Размещено на http://www.allbest.ru/

Проект

«Разработка и изготовление ударного электромузыкального инструмента-автомата»

Автор проекта: Гапеенко Дмитрий

Руководитель проекта

Доронин Игорь Валентинович



Оглавление

инструмент музыкальный оборудование электронный

Поисковый этап

1. Выдвижение проблемы, её обсуждение и анализ

2. Требования, ограничения, условия, необходимые для выполнения проекта

3. Сбор информации, подбор специальной литературы по теме проекта

4. Оценка своих ресурсов

Конструкторский этап

5. Поиск оптимального решения и выбор лучшего варианта

Технологический этап

7. Составление плана практической реализации проекта, подбор необходимых материалов, инструментов, оборудования

8. Технологическая последовательность изготовления изделия

Заключительный этап

9. Оценка результатов выполненного проекта

Приложение

Литература



Поисковый этап

1. Выдвижение проблемы, её обсуждение и анализ

Много лет я увлекаюсь техническим творчеством, а в творчестве использую современные технологии, а именно: электроника, составление алгоритмов и написание программ для микроконтроллерных систем. У меня давний интерес к музыке и музыкальным инструментам, в частности к электронным. Микроконтроллерные технологии дают возможность создавать на их основе, в том числе, и музыкальные инструменты с широким функционалом. Существует много типов звукогенерирующих электронных музыкальных инструментов (далее ЭМИ). Из всех типов ЭМИ для меня представляют особый интерес ударные инструменты, особенно инструменты, которые автоматически воспроизводят разнообразные ритмические рисунки, имитируя различные ударные музыкальные инструменты. Это, так называемые, ритм-машины. Таким образом, в проекте хочется реализовать свой давний замысел - сделать ритмический музыкальный инструмент. Также планируется, чтобы инструмент обладал рядом дополнительных функций. Предполагается, что устройство будет использовано как музыкантами по прямому назначению, так и в помощи при обучении. Конструкций подобного масштаба я ещё не делал, поэтому у меня есть интерес к доведению разработки до действующего образца. Часть знаний и навыков у меня имеется, а часть придется приобрести в ходе работы над проектом.

Цели

Разработать и изготовить ритмическую установку. Устройство должно быть универсальным. Затраты на разработку и изготовление должны быть оптимальными. При изготовлении необходимо использовать доступные материалы и компоненты. Данное устройство должно быть удобным в использовании в творческой музыкальной деятельности.

Задачи

1) Собрать информацию, подобрать специальные материалы по теме проекта.

2) Провести оценку своих ресурсов.

3) Рассмотреть идеи и выбрать «оптимальную».

4) Составить план практической реализации проекта, подобрать необходимые материалы, инструменты и оборудование.

5) Повторить технику безопасности.

6) Составить технологическую карту.

7) Изготовить устройство и провести его испытания

8) Провести анализ результатов.

Историческая справка

[см. Приложение 1 «Историческая справка»]

2. Требования, ограничения, условия, необходимые для выполнения проекта

· Ударный электромузыкальный инструмент-автомат(название)

· Реальный музыкальный инструмент (предназначение)

· Музыканты, хореографы, спортсмены, постановщики массовых мероприятий (кто может использовать)

· Штучное изделие(партия: единичное…)

· Устройство должно помещаться в кейс типа «дипломат» (габариты)

· Изделие будет изготовлено из деталей, производимых электронной промышленностью (из чего будет сделано)

· Ручной (метод изготовления: ручной... )

· Должно отвечать всем нормам безопасности (насколько безопасно)

· Эксплуатация устройства никак не повлияет на окружающую среду(воздействие на окружающую среду)

3. Сбор информации, подбор специальной литературы по теме проекта

Исследование рынка «Закупка материалов»

Рынки (название и местонахождение)	ассортимент	цена	качество	обслуживание
1. Торговый центр «Гермес» (г. Калуга)	+		+	+
2.Магазин «Пульты» (г. Калуга)		+	+
3. «Дельта Электроника» (интернет магазин)	+	+	+	+
4. «Чип и Дип» (интернет магазин)	+		+	+

Вывод:Проведя исследования рынка на предмет закупки деталей, выяснилось, чтов интернет магазине «Дельта Электроника» хороший ассортимент, приемлемые цены, хорошее качество товара (подделка исключена), обслуживание на высшем уровне, поэтому всё необходимое для моего проекта я буду покупать там.

Проведение интервью

Опрашиваемые

Имя опрашиваемого	Характеристика опрашиваемого
Геннадий	Музыкант с тридцатилетним опытом.
Андрей	Современный музыкант.
Сергей	Студийный музыкант.
Мария	Педагог музыки в музыкальной эстетической студии.
Елена	Хореограф в музыкальной эстетической студии.
Павел	Спортивный тренер
Анна	Постановщик культурно-массовых мероприятий

Анкета:

[см. Приложение 2 «Анкета для проведения опроса специалистов для выявления параметров устройства.»]

