INFORME DE PRÁCTICA 1
FUNCIONAMIENTO, APLICACIÓN APLICACIÓN DEL VCO PIANO ELECTRÓNICO
ING. RODOLFO JOSÉ GUTIÉRREZ GUTIÉRREZ GONZÁLEZ
CRISTIAN CAMILO GARCIA CÓDIGO 2420101015 CRISTIAN SUAREZ VANEGAS CÓDIGO 2420101030
INGENIERIA ELECTRONICA UNIVERSIDAD DE IBAGUE SEMESTRE B 2012 SEPTIEMBRE 2012 IBAGUE TOLIMA
MARCO TEÓRICO OSCILADOR CONTROLADO POR TENSION VCO
Un oscilador controlado por voltaje (VCO, de voltage-controlled oscillator) es un oscilador (en forma más específica, un multivibrador de funcionamiento autónomo) con una frecuencia estable de oscilación, que depende de un voltaje de polarización polarizac ión externo. La salida de un VCO es una frecuencia, y su entrada es una señal de polarización o de control, que puede ser un voltaje de cd o de ca. Cuando se aplica un voltaje de cd o de ca de variación lenta en la entrada del VCO, la frecuencia de salida cambia, o se desvía, en forma proporcional. Un Oscilador controlado por tensión o VCO es un dispositivo electrónico que usa amplificación, realimentación y circuitos resonantes que da a su salida una señal eléctrica de frecuencia proporcional a la tensión de entrada. Típicamente esa salida es una señal sinusoidal, aunque en VCOs digitales es una señal cuadrada. Cuando la entrada es 0V, 0 V, el VCO tiene una señal con una frecuencia llamada frecuencia libre de oscilación y ante variaciones de la entrada, sube o baja la frecuencia de su salida de forma proporcional. Una aplicación típica de los VCO es generar señales moduladas en frecuencia (FM). (FM). También son usados como parte de Bucles de enganche de fase. Suelen emplearse en aplicaciones electrónicas de comunicaciones. En su construcción pueden emplearse distintos dispositivos, dispositivos, siendo los más habituales los diodos varicap y los cristales de cuarzo. Este tipo de osciladores suele presentar problemas debido a que los cambios de temperatura (humedad) afectan a la afinación del mismo . CIRCUITO OSCILADOR ASTABLE A IMPLEMENTAR
El circuito de la figura anterior presenta las conexiones necesarias para configurar el CI LM555 como astable. Las formulas necesarias para el cálculo del circuito anterior a frecuencia natural son:
APLICACIÓN
partir
de
EL PIANO
una
Es un instrumento musical clasificado como instrumento de teclado de cuerdas percutidas. Desde su aparición, alrededor del año 600, hasta nuestros días, el órgano ha sido objeto de innumerables innovaciones y cambios de apariencia gracias a la utilización de técnicas de fabricación y tratado de materiales cada vez más especializados. Pero, a pesar de sus diferencias externas, siempre se ha conservado la misma característica básica del órgano como instrumento musical, que consiste en la producción de un determina do sonido mientras se mantiene oprimida la tecla correspondiente.
A continuación cada nota musical con su respectiva frecuencia:
DO
261
Hertz
RE
294
Hertz
MI
330
Hertz
FA
349
Hertz
SOL
392
Hertz
LA
440
Hertz
SI
494
Hertz
DESCRIPCIÓN DE PROYECTO: El LM555 es un dispositivo de gran uso en muchas aplicaciones en la electrónica entre ellas la de VCO( oscilador controlado por voltaje ) , siendo el LM555 configurado como astable con la única diferencia que el voltaje de control será suministrado en el pin 5 y la frecuencia de salida en el pin 3. Para la aplicación del VCO se va implementar un teclado o minipiano con las 7 notas de la escala musical correspondientes a las frecuencias de la 3 octava u octava central, para ello ,se realizaran los cálculos necesarios para el funcionamiento del vco, y la obtención de los voltajes correspondientes para que se obtenga la frecuencia de cada nota, lo que consiste en divisores de voltaje e interruptores a la entrada, además de un interruptor extra al del divisor para activar el vco, lo que hace que la frecuencia natural del vco sea omitida en el sonido de la salida.
Cálculos Del VCO Con 555
Para una frecuencia natural de 454 Hz Si C= 110nF y Ra= 1KΩ entonces:
( )
( )
( )
Rb 14kΩ
Obtención de los voltajes correspondientes:
Par obtener una ecuación que rige la variación de la frecuencia con respecto al voltaje se hizo una aproximación lineal con datos simulados del vco: Si vin= 0v
Frec= 454 Hz
Si vin= 5v
Frec= 488.23 Hz
Si vin= 8v
Frec= 253.03 Hz
Se considera que el comportamiento del VCO en este rango es aproximadamente lineal, obteniendo la ecuación que lo rige: Frec = m(Vin) + b m=
= 24.62
b= 454 Frec= -24.62 (Vin) + 500
De esta forma encontramos el valor de voltaje correspondiente a cada frecuencia conveniente al sonido de la nota:
NOTA MUSICAL
FRECUENCIA DE LA NOTA (HZ)
VOLTAJE
DO
263,15 Hz
8.41 v
RE
294.11 Hz
7.84 v
MI
333.33 Hz
7.39 v
FA
344.82 Hz
7.25 v
SOL
386.61 Hz
6.82 v
LA
435.78 Hz
6.27 v
SI
500 Hz
5.45 v
Calculo de los divisores de voltaje:
()
Si R1 = 500Ω
RE
Vin = 7.84v
DO
Vin = 8,41v
()
()
MI
Si R1 = 500Ω
Vin = 7.39v
()
()
()
Si R1 = 500Ω
LA
Vin = 6.27v
Si R1 = 500Ω
SOL
Vin =6.82 v
FA
Vin = 7.25 v
Si R1 = 500Ω
()
Si R1 = 500Ω
SI
Vin = 5.45v
Si R1 = 500Ω
()
LISTA DE MATERIALES QUE SE UTILIZARON
Resistencias a 1/4 W
7
R1 –R7
1
RA
1k Ω
1
RB
14k Ω
500 Ω
Trimers 7
RV1-RV7
1
10k Ω
20k Ω
Condensadores 1 1
100 nF cerámico 10nF cerámico
1
2200nF Electrolictico
1 Circuito integrado 555 (IC1) 1 Parlante de 8 ohm a 0.25W 14 Pulsadores 4 pines 1 Fuente DC 9 Voltios
SIMULACIÓN PROTEUS
DO 3.8 mS T
263 .15 Hz =
Frecuencia:
RE 3,4 mS T
294,11 Hz =
Frecuencia
MI
333,34 Hz =
Frecuencia:
FA
3 mS T
2,8 mS T
357,14 Hz = Frecuencia:
SOL
2,6 mS T
384,61 Hz = Frecuencia:
LA 2,3 mS T
434,78 Hz =
SI
500 Hz
2 mS T
Frecuencia:
= Frecuencia:
CONCLUSIONES
Cuando no hay señal aplicada a la entrada del sistema, la tensión Vd(t) que controla el VCO tiene un valor cero. El VCO oscila a una frecuencia, f0 (o lo que es equivalente en radianes Wo) que es conocida como frecuencia libre de oscilación.
Este tipo de osciladores suele presentar problemas debido a que los cambios de temperatura (humedad) afectan a la afinación del mismo.
BIBLIOGRAFÍA
WAYNE, Tomasi Sistemas de Comunicaciones Electrónicas Prentice Hall. México 2003.
Curso Practico de Electrónica Moderna, Cekit 34 proyectos prácticos para construir.
WEBGRAFIA
http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage-controlled_oscillator http://latecladeescape.com/algoritmos/1129-frecuencia-de-las-notasmusicales http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%BAsica http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf http://www.ecelab.com/circuit-vco-555.htm
