Галактический голос

Каждый межгалактический путешественник знает, в далеких пределах нашей вселенной (и вне ее) вы неизбежно встретитесь с инопланетными существами, которые общаются металлическим голосом (Гин Родденберрай, Джордж Лукас лгали бы Вам?). Некоторые инопланетяне могут быть оскорблены и счесть это военными действиями, если Вы не отвечаете им их собственным голосом. Но теперь вы это сможете -  благодаря Галактическому Голосу. Используйте для мгновенной связи со всеми существами, которых Вы встречаете в ваших путешествиях.

МЫ ВСЕ ВИДЕЛИ и слышали  научные телевизионные программы и фильмы, которые показывают  реальных 'живых' существ или полностью автоматизированных роботов - которые говорят с электронными кажущимися голосами.
Живые существа часто тяжело изменяются механическими и электронными устройствами. Модификации простираются на изменяющие голос шлемы, разработанные, чтобы выглядеть угрожающе.
Каждый из этих характеров имеет их собственную отличительную сигнатуру голоса, и Галактический проект Голоса включает средства управления, чтобы соответствовать необходимому характеру.
Подражание голосам столь же просто как включение Галактического Голоса и разговора нормальным голосом во встроенный микрофон. Электроника и громкоговоритель делают остальных для Вас, преобразовывая вашу нормальный голос в металлический дьявольский звук.
Есть контроль 'Эффекта', который изменяет металлический эффект, изменяя шаг металлического звука от высокого шага до к низкому.
Есть также контроль 'глубины', который регулирует уровень  металлического звука, от нормального голоса до полностью металлического голоса.
Регулятор уровня устанавливают на требуемую громкость звучания. Максимальный полный звук подобен произведенному вашим собственным голосом, при обычном разговоре. Слишком большой звук вызовет обратную связь между микрофоном и громкоговорителем и произведет громкий свист.

Как это выглядит
Устройство Галактического Голоса встроено в пластиковую трубу длиной 120mm , с громкоговорителем, установленным в конце . Элементы управления расположены в противоположном конце трубки. Этот конец подносится ко рту так, чтобы Вы могли говорить непосредственно в микрофон.
Выключатель питания используется, чтобы включить Галактический Голос, светодиод указывает включение.

Рис.1. блок-схема Галактического  Голоса.

Как это работает
Блок-схема  Галактического Голоса показана на рис.l. Сигнал от микрофона усиливается IC1 и посылается в миксер (IC3). Это объединяет усиленный сигнал с сигналом, созданным генератором частоты IC2.
Частота генерации устанавливается управлением Эффекта, а Контроль глубины устанавливает величину сигнала, посылаемого в миксер.
Не удивительно, это значительно изменяет путь звуки сигнала - произведенный звук подобен металлическим звучащим голосам, которые мы знаем так хорошо.
Получающийся металлический звук голоса передают на усилитель возможности (IС4) через Регулятор уровня (VR3).
Формы волны на обороте показывают результаты модуляции, где сигнал генератора смешан с усиленным сигналом звуковой частоты от микрофона.

Форма сигнала на выходе - усиленный сигнал от микрофона, в то время как более низкая форма сигнала - сигнал после смешивания. Показанный сигнал - производительность усилителя мощности. Вы можете видеть как этот сигнал являлся генератором waveform промодулированным на уровне согласно сигналу микрофона.

Рис.2. Принципиальная схема Галактического Голоса (нажмите для увеличения)

Элементы схемы
Полная принципиальная электрическая схема  Галактического Голоса показана на Рис. 2. Схем имеет четыре дешевых микросхемы, два других полупроводника, три потенциометра, микрофон, громкоговоритель и несколько других компонентов.
Мы начнем с электретного микрофона. Эти типы микрофонов требуют электропитания; в нашем случае оно получено от основной шины через резисторы 1 кОм и lO кОм.
Эта цепь фильтруется конденсатором 100 мкФ, чтобы уменьшить любые изменения напряжения на шине питания (а напряжение меняется при работе усилителя) и не передавать в чувствительную схему микрофона.
Сигнал от микрофона присоеденен к неинвертирующему входу усилителя IC1, одна половина двойного усилителя LM358 (другая половина не используется) Коэффициент усиления около 13, уставливается резистором 470 кОм между выводами 7 и 6 и резистором 39 кОм на выводе 6. Конденсатор 33pF срезает частоту выше 10kHz, для устранения возможного самовозбужденияв усилителе.
Операционный усилитель ICl смещен к половине напряжения питания через два резистора 220 кОм, связанные как делитель напряжения 8.7 В. (Далее мы объясним, почему 8.7 В).