Таблица анализа ответов опрашиваемых

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Геннадий	a,c,d,e	a,b	a	b	a	a	b	b	a
Андрей	a,b,c,d,e,f,g	a,b	a	a	a	b	a	a	b
Сергей	a,c,d,e,g	c	a	b	c	b	b	a	a
Мария	-	a,b	a	a	a	-	a	-	-
Елена	-	c	a	a	a	-	a	-	-
Павел	-	-	a	a	b	-	a	-	-
Анна	-	-	a	b	a	-	a	-	-
Моё мнение	a,c,d,e	a,b	a	b	b	b	b	b	a

«-» - опрашиваемый воздержался от ответа на вопрос

Вывод: Проведя интервью, выяснилось, что:

· Имитируемые инструменты: бас барабан, малый барабан, тарелки открытые, тарелки закрытые.

· Наличие световой индикации сильных и слабых долей.

· Наличие регулировки и индикации темпа.

· Будет большое количество предустановленных ритмических рисунков.

· Регулировки громкости каждого инструмента не будет.

· Метроном, как отдельное устройство, будет отсутствовать; но будет организован имеющимися ресурсами.

· Управление инструмента с панели будет отсутствовать.

· В качестве дисплея будет использоваться семисегментный светодиодный индикатор.

4. Оценка своих ресурсов

Интеллектуальные ресурсы

Имеющиеся знания, умения, навыки	Необходимо приобрести: знания, умения, навыки
В областях: · технология конструкционных материалов · проектная деятельность · конструирование · пайка · программирование · алгоритмирование · электроника · отладка	В областях: · психоаккустика · экономика · компьютерное моделирование и графика · реклама

Материально - технические ресурсы

Наличие	Отсутствие
· Персональный компьютер · Компьютерные программы · Среда разработки и отладки · Принтер · Паяльное оборудование · Станки · Инструменты · Крепежные материалы	· Электронные модули · Электронные компоненты

Информационные ресурсы

Информацию я могу получить из следующих источников: сайты сети Internet, журналы «Радио», книги по проектированию ЭМИ, а так же материалы, предоставленные руководителем и консультантом проекта.



Конструкторский этап

5. Поиск оптимального решения и выбор лучшего варианта

Выбор технической базы.

В проекте в качестве управляющей части будет использован готовый универсальный микроконтроллерный модуль. В модуле использована печатная плата, изготовленная на заводе в высоком качестве, а сам модуль изготовлен был мною ранее, в качестве универсальной основы для моего творчества. Он содержит в себе источник питания, коннекторы для каждого вывода, с помощью которых сигналы можно легко подводить и выводить с контроллера. Кроме этого присутствует модуль питания с защитой. Микроконтроллерный модуль также оборудован разъемами под сигнальные шины. Этот модуль был разработан с учётом всех потребностей. Он проверен в действии и опыт работы с ним имеется.

Сравнение способов имитации звука и выбор оптимального

Цифровая имитация	Аналоговая имитация
Недостатки: · Сложность реализации и изготовления. · Дороговизна компонентов и дорогостоящий процесс изготовления. · Качественные имитаторы требуют очень большого количества памяти. · Нельзя менять звучание инструмента, кроме этого обработка этих звуков требует больших вычислительных ресурсов, что далеко выходит за рамки возможностей микроконтроллера, который я использую в своем творчестве. Преимущества: · Простота повторения устройств. · Имитаторы не нуждаются в настройке.	Преимущества: · Можно менять, модифицировать параметры, а именно: тональность звучания, длительность, тембровку, баланс в общем миксе, акцентирование. · Относительная простота реализации имитаторов из доступных деталей. Недостатки: · Сложность настройки. · Инструменты, изготовленные по одной и той же схеме, не являются абсолютно идентичными.

Вывод: Сравнив два способа имитации инструментов, цифровой и аналоговый, мне приходится отдавать предпочтение аналоговой имитации. Это объясняется тем, что реализация относительно проста, а отличия инструментов, сделанных по одной схеме, не являются критичными, так как моё изделие единичное.

Анализ имеющихся материалов и оборудования необходимых для изготовления изделия «Ударный электромузыкальный инструмент -автомат»

Наименование	Наличие
Материалы
Электронные компоненты	-
Модуль микроконтроллера	+
Числовой индикатор	+
Числовая клавиатура 3*4	+
Энкодер	-
Переменный резистор	+
Ручки для регуляторов	+
Самоклеющаяся глянцевая бумага	-
Крепёжные материалы	+
Пвх пластик	+
Клей	+
Наждачная бумага	+
Разъемы	+
Соединительные провода	+
Оборудование
Персональный компьютер	+
Электропаяльник	+
Принтер	+
Утюг	+
Программатор	+
Осциллограф	+
Звуковоспроизводящая аппаратура	+
Сверлильный станок.	+
Нож	+
Перманентный маркер	+
Линейка	+
Пинцет	+
Наждачная бумага	+
Набор отверток	+
Кусачки	+
Плоскогубцы	+
Ножницы по металлу	+
Угольник	+
Клеевой пистолет	+
Ацетон	+

Вывод: Проанализировав имеющиеся материалы и оборудование, необходимые для изготовления ритм-машины, выяснилось, что некоторые детали мне нужно купить.

