Metronomi
METRONOMO
© by Vittorio Crapella - i2viu
In un NOR basta un ingresso a livello alto 1 per avere in uscita un livello baso 0V; fa la somma A+B invertita ma se un ingresso lo fisso a livello 0 di massa rimane un solo ingresso e pertanto il NOR si trasforma in una porta NOT.
Il circuito si può trasformare come segue.
La configurazione è equivalente dunque quella di un oscillatore a porte NOT in cui C1, R2 e R3 determinano una costante di tempo che determineranno il periodo dell’onda quadra che si va a generare.
Vediamo come fa ad oscillare (FIG. 1):
immaginiamo di partire con un livello basso 0V sul pin 2 che basta per avere un 1 sui pin 3 – 4 cioè basso sul pin 4 – 9 di conseguenza livello alto 1 sul pin 8. Questo livello alto sul pin 8 attraverso R3 e R2 inizia a caricare C1 che ha un’armatura a 0V sui pin 4-9; quando si sarà caricato ad un livello equivalente ad 1 anche il pin 2 attraverso R1 va alto facendo commutare il pin 3 – 5 a livello basso da portare alto pin 4-9 e cioè basso pin 8.
In queste condizioni C1 è sottoposto a tensione opposta rispetto a prima e pertanto inizia una scarica attraverso le stesse R2 e R3 e quando il suo livello di scarica scende ad un livello equivalente ad uno 0V anche pin 2 attraverso R1 va basso e si rovesciano lo stato di tutte le uscite, cioè continuano a salire e scendere generando un segnale ad onda quadra il cui periodo dipende da C1 e dalla resistenza totale equivalente R3+R2. Un semi periodo sarà circa T/2 = Rt C1
Il periodo pertanto varrà circa
T = 2 Rt C1
Questa onda quadra viene inviata a C2 che porterà basso il pin 12 su ogni fronte di discesa dell’onda quadra tenendo a livello basso il pin 12 per un tempo T che dipenderà da C2 e R4+R5 e determinerà la durata del livello alto che si avrà sul pin 11 e cioè la durata della conduzione di TR1 e cioè l’impulso dell’altoparlante.
La scarica di C2 avviene su ogni fronte di salita dell’onda quadra presente sul pin 8 attraverso D1 e R6, essendo R6 molto bassa rispetto a R4 e R5, in pratica sarà una scarica rapida e insignificante sull’uscita nell’altoparlante.
Riassumendo ad ogni fronte di discesa dell’onda quadra sul pin 8 si avrà un impulso positivo sul pin 11 che farà riprodurre un TOC in altoparlante.
Regolando R2 si potrà avere TOC TOC rapidi con poca R2 o lenti con maggiore R2.
Mentre con R4 si avranno impulsi larghi o stetti che faranno sentire dei TOC più forti con R4 maggiore o TOC lievi con R4 minore.
METRONOMO PER CICLOERGOMETRO
Durante la pedalata su cicloergometro, per misure da sforzo, si è reso necessario dare la cadenza a chi pedala per mantenere costante il numero di pedalate al minuto. Si richiedeva oltre che un suono vi fosse anche indicato su display la cadenza impostata del numero di pedalate al minuto. Il 74C926 gestisce egregiamente la parte display ottenendo un frequenzimetro con l'ausilio di pochi altri componenti. Con il CD4060 si ottiene la base dei tempi per gestire gli impulsi di memorizzazione, azzeramento e l'apertura della porta U2D per lasciare passare gli eventi da contare. C5 da 330pF è bene che sia di tipo NP0 per non influenzare la durata della base dei tempi al variare della temperatura. Gli eventi da contare e visualizzare come numero di pedalate al minuto, si ottengono con un oscillatore ad unigiunzione che tramite R23 da 22k e Q5 si possono aumentare o diminuire. Per ottenere la cadenza sonora si è pensato a due oscillatori a porte NAND abilitati per breve tempo tale da avere in altoparlante un effetto tipo TIC-TOC selezionabile come singolo TIC o come TIC-TOC ( 1/2 pedalata TIC l'altra 1/2 TOC). Il CD4017 al primo impulso sul pin. 13 manda alto il pin. 2 che attraverso C2 abilita U1A - U1D al secondo impulso manda alto pin. 3 che attraverso C1 abilita U1B e U1C. Al terzo impulso pin 4 del 4017 va alto e si presenta sul 15 azzerando il contatore 4017 che ricomincerà dal pin 2. La R25/47k si regola per diversificare il TIC dal TOC. Supponiamo che il display segni 60 (cioè sessanta pedalate al minuto) in questo caso il nostro TIC-TOC dovrà avvenire ogni secondo cioè TIC per 1/2 secondo e TOC per l'altro 1/2 secondo, in pratica una pedalata al secondo cioè 60 pedalate al minuto come indicato dal display. Da quanto esposto si deduce che il clock sul pin 13 del 4017 dovrà essere trenta volte più lento di quello sul pin 2 del 4518 che è pure quello contato dal 74C926. La configurazione CD4018 introduce la divisione necessaria di 30 volte.
METRONOMO MUSICALE