Выход 4.35 В отфильтрован конденсатором lOO мкФ. Идея подавать смещение ICl в этом номинале 4.35V состоит в том так, чтобы производительность была в состоянии качаться симметрично выше и ниже этого напряжения.

Рис.3. Схема соединений.

Генератор несущей
Прежде, чем мы рассмотрим, как работает устройство, давайте обратим наше внимание на генератор несущей (IC2). Это - МОР-версия известных 555 таймеров и используется, потому что это потребляет намного менее, чем стандартная версия.
Таймер создает непрерывный сигнал прямоугольной формы и работает следующим образом: выводы 2 и 6 - пороговые входы, которые контролируют напряжение на конденсаторе lOOnF. Этот конденсатор заряжается и разряжается через переменное сопротивление  VR2 и l кОм резистор, через вывод 3.
Частота может Изменяться потенциометром VR2 от 655Hz до 7.2kHz.
Потенциометр VR1, связанный между выводом 3 микросхемы IC2 и 8.7 В, обеспечивает контроль над уровнем несущей.
При перемещении движка потенциометра VR1 к 8.7 В, не будет никакого сигнала. При перемещении движка потенциометра к выводу 3 VRl, увеличивается амплитуда сигнала генератора. И полный сигнал, когда движок потенциометра перемещен полностью к выводу 3.
Управление VR1 обеспечивает контроль глубины модуляции. Резистор lOO кОм последовательно с движком потенциометра ограничивает максимальный уровень модуляции приблизительно 50mV, таким образом предотвращая перегрузку при максимальном урегулировании VR1.

Защита
В схеме используется 9V батарея, которой управляет переключатель питания S1. Для защиты от переполюсовки служит диод Dl.
Диод заслуживает специального упоминания: Диоды Шотки имеют пониженное падение напряжения  приблизительно половина того из кремниевых диодов (0.3 V против 0.6V), таким образом максимизируя срок службы аккумулятора.
Поэтому напряжение 8.7V, из-за снижения 0.3V на диоде Dl. LEDl - индикация питания. Потребление - меньше чем 14mA с 9V батареей, которая должна дать приблизительно 300 часов срока службы аккумулятора с новой щелочной батареей и нечастым использованием.

Конструкция
Большинство компонентов для Галактического Голоса собрано  на 93 x 55mm плате, плюс имеющее форму трапецоида, 34 x 55mm, секция платы, использовали как поддержка транслированному проекту. Эта плата доступна от ЕРЕ РСВ Обслуживание. Расположение компонента платы показывают на Рис. 3, разводка платы на Рис. 7.
Гайка M4 припаяна к вершине платы поддержки, с соответствующим отверстием, просверленным около расширяющегося конца пластмассовой трубы. Винт M4 проходит через это отверстие в гайку, обеспечивая крепление платы в трубе.
Алюминиевый диск используется как поддержка громкоговорителю и обеспечен к расширяющемуся концу трубы, используя силиконовый изолятор . Это - 62mm диаметр и сверлилось отверстия, чтобы сделать решетку динамика (см. Рис. 5b).
Противоположный конец трубы имеет подобное, хотя меньшее, алюминиевый диск (58mm диаметр) просверленный, чтобы принять измерительные потенциометры, выключатель и ВЕДОМУЮ грань драгоценного камня и для микрофона, устанавливающего кольцо (Рис. 5a).

Рис.4. Монтажная схема

Circuit board
Begin PC board construction by checking for any shorts or break in the copper tracks. Defects in boards these days are rare, but if you find any, repair them now to avoid problems at a later stage.
Shorts between tracks can be fixed by scraping between the tracks with a sharp hobby knife. Breaks in tracks can be connected with a layer of solder, with a short length of wire acting as a 'bridge' if necessary.
Insert the low-profile components first, such as the two wire links, the diode, the resistors and the IGs. Use the resistor colour code table to help find each value of resistance, and/or check the value using a digital multimeter.
Take care when installing the polarised components (eg, all semiconductors (including ICs) and electrolytic capacitors). Ensure they are oriented correctly and in the correct position.
Solder the components in position and cut the 'pigtails' from the resistors and links from the underside of the PC board with fine, sharp sidecutters.
Now insert the PC solder stakes. These are located at all the external wiring points and at the four mounting points for the second PC board, at the right-hand edge of the main PC board.
Finally, solder in all other on-board components.
Before installing the potentiometers, cut their shafts to length to suit the knobs you are using. Now install the pots, taking care to place the lOkii log potentiometer in the volume position.
The pots must be earthed to the OV rail on the PC board with a linking wire from the OV PC stake soldered to each pot body.
The coating on the pot does not take solder easily - almost certainly, you will need to scrape it away where it is to be soldered to ensure a good attachment for the wire.

