Необычный ЭМИ

Этот электромузыкальный инструмент отличается от своих собратьев тем, что не имеет клавиатуры. Вместо набора резисторов или конденсаторов, которые обычно используются в частотозадающих цепях генераторов клавишных ЭМИ, применен фототранзистор. Действие фототранзистора в частотозадающей цепи НЧ генератора основано на свойстве полупроводникового p-n перехода изменять сопротивление под влиянием светового излучения. Это явление называется внутренним фотоэффектом (см. «М-К» № 1 за 1987 г., «Электрический «глаз»).

Что же представляет собой и как работает этот электромузыкальный инструмент? Основным его элементом, как и любого другого ЭМИ, является низкочастотный генератор. Частота его колебаний определяется емкостью конденсатора С и сопротивлением резистора R в цепи обратной связи. Изменяя сопротивление или емкость элементов цепи обратной связи, влияют на частоту генерации. Этот принцип используется в обычных электромузыкальных инструментах, где нажатием клавиш в цепь обратной связи подключают резисторы или конденсаторы, которым соответствует строго определенная частота генерируемых колебаний.

Вспомним теперь о свойстве полупроводникового р-п перехода изменять свое сопротивление при световом воздействии. Один из фотоэлектронных приборов, где это свойство проявляется достаточно ярко,— фототранзистор. Представьте, что фототранзистор выводами коллектора и эмиттера мы включили в цепь обратной связи генератора вместо резистора R и направили на коллекторно-эмиттерный переход источник света, например, лампу. Когда он удален от фоточувствительного слоя, уровень его освещенности невысок и сопротивление коллекторноэмиттерного перехода будет большим. В этом случае генератор станет вырабатывать колебания низких тонов. Если же источник света постепенно приближать к фото-чувствительному слою транзистора, сопротивление его коллекторно-эмиттерного перехода начнет постепенно уменьшаться, что, в свою очередь, приведет к плавному увеличению частоты генерируемых колебаний. Увеличим расстояние между источником света и фототранзистором — сопротивление перехода «коллектор-эмиттер» соответственно возрастает, и генератор опять будет вырабатывать колебания низких тонов.

А что произойдет, если источник света сделать неподвижным, и между ним и фототранзистором перемещать в различных направлениях какой-нибудь предмет или ладонь? Уровень освещенности фоточувствительного слоя также будет меняться, что приведет к изменению сопротивления перехода «коллектор-эмиттер» и, в свою очередь, к варьированию частоты генерируемых колебаний. Этот принцип и положен в основу работы электромузыкального инструмента.

ЭМИ хорошо работает в помещении с нормальным электрическим или естественным освещением. Изменяют высоту звучания различными способами. Так, например, можно расположить ладонь между источником света и окном корпуса фототранзистора и, изменяя ее положение (перемещая вверх и вниз или в стороны), получить плавное изменение высоты звука. При перемещении руки вверх или в сторону звук станет более высоким, а при движении ее в противоположном направлении — низким. Таким образом исполняют музыкальные произведения, перемещая руки в пространстве между источником света и фототранзистором. Учтите, однако, что для исполнения даже простой мелодии на таком ЭМИ необходима тренировка. Собрав инструмент, поэкспериментируйте с ним, изменяя положение ладоней и пальцев рук вокруг окна в корпусе фототранзистора. Это поможет вам «почувствовать» инструмент и лучше освоить технику исполнения на нем. Причем наилучшего эффекта удается добиться, когда рука находится на расстоянии 40—50 см от фототранзистора.

Познакомимся теперь с принципиальной схемой ЭМИ. В нем используется всего одна микросхема К155ЛА4, состоящая из трех элементов «3И-HE», осуществляющих операцию логического умножения с последующим инвертированием результата на выходе. На ее элементах DD1.1, DD1.2, DD1.3 собран низкочастотный генератор, нагрузкой которого служит динамическая головка ВА1, подключенная через трансформатор Т1 к выходу устройства. Фототранзистор VT1 в цепи обратной связи генератора меняет свое сопротивление в зависимости от освещенности перехода «коллектор-эмиттер», и, следовательно, управляет высотой звучания электромузыкального инструмента. Через конденсатор С1 осуществляется положительная обратная связь между элементами DD1.1 и DD1.2, переменный резистор R1 служит для подстройки частоты генератора при различной освещенности. Питается устройство от батареи напряжением 4,5 В.

Фототранзистор изготавливают из обычного транзистора с р-п-р проводимостью, например, серий МП13—МП16, МП20, МП21, МП25, МП26, МП39 — МП42 с любым буквенным индексом. С помощью напильника аккуратно стачивают верхнюю часть корпуса полупроводникового прибора (см. рис.), а на это место приклеивают тонкую круглую пластину из прозрачного материала (целлулоид, оргстекло).

ЭМИ собран на плате размером 28X38 мм (см. рис.), изготовленной из фольгированного гетинакса толщиной 1… 1,5 мм.

Вместо микросхемы К155ЛА4 можно применить КМ155ЛА4. Расположение выводов у обеих микросхем одинаковое.

Переменный резистор — любого типа, конденсатор — МБМ или К73. Трансформатор — любой малогабаритный выходной от карманного радиоприемника, динамическая головка ВА1 — мощностью 0,1…0,5 Вт. Тумблер SA1 — любого типа. Батарея питания «3336Л» («Планета», «Рубин») или три последовательно соединенных элемента «343» или «373».

Фототранзистор необходимо установить на лицевой панели корпуса инструмента таким образом, чтобы окно датчика слегка выступало. Выводы коллектора и эмиттера припаивают к соответствующим токопроводящим дорожкам монтажной платы. Базовый вывод фототранзистора можно удалить.

Тумблер и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой, устанавливают на боковой стенке корпуса ЭМИ.

Если монтаж выполнен правильно и все детали исправны, инструмент начинает работать сразу после включения. Настройку ведут при нормальном уровне освещенности фототранзистора. Вращением движка переменного резистора добиваются, чтобы при максимальной высоте звука отсутствовали искажения в динамической головке. Наиболее низким звучание будет, когда фототранзистор закрыт ладонью. Диапазон генерируемых частот можно изменить, уменьшив или увеличив емкость С1 в пределах 0,33…0,68 мкФ. Подключив параллельно головке ВА1 оксидный конденсатор емкостью 5…10 мкФ, можно подобрать желаемый тембр звучания инструмента.

В. ЯНЦЕВ