|
Dit nabouw project voor de absolute beginner laat zien dat u zelfs op dát niveau nuttige dingen met uw elektronica hobby kunt doen. Met dit printje kunt u een elektronische metronoom maken die tikken produceert waarmee u het tempo bij het spelen van muziek kunt aangeven. |
Het principe van de schakeling
Wat is een metronoom?
Wie het woord metronoom in de mond neemt denkt aan stoffige zolderkamertjes waar ijverige muziekstudenten, het hoofd synchroon heen en weer wiegend met de bewegingen van een metronoom slinger, moeilijke études van Chopin onder de knie proberen te krijgen.
Een metronoom is inderdaad een instrument om in muziek een tempo aan te geven. De metronoom wordt gebruikt bij de muziekstudie om te controleren of men het tempo gedurende het spel vast weet te houden, of om complexere ritmes binnen een tempo te bestuderen.
De klassieke mechanische metronoom bestaat uit een uurwerk met een omgekeerde slinger. De slinger beweegt regelmatig heen en weer en laat in elke cyclus twee duidelijk hoorbare tikken horen. Door verstelling van een gewichtje op de slinger kan de slingertijd worden veranderd.
 |
| De klassieke mechanische metronoom. (© Amazon) |
Het metronoom getal MM
Het metronoom getal is een maat voor het aantal tikken per minuut of bpm (beats per minute). De eerste industrieel vervaardigde metronoom werd gemaakt door de Duitse fabrikant Maelzel. Daarom wordt een metronoom aanduiding in de muzieknotatie aangegeven met MM (Maelzels Metronoom).
Bij benadering komen de traditionele tempo-aanduidingen als volgt overeen met de metronoom getallen:
- Largo: 40 - 60
- Adagio: 66 - 76
- Andante: 69 - 84
- Moderato: 88 - 104
- Allegretto: 108 - 120
- Allegro: 126 - 138
- Vivace: 144 - 160
- Presto: 168 - 192
- Prestissimo: 200 - 208
Het schema van een metronoom
Een metronoom kan heel eenvoudig elektronisch worden nagemaakt. Hart van de schakeling, voorgesteld in de onderstaande figuur, is een 555-timertje, geschakeld als astabiele multivibrator.
 |
| Het schema van de elektronische metronoom. (© 2020 Jos Verstraten) |
De werking van de schakeling
Het aantal tikken wordt bepaald door de waarde van de onderdelen R1, R2, R3 en C2. De drie genoemde weerstanden laden de condensator op uit de voedingsspanning. De werking wordt verklaard aan de hand van de grafieken van de onderstaande figuur. In de 555 zijn twee comparatoren (spanningsvergelijkers) aanwezig die de spanning over de condensator vergelijken met 1/3 en 2/3 van de voedingsspanning.
Als de spanning over de condensator gelijk wordt aan 2/3 van de voedingsspanning klapt één van de comparatoren om. Pen 7 van de 555 wordt dan intern met de massa verbonden en de condensator wordt nu heel snel via de zeer kleine weerstand R3 ontladen tot 1/3 van de voedingsspanning. De tweede interne comparator klapt om, pen 7 gaat weer naar een hoge impedantie toestand en de condensator wordt weer opgeladen via de weerstanden R1, R2 en R3. De uitgang van de 555 op pen 3 is hoog als de condensator wordt geladen en wordt intern naar de massa getrokken als de condensator wordt ontladen.
Er ontstaan dus zeer smalle negatief gerichte pulsjes die via weerstand R5 aan de basis van een PNP-transistor T1 worden aangeboden. Deze gaat geleiden bij zo'n smal pulsje. Punt D, de uitgang van de metronoom, wordt positief gedurende de pulstijd van de 555.
Door middel van omschakelaar S2 kunt u deze smalle positieve pulsjes gebruiken voor het laten oplichten van LED D1 of voor het laten tikken van luidspreker LSl. De diode D2 zorgt ervoor dat door de luidsprekerspoel gegenereerde spanningspieken worden kortgesloten over de spoel.
 |
| Het verloop van de spanningen in het schema. (© 2020 Jos Verstraten) |
Het bereik van de metronoom
Met de in het schema ingevulde onderdelenwaarden loopt het bereik van ongeveer 180 MM (drie tikken per seconde) tot ongeveer 30 MM (één tik per twee seconden). U kunt dit bereik aanpassen door het vergroten of verkleinen van de tijdconstante τ van de laadkring, dus door het verhogen of verlagen van de waarde van C2.
De print voor de metronoom
Het printje waar de metronoom zich op thuis voelt is getekend in de twee onderstaande figuren. Omdat dit nabouwproject is bedoeld voor de beginnende elektronica hobbyist met weinig soldeer ervaring hebben wij alles zeer ruim opgezet. De print is ontworpen met grote pad's en brede track's. Bovendien is er voldoende vrije ruimte op de print, zodat het gemakkelijk mogelijk is meetapparatuur op alle onderdelen aan te sluiten.
