитор записывает музыку не нотами, а специальными отметками частот. Отметки он наносит на непрозрачном стекле – «партитуре». При этом композитору не нужно ждать, когда оркестр разучит и исполнит его произведение. Написанную музыку он может слушать уже в процессе её сочинения, внося тут же необходимые исправления.

Очень разнообразен синтез тембров, быстро выполняемый набором рукояток устройства управления. Это позволяет создавать на АНСе принципиально новые звуки, которых нельзя получить на обычных инструментах.

На АНСе можно получать сложные звуки, которые отличаются друг от друга по высоте не только на 1/12 часть октавы, как на рояле, а на любое расстояние вплоть до 1/72 её части, когда они становятся для слухе почти неотличимыми.

Чтобы получить отдельные оттенки, шумы и призвуки, композитор может работать с «партитурой», как художник, ретушируя и закрашивая просветы. Он всегда видит перед собой зрительный образ – световой код, который соответствует написанной музыкальной фразе. Это помогает его работе. Он также может регулировать громкость каждого из 16 регистров инструмента (по числу фотоэлементов), общую громкость и темп исполнения. Композитор делает это на втором этапе своей работы, как бы превращаясь в дирижёра. Здесь он использует ещё две специальные рукоятки. Окончательно отрегулировав ими оттенки звука, он записывает музыку на магнитную плёнку.

На вкладке изображена схема музыкального синтезатора АНС, конструкции Е.А.Мурзина. Главное здесь – оптико-механический генератор чистых звуковых тонов. Он состоит из четырёх одинаковых блоков. В каждом блоке следующие детали: 1 – источник света; 2 – конденсор для собирания света в плоский луч; 3 – вращающийся диск, покрытый рядами тёмных полосок, плавно переходящих в прозрачные промежутки; 4 – редуктор, связывающий диск с электродвигателем; 5 – маховик.

Под влиянием вращения диска луч света становится прерывистым, «модулированным». Состояния «свет»-«темнота» плавно чередуются между собой. Скорость этих чередований равномерно возрастает от центра и краю диска.

Зеркало 6 направляет модулированный поток света через объектив 7 на плоское стекло – «партитуру» 8, покрытое сверху несохнущей чёрной краской. Если краску в каких-либо местах снять, то модулированный свет попадёт в цилиндрические линзы 9 и призмы 10, а затем – в фотоэлементы 11 (их всего 16). Усиление возникшего при этом переменного тока даёт в динамике звук.

Все четыре блока генератора дают на стекле одну сплошную полосу модулированного света. Передаточные отношения редукторов подобраны так, чтобы получить вдоль этой полосы чередование света и тени с тем же законом изменения частоты, как и в шкале звуков клавиатуры рояля. Для удобства работы композитора изображение клавиатуры нанесено вдоль световой полосы. В этом же направлении перемещается кодер – приспособление для снятия краски с поверхности стекла – «партитуры». Его резцами можно делать на стекле просветы нужной ширины и длины, отчего зависит громкость и длительность звука. Всего кодер имеет 16 резцов. Они позволяют соединить в одном звучании основной тон вместе с любыми из 15 его гармоник, придавая ему по желанию необходимый тембр. Вращая небольшой маховик, композитор может двигать стекло – «партитуру» и тотчас прослушивать написанные музыкальные фразы.

Синтезатор АНС уже получил признание и высокую оценку многих композиторов и специалистов-акустиков. «Широкое развитие механической записи в современной жизни, – писал композитор И.Г.Болдырев, – даёт все основания считать, что возможно использование аппарата АНС в художественной практике в области кино, радио, телевидения и грамзаписи – во всех тех случаях, когда задуманные композитором эффекты легче и точнее могут быть воспроизведены на этом аппарате, чем на обычных инструментах».

Работа с новым инструментом уже показала его богатейшие возможности. Чтобы полностью овладеть им, композитору необходимо немало поработать, осваивая непривычную систему звукообразования. Но он будет сторицей вознаграждён – ведь синтезатор АНС предоставляет ему выразительные возможности, во много раз превосходящие возможности обычного оркестра.

Попробуем заглянуть в завтрашний день электромузыки. Там ждёт нас немало музыкальных чудес. Одно из них – небольшие инструменты, изготовленные на полупроводниках. Лёгкие и удобные, они по качеству звучания не уступят обычным. Простая клавиатура сделает их доступными для любителя-непрофессионала. Такие инструменты могут стоить очень недорого. И это будут уже не экспериментальные образцы. Каждый, кто захочет приобрести подобный инструмент, сможет свободно купить его а магазине.