Лист заявки

Наименование	Номинал	Параметры	Количество
Резистор	43 k	Выводной	4
Резистор	22 k	Выводной	1
Резистор	56 k	Выводной	2
Резистор	330 k	Выводной	3
Резистор	3.6 k	Выводной	5
Резистор	1.2 k	Выводной	1
Резистор	33 k	Выводной	2
Резистор	3.3 k	Выводной	1
Резистор	18 k	Выводной	7
Резистор	4.7 k	Выводной	2
Резистор	27 k	Выводной	2
Резистор	12 k	Выводной	1
Резистор	22 k	smd 1206	10
Конденсатор	1.0 mkf	Керамический,низковольтный	3
Конденсатор	0.1 mkf	Керамический, низковольтный	12
Конденсатор	0.33 mkf	Керамический, низковольтный	2
Конденсатор	47 nf	Керамический, низковольтный	4
Конденсатор	10 nf	smd 1206	10
Конденсатор	3.3 nf	Керамический, низковольтный	3
Конденсатор	6.8 nf	Керамический, низковольтный	1
Конденсатор	0.1 mkf	smd 1206	10
Конденсатор	47 mkf	16 v	1
Конденсатор	220 mkf	25 v	1
Диод	КД521	Выводной	4
Микросхема	CD4066	DIP корпус	1
Транзистор	BC547	Выводной	8
Операционный усилитель	LM2904	DIP корпус	1
Энкодер		С кнопкой	1
Самоклеющаяся глянцевая бумага		Лист	1

Блок схема работы устройства.

[см. Приложение 3 «Блок схема работы устройства.»]

Принципиальная схема имитаторов.

[см. Приложение 4 «Принципиальная схема имитаторов.»]

Спецификация к принципиальной схеме имитаторов.

[см. Приложение 5 «Спецификация к принципиальной схеме имитаторов.»]



Технологический этап

7. Составление плана практической реализации проекта, подбор необходимых материалов, инструментов, оборудования

План работы

1) Разработка и изготовление модуля имитаторов.

2) Настройка имитаторов.

3) Изготовление корпуса устройства.

4) Разработка дизайна панели управления.

5) Изготовление панели управления.

6) Сборка панели управления.

7) Монтаж платы имитаторов и платы микроконтроллера.

8) Разработка и написание программы для микроконтроллерного модуля и отладка программы.

9) Составление ритмических рисунков.

10) Конечное тестирование и доводка.

Инструменты и оборудование

1) Персональный компьютер

2) Электропаяльник

3) Принтер

4) Утюг

5) Программатор

6) Осциллограф

7) Звуковоспроизводящая аппаратура

8) Сверлильный станок.

9) Нож

10) Линейка

11) Пинцет

12) Наждачная бумага

13) Набор отверток

14) Кусачки

15) Плоскогубцы

16) Ножницы по металлу

17) Угольник

18) Клеевой пистолет

19) Перманентный маркер

Техника безопасности

[см. Приложение 6 «Техника безопасности при работе с электропаяльником.»]