Вид со стороны динамика	Лицевая панель

The hardware
The PC support board requires cutouts to allow the M4 nut to be soldered to the board and also a notch to allow the matching M4 screw to insert into, and through, the nut. These cutouts are the non-copper areas shown on the PC board. They can be cut out with a drill and hacksaw and finished with a fine file.
Solder a brass M4 nut to the top edge of the support PC board as shown. When you solder the nut onto the PC board make sure the inside thread is not soldered.
Fig.5 shows the holes and sizes for the control panel and the speaker 'grille' discs. These are made from lmm aluminium sheet offcuts. Cut out the circle shapes with tinsnips or a hacksaw and file to shape. The front (62mm) disc requires a series of holes, as shown, to allow the sound to escape from the loudspeaker.
We painted the outside face of our grille black using a spray can. When the paint was dry, the loudspeaker was secured to the grille with a smear of silicon© sealant around the speaker rim.
Wire up the loudspeaker using a 170mm length of mini fig ure-8 speaker wire and secure it around the magnet on the loudspeaker with a cable tie. This will ensure a tug on the wires doesn't break off the lugs on the loudspeaker.
Attach the speaker grille and loudspeaker assembly to the inside of the flared end of the port using silicone sealant.
Next, we need to attach the control panel label (Fig. 6) to the control panel disc and cut the holes out through the panel with a sharp knife.
Place the power switch, the LED bezel and LED in position and insert the rubber grommet in the microphone hole.
Wire the microphone, using shielded audio/mic. cable and then insert the microphone into the rear of the grommet.
Attach the control panel to the PC board and secure it using the potentiometer nuts. Solder the microphone lead to the top side of the PCboard (PC stakes) and the LED and switch direct to the appropriate copper pads on the underside of the PC board.
The 9V battery holder is mounted on 15mm-long standoffs and M3 screws, as shown in Fig.4. The three mounting holes in the battery holder are drilled out to 3mm (or l/8in.) and counter-bored to suit the M3 countersunk screws.
Nylon screws are used beneath the PC board to prevent shorting the tracks. They can be cut down to 6mm using side cutters. Before mounting, bend the output terminals inward flat against the underside of the holder and solder hookup wire to each terminal. Now attach the holder in place. Wire the speaker wires to the PC stakes and the battery holder wires to the PC board, taking care to make the correct polarity for the connection.
Solder the support PC board at right angles to the main PC board - it solders to the four PC stakes located at the end of the PC board.
A4mm hole is required to be drilled on the side of the speaker port tube at the flared end, 95mm from the non-flared end. This is for the M4 screw to be screwed into the M4 nut on the support PC board.

Рис.4. Сверловка отверстий.

Checkout time
Insert the 9V battery and check that the Galactic Voice works by switching on power. The power LED should light and a squeal should come from the loudspeaker if the volume is wound up.
Needless to say, that's feedback caused by the microphone and speaker being inclose proximity. But that feedback can also be used to give even more variety to the soundoutput, especially if adjusted until just before audible feedback commences.
Ity speaking into the microphone and adjust the Effects and Depth pots to see if they are working.
If the LED doesn't light or if you aren't getting any output, first check the polarity of the wiring. You should also check the parts on the PC board for correct placement and correct orientation for the polarised parts.
Having said that, about 99% of faults in projects are due to soldering problems - particularly 'dry joints' -so if you aren'thaving any joy, check your soldering again!
Qieck that power is available between pins 4 and 8 of ICl, pins 1 and 4 of IC2 and pins 4 and 6 of ГС4. A fresh battery should give 8.7V across each of these sets of pins.
The Null control (VR4) is adjusted when VRl is wound to its maximum (fully clockwise) and the volume turned up, but not so high that there is feedback. Adjust VR4 so that no tone can be heard when there is no noise present at the microphone.
Finally, when it all works correctly, the assembly can be slid into the rear of the tube. Note that the speaker wire needs to be kept tight when sliding in so it does not become caught between the rear of the speaker and the support PC board. The wire is tucked in behind the volume potentiometer.
Secure the assembly by screwing the M4 screw into the support PC board's M4 nut after you have lined the two up.

Рис.7. Передняя панель (нажмите на рисунок для увеличения)
	Рис6. Печатная плата

оригинал - Everiday Practical Electronics, July 2008