Музыкальный звонок своими руками

Обновлено: 11.10.2024

Во многих квартирах для вызова хозяина используется музыкальный звонок. Такое устройство не сложно изготовить самостоятельно. При этом оно ничем не будет уступать выпускаемым промышленностью, но обойдется значительно дешевле.

В журналах встречается немало схем музыкальных звонков, например [Л17]. Такое устройство удобно выполнять на специализированной микросхеме звукового синтезатора из серии УМС. Эти микросхемы выпускаются с несколькими запрограммированными мелодиями, которые можно переключать, подавая напряжение на вход "выбор мелодии". Принцип работы такой микросхемы подробно описан в литературе [Л 18].

В отличии от уже опубликованных вариантов музыкальных сигнализаторов, в приведенной на рис. 1.24 схеме не требуется использовать дополнительную кнопку для переключения мелодии. Смена мелодии происходит автоматически при каждом очередном нажатии на кнопку звонка (SB1). Каждая мелодия будет звучать, пока нажата кнопка.

Для усиления звукового сигнала использован транзистор VT2. Резистор R5 позволяет регулировать громкость звукового сигнала в широких пределах.

Согласование выходного сопротивления схемы с малым сопротивлением катушки звукового излучателя выполнено при помощи трансформатора Т2. Кроме того, применение трансформатора позволяет исключить протекание через динамик постоянной составляющей тока, что улучшает его работу.

В качестве звукового излучателя ВА1 может применяться любой обычный динамик. Динамиков допускается подключать несколько и их размещаем в удобных местах квартиры.

Нужный тембр звучания настраивается подбором конденсатора С-. Этот конденсатор совместно с первичной обмоткой трансформатора Т2 образует колебательный контур, включенный в цепь коллектора транзистора VT2. Этот контур позволяет не только увеличить громкость звучания, но и делает звук более приятным. Ведь на управление VT2 приходят прямоугольные импульсы, которые содержат много высокочастотных гармоник, а трансформатор и цепь его контура являются фильтром.

Так как добротность образованного в цепи коллектора VT2 контура довольно низкая, то динамик ВА1 будет воспроизводить все ноты мелодии, запрограммированной в микросхеме.

При очередном нажатии на кнопку SB1 напряжение подается при помощи транзистора VT1 на входы 6 и 13 микросхемы DD1. Так как эти цепи объединены ("пуск" - вывод 6 и "выбор мелодии" - вывод 13) и через открытый транзистор VT1 соединены с цепью питания микросхемы, то кнопка SB1 позволяет не только включать мелодию, но и сменить ее при очередном нажатии.

В ждущем режиме устройство не потребляет энергию от сети, а элемент питания G1 не является обязательным (может не устанавливаться), но в этом случае время сохранения последней выбранной мелодии будет ограничено.

Все детали, выделенные на схеме пунктиром, расположены на печатной плате размером 55х55 мм, показанной на рис. 1.25. Микросхему DD1 удобнее установить на контактной панели, что в дальнейшем позволит сменить набор мелодий без перепайки платы легко заменив только саму микросхему.

Динамик ВА1 может быть любого типа с катушкой сопротивлением не менее 8 Ом и мощностью 0.5. 1 Вт, например 0.5ГД-37.

Трансформатор Т1 взят из серии ТП от сетевого адаптера с выходным напряжением 6. 9 В (ток не менее 100 мА). Обычно они используются для питания бытовых устройств и имеют корпус в виде сетевой вилки. Если у такого трансформатора только одна вторичная обмотка, то прийдется для питания схемы установить мостовой выпрямитель.

Трансформатор Т2 - выходной от любого миниатюрного транзисторного радиоприемника.

Транзистор VT1 можно заменить на КТ315, а VT2 на КТ972А(Б), КТ829А. Диоды VD1. VD8 типа КД106А, но подойдут и многие другие с аналогичными параметрами.

Регулировочный резистор R5 использован типа ППБ-1А, конденсаторы С1, С2 типа К50-35 на 25 В, С- - К10-17. Кварцевый резонатор ZQ1 любого типа на рабочую частоту 32768 Гц.