8. Технологическая последовательность изготовления изделия

Последовательность работы	Оборудование, инструменты, приспособления	Графическое или фотографическое изображение
Разработка и изготовление печатной платы имитаторов
1	Разводим печатную плату, используя специализированое программное обеспечение, согласно принципиальной схеме имитаторов. [см. Приложение 4 «Принципиальная схема имитаторов.»]	· Персональный компьютер
2	Из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка платы размером 100x70. Затем сторона, на которой будут расположены проводники, тщательно шлифуется наждачной бумагой мелкой зернистости, пока вся поверхность не приобретет золотистый цвет неокисленноймеди. Затем поверхность обезжиривается ацетоном.	· Ножницы по металлу
3	На глянцевой бумаге, используя лазерный принтер, печатаем шаблон печатной платы[см. Приложение 7 «Шаблон печатной платы.»] ( тонер руками не трогать). Вырезам шаблон по размеру заготовки из стеклотекстолита.	· Персональный компьютер · Принтер
4	Разогреваем утюг до максимально возможной температуры. Греем стеклотекстолит утюгом в течении 5 секунд. Накладываем распечатанный шаблон на стеклотекстолит, тонером к фольгированной стороне. Начинаем разглаживать утюгом от середины. Прижимать утюг сильнее. Проглаживать тщательно все края. Гладить в течение двух минут.	· Утюг
5	Дать будущей плате остыть до 40'С, После опустить плату в воду комнатной температуры на 10 минут. В воде аккуратно снять пропитанный водой листок бумаги. Достать плату и дать ей высохнуть.	·
6	При наличии дефектов и отклеенных дорожек, дорисовать их.	· Перманентный маркер
7	В пластмассовом контейнере подготовить раствор хлорного железа и воды в пропорции 1/3. Вода должна быть 40'C. Размешать раствор и опустить плату дорожками вниз так, что бы она плавала на поверхности. Травить плату в течении примерно 15 минут, контролируя процесс травления.	·
8	Достать плату, промыть её и высушить. С помощью ацетона очистить плату от тонера. Зачистить дорожки наждачной бумагой. Залудить дорожки, используя паяльный флюс и специальный низкотемпературный припой.	· Электропаяльник
9	Просверлить отверстия под электронные компоненты и под крепеж.	· Сверлильный станок
10	Произвести монтаж электронных компонентов на плату, согласно сборочной схеме.[см. Приложение 8 «Сборочная схема имитаторов, слой 1.»][см. Приложение 9 «Сборочная схема имитаторов, слой 2.»]	· Электропаяльник
Настройка имитаторов.
1	Настройка тональностей имитаторов, длительностей, баланса в общем миксе, устранение ошибок при монтаже. Осуществляется подбором резисторов.	· Осциллограф · Звуковоспроизводящая аппаратура
Изготовление корпуса устройства.
1	Разметка, нарезка заготовок корпуса из ПВХ пластика: нижней панели и четырех боковых стенок. Профилирование боковых стенок со срезанием торцевых кромок под угол примерно 45'.	· Нож · Линейка · Угольник
2	Склейка корпуса универсальным клеем.	· Угольник
Разработка дизайна панели управления.
1	Разработка дизайна панели управления с учетом эргономики и технологических возможностей.	· Персональный компьютер
2	Отрисовка Эскиза панели управления в редакторе векторных изображений.[см. Приложение 10 «Эскиз панели управления.»]	· Персональный компьютер
3	Отрисовка панели управления, с учетом разметки отверстий и прорезей на панели, в редакторе векторных изображений.[см. Приложение 11 «Разметка отверстий панели управления.»]	· Персональный компьютер
Изготовление панели управления.
1	Распечатка шаблона панели, с разметкой отверстий и вырезов, на самоклеящейся глянцевой бумаге. [см. Приложение 11 «Разметка отверстий панели управления.»]	· Принтер · Персональный компьютер
2	Обезжирить поверхность ПВХ пластика и, сняв защитный слой самоклеящейся пленки, приклеить на него.	·
3	Вырезать заготовку по контуру.	· Нож · Линейка
4	Прорезать отверстия для кнопок, индикатора, клавиатуры.	· Нож · линейка
5	Просверлить отверстия.	· Сверлильный станок.
Сборка панели управления.
1	Собрать панель управления в соответствии с эскизом. [см. Приложение 10 «Эскиз панели управления.»]	· Набор отвёрток.
Монтаж модуля имитаторов и модуля микроконтроллера.
1	Монтаж платы управления и платы микроконтроллера в корпус.	· Набор отвёрток.
2	Соединить все модули устройства проводами в соответствии с блок схемой работы устройства. [см. Приложение 3 «Блок схема работы устройства.»]	· Набор отвёрток. · Электропаяльник
Разработка и написание программы для микроконтроллерного модуля и отладка программы.
1	Разработать алгоритм работы устройства. Разработать программу для микроконтроллера в специализированной среде разработки.	· Персональный компьютер
2	Записать программу в память микроконтроллера, используя программатор.	· Персональный компьютер · Программатор
3	Отладить программу, выявить в ней ошибки, и проверить на готовом устройстве.	· Персональный компьютер · Программатор
Составление ритмических рисунков.
1	Составить ритмические рисунки, пользуясь понятиями о музыке.	· Персональный компьютер
2	Записать ритмические рисунки в память микроконтроллера.	· Персональный компьютер · Программатор
Конечное тестирование и доводка
1	Провести проверку работы устройства.	·
2	Выявить возможные неисправности и устранить их.	·

На определенных стадиях технологического процесса изготовления необходимо проводить рубежный контроль качества:

1) Контролировать качество переноса изображения на фольгированный стеклотекстолит.

2) Контролировать процесс травления печатной платы.

3) Контролировать температуру пайки.

4) Контролировать геометрию при сборке корпуса.

5) Контролировать правильность монтажа электронных компонентов на плату.

6) Контролировать напряжение питания и потребляемые токи

7) Контролировать отсутствие пузырей при наклейке самоклеящейся пленки.

