Došlo je vrijeme razgledati nekoliko dječjih sintesajzera u različitim stanjima ispravnosti, kompletnosti i oštećenja. Ovi odbačeni sintesajzeri su uglavnom spašeni iz smeća, ne bi li jednog dana našao vremena proučiti njihovu elektroničku konstrukciju i možda dobiti kakvu ideju za njihovu prenamjenu. U posljednjim objavama razgledavamo dječje elektroničke glazbene igračke, a nešto malo napredniji sintesajzer opisali smo u objavi Električne klavijature Casio MT-740.
Bontempi HIT organ
Ovaj sintesajzer je elektronički ispravan osim što neke klavirske tipke više ne rade što je posve sigurno problem u samim istrošenim ili zaprljanim kontaktima tipki.
Bontempi je inače talijanska robna marka pod kojom se primarno prodaju elektronički glazbeni instrumenti, mikrofoni, karaoke, zvučnici, slušalice i slične audio komponente za djecu i mlađe uzraste. To su u osnovi razne dječje edukacijske glazbene igračke i jeftini sintesajzeri.
Sintesajzer generira 24 različitih tonova, 24 ritmova i 11 melodija.
Odabir tonova, ritmova i melodija je vrlo jednostavan, a moguće je i snimanje odsviranih tonova.
Sintesajzer Bontempi HIT organ se bazira na namjenskom čipu sa oznakama A45039PH, WX 09A642W, COMUS2743423 i logom američke tvrtke Texas Instruments. Nisam uspio naći nikakve podatke za ovaj čip no to je vjerojatno potpuno digitalni sintesajzer zvukova koji svakako mora sadržavati namjenski DSP sa RAM i ROM memorijama.
Audio DSP sintesajzer čip američke tvrtke Texas Instruments za koji nemamo nikakve podatke.
Zvukovi, tonovi i melodije iz ovog dječjeg sintesajzera su prilično čisti i dobro emuliraju zvukove instrumenata tako da je elektronika ovog modela svakako dobar kandidat za neku prenamjenu. Stoga ćemo nacrtati elektroničku shemu da vidimo može li se tonovima ovog čipa umjesto pojedinačnim tipkama klavijature upravljati na neki „analogni“ način.
Lijevi dio elektroničke sheme je napajanje koje se sastoji od tranzistorske sklopke (Q2, Q3) i tranzistorskog regulatora napona 5 V sa Q1. Tranzistorska sklopka radi vrlo jednostavno. Kada se pritisne tipkalo ON baza tranzistora Q2 se preko otpornika 1 kΩ i diode spoji na masu. Time baza Q2 dobiva potrebni prednapon i tranzistor se otvori. Napon dolazi na regulator sa Q1 te se na emiteru Q1 pojavi 5 V. Dio ovog napona se preko otpornika 10 Ω vodi na bazu Q3 koji time provede i dalje drži stalno otvorenim tranzistor Q2. Tako je dovoljan kratkotrajni pritisak na tipkalo ON kako bi se zatvorila opisana petlja koja dalje sama sebe održava aktivnom.
Kada se zatim pritisne tipkalo OFF onda se baza Q3 spoji na masu. Time se prekine prednapon baze koji tranzistor Q3 drži otvorenim te se isti zatvara. Zatvaranjem Q3 prednapon baze gubi i Q2, a posljedično tome prestaje s radom i Q1 jer više ne dobiva ulazni napon. Tako je dovoljan kratkotrajni pritisak