Для того чтобы продолжительность проигрывания мелодии не зависела от того, сколько времени нажата кнопка вызова, в схему можно установить таймер, рис. 1.26. Он выполнен на двух транзисторах VT3, VT4 и реле К1. Таймер позволяет увеличить время исполнения мелодии до 6. 7 с после отпускания кнопки (время зависит от номинала конденсатора С4).

Работает схема таймера следующим образом. В начальный момент при нажатии кнопки SB1 реле К1 включится, так как транзистор VT3 за счет базового тока, проходящего через резистор R6, будет находиться в насыщении. Реле своей группой контактов К1.1 заблокирует цепь кнопки на время, пока не зарядится С4. Как только напряжение на базе VT4 достигнет уровня, при котором он откроется - это замкнет цепь базы VT3 на общий провод и реле отключится. Контакты реле К1.1 разомкнутся и питание на схему больше подаваться не будет (если кнопка SB1 не нажата).

Группа контактов К1.2 позволяет ускорить разряд конденсатора С4 при отключении реле для того, чтобы таймер был быстро готов к работе при очередном нажатии кнопки вызова и позволяет увеличить продолжительность звучания мелодии. Резистор R8 ограничивает ток разряда С4.

В схеме таймера использованы детали: С4 - танталовый К53-18 или К53-1 на 20 В. Транзистор VT3 можно заменить на КТ829А (Б), а VT4 на КТ315Б (Г,Е), КТ312В.

Репе К1 подойдет любое (имеющее две группы переключающих контактов) с напряжением срабатывания 9. 12 В и допускающее коммутацию напряжения 220 В.

Это попытка выжать все соки из маленького микроконтроллера PIC12F683. Данное устройство можно применить в качестве дверного звонка или сигнализатора будильника.

Характеристики

1	Тип ЦАП	ШИМ
2	частота ШИМ	78 кГц
3	Полифония	4 канала
4	Мелодичных каналов	3
5	Ударных каналов	1
6	Сопротивление динамика	8 или 16 ом

ВИДЕО-ОБЗОР

ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА

При данной частоте ШИМ мы имеем всего лишь 128 машинных такта, на расчет фазы и аплитуды каждого инструмента. Это и стало солидной проблемой, для выполнения выборки частот, аплитуд, расчет огибающей, выполнения умножений, сложений и делений. Самой большой проблемой оказался синтез ударных, т.к. они весьма высокочастотные. Но в итоге, все получилось!

ШИМ формирует мгновенные значения амплитуды аудиосигнала, далее сигнал отфильтровывается простейшим RC-фильтром (R5C10) и подается на УНЧ и далее в динамик.

Дополнительно сделана простенькая цветомузыка на 2-х цветном светодиоде.

Для управление питанием устройства с помощью ТТЛ уровня применен простейший транзисторный ключ VT1, вместо этой цепи можно применить и полевой транзистор или реле. Если управление не требуется, данный узел можно исключить

СХЕМА УСТРОЙСТВА

АРХИВ С ФАЙЛАМИ

Содержимое архива:

Файл	Описание	Примечание
synth.hex	Прошивка микроконтроллера	Требуется сохранение калибровочной константы
synth.lay	Рисунок печатной платы	Формат: SprintLayout

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Динамическая головка - Малогабаритная, на 8 или 16 ом. 4-х омный динамик не подойдет. Мощность данного усилителя не велика, по этому мощность динамической головки может быть любой, я применил головку мощностью 0,5Ватт.

Светодиод - Любой 2-х цветный, с общим катодом (или два отдельных светодиода).

НАЛАЖИВАНИЕ

Подстроечным резистором R6 установить требуемую уровень громкости и исключить переусиление. Так же может потребоваться подбор емкости конденсатора фильтра С10.

Окончательный вариант звонка был создан в несколько этапов, причем изначально я не намеревался всерьез делать данное устройство, просто иногда возникали мысли типа: а неплохо было бы разработать свой вариант проигрывателя музыкальных файлов с использованием карты памяти…

Все началось с изучения основных команд для работы с картой памяти MMC, это команды сброса, инициализации, чтения и т.д., причем все эти команды поддерживаются и SD картами. Для практической тренировки я решил собрать устройство для вывода картинок с карты памяти на дисплей Nokia 1110i. В качестве микроконтроллера был выбран PIC16F628A. Сначала я работал без файловой системы FAT, то есть записывал байты картинок в определенную область карты памяти, а точнее в область данных файловой системы. Картинка имела фиксированный адрес, по которому микроконтроллер считывал ее. Кстати записать данные на карту памяти по любому адресу можно с помощью программы WinHex.