8) Контролировать пространственное положение модулей, расположенных на передней панели и внутри корпуса.

Заключительный этап

9. Оценка результатов выполненного проекта

Использование ПО

Название	Описание
Аlgorithmbuilder	Среда разработки программ для микроконтроллера. Компилятор.
CorelDRAW	Редактор векторных изображений.
PonyProg	Программатор микроконтроллеров.
Microsoft Office Word	Редактор текста.
Adobe Acrobat	Универсальный пакет программ.

Экологическое обоснование

Наличие вредного фактора	Причина вредного воздействия	Способ устранения воздействия
Токсичные испарения при пайке.	Высокая температура процесса и использование свинца в жидком состоянии.	Использование низкотемпературного припоя, не содержащего свинца.
Вредные испарения при процессе травления	Нагрев, химические процессы.	Травить плату в нежилом, хорошо проветриваемом помещении. Уменьшить время травления, используя качественный раствор.

При изготовлении устройства был применён процесс пайки.При нём используются и выделяются токсичные вещества, например как флюс и пары свинца. При соблюдении определённых правил угрозу для здоровья человека они не представляют. Для экологии они не безопасны.

Эргономическое обоснование

Все органы управления и и визуального контроля сделаны в стиле многолетних традиций дизайна ЭМИ. Надписи сделаны на русском языке с максимальной ясностью понимания их назначения.



Анализ времени, затраченного на выполнение проекта

Этап	Затраченное время (часы)
Разводка печатной платы	15
Изготовление платы	1
Монтаж компонентов на плату	5
Настройка имитаторов	4
Изготовление корпуса устройства	4
Разработка дизайна панели управления	2
Изготовление панели управления	6
Сборка устройства	4
Разработка и написание программы для устройства	17
Конечная настройка	4
	Итог: 62 часов

Вывод: Время, затраченное на разработку и изготовление изделия «Ударный музыкальный инструмент-автомат» составляет 62 часа. Это говорит о том, что это трудоемкий процесс.

Экономическое обоснование

Себестоимость рассчитывается по формуле: С = Мз+ Здр

Мз - материальные затраты.

Здр- затраты другие.

С = 1920 руб + 300 руб.= 2220 руб

Вывод: Таким образом, себестоимость моего изделия составила 2220 рублей. Из этого следует, что мой проект экономически выгоден, так как материальные затраты относительно невысокие.

Оценка выполненного проекта специалистами

Опрашиваемый	Отзыв
Геннадий	Устройством пользоваться очень удобно. Минимум органов управления, максимум удобства и практицизма. Особенно это удобно в концертной деятельности, когда нужно оперативно менять темп, рисунки.
Сергей	Инструмент звучит в стиле 80х годов, теплым аналоговым звуком. В ряде случаев это очень востребовано, так как в музыкальной среде имеется тенденция возврата к так называемому «старому звучанию».
Мария	Это устройство является удобным источником стабильного временнОго ритма, что очень полезно в музыкальной педагогической практике.
Елена	Для педагогической практики в хореографии очень полезный источник ритма. Особенно удобны функции: оперативного изменения темпа, старта и останова.
Павел	В тренерской спортивной практике очень удобно оперативное изменение темпа.

Описание устройства

Данное устройство представляет собой электромузыкальный инструмент для автоматического воспроизведения ритмических рисунков. Инструмент имитирует звучание ударных инструментов: большого барабана, малого барабана, открытых и закрытых тарелок. Этих ударных инструментов вполне хватает, чтобы воспроизводить различные ритмические рисунки, например, такие как вальс, танго, босанова, рок-бит, свинг, диско и другие. Выбор требуемого рисунка осуществляется кнопочной клавиатурой. Индикатор отображает номер выбранного рисунка. Темп исполняемого рисунка изменяется в широких пределах соответствующим регулятором. Запуск и останов производится кнопкой «Старт/стоп», состояние запуска подтверждается соответствующим точечным светодиодным индикатором. При воспроизведении рисунка индицируются сильные и слабые тактовые доли короткими вспышками соответствующих точечных индикаторов. Ритмический рисунок может быть дополнен сбивкой нажатием на соответствующую кнопку. Для расширения возможностей имеется кнопка «дробь», при нажатии на которую имитируется музыкальный прием - дробь на малом барабане. Предусмотрена дополнительная кнопка «F» для дальнейшего расширения возможностей музыкального инструмента.

Следует отметить, что данный инструмент разработан и изготовлен по гибридной технологии: всё управление, включая индикацию, выполнено на основе микроконтроллера с соответствующим программным обеспечением, а имитаторы инструментов изготовлены на аналоговых принципах. Данный метод позволяет использовать широкие возможности вычислительной техники по управлению, и в то же время получать истинно аналоговое звучание имитаторов.

Кроме своего прямого назначения - ритмическое сопровождение музыкального произведения в составе музыкальной группы на правах самостоятельного инструмента группы ритма - устройство может с успехом использоваться и в хореографии, и в спортивно-тренировочном процессе, и в качестве метронома при обучении игре на музыкальных инструментах, а так же в культурно-развлекательных мероприятиях в качестве источника ритма.

Характеристики устройства

Назначение	Электромузыкальный инструмент
Напряжение питания	220 AC (внешний адаптер)
Потребляемая мощность, не более (Ватт)	50
Уровень выходного сигнала (мВ)	250
Количество имитируемых инструментов	4 (бас-барабан, малый барабан, тарелки закрытые, тарелки открытые)
Количество встроенных ритмических рисунков	16
Возможность расширения ритмических рисунков	да
Наличие музыкальных эффектов	Да (дробь, сбивка)

Выводы о проекте

1) Моё изделие полностью соответствует требованию пользователя;

2) Преимущество моего изделия в том, что оно относительно простое в изготовлении и сделано из доступных материалов и с применением доступных технологий (например как «ЛУТ» );

3) При изготовлении изделия я столкнулся с некоторыми трудностями ( в программировании микроконтроллера ), которые благополучно разрешились;

4) Выполнять проект было очень интересно;

Фото изделия «Ударный электромузыкальный инструмент-автомат»

[см. Приложение 12 «Фото изделия.»]



Приложение

Приложение 1 «Историческая справка»

Попытки создания электроинструментов делались еще до возникновения электронной техники. Примером такого рода может служить «музыкальный инструмент», предложенный Бурстином на основе более ранних работ Дуделя над «поющей дугой» (около 1890 г.). В этом инструменте прерывистые разряды конденсатора в цепи первичной обмотки трансформатора Тесла изменялись по частоте с помощью контактной клавиатуры. Коронирующий разряд на выводе вторичной обмотки этого трансформатора сопровождался звуковыми колебаниями воздуха па частоте, соответствующей частоте прерываний в первичной обмотке.

Значительно более зрелой по форме воплощения и по музыкальному содержанию была работа Кэхилла (1905г.), создавшего инструмент «Телармониум». Этот инструмент состоял из ряда альтернаторов (машинных генераторов переменного тока), обладающих синусоидальной формой напряжения и генерирующих все необходимые частоты музыкального диапазона.

Действительное развитие электроинструментов началось лишь на основе электронных ламп, в связи с чем широкое определение электрические музыкальные инструменты приобрело в последующие годы более конкретное определение электронных музыкальных инструментов (ЭМИ), которые собственно и составляют предмет нашего рассмотрения.

Как наиболее ранние инструменты с электронными лампами, не имевшие, правда, практического значения, можно отметить «Пианоарфу» Бетено н инструмент самого изобретателя трехэлектродной электронной лампы Ли де Фореста (1915 г.).

Ряд инструментов был предложен в связи с развитием гетеродинного способа радиоприема. Образование мелодичных биений звуковой частоты при интерференции двух высокочастотных колебаний натолкнуло изобретателей на идею постройки ЭМИ на этом принципе. Первым инструментом такого рода, доведенным до практической реализации и имевшим в соответствующее время сенсационный успех, был инструмент советского физика Л. С. Термена «Терменвокс», патент которого (№ 780) с приоритетом от 23 июня 1921 г. знаменует начало практического становления техники ЭМИ.

Инструмент Л. С. Термена символично отразил особенности новой техники в принципе управления звуком: изменение высотыи громкости в этом инструменте осуществлялось без механического контакта рук исполнителя с инструментом, а только посредством емкостного влияния рук на схему в пространстве, что производило неизгладимое впечатление и давало повод к размышлениям о новых возможностях музыкально-исполнительской техники для ЭМИ вообще.

Другой вариант ЭМИ на биениях был предложен В. А. Гуровым и В. И. Волынкиным (приоритет от 27 декабря 1922 г., патент № 1891). Здесь впервые был применен реостатный гриф для управления высотой тона и педальный регулятор громкости звука. Близкий к этому варианту инструмент «Сонар» был успешно осуществлен и применялся в концертной практике И. С. Ананьевым (1926--1938 гг.). Примерно в то же время во Франции М. Мартено (начавший работы в области ЭМИ около 1922 г.) создает усовершенствованную модель своего инструмента с вибрирующей клавиатурой.

Новым этапом были работы В. А. Гурова в СССР (инструмент «Виолена») и Ф. Траутвейна в Германии (инструмент «Траутониум»), в которых для получения звуковых колебаний с интенсивным гармоническим спектром был применен генератор на лампе тлеющего разряда, а также были использованы эффективные средства преобразования тембра звука. К работам В. А. Гурова в известной мере примыкают работы группы других ленинградских специалистов, возглавлявшийся А. В. Римским-Корсаковым и А. А. Ивановым, по созданию инструмента «Эмиритон», работы И. Д. Симонова по инструменту «НИМИ», а также работы автора по инструменту «Экводин», начатые в 1932 г. при деятельном участии К- И. Ковальского.