Техника сегодняшнего дня позволяет осуществить такие замыслы, о которых музыканты прошлого могли только мечтать. Это и светомузыка, и музыка с плавным изменением тембров, и пространственные эффекты звучания. А инструменты типа терменвокса позволят создать «танцующую музыку». Ведь артист балета может не одним только движением руки, но и всем танцем «сочинять» музыку, сопровождающую этот танец. И ещё много музыкальных чудес позволит осуществить радиоэлектроника. Их сейчас даже трудно предвидеть.

Эмиритон

Эмиритон - это одноголосый электрический музыкальный инструмент диапазоном в 6 1/2 октав. Инструмент этот не автоматический; на нем, так же как на рояле или скрипке, надо учиться играть. На эмиритоне можно достигать самых разнообразных звучаний: подражать скрипке, виолончели, кларнету, гобою, саксофону и многим духовым инструментам. Более того, даже такие специфические по тембру звуки, как барабанный бой, рёв самолёта, пение птиц и гласные человеческого голоса, воспроизводятся эмиритоном.

На нём можно исполнить любые сложные музыкальные произведения.

Сконструирован эмиритон А. А. Ивановым и А. В. Римским-Корсаковым.

Внешне инструмент напоминает фисгармонию без клавиш. Вместо них устроен электрический гриф. Это длинный реостат, над которым натянута эластичная контактная лента.

В корпусе эмиритона помещается ламповый генератор, регулятор тембра, фильтр и усилитель. Ламповый генератор работает по схеме, дающей разнообразные гармонические колебания. Нажимая на гриф в нужном месте, исполнитель включает в цепь генератора некоторую часть реостата и тем самым задаёт определённое напряжение на сетку лампы. Каждому напряжению соответствует своя частота колебаний.

Изменение окраски звука – тембра – достигают специальным устройством, которое изменяет форму колебаний. Пройдя через него, колебания поступают в электрофильтр. Фильтр помогает подчёркивать нужную частоту музыкального диапазона, то есть получать так называемые форманты звука.

Исполнитель управляет этим инструментом, пользуясь соответствующими рукоятками и небольшой клавиатурой, расположенными около грифа. Громкость звука регулируется ножной педалью. Из электрического фильтра колебания через усилитель поступают в репродуктор, расположенный внизу корпуса инструмента.

Богатый различными тембрами, эмиритон может давать звук какой угодно громкости. Это является большим его преимуществом по сравнению с обычными музыкальными инструментами, громкость звучания которых весьма ограничена.

Электромузыкальные инструменты пользуются популярностью у многих начинаю­щих радиолюбителей. Для тех, кто намерен заняться конструированием таких уст­ройств, повторение приведенных ниже схем можно рассматривать как первый шаг к освоению постройки более сложных и современных инструментов.

Известно, что спектры звуковых колебаний, используемых в электромузыкальных инструментах, должны удовлетворять определенным условиям. В частности, чтобы начало и конец каждой ноты не сопровождался хлопками, огибающая звуковых ко­лебаний должна быть плавной. Простейший одноголосный инструмент, удовлетворяю­щий этим условиям, можно собрать всего на одном транзисторе (рис. 1). Каждая клавиша этого инструмента замыкает один из контактов К1 - К12 и контакт К13. При этом соответствующий конденсатор С1 - С12 образует с индуктивностью катуш­ки L1 колебательный контур, который совместно с транзистором Т1 образует генера­тор с автотрансформаторной обратной связью.

Длительность «атаки» (возникновения) звука после нажатия клавиши задается постоянной времени цепочки R1C13. Длительность затухания звука определяется ве­личиной емкости конденсатора С13. В таблице приведены значения емкостей контур­ных конденсаторов для частот, соответствующих второй октаве музыкальной шкалы.

Название звука

соль-диез

Частота, Гц

Конденсаторов Cl - C12,

Катушка индуктивности L1 и трансформатор Tp1 имеют сердечник из пластин ШЛ6Х10. Катушка L1 содержит 900+100 витков провода ПЭВ-1 0,12. Обмотка I трансформатора содержит 600, а обмотка II - 150 витков того же провода. Резисторы и конденсаторы - любого типа. В качестве 77 можно использовать транзисторы типа МП39 - МП42 любой буквенной серии.

При постройке инструмента следует обратить внимание на то, чтобы контакты К1 - К12 замыкались раньше и размыкались позже контакта К13. Резистор R3 под­бирают такой величины, чтобы надежно обеспечивалось возникновение колебаний, а ток коллектора не превышал 4 мА.

На рис. 2 приведен вариант схемы инструмента, позволяющего получить зату­хающие звуки (щипкового характера). В исходном положении конденсатор С13 за­ряжен до напряжения батареи Б1. При нажатии любой клавиши К1 - К12 замы­каются контакты 2, 3 и на генератор подается напряжение с конденсатора С13, вре­мя разряда которого зависит от данных цепи R4C14. Эта цепь определяет длитель­ность «атаки» звука. Длительность же его Затухания зависит от суммарной величины емкостей конденсаторов С13, С14 при нажатых клавишах К1 - К12 и емкости конден­сатора С14 - при отпущенной. Емкости контурных конденсаторов Cl - С12 в этой схеме значительно меньшие, чем в схеме, изображенной на рис. 1, так как на низшей частоте (клавиша нажата) в контур входит вся емкость, нужная для получения бо­лее высокого звука. Все остальные данные схемы, кроме характера контактных групп, такие же, как и в схеме предыдущего музыкального инструмента. Номиналы конден­саторов Cl - С12 легко подсчитать по уже известной таблице.

Так как контуры, настроенные на звуковые частоты, имеют низкую добротность, то при резком изменении питающего напряжения частота генератора также заметно меняется. Особенно это проявляется при затухании звука (частота повышается). Именно поэтому тембр инструмента, собранного по схеме рис. Г, приобретает- «игру­шечный» характер. Тембр же инструмента (рис. 2) имеет отдаленное сходство с тембром гавайской гитары.

Чтобы избежать изменения частоты звука при затухании, нужно добавить еще один транзистор (рис. 3). В этой схеме генератор, собранный на транзисторе 77, ра­ботает при постоянном напряжении питания, а плавная огибающая звука создается изменением напряжения питания усилителя,. выполненного на транзисторе Т2. Дли­тельность «атаки» звука определяется постоянной времени цепи R6C14, а длитель­ность затухания - величиной емкости конденсатора С14. В этой схеме, как и в схеме рис. 1, контакты К1 - К12 должны замыкаться раньше и размыкаться позже, чем контакт К13. Отвод от катушки L1 сделан от середины обмотки. Оба транзистора работают в режимах, близких к ключевому.

Длительность импульса в нагрузке - динамической головке Гр1 - и, следовательно, характер звучания можно изменять с помощью выключателя В2. Транзисторы 77, Т2 - маломощные, низкочастотные (МП39 - МГТ42). Остальные данные такие же, как у первого инструмента.

Незначительное число деталей в схеме, приведенной на рис. 1, позволяет офор: мить такой электромузыкальный инструмент в виде игрушечного пианино. Эскиз конструкции клавиатуры изображен на рис. 4. К клавишам 3 (белым) шириной при­мерно 13 мм, вырезанным из электротехнического картона или белого оргстекла, сни­зу приклеивают полоску фольги 6 из фосфористой бронзы толщиной 0,2 мм. Пружи­ны 7 также сделаны из полосок этой фольги. Резиновая лента 5 толщиной 3 - 5 мм служит изоляцией между верхними и нижними полосками. Одновременно она создает силу, возвращающую клавиши в исходное положение. Ленту с краев следует при­клеить к верхней крышке 1. Контакт между двумя полосками фольги соответствует контактам K1 - К12. При монтаже конденсаторы С1 - С12 следует соединять с пру­жиной 7, а не с клавишей-контактом 6. Контакт К13 образуется между пружиной 7 и струной 8 из никелиновой и константановой проволоки без изоляции диаметром 1 мм.

При такой конструкции клавишы любой из контактов К1 - К12 замыкается рань­ше и размыкается позже, чем контакт К13. Верхние полоски из гетинакса 4 удержи­вают клавиши от перемещения в горизонтальном направлении. К нижней полоске 4 приклеивают пружины 7, причем для каждой пружины следует сделать надфилем паз. Для улучшения контакта между пружиной 7 и струной 8, а также между пру­жиной 7 и полоской 6 на соответствующих деталях нужно сделать выдавки диамет­ром 1 мм. На полоске 6, приклеиваемой к клавише, выдавка делается в направлении, параллельном струне 8, а на пружине 7 - перпендикулярном. В электромузыкальном инструменте, собранном по схеме рис. 2, под каждой клавишей следует установить контактную группу на переключение, а к клавишам прикрепить толкатели.