Далее я начал изучать файловую систему FAT16, и написал новый код для микроконтроллера. Теперь можно было просто записать бинарный файл с картинками на карту памяти при помощи компьютера, а микроконтроллер находил этот файл по имени и расширению, используя возможности файловой системы.

Прошло некоторое время, и я решился уже сделать проигрыватель музыкальных файлов. На этот раз взял микроконтроллер помощнее PIC16F876A, у которого достаточно много ОЗУ и большая память программ, а также присутствуют множество периферийных модулей. К микроконтроллеру для удобства подключил дисплей от Nokia, для вывода имен файлов имеющихся на карте памяти, а также отображения различных ошибок. Музыкальными файлами являлись самые простые WAV файлы, которые использовались в других подобных устройствах найденных в сети. Итак, я написал новый код и прилепил к нему предыдущие наработки по работе с файловой системой. В качестве цифро-аналогового преобразователя для вывода звука в первое время использовал R-2R матрицу, составленную из резисторов, так как количество линий микроконтроллера позволяло использование такой матрицы. В дальнейшем под это дело начал использовать ШИМ модуль. Первоначально на дисплей выводились короткие имена файлов в формате 8.3, немалыми усилиями был расшифрован алгоритм записи длинных имен в системе FAT, после чего я подправил код микроконтроллера и теперь можно было лицезреть полные имена файлов на дисплее.

По прошествии еще некоторого количества времени, у меня появилась мысль: а не получится ли запихнуть этот код, убрав все лишнее в тот самый PIC16F628A? Естественно от дисплея пришлось отказаться, и вместе с ним сократился объем кода, путем выпиливания больших таблиц знакогенератора. И наконец, мне удалось перенести устройство на другой микроконтроллер.

В предлагаемом звонке для хранения мелодий используются карты памяти SD или MMC, отформатированные под файловую систему FAT16 (c 2018 года есть версия с поддержкой файловой системы FAT32 и карт памяти SDHC, подробней в конце статьи). В качестве мелодий используются звуковые файлы формата WAV. Устройство может воспроизводить большое количество мелодий, а также его можно использовать в качестве простого проигрывателя WAV файлов.
Устройство собрано на широко распространенном микроконтроллере PIC16F628A, и имеет два режима работы, которые устанавливаются с помощью переключателя SA1. Верхнему положению переключателя соответствует режим “Проигрыватель”, а нижнему режим “Звонок”. Микроконтроллер проверяет состояние переключателя только один раз, после подачи питания. Для смены режима необходимо отключить питание, установить переключатель в требуемое положение, и снова подать питание на устройство.

На транзисторе VT1 собран управляемый стабилизатор напряжения на 3,3В, для питания карты памяти. Управление стабилизатором осуществляется по линии порта RA3, при низком логическом уровне на этой линии транзистор VT1 закрыт, напряжение на его эммитере равно нулю. При высоком логическом уровне на линии, транзистор открывается, тем самым подавая питание на карту памяти. Напряжение на базе транзистора стабилизируется стабилитроном VD1.

В режиме “Звонок” после подачи питания, микроконтроллер производит настройку внутренних регистров, после чего переходит в спящий режим. При нажатии кнопки SB1 (“Звонок/Воспроизведение”), микроконтроллер “просыпается”, о чем свидетельствует включение светодиода HL1, включает питание карты памяти, сбрасывает и инициализирует ее, далее ищет на ней звуковой файл. Поиск мелодий осуществляется по расширению WAV. Найдя нужный файл, микроконтроллер воспроизводит его, отключает питание карты памяти, после чего снова “засыпает”, а светодиод HL1 гаснет. При следующем нажатии на кнопку SB1 все повторится, но будет воспроизведен следующий звуковой файл.

На карту памяти можно записать до 512-ти мелодий, это максимальное количество записей в корневом каталоге для файловой системы FAT16. После воспроизведения всех мелодий, начнется их повторное проигрывание. Кнопки SB2, SB3, SB4 в этом режиме не задействованы.

