Métronome musical avancé. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans "Radio" n ° 3 de 1996, un article "Métronome musical" a été publié, qui a trouvé un large écho auprès des lecteurs. Après un certain temps, l'auteur a amélioré son design et présente aujourd'hui sa nouvelle version. Le métronome, qui permet non seulement de régler le rythme avec des "clics" sonores, mais aussi de jouer des notes, peut devenir un assistant pour les débutants, ainsi que pour les musiciens professionnels.

Le métronome musical décrit dans [1] est pratique en ce que la fréquence du tempo musical - de Largo à Prestissimo - peut être facilement contrôlée et ajustée à n'importe quel instrument de musique avec un accordage stable. Tout tempo du métronome est ajusté individuellement. Lorsque, sous l'influence de la température ou de la tension d'alimentation, la fréquence de l'oscillateur maître change, il est nécessaire de régler à nouveau la fréquence F de chaque allure. La tâche est grandement simplifiée si, sur la base d'un seul oscillateur maître, en divisant sa fréquence F0 par un certain facteur de comptage, nous obtenons la fréquence de n'importe quel taux (similaire à la façon dont cela se fait dans les appareils [2]). Ensuite, en compensant correctement la dérive de la fréquence F0, il est possible de régler correctement la fréquence non pas d'un, mais de tous les tempos musicaux à la fois.

Les calculs montrent qu'il est plus pratique d'accorder l'oscillateur maître à la fréquence de la note "ré" de la 7e octave (valeur théorique F0 = 18794,545 Hz). Puis, en divisant la fréquence F0 par 8, on obtient la note "re" de la 4ème octave, par 16 - "re" de la 3ème octave, par 32 - "re" de la 2ème octave, par 64 - "re" de la 1ère octave. Enfin, si F0 est divisé par 8 à l'aide d'un compteur binaire 256 bits, nous allons générer des impulsions rectangulaires avec une fréquence de 73,4 Hz, ce qui correspond à la note "Ré" de la grande octave.

Ensuite, vous devrez utiliser un diviseur de fréquence qui fournit un facteur de comptage variable à deux chiffres (division de fréquence) K2. Par exemple, si vous définissez K2 = 98, le facteur de division total K0 est facile à calculer : K0 = K1 K2 = - 256 98 - 25088, où K1 = 256 est le facteur de comptage du premier compteur (préliminaire). Dans ce cas, en sortie du second diviseur de fréquence, des impulsions de fréquence Fact d'environ 0,75 Hz (18794,5 Hz : 25088) et correspondant au tempo de Largo le plus lent sont formées. Lorsque K2 = 21, alors K0 = 256 21 = 5376, ou Ffact = = 3,5 Hz - c'est le tempo Prestissimo le plus rapide. D'autres taux seront obtenus en prenant K2 égal à 85, 73, 63, 54, etc. (voir tableau 1). Le tableau montre que l'erreur relative dans la formation de la fréquence des différents taux ne dépasse pas 2%. En pratique, une erreur aussi faible est tout à fait acceptable, puisque la "distance" de fréquence entre débits adjacents est d'environ 15 %.

Un schéma d'un métronome construit selon ce principe est illustré à la Fig. 1. Sur les éléments logiques DD1.1, DD1.2, les résistances R1, R2 et le condensateur C1, un oscillateur maître est assemblé, qui est accordé à la fréquence de la note "re" de la 7ème octave. Dans le premier diviseur de fréquence (compteurs binaires DD2.1, DD2.2), il décroît progressivement. Aux sorties des compteurs, la note "re" des octaves correspondantes est formée (Fig. 1). Les impulsions de la dernière sortie (fréquence 73,4 Hz) sont envoyées à l'entrée du deuxième diviseur de fréquence, réalisé sur les compteurs DD3, DD4 et les éléments DD1.3, DD1.4, DD5.1. Les signaux de sortie restants des compteurs DD2.1 et DD2.2 sont appliqués aux contacts de l'interrupteur SA2.

(cliquez pour agrandir)

Supposons que le curseur de cet interrupteur soit déplacé vers la position supérieure selon le schéma ; à la base du transistor amplificateur VT1, connecté selon le circuit émetteur-suiveur avec les résistances de charge R5 et R6, des impulsions sont fournies avec une fréquence de la note "re" de la 4ème octave. Lorsqu'il est réglé sur la deuxième position à partir du haut - les notes "re" de la 3e octave, etc. S'il est réglé sur la position la plus basse (cinquième), il s'agit du mode de fonctionnement normal, dans lequel les impulsions du son- faisant partie sont envoyés à la base du métronome du transistor VT1 construit sur les éléments DD5.2 - DD5.4, les résistances R3, R4, R7 et les condensateurs C2, C5.

Le deuxième diviseur de fréquence (accordable) est réalisé selon le schéma décrit dans [3, Fig.18]. Le coefficient de compte nécessaire est réglé à l'aide du commutateur SA1, qui a 11 positions (selon le nombre de tempos musicaux). Par exemple, si le moteur est réglé sur la position la plus basse, l'entrée 2 de l'élément DD5.1 ​​​​est connectée à la sortie 2 (broche 4) du compteur DD4, qui définit le nombre "20"; en même temps, l'entrée 1 de l'élément DD5.1 ​​​​est connectée à la sortie 1 du compteur DD3 (broche 2), qui définit le nombre "1". Ainsi, le coefficient de score total est de 21, ce qui correspond au tempo Prestissimo. Si l'interrupteur à glissière SA1 est déplacé vers la position la plus haute, les entrées de l'élément DD5.1 ​​​​seront connectées aux sorties 9 DD4 (broche 11) et 8 DD3 (broche 9), c'est-à-dire les chiffres "90" et " 8" sont donnés, réalisant les scores de coefficient K2 = 98 (allure Largo). L'exactitude du réglage d'autres coefficients de division de fréquence K2 peut être facilement vue à partir de la figure 1 et du tableau. 1. Il est important que pour tout coefficient K2, une courte impulsion d'une durée de 1.4 ms soit formée à la sortie de l'élément DD6,8. A une fréquence de 3,5 Hz (tempo Prestissimo), la période de répétition des impulsions est de 286 ms, à un tempo Largo lent (0,75 Hz) - 1333 ms.

Dès que l'impulsion mentionnée se termine à nouveau, le condensateur C2 précédemment déchargé s'avère être relié par sa plaque gauche (selon le schéma) au boîtier. Le niveau de tension aux entrées de l'élément DD5.2 deviendra bas et à sa sortie - élevé, permettant le fonctionnement du générateur de sons sur les éléments DD5.3 et DD5.4. Après un certain temps, en fonction de la résistance de la résistance variable R4, le condensateur C2 sera chargé (à travers les résistances R3 et R4) à tel point que le niveau haut à la sortie de l'élément DD5.2 redeviendra bas, donc le générateur de sons s'arrêtera. En d'autres termes, le générateur de sons fonctionne ici pendant une courte durée, immédiatement après la fin de l'impulsion de 6,8 ms. Lorsque l'impulsion se présente à nouveau, le condensateur C2 se décharge à nouveau rapidement. La décharge se produit à travers les diodes internes de l'élément DD5.2: leur cathode est connectée à l'alimentation du microcircuit et l'anode est connectée à l'entrée correspondante de l'élément. Pour plus de détails, voir [4, fig. 6]). La manière de régler la durée d'une impulsion sonore afin d'obtenir un « clic » plutôt qu'une tonalité clairement distincte est décrite en détail dans [1].

La résistance de la résistance R7 est choisie de manière à ce que l'émetteur piézocéramique HA1 fonctionne à la fréquence de résonance principale - selon [5], pour l'émetteur ZP-1, celle-ci est légèrement supérieure à 2 kHz. Le condensateur de blocage C3 sert à éliminer les ondulations de tension haute fréquence dans le circuit de puissance et C4 - celles à basse fréquence. La diode de protection VD1 empêche l'alimentation de l'appareil en tension de polarité inverse. Un signal de sortie de 6 V peut être retiré de la résistance R6 via le condensateur C0,25, ce qui vous permet de connecter un métronome à l'entrée d'un équipement d'amplification du son (par exemple, via un mélangeur) si son volume est insuffisant. Étant donné que la résistance R6 est faible, les exigences de blindage des fils de connexion peuvent être considérablement réduites.

Dans les pauses entre les "clics" individuels, le métronome ne consomme presque pas d'électricité, et pendant le "clic", la consommation de courant augmente à environ 3...4 mA. Il est clair que plus la durée de l'impulsion sonore est grande (à une fréquence d'environ 2 kHz, elle devrait être d'au moins 15 ms) et plus le tempo musical sera élevé, plus la consommation d'énergie sera importante. Ainsi, au tempo Prestissimo, le métronome consomme en moyenne 0,15...0,2 mA, alors qu'au tempo Largo il ne consomme que 0,03... pile 0,045D-7.

Pour régler tous les tempos musicaux du métronome en même temps, il suffit de basculer le switch SA2 sur l'une des quatre positions d'accordage correspondant à la note "pe1", "pe2", "pe3" ou "pe4". La position de l'interrupteur SA1 n'a pas d'importance. Prenant n'importe quel instrument de musique avec le bon accord - piano, accordéon ou accordéon à boutons - exactement la même note, la résistance R1 définit la fréquence de l'oscillateur maître, à laquelle il n'y a pas de battements de sons. Lorsque cela est réalisé, le réglage du métronome sera comme indiqué dans le tableau 1. 4. Notez que la note "pe3" sera la plus forte ; le volume des notes restantes, commençant par « pe1 » et jusqu'à « peXNUMX », diminuera à mesure que le nombre d'octaves diminue.

En mode de fonctionnement, le métronome reproduit des chocs sonores à une seule tonalité - des "clics". S'il est nécessaire de reproduire à la fois des battements ordinaires (ordinaires) et accentués (les plus forts), vous devrez introduire un nœud supplémentaire dans le métronome, dont le schéma est illustré dans [1], fig. 2. Pour ce faire, premièrement, les composants suivants sont exclus: éléments logiques DD5.2 - DD5.4, transistor VT1, résistances R3 - R7, condensateurs C2, C5, C6, émetteur HA1. Deuxièmement, au lieu du condensateur C2, la sortie inférieure du nœud est connectée à la sortie de l'élément de métronome DD1.4, qui est désigné "To pin 1 DD1". Troisièmement, l'interrupteur marche-arrêt SA1 du nœud est remplacé par un interrupteur métronome à cinq positions SA2 : la sortie de l'élément DD2.4 est connectée à son contact fixe inférieur et le contact mobile est connecté à la base du transistor. VT1 du nœud supplémentaire. Les deux parties du dispositif sont alimentées par une diode commune VD1. Le travail d'un métronome reproduisant des "accents" et des "ordinaires" est décrit en détail dans [1].

Mais ajuster le métronome et surveiller périodiquement l'exactitude de sa «construction» n'est toujours pas très pratique. Est-il possible d'éviter ces procédures ? Il s'avère que c'est tout à fait possible. Sur la fig. 2 montre une partie différente du métronome. Au lieu des éléments logiques exclus 001.1, DD1.2 et des compteurs DD2.1, DD2.2 (voir Fig. 1), une puce "d'horloge" K176IE5 (DD2) a été utilisée, incluse selon le circuit typique dans [6, Fig. . 9]. La stabilité de "l'accordage" du métronome est obtenue en stabilisant la fréquence F0 = 32 768 Hz à l'aide d'un résonateur à quartz "d'horloge" miniature ZQ1. À la sortie 9 du microcircuit K176IE5 (broche 1), des impulsions rectangulaires d'une fréquence de 64 Hz sont formées. En gros, la fréquence est sélectionnée par le condensateur C1, exactement - C7.

Des impulsions d'une fréquence de 64 Hz sont envoyées à l'entrée d'un diviseur accordable monté sur deux microcircuits K561IE8 (DD3 et DD4). La seule différence est que la façon dont les sorties de ces microcircuits sont acheminées vers le commutateur SA1 est quelque peu modifiée. Étant donné que la fréquence de 64 Hz diffère nettement de la fréquence de 73,4 Hz de la version précédente du métronome, d'autres valeurs de K2 et K1 = 512 sont nécessaires (voir tableau 2). Le tableau montre que l'erreur dans la formation des taux dans cette version du métronome est moindre que dans la précédente. La stabilité de fréquence à long terme est beaucoup plus élevée ici. Notez qu'au lieu d'une courte impulsion d'une durée d'environ 6,8 ms, une impulsion d'une durée d'environ 7,8 ms est formée. Les deux valeurs sont égales à la moitié de la période de répétition des impulsions appliquées à l'entrée du deuxième diviseur de fréquence. Sinon, le fonctionnement de ce métronome n'est pas différent du précédent.

Puisqu'il n'est plus nécessaire de contrôler périodiquement la fréquence F0 de l'oscillateur maître, l'interrupteur SA2 est exclu du circuit, et la base du transistor VT1 est connectée à la sortie de l'élément DD5.4 (notations sur la Fig. 1).