U kunt de miniatuur tuimelschakelaars rechtstreeks op de print bevestigen door eerst aan alle lipjes stevige draadjes te solderen en nadien het geheel in de print te duwen, zie onderstaande figuur. Wij hebben exemplaren van C&K toegepast, maar die zijn nogal prijzig. Chinese leveranciers leveren vrijwel identieke tuimelschakelaars voor een fractie van de prijs.
De lineaire mono potentiometer van 500 kΩ voelt zich in zijn sas op de print als u eerst het middelpunt van het grote koperen eiland tot 10 mm uitboort. Dan schroeft u de potentiometer in dat gat met het lichaam aan de koperzijde van het printje. Draai het onderdeel dusdanig dat de drie aansluitlipjes samenvallen met de drie pad's op de print. Met drie stukjes afgeknipte weerstandsdraadjes kunt u dan de drie aansluitlipjes verbinden met de drie pad's op de print.
Met nog zo'n afgeknipt draadje kunt u de ene draadbrug, links naast de 555, op de print solderen.
Let bij de twee elco's en de twee dioden op de polariteit! De condensator C1 is een printtype, die u echter niet rechtopstaand op de print kunt bevestigen, maar liggend. Om de LED netjes op de print te monteren kunt u dit onderdeel eerst in een 15 mm lang kunststof afstandsbusje plaatsen en deze combinatie op de print solderen. De kortste aansluitdraad van de LED is de kathode, het streepje in het diode-symbool.
Als luidsprekertje kunt u ieder klein type gebruiken met een impedantie van minimaal zestien ohm. De VIS K50WP-16 van Visaton kost bijvoorbeeld maar € 4,83 en heeft een diameter van 5,0 cm. U kunt het volume eventueel aanpassen door de serieweerstand R7 te vergroten of te verkleinen.
Het schakelingetje wordt gevoed uit een 9 V blokbatterij.
(Banggood sponsor advertentie)
DIY Music Tesla Coil Module Kit
Bouw van de schakeling
De print voor de metronoom
Het printje waar de metronoom zich op thuis voelt is getekend in de twee onderstaande figuren. Omdat dit nabouwproject is bedoeld voor de beginnende elektronica hobbyist met weinig soldeer ervaring hebben wij alles zeer ruim opgezet. De print is ontworpen met grote pad's en brede track's. Bovendien is er voldoende vrije ruimte op de print, zodat het gemakkelijk mogelijk is meetapparatuur op alle onderdelen aan te sluiten.
 |
| De print van de schakeling. (© 2020 Jos Verstraten) |
 |
| De componentenopstellng van de print. (© 2020 Jos Verstraten) |
U kunt de miniatuur tuimelschakelaars rechtstreeks op de print bevestigen door eerst aan alle lipjes stevige draadjes te solderen en nadien het geheel in de print te duwen, zie onderstaande figuur. Wij hebben exemplaren van C&K toegepast, maar die zijn nogal prijzig. Chinese leveranciers leveren vrijwel identieke tuimelschakelaars voor een fractie van de prijs.
De lineaire mono potentiometer van 500 kΩ voelt zich in zijn sas op de print als u eerst het middelpunt van het grote koperen eiland tot 10 mm uitboort. Dan schroeft u de potentiometer in dat gat met het lichaam aan de koperzijde van het printje. Draai het onderdeel dusdanig dat de drie aansluitlipjes samenvallen met de drie pad's op de print. Met drie stukjes afgeknipte weerstandsdraadjes kunt u dan de drie aansluitlipjes verbinden met de drie pad's op de print.
Met nog zo'n afgeknipt draadje kunt u de ene draadbrug, links naast de 555, op de print solderen.
 |
| Bevestiging van de schakelaars op de print. (© 2020 Jos Verstraten) |
Let bij de twee elco's en de twee dioden op de polariteit! De condensator C1 is een printtype, die u echter niet rechtopstaand op de print kunt bevestigen, maar liggend. Om de LED netjes op de print te monteren kunt u dit onderdeel eerst in een 15 mm lang kunststof afstandsbusje plaatsen en deze combinatie op de print solderen. De kortste aansluitdraad van de LED is de kathode, het streepje in het diode-symbool.
Als luidsprekertje kunt u ieder klein type gebruiken met een impedantie van minimaal zestien ohm. De VIS K50WP-16 van Visaton kost bijvoorbeeld maar € 4,83 en heeft een diameter van 5,0 cm. U kunt het volume eventueel aanpassen door de serieweerstand R7 te vergroten of te verkleinen.
Het schakelingetje wordt gevoed uit een 9 V blokbatterij.
DIY Music Tesla Coil Module Kit