Одна из наиболее интересных моделей многоголосного ЭМИ лампового этапа электроники -- «Новахорд» Хаммонда, в котором четко определилась схема получения одноименных октавных звуков с помощью делителей частоты, действующих от двенадцати ведущих генераторов высших тонов. Без блока выходного усилителя «Новахорд» содержит 163 вакуумных лампы. В инструменте предусмотрены средства формирования амплитудной огибающей с получением затухающих и полузатухающих звуков, средства формантного управления тембрами. Конструкция инструмента находится на уровне, отвечающем требованиям серийного производства для того периода. Наряду с «Новахордом» фирма Хэммонда продолжала усовершенствование и расширяла коммерческий выпуск электроорганов с микромашиннымн генераторами тонов. Эти инструменты, известные под названием «Хэммонд-органа», и до настоящего времени наиболее широко распространены в западных странах.

Среди отечественных работ лампового периода наиболее содержательной разработкой в области многоголосных ЭМИ следует признать электронный гармоннум, созданный во Всесоюзном институте звукозаписи под руководством И. Д. Симонова. В этом инструменте была осуществлена система индивидуального управления громкостью звуков в зависимости от степени нажатия на клавиши.

Неблагоприятные весо-габарнтные и энергетические характеристики сложных ламповых устройств оказали существенное сдерживающее влияние на функциональное развитие схем ЭМИ, особенно многоголосного типа. Во многих случаях конструкторы стремились не столько к совершенствованию музыкальных характеристик создаваемых ими образцов, сколько к технической рационализации и упрощению схем, которые позволили бы устранить разрыв между музыкальной и коммерческой ценностью ЭМИ. Одним из характерных приемов в этом направлении были попытки создать ограниченно многоголосные инструменты на сравнительно небольшом количестве ламп, что, естественно, приводило и к существенным ограничениям в исполнении сложных аккордов.

Транзисторная техника позволила в значительно более приемлемых конструктивных формах решить задачу построения сравнительно сложных по составу схем ЭМИ и в этом смысле оказала существенное прогрессивное воздействие на развитие их практических возможностей.



Приложение 2 «Анкета для проведения опроса специалистов для выявления параметров устройства»

1) Имитация каких инструментов должна присутствовать в устройстве.

a. бас барабан

b. том-том

c. тарелки открытые

d. тарелки закрытые

e. малый барабан

f. тарелки

g. звук удара палочки по ободу барабана

2) Наличие световой индикации.

a. сильных долей

b. слабых долей

c. отсутствие индикации

3) Регулировка темпа

a. наличие

b. отсутствие

4) Индикация темпа

a. наличие

b. отсутствие

5) Предустановленные ритмические рисунки.

a. большое количество

b. маленькое количество

c. отсутствие предустановленных ритмических рисунков

6) Регулировка громкости каждого инструмента.

a. наличие

b. отсутствие

7) Наличие метронома

a. наличие

b. отсутствие

8) Управление инструментами с панели.

a. наличие

b. отсутствие

9) Тип дисплея.

a. семисегментный светодиодный индикатор

b. LCD дисплей



Приложение 3 «Блок схема работы устройства»



Приложение 4 «Принципиальная схема имитаторов»



Приложение 5 «Спецификация к принципиальной схеме имитаторов»