В режиме “Проигрыватель” после подачи питания микроконтроллер также выполняет настройку внутренних регистров, включает питание карты памяти, производит процедуру ее сброса и инициализации, в случае успешного выполнения процедуры вспыхивает светодиод HL1. Далее выполняется поиск WAV файла, как только файл будет найден, микроконтроллер перейдет к опросу состояния кнопок.
При нажатии кнопки SB1 начнется непрерывное воспроизведение всех звуковых файлов имеющихся на карте памяти. Кнопкой SB2 (“Стоп”) можно остановить проигрывание на текущей мелодии, кнопками SB3 (“Следующий”) и SB4 (“Предыдущий”) переключаются между мелодиями, переключение возможно при проигрывании, а также после остановки.

При неудачной процедуре сброса и инициализации карты памяти, микроконтроллер предпримет еще одну попытку, и если она также будет неудачной, прозвучат два коротких сигнала низкого тона, после чего микроконтроллер уйдет в круговой цикл, и перестанет отвечать на команды. В этом случае необходимо проверить надежность соединения с картой памяти, или попробовать заменить ее. В режиме “Звонок”, при ошибке сброса и инициализации, также прозвучат два коротких сигнала низкого тона, после чего, как и прежде микроконтроллер отключит питание карты и перейдет в спящий режим. Если карта памяти перестанет отвечать на команды или просто “зависнет”, то в режиме “Проигрыватель”, микроконтроллер отключит и включит питание карты, затем заново сбросит и проинициализирует ее. В режиме “Звонок”, после “зависания” карты, микроконтроллер просто отключает питание карты и “засыпает”. При отсутствии WAV файлов на карте памяти, прозвучат три коротких сигнала низкого тона, после чего “Проигрыватель” перейдет к опросу кнопок, при нажатии которых будет звучать тот же предупреждающий сигнал, а в режиме “Звонок”, после сигнала об отсутствии файлов, микроконтроллер отключит питание карты памяти и “заснет”. Если параметры WAV файла не будут соответствовать требуемым значениям, например, неверная частота дискретизации, разрядность и т.д., прозвучит сигнал низкого тона длительностью в одну секунду, и в обоих режимах произойдет переход к следующей мелодии.

Для согласования логических уровней микроконтроллера и карты памяти, установлены делители напряжения на резисторах R6-R11.

Звук выводится с помощью востренного в микроконтроллер модуля ШИМ, частота которого в данном устройстве равна 78,12кГц. Звуковой сигнал сглаживается фильтром R14C9, далее поступает на усилитель мощности, построенный на микросхеме DA1 TDA2003. Переменным резистором R18 регулируют громкость звука. Элементы R15, C11 необходимо установить при самовозбуждении усилителя.

Устройство поддерживает звуковые файлы формата WAV (PCM, 16кГц, 8 бит, моно, несжатый), файлы с другими параметрами проигрываться не будут, поэтому, если необходимо, выбранные звуковые файлы преобразуют с помощью программ-конвертеров. При записи на карту памяти, WAV файлы могут иметь любые имена.

Файловая система FAT16 не поддерживает носители информации имеющие объем больше 2 Гб, поэтому это максимальный объем для карты памяти, которую можно использовать в устройстве. Были протестированы 4 карты формата microSD, разных фирм и объемов, это Kingston 1GB, Kingmax 512MB, Silicon Power 2GB, Transcend 1GB. MMC карты также должны работать, я не смог это проверить, из-за отсутствия такой карты.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ. Переключатель SA1 – ПД 9-2. Кнопки SB1-SB4 тактовые TS-A3PS-130. Стабилитрон КС139А можно заменить на импортный, с напряжением стабилизации 3,9В. Динамическую головку BA1 можно использовать любую, мощностью 2 – 4 Вт с сопротивлением катушки 4 или 8 Ом. Вместо транзистора КТ503В можно установить КТ3102АМ. Микросхема TDA2003 заменима на TDA2002, TDA2008, К174УН14, ее необходимо установить на теплоотвод площадью не менее 60 см2.

