Педаль эффекта "Хорус"

 

Міністерство освіти і науки України

Запорізький національний технічний університет

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра ІТЕЗ

 

 

 

 

 

 

 

Курсовий проект

 

Тема: Педаль ефекту_Хорус

з дисципліни «Основи проектування радіоелектронних засобів»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розробив

ст. групи РТ-110        Гетьманець Р.С

 

Прийняла         Поспеєва І.Є.

 

 

 

 

 

Запоріжжя

2013

 

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛДЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра                   ІТЕЗ

 

Дисциплина          Конструювання електронних засобів

 

Спеціальність       Виробництво електронних засобів

 

Курс       IV                  Группа    РП-110          Семестр        VII

ЗАВДАННЯ

 

на курсовий проект (роботу) студенту

 

Гетьманець  Руслан Сергійович

( прізвище,ім`я,по батькові )

 

 

1. Тема проекта (роботи): Розробка педалі ефекту_Хорус

2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи):

3. Вихідні данні до проекту (роботи):  Схема электрична принципова, 1 група эксплуатації, кліматичне виконання УХЛ, тип виробництва – крупносерійний. Забеспечити: эксплуатаційні вимоги, технологічні вимоги,  ергономічні та естетичні вимоги                       

 

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки(перелік питань що підлягають розробці) :  Призначення та принцип дії виробу, технічні вимоги до виробу, забеспечення технічних вимог, обгрунтування выбору конструкції, опис конструкції, конструкторські розрахунки, виводи

   

 

5. Перелік графічного матеріалу: схема електрична принципова (А3), складальне креслення плати (А1), деталь -  плата (А1), складальне креслення корпуса (А2), кришка плати (А2)

6. Дата видачі завдання:   

 

7. Підпис керівника    Поспеєва Ірина Євгенієвна

        (прізвище,ім`я,по батькові )

 

8. Підпис студента

 

 

 

 

К А Л Е  Н Д А Р Н И Й      П Л А Н

 

№ Пор.	Название этапов курсового проекта (работы)	Срок исполнения этапов проекта (работы)	Примечание
1	Аналіз схеми електричної і вибір ЕРЕ	1-2 неделя
2	Ескіз компонування вироби з урахуванням вимог експлуатації (установка на об'єкті)	3-4 неделя
3	Ескізний варіант плати	5-6 неделя
4	Розробка детального креслення плати, складального креслення плати	7-8 неделя
5	Виконання конструкторських розрахунків	9-10 неделя
6	Виконання складального креслення приладу, деталировки	11-12 неделя
7	Написання пояснювальної записки	13-14 неделя
8	Пошук помилок та доопрацювання проекту	15 неделя

 

Студент______________________       Є.М.Єрохін

( підпис )

 

 

Керівник______________________      І.Є.Поспеєва

( підпис ) 

 

“____”  ____________ 2013 р.

 

        ЗМІСТ 
 
Завдання_на_проект............................................................................................... 2 
Реферат..................................................................................................................... 4 
1 ПРИЗНАЧЕННЯ І ПРИНЦИП РОБОТИ ПРИСТРОЇ ЗАХИСТУ ВІД 
КОЛИВАНЬ НАПРУГИ МЕРЕЖІ ...................................................... 6 
2 ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ ДО УЛАШТУВАННЯ ЗАХИСТУ ВІД 
КОЛИВАНЬ НАПРУГИ МЕРЕЖІ ............................................................ 12 
2.1_Експлуатаціонние_вимоги ........................................................................... 14 
2.2_Вимоги_технологічності............................................................................... 16 
2.3_Требованія_ергономіки_та_естетики ...................................................... 17 
2.4_Вимоги_ремонтопридатності ...................................................................... 18 
2.5_Вимоги_техніки_безпеки .............................................................................. 19 
3_ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕХНІЧНИХ ВИМОГ ................................................ 18 
3.1_Забезпечення експлуатаційних вимог ............................................... 18 
3.2_Забезпечення технологічності ...................................................................... 18 
3.3_Забезпечення естетики та ергономіки ....................................................... 19 
3.4_Забезпечення вимог ремонтопридатності ............................................ 20 
3.5_Забезпечення техніки безпеки ................................................................ 21 
4 ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ КОНСТРУКЦІЇ ............................................. 22 
5 КОНСТРУКТОРСЬКІ РОЗРАХУНКИ ............................................................ 24 
5.1 Розрахунок надійності ........................................................................ 24 
5.2 Розрахунок коефіцієнта заповнення плати ............................................ 27 
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ...............................................................................…….31 

 

     РЕФЕРАТ 
 
ПЗ:с.31,рис.6,табл,.іст.9 . 
Об'єкт_розробки_-_комплект_конструкторської_документації_для конструювання_блок_ефекту_Хорус. . 
Мета роботи - розробити комплект конструкторської документації для виготовлення блок ефектів Хорус на основі мікросхеми MN3007 аналоговій лінії затримки, відповідного першої групи експлуатації за ГОСТ 11478-88 для серійного типу виробництва. Придбати навички з конструювання радіоелектронних пристроїв, і вибору конструктивних рішень. Прилад повинен відповідати високим вимогам технологічності, ергономіки. 
Пристрій призначений для обробки звуку, зазвичай музичних інструментів, електрогітари,_бас-гітари_та_синтезатора. 
 