При оформлении конструкции в корпусе карманного приемника в качестве Tpl можно использовать выходной трансформатор от приемника «Сокол» (сердеч­ник ШЗ X 6, обмотка I содержит 2 X 450 витков провода ПЭВ-1 0,09, обмотка II - 102 витка провода ПЭВ-1 0,23). В цепь эмиттера транзистора 77 включается полови­на первичной обмотки. В качестве катушки индуктивности L1 (рис. 1, 2) использует­ся такой же трансформатор, однако его обмотки соединяются последовательно, а в цепь эмиттера (точки «а», «б») включается обмотка, содержащая 102 витка.

На рис. 5 приведена схема рростого одноголосного электромузыкального инстру­мента, диапазон которого простирается от звука «до» первой октавы до звука «ми» второй октавы. Электронную часть инструмента образуют генератор тона, генератор вибрато и усилитель низкой частоты.

Генератор тона представляет собой несимметричный мультивибратор, смонтиро­ванный на транзисторах ТЗ, Т4 и генерирующий напряжение пилообразной формы. В таком генераторе отсутствуют переходные процессы при изменении его частоты. Частота генератора тона изменяется замыканием клавишных контактов K1 - K17, включающих в цепь эмиттера транзистора ТЗ резисторы Rl - R17 различных сопро­тивлений. Величины сопротивлений этих резисторов подбирают опытным путем во время настройки инструмента.

Цепочку резисторов Rl - R17 называют частотно-задающей. При замыкании од­ного из контактов, например К1, замыкание любых других, расположенных слева (по схеме) от него, контактов К2 - КП не приведет к изменению сопротивления в цепи эмиттера транзистора ТЗ. В этом случае частота колебаний генератора опреде­ляется только сопротивлением резистора Rl и будет соответствовать самому верхне­му тону инструмента. Такую схему построения частотно-задающей цепи называют схемой верхнего или прямого выбора звука.

Общая подстройка тона всех звуков осуществляется переменным резистором R29. Генератор тона рассчитан на работу при напряжении 7, 2 В. Избыточное напряжение гасится переменным резистором R31. Когда устанавливают новые батареи, движок этого резистора перемещают в левое (по схеме) положение, а по мере разряда бата­реи - в правое.

Генератор вибрато служит для получения вибрирующего звука. Он собран на транзисторах 77, Т2 по аналогичной схеме и генерирует колебания с частотой 5 - 7 Гц.

Усилитель низкой частоты собран по типовой схеме на транзисторе 75. Конден­сатор С8 служит для изменения тембра звучания. Включается он тумблером ВЗ.

С помощью гнезд Гн1, Гн2 инструмент может быть. подключен к входу внешнего усилителя.

В конструкции использованы маломощные низкочастотные транзисторы МП39 - МП42. В качестве Tpl взят выходной транформатор от приемника «Сокол». Клавиа­тура (рис. 6) изготовлена из электротехнического картона толщиной 1 - 1,5 мм и со­стоит из следующих деталей: 1 - подклавишный выступ; 2 - белая клавиша; 3 - черная клавиша; 4 - прокладка (замша или сукно); 5 - контактные пружины; 6 - фанерная пластинка; 9 3 - гвоздь; 8 2 - шнурок; 7 1 - подклавишная прокладка (бархат или сукно).

Прорези в картоне для черных клавиш делают острозаточенным ножом по метал­лической линейке. Пластинки 6 с клавишами 2 и 3 и другие детали склеивают клеем «88» или «БФ-2». Клавиши окрашивают белой и черной краской. Для удержания клавиш на одном уровне к каждой из них прикреплен шнурок, натяжение которого регулируется отгибанием гвоздя 9, вбитого в общую рейку клавиатуры. Контактные пружины 5 должны быть отрегулированы так, чтобы усилие нажатия было одина­ковым для всех клавиш.

Один из вариантов конструктивного оформления этого электромузыкального ин­струмента, выполненного автором схемы Ю. Иванковым, приведен на рис. 7. Это - музыкальная игрушка «Электронный рояль»,

Настройка инструмента сводится к точному подбору сопротивлений резисторов R1 - R17. Генератор вибрато в этом случае должен быть отключен выключателем В1. Сначала подбирают резистор R1. Для этого вместо него включают переменный рези­стор на 5 - 10 кОм, а между его движком и контактами К1 постоянной резистор на 1 кОм. Изменяя сопротивление перешенного резистора, устанавливают на слух по образцовому музыкальному инструменту (пианино, аккордеон) частоту колебаний ге­нератора тона, соответствующую звуку «ми» второй октавы. Совпадение частот гене­ратора и музыкального инструмента определяют по отсутствию биений. Затем ом­метром измеряют сопротивление временно включенной цепочки резисторов и вместо них включают в частотно-задающую цепь постоянный резистор R1 такого же сопро­тивления. Точно так же подбирают сопротивление резистора R2 (клавиша «ми-бе­моль» второй октавы), а затем последовательно сопротивления резисторов R3 - R17 (ноты: «ре», «ре-бемоль», «до», «си», «си-бемоль», «ля», «ля-бемоль», «соль», «соль-бемоль», «фа», «ми», «ми-бемоль», «ре», «ре – бемоль», «до»).

После настройки генератора тона приступают к регулировке генератора вибрато, которая заключается в подборе конденсатора С1, с тем чтобы частота равнялась 5 - 7 Гц. Глубину вибрации подбирают резистором R23. Если амплитуду вибрации нужно увеличить, то сопротивление резистора R23 следует уменьшить, и наоборот. Учитывая, что в данной схеме амплитуда вибрации возрастает с высотой звука, на­стройку генератора вибрато по амплитуде надо производить при нажатии верхних клавиш инструмента (К1 - КЗ). Для стабилизации частоты генератора тона можно переменный резистор R31 заменить постоянным на 510 Ом и между ним (точка «а») и плюсом источника -питания включить стабилитрон Д808 (на 7,2 В) или КС168 (6,8 В).

Питание инструментов можно производить от батареи «Крона» (рис. 1 - 3) или от двух батарей 3336Л, соединенных последовательно (рис. 5).

Москва, Издательство ДОСААФ СССР, 1976 г. Г-80688 от 18/Ш-1976 г. Изд. № 2/763з Зак. 766

Впервые схема этого интересного электронного музыкального инструмента — игрушки появилась в журнале «Радио» в 1984 году, но позже (в 2002 г.) она была доработана И. Нечаевым – добавлен сенсорный регулятор громкости. Именно эту доработанную схему, несмотря на ее почтенный возраст, я и хочу предложить начинающим радиолюбителям. Конструкция инструмента проста для повторения, достаточно наглядна и может стать хорошей игрушкой не только ребенку, но и, как показывает практика, взрослому. Взглянем на схему устройства.

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор звуковой частоты, частота которого зависит от элементов R1, R2 и С1. Особенность генератора в том, что его частоту можно изменять интенсивностью освещения – за это отвечает фоторезистор R1. Чем выше освещенность фоторезистора, тем ниже его сопротивление и тем выше частота генератора. Именно поэтому музыкальный инструмент и называется «Светофон». Элемент DD1.3 является буферным, а DD1.4 совместно с конденсатором С2 является сенсорным регулятором громкости.

С регулятора сигнал поступает на усилитель, собранный на транзисторе VT1 и излучается головным телефоном ВF1. Итак, сигнал звуковой частоты, с выхода элемента DD1.3 поступает на дифференцирующую цепочку, состоящую из резисторов R3 (он подключен к сенсорам Е1,Е2), R4 и конденсатора С2. С нее короткие импульсы подаются на вход элемента DD1.4, усилитель и воспроизводятся головным телефоном. При этом если сенсоров не касаются, то R3 в работе цепи не участвует и громкость звука минимальна.

Если замкнуть сенсоры пальцем, то в работу включится резистор R3 и сопротивление кожи. Это позволит конденсатору заряжаться в паузах между импульсами, причем тем сильнее, чем сильнее перекрыты сенсоры пальцем. Благодаря этому на выходе элемента DD1.4 длительность импульсов увеличится, а громкость звука возрастет. Таким образом, перекрывая сенсоры пальцем, мы сможем в определенных пределах регулировать громкость звука, а меняя освещенность фоторезистора (к примеру, поворотом прибора относительно источника света) – частоту тона. После небольшой тренировки вполне реально сыграть на таком музыкальном инструменте несложную мелодию.

На месте DD1 могут работать К564ЛЕ5, К564ЛА7, К561ЛА7 , VD1 — КД521А, КД103А, КД503А. Конденсатор С3 – любой электролитический на рабочее напряжение не ниже 10 В, остальные – любые керамические. В качестве R1 можно использовать фоторезисторы ФСК-К1, СФ2-5, СФ2-6. В качестве излучателя BF1 подойдет любой телефон или динамическая головка сопротивлением не ниже 50 Ом.

Если сопротивление головки ниже, то вместо транзистора КТ315 придется поставить более мощный, к примеру, КТ972 с любой буквой. Конструкция светофона произвольная, сенсоры выполнены из кусочка фольгированного стеклотекстолита размером 20 х 30 мм. Для получения двух сенсоров вдоль полоски фольгу прорезают, ширина прорези – 0.5 … 1 мм.