Обозначение на схеме	Номинал	Параметры
R1	43 K	Выводной резистор
R2	43 K	Выводной резистор
R3	43 K	Выводной резистор
R4	*	Выводной резистор
R5	22 K	SMD резистор
R6	56 K	Выводной резистор
R7	*	Выводной резистор
R8	22 K	SMD резистор
R9	330 K	Выводной резистор
R10	3.6 K	Выводной резистор
R11	330 K	Выводной резистор
R12	1.2 K	Выводной резистор
R13	3.6 K	Выводной резистор
R14	33 K	Выводной резистор
R15	3.3 K	Выводной резистор
R16	18 K	Выводной резистор
R17	4.7 K	Выводной резистор
R18	18 K	Выводной резистор
R19	3.6 K	Выводной резистор
R20	4.7 K	Выводной резистор
R21	18 K	Выводной резистор
R22	3.6 K	Выводной резистор
R23	18 K	Выводной резистор
R24	18 K	Выводной резистор
R25	330 K	Выводной резистор
R26	3.6 K	Выводной резистор
R27	33 K	Выводной резистор
R28	*	Выводной резистор
R29	*	Выводной резистор
R30	18K	Выводной резистор
R31	18K	Выводной резистор
R32	*	Выводной резистор
R33	*	Выводной резистор
R34	*	Выводной резистор
R35	43 K	Выводной резистор
R36	*	Выводной резистор
R37	27 K	Выводной резистор
R38	27 K	Выводной резистор
R39	12 K	Выводной резистор
R40	56 K	Выводной резистор
R41	22 K	SMD резистор
R42	*	Выводной резистор
C1	0.1 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C2	47 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C3	47 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C4	10 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C5	0.33 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C6	1.0 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C7	3.3 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C8	3.3 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C9	6.8 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C10	3.3 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C11	0.1 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C12	0.33 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C13	0.1 MKF	SMD конденсатор
C14	0.1 MKF	SMD конденсатор
C15	0.1 MKF	SMD конденсатор
C16	0.1 MKF	SMD конденсатор
C17	1.0 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C18	1.0 MKF	Выводной, керамический, низковольтный.
C19	0.1 MKF	SMD конденсатор
C20	47 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C21	47 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C22	0.1 MKF	SMD конденсатор
C23	10 NF	Выводной, керамический, низковольтный.
C24	0.1 MKF	SMD конденсатор
C25	0.1 MKF	SMD конденсатор
C26	0.1 MKF	SMD конденсатор
C27	47 MKF 16 V	Электролитический конденсатор
C28	220 MKF 25 V	Электролитический конденсатор
VT1	BC547	n-p-n транзистор
VT2	BC547	n-p-n транзистор
VT3	BC547	n-p-n транзистор
VT4	BC547	n-p-n транзистор
VT5	BC547	n-p-n транзистор
VT6	BC547	n-p-n транзистор
VT7	BC547	n-p-n транзистор
VT8	BC547	n-p-n транзистор
VD1	КД521	Импульсный диод
VD2	КД521	Импульсный диод
VD3	КД521	Импульсный диод
VD4	КД521	Импульсный диод
DD1	CD4066	Микросхема
DA1	LM2904	Операционный усилитель.

Примечание: элементы, номинал которых обозначен как «*», подбираются при настройке.



Приложение 6 «Техника безопасности при работе с электропаяльником»

1) Место работы должно быть оборудовано хорошей вентиляцией, так как во время пайки в воздух выделяются свинец, цинк, литий, калий, натрий, кадмий и др. вещества, в виде пыли, паров и аэрозолей, загрязняющие воздух в помещении.

2) Ручка паяльника должна быть выполнена из диэлектрического вещества. Не допускается работа паяльником с мокрой ручкой.

3) Паяльник должен устанавливаться на металлическую подставку. Допустимым отступлением от техники безопасности является следующее: класть паяльник с упором на утолщение ручки так, чтобы нагревающаяся часть не касалась стола, недопустимо оставлять паяльник в таком положении без присмотра.

4) Запрещено остужать паяльник в воде.

5) Следите за руками. Нельзя брать паяльник за нагревательный элемент.

6) Корпус паяльника должен быть заземлён, а под ногами должен лежать резиновый коврик.

7) Не работать с паяльником, у которого повреждён провод и вилка.

8) Во время пайки держать дистанцию, во избежание попадания раскалённого припоя и паров флюса.



Приложение 7 «Шаблон печатной платы»



Приложение 8 «Сборочная схема имитаторов, слой 1»



Приложение 9 «Сборочная схема имитаторов, слой 2»



Приложение 10 «Эскиз панели управления»



Приложение 11 «Разметка отверстий панели управления»



Приложение 12 «Фото изделия»



Литература

1) Леонтьев А.В. Технология предпринимательства. 9 кл.: Учебн. для общеобразоват. учеб. заведений. 2-е изд., испр. М.: Дрофа, 2001. 192 с.: ил.

2) Самородский П.С. Технический труд: 6 класс: учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / П.С.Самородский, А.Т. Тищенко, В.Д. Симоненко ; под ред. Симоненко - 4-е изд., перераб. М.: Вентана-Граф, 2011. 144 с.: ил.

3) Симоненко В.Д. Технология: учеб. для 5 кл. общеобразоват. учреждений: вариант для мальчиков / В.Д.Симоненко, А.Т.Тишенко, П.С.Самородский; под ред. В.Д.Симоненко. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Просвещение, 2007. 176 с.: ил.

4) Симоненко В.Д. Технология: Учебник для учащихся 10 класса общеобразовательной школы/ Под редакцией В.Д. Симоненко. М.: Вента-Графф, 2001. 288 с.: ил.

5) Кузнецов Л. А. Основы теории, конструирования, производства и ремонта электромузыкальных инструментов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. 312 с., ил.

6) Волошин В. И., Федорчук Л. И. Электромузыкальные инструменты. М., 1971.

7) Журнал «Радио» Выпуски с 1982-2015 г.

Размещено на Allbest.ru