КОНСТРУКЦІЯ , КОРПУС , НАПРУГА , ПЛАТА , РЕМОНТОПРИДАТНІСТЬ, ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ , ЕКСПЛУАТАЦІЯ , ЕРГОНОМІКА , ЕСТЕТИКА , БЛОК ЕФЕКТІВ, ХОРУС 

ВВЕДЕННЯ

 

Блок ефектів- електронний пристрій, призначений для обробки звуку, зазвичай музичного інструменту,електрогітари, бас-гітари, синтезатора, барабанів або вокалу. Часто використовуються в музичних студіях для поліпшення чистоти звуку, його "прозорості" або навпаки. Окремі моделі тільки фарбують звук, інші радикально його змінюють. - Блок ефектів використовуються як у студіях, так і при живих виступах.

Перші педалі, або, як їх також називають, «примочки», почали створюватися на початку 60-х  років в основному учасниками та послідовниками британської хвилі, гітари яких звучали недостатньо  яскраво, неголосно, і у яких був  «слабкий» сустейн. 

 

                        1.ПРИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО АППАРАТУ

 

Блок ефектів - електронний пристрій, призначений для обробки звуку, зазвичай музичного інструменту, електрогітари, бас-гітари, синтезатора, барабанів або вокалу.

На створення педалі перетворення звуку гітаристів наштовхнули, мабуть, два гітарних підсилювача, підключені виходом одного до входу іншого. При цьому другий підсилювач виявився перевантаженим, що створило принципово нове звучання електрогітари. Згодом музиканти почали експериментувати зі своїми комбопідсилювачів, і через деякий час було створено електричний пристрій компактних розмірів, яке дозволило імітувати звук, створюваний при перевантаженні гітарного комбопідсилювача, яке і було назване «педаль ефектів» завдяки своєму зовнішньому вигляду і підлогового виконанню.

Основою перетворення звучання є підріз звукової хвилі ,при якому верхівка хвилі «підрізає» або згладжується, що створює більш щільне звучання гітари. Створювані на практиці педалі також насичували звук гітари великою кількістю обертонів (внаслідок зворотного зв'язку), а також парних (у разі ламп) і непарних (у разі транзисторів) гармонік.

  Більшість педалей на даний момент є транзисторними або побудованими на інтегральних мікросхемах, але не менш популярними є лампові педалі ефектів, які часто за розмірами більше транзисторних і, як правило, вимагають зовнішнього джерела живлення, але при цьому вони видають більш «теплий» і якісний звук , будучи гарною підмогою гітаристу за відсутності лампового комбопідсилювача. З початком століття електроніки, з'явилися також цифрові гітарні процесори ефектів, розмір і функціональність яких варіюється від звичайної транзисторної «примочки» до величезного педалборд.

Найбільш  популярними являютcя педалі, что імітують ефект перевантаження: дісторшн i овердрайв. Крім ефектів перевантаження, існує велика різноманітність других ефектів: хорус, флэнжер, Wah-wah, эквалайзер, фэйзер, октавер.

Хорус - звуковий ефект або відповідний пристрій. Імітує хорове звучання музичних інструментів. Ефект реалізується шляхом додавання до вихідного сигналу його власної копії або копій, зсунутих за часом на величини порядку 20-30 мілісекунд, причому час зсуву безперервно змінюється.

Спочатку  вхідній сигнал розділяється на два  незалежних сигналом, один з якіх залішається без змін, в тій годину як інший надходить на лінію затримки. У Лінії затримки здійснюється затримка сигналу на 20-30 мс, причому годину затримки змінюється відповідно до сигналом генератора низьких частот. На віході Затриманий сигнал змішується з віхіднім. Генератор низьких частот здійснює модуляцію годині затримки сигналу. Він віробляє коливання певної форми, что лежати в межах від 3 Гц и нижчих. Змінюючі частоту, форму и амплітуду Коливань нізькочастотного генератора, можна отрімуваті різній вихідний сигнал.