Все детали размещены на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита. На печатной плате предусмотрены отверстия для подключения внешней кнопки “Звонок”, которая дублирует кнопку SB1. Разъем для карты памяти самодельный. В качестве источника питания можно использовать нестабилизированный сетевой блок питания с выходным напряжением 9–12В и током не менее 0,5А. Программа для микроконтроллера написана на ассемблере в среде MPLAB.

Я заметил, что у некоторых людей возникают проблемы при повторении устройства, а именно звучит сигнал низкого тона длительностью в одну секунду, указывая на неправильные параметры WAV файла. Поэтому скажу немного о структуре WAV файла.
У каждого WAV файла в заголовке есть идентификатор в виде слова WAVE, а также идентификатор в виде слова data, а также есть такие параметры как: частота дискретизации, разрядность, параметр – сжатый/несжатый, параметр – моно/стерео. У файла должны быть правильные параметры указанные выше в статье. Если параметры не будут совпадать или микроконтроллер не найдет идентификаторы WAVE и data, появится сигнал об ошибке. Некоторые программы – конвертеры, возможно, записывают неправильные параметры. Поэтому если появляется ошибка, надо попробовать другую программу, я например, использовал Sound Forge. Также ниже можно скачать тестовые музыкальные файлы.

Ниже представлена обновленная версия прошивки. В этой версии в EEPROM микроконтроллера сохраняется номер проигранной мелодии (только для режима звонка). Таким образом после пропадания питания проигрывание начнется не с первой мелодии из папки, а продолжится с момента сохранения.

Обновление: мной разработана новая прошивка с поддержкой карт памяти SDHC и файловой системы FAT32, можно использовать карты емкостью 4-32ГБ, за прошивку я беру небольшую плату, связаться со мной можно по контактам указанным на странице Об авторе

Для вызова, привлечения внимания, для звонка в дверь применяют различные звуковые и световые сигналы. Раньше это были обычные колокольчики, потом электрозвонки, электромагнитные звонки. В настоящее время всё чаще устанавливают для вызова и в качестве дверных звонков мелодичные электронные звонки или электронные звонки, проигрывающие мелодии, подражающие голосам птиц и т.п. В этой статье рассмотрим несколько несложных схем электронных звонков, которые можно сделать своими руками.

Однотонные электронные звонки

Дверной звонок одной тональности

На схеме обозначено:

R1 — резистор МЛТ-0,5, 10 кОм
R2, R4 — резисторы МЛТ-0,5, 2,2 кОм
R3 — резистор МЛТ-0,5, 91 кОм
S1 — кнопка А1 0,4-127
C1, C2 — конденсаторы К73-17, 4.7 мкФ, 63 В
VT1, VT2 — транзисторы ГТ109Ж
VT3 — транзистор ГТ402И
B1 — динамик MRP 28N-A, 100 Ом

На схеме показан звонок с использованием мультивибратора на биполярных транзисторах.
Биполярные транзисторы (на схеме VТ1 и VТ2) являются составляющими электронной схемы мультивибратора. После того как будет нажата кнопка S1 транзисторная пара (мультивибратор) становится источником электрических колебаний звуковой частоты, которые затем передаются на воспроизводящее устройство — динамик. Частота воспроизводимых звуковых колебаний в динамике равна частоте колебаний мультивибратора.

Дверной звонок одной тональности с возможностью регулирования звуковой частоты сигнала

Звонок с регулировкой частоты звука

На схеме обозначено:

R1, R4 — резисторы МЛТ-0,5, 5,6 кОм
R2, R3 — резисторы МЛТ-0,5, 62 кОм
R5 — подстроечный резистор СП3-38Б, 47 кОм
C1, С2 — конденсаторы К50-35, 10 мкФ, 25 В
S1- кнопка А1 0,4-127
VT1, VT2 — транзисторы ГТ109Ж
VT3 — транзистор ГТ402И
В1 — динамик 0,5ГД-17 (8 Ом)

На рисунке предложена аналогичная схема электронного звонка, основанного на контуре модуляции колебаний, состоящей из двух биполярных транзисторов VТ1 и VТ2, который активизируется после нажатия кнопки. Схема запитана напряжением 9 В. Принципиальная разница с предыдущей схемой в том, что благодаря резистору с переменным сопротивлением (потенциометр) можно вручную задавать частоту воспроизводимых колебаний через звуковой динамик, подсоединенный к коллектору транзистора VТЗ. Минусом данной схемы является однотонность частот звуковых колебаний индуцируемых мультивибратором.