Étant donné que dans cette version du métronome deux éléments DD1.1 et DD1.2 ont été libérés, il est conseillé d'assembler le nœud final d'un amplificateur en pont push-pull sur eux (à l'exclusion du transistor VT1, des résistances R5 et R6, du condensateur C6 et émetteur HA1 - Fig. 1), fonctionnant en mode de commutation économique (Fig. 3).

L'amplificateur fonctionne comme suit. Tant qu'il n'y a pas de "clic", à l'entrée de l'amplificateur connecté à la broche 11 de la puce DD5, il y a un niveau bas prohibitif, donc la sortie de l'élément DD1.1 est haute. Le condensateur C8 est déchargé à travers la résistance R9. Il ne faut que 15 ms pour le décharger. De ce fait, la sortie de l'élément DD1.2 est également élevée, à la suite de quoi tous les transistors VT1-VT4 sont fermés et le courant ne circule pas à travers la résistance variable R10.

Lorsqu'un "clic" apparaît à l'entrée de l'amplificateur, qui est un paquet d'impulsions rectangulaires, le condensateur C8 est rapidement chargé à travers la diode VD2 et la résistance R8. La charge prend environ 0,15 ms. Il reste chargé tant qu'il y a des impulsions "clic" à l'entrée de l'amplificateur. Ainsi, les signaux en sortie des éléments DD1.1 et DD1.2 sont déphasés lors de la transmission du son, ce qui est nécessaire au bon fonctionnement du pont amplificateur [2]. À travers la résistance variable R10 - le contrôle du volume du métronome - un courant alternatif circule, modifiant périodiquement non seulement son amplitude, mais également sa direction, et l'émetteur HA1 reproduit cette fréquence sonore.

Mais dès que le "clic" suivant se termine, le condensateur se décharge tellement qu'un niveau haut apparaît à la fois en sortie de l'élément DD1.1 et DD1.2. À l'avenir, le cycle de fonctionnement de l'amplificateur de métronome est répété.

Le volume d'un métronome avec un tel amplificateur augmente considérablement, mais la consommation moyenne de courant augmente également. Par exemple, au tempo Largo, le métronome consomme moins de 1 mA en moyenne, alors qu'au tempo Prestissimo il consomme environ 3 mA. Mais pendant le "clic" et un peu plus tard, le courant consommé est d'environ 30 mA, il n'est donc guère conseillé d'alimenter un tel métronome à partir de la batterie "Krona". Il est préférable d'utiliser 5 ... 9 éléments 334 ou 337, le même nombre de piles D-0,55 ou 2 ... 3 piles 3336. Il est possible de réduire quelque peu la consommation électrique en réduisant la résistance de la résistance R9. Ensuite, le temps pendant lequel les transistors VT1 et VT4 sont constamment ouverts après le "clic" est réduit. La partie basse puissance de l'appareil (microcircuit) est alimentée à partir de la même source via la diode VD1.

La fréquence de résonance de l'émetteur SP-1, selon [7], est de 3...4 kHz. Cela signifie que la résistance de la résistance R7 devra être réduite de 1,5 ... 2 fois, réglant ainsi le générateur de sons sur la résonance d'un émetteur particulier. De plus, il peut être nécessaire d'augmenter la capacité du condensateur C2 à environ 0,15 microfarads, ou d'augmenter la résistance des résistances R3 et R4 à 30 et 300 kOhm, respectivement.

littérature

1. Bannikov V. Métronome musical. - Radio, 1996, n° 3, p. 52-55.
2. Bannikov V. Dispositifs de signalisation musicale à trois tons. - Radio, 1996, n° 1, p. 46-48 ; n° 2, p. 45-47.
3. Alekseev S. L'utilisation de microcircuits de la série K561. - Radio, 1986, n° 12, p. 42-46.
4. Alekseev S. Shapers et générateurs basés sur des microcircuits de la structure CMOS. - Radio, 1985, n° 8, p. 31-35.
5. Alexandrov I. L'utilisation de l'émetteur de son ZP-1. - Radio, 1985, n° 12, p. 54.
6. Alekseev S. L'utilisation de microcircuits de la série K176. - Radio, 1984, n° 4, p. 25-28.
7. Nechaev I. Dispositifs de sécurité avec émetteur SP-1. - Radio, 1986, n° 3, p. 42, 43.

Auteur : V. Bannikov, Moscou

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