Практично завжди можна помітити різницю між  окремими голосами в хорі. Крім тембру вони відрізняються вкрай незначними розбіжностями в темпі і висоті звучання нот. Спочатку хорус розроблявся як ефект, що імітує виконання «хором» одного й того ж звуку або мелодії. Наприклад, звучання кількох гітар при грі одного музиканта. Це дозволило б у реальному часі отримувати більш щільне і потужне звучання, не стикаючись з необхідністю залучати додаткових виконавців або використовувати фонограму. Але вирішення цієї задачі шляхом повторення вхідного сигналу з мінливих часом затримки навряд чи можна вважати успішною, бо навіть не дуже досвідчені музиканти і не дуже досвідчені слухачі в більшості випадків без праці відрізнять звук музичного інструменту, «пропущений» через хорус, від синхронного звучання декількох інструментів.                             Причина цього криється в періодичному зміні тривалості затримки, яке призводить до спотворення сигналу: частота вихідного сигналу може збільшуватися або зменшуватися залежно від фази коливання генератора низьких частот, що призводить до дисонансу. У деяких випадках може виразно прослуховуватися сама періодичність зміни затримки. Описані ситуації виявляються тим сильніше, чим вище частота генератора низьких частот. 
Незважаючи на те, що поставлена ​​мета не була досягнута, хорус став досить популярним ефектом завдяки специфічному результату обробки їм звуку. Він робить звук більш соковитим і об'ємним, і може доповнювати інші звукові ефекти.

Хорус має такі змінні параметри :

Глибина (depth) - характеризує діапазон зміни часу затримки.

Швидкість (speed, rate) - швидкість зміни «плавання» звуку, регулюється частотою низькочастотного генератора.

Форма хвилі  генератора низької частоти (LFO waveform) - буває синусоїдальної, трикутної і логарифмічною.

Баланс (balance, mix, dry / wet) - співвідношення необробленого і обробленого сигналів.

1. Принцип роботи схеми

 

Принцип роботи схеми зображено на рисунку 1.1.

Рис. 1.1 Принцип роботи схеми

 
  Вхідний сигнал приходить через ланцюг – VT1 та DA1a і далі ділиться на дві_гілки: 
a) Лінія затримки та резестивний суматор DA1a R21 Da1b Out 
По гілці с резистивним суматором, чистий сигнал завжди приходить на вихід схеми. 
б) Cигнал проходить через лінію затримки, виконану на мікросхемі MN3007, C5 ...VT2,DA3(3-й_вивід),_DA3(7,8-вивід)...VT3,R23,DA1b,Out. 
 Мікросхемі MN3007 управляється драйвером на мікросхемі MN3101. Драйвер у свою чергу залежить від генератора виконаного на мікросхемі DA2. У результаті чистий сигнал змішується із затриманим і модульованим сигналом на вході_6_мікросхеми_DA2. 
 Резистори R21 і R22 задають співвідношення чистого і обробленого сигналу. 
Ланцюг R27, VB і R28 створює середню точку для живлення окремих вузлів схеми.

Основним функціональним елементом схеми являється мікросхема MN3007. Ця мікросхема виконує функцію лінії затримка сигналу. MN3007 має 1024-бітну тривалість затримки з низьким рівнем шуму BBD що забезпечує затримку_сигналу_до_51.2мс. 
 MN3007 особливо підходить для використання в якості ефекту реверберації електронного музичного інструменту, таких як стерео обладнання через_його_великі_затримках. 
Технічні характеристики:

  • Напруга живлення 9В; 
 • Перемінна затримка аудіо сигналу: 5.12 - 51.2мс; 
 • Можливість скасування часового компонену; 
 • Відсутність втрати: Li = OdB; 
 • Широкий динамічний діапазон: S / N - 80 дБ; 
 • Широкий частотний діапазон: 12кГц; 
 • Низький рівень спотворень: THD = 0.5% тип. (Vj = 0.78Vr мс); 
 • часовий діапазон частот: 10~ 100 кГц; 
 • 8-ми вивідний DIP корпус.

 

   
   

      Рисунок 1.2 - Розташування виводів і типові розміри   мікросхеми MN3007

 

   Генератора прямокутних і трикутних коливань виконаній на мікросхемі TL062. 
 Інтегратор інтегрує постійна напруга , наявне на виході тригера Шмітта. Коли вихідна напруга інтегратора досягає порогу спрацьовування тригера Шмітта, напруга на його виході U1 стрибком змінює свій знак. Внаслідок цього напруга на виході інтегратора починає змінюватися в протилежну сторону , поки не досягне іншого порога спрацьовування тригера Шмітта. Змінюючи постійну інтегрування RC, можна перебудовувати частоту формованого напруги в широкому діапазоні. Амплітуда трикутного напруги U2 залежить тільки від установки рівня спрацьовування тригера Шмітта Uп, який для даної схеми включення_тригера_становить_UМR1/R2.  
 Генератор виконаний на мікросхемі TL062. Принцип роботі зображений на рисунку 1.3.