Электронный звонок, работающий при различных значениях напряжения

Звонок управляемый напряжением

На схеме обозначено:

R1, R3 — резисторы МЛТ-0,5, 2,4 кОм
R2 — резистор МЛТ-0,5, 100 кОм
C1, C2 — конденсаторы К73-17, 4.7 мкФ, 63 В
VT1, VT2 — транзисторы ГТ109Ж
VT3 — транзистор ГТ402И
B1 — динамик MRP 28N-A, 100 Ом

На рисунке представлена схема электронного звонка, принцип работы которой основан на использовании различного значения напряжения. Основа контура мультивибратора электронного звонка состоит из двух биполярных транзисторов (в схеме VТ1 и VТ2), конструктивно это аналогично схемам представленным ранее. Пока значение разности потенциалов недостаточное, транзистор закрыт, как только напряжение оказывается в пределах нужного показателя на клеммах XT1, тогда транзистор открывается для прохождения тока и динамик включается.

Схемы электронных дверных звонков со сложным звуковым сигналом

Звонок типа бим-бом

На схеме обозначено:

T1 — понижающий трансформатор ТА-2-127/220-50 (выводы 3 и 4 (~7В))
S1 — кнопка А1 0,4-127
D1-D5 — диоды Д226
C1 — конденсатор K50-16, 1000 мкФ, 16В
C2, C3 — конденсатор K50-16, 10 мкФ, 16В
R1, R2 — подстроечные резисторы СП3-38Б, 470 кОм
R3, R6 — резисторы МЛТ-0,5, 10 кОм
R4, R5 — резисторы МЛТ-0,5, 33 кОм
R7 — резистор МЛТ-0,5, 1 кОм
R8 — резистор МЛТ-0,5, 470 Ом
VT1, VT2, VT3 — транзисторы КТ630Д
VT4 — транзистор КТ630Г

На принципиальной схеме контур мультивибратора образован с помощью биполярных транзисторов VТ1 и VТ2. Периодичность образования прямоугольных импульсов задается с помощью резисторов с переменным сопротивлением (потенциометрами) R1 и R2.
Также изменяя сопротивление резисторов подстройки R1 и R2 можно задать время паузы и длительность звучания сигнала передаваемого на воспроизводящий динамик, в нашем случае длительность звучания может достигать от трех секунд до создания непрерывного звучания исходящего звукового сигнала.

Электронный дверной звонок с звуковым сигналом тройной тональности звучания

Звонок тройной тональности

На схеме обозначено:

S1, S2, S3 — кнопки А1 0,4-127
D1 — стабилитрон Д814В
D2 — стабилитрон Д816А
D3 — стабилитрон КС468А
D4 — диод Д226Г
R1 — резистор МЛТ-0,5, 5,1 кОм
R2, R4, R7 — резисторы МЛТ-0,5, 4,7 кОм
R3 — резистор МЛТ-0,5, 2,4 кОм
R5, R6 — резисторы МЛТ-0,5, 120 кОм
R8 — резистор МЛТ-0,5, 820 Ом
R9 — резистор МЛТ-0,5, 560 Ом
C1, C2 — конденсаторы К73-17, 4,7 мкФ, 63 В
VT1, VT2 — транзисторы КТ630Г
VT3, VT4 — транзисторы ГТ402И

Принципиальная схема электронного звонка для двери, который моделирует колебания звуковой частоты нескольких тональностей, с использованием мультивибратора собранного на биполярных транзисторах. Варьируя нажатие кнопок S1, S2 и S3 в мультивибраторе генерируются импульсы тока, которые передаваясь на воспроизводящий динамик, создают колебания с частотой 2.0, 1.0 и 0.3 кГц.

Данные схемы принципиально просты в проектировании и монтаже, а следовательно не вызовут никаких затруднений даже у начинающих радиолюбителей. Собранная своими руками вещь всегда ценится выше, чем купленная в магазине, поэтому — творите, выдумывайте, пробуйте. Кроме того, подбирая омическое сопротивление или параметры биполярных транзисторов, вы сможете добиться уникального звучания моделей электронных дверных звонков.

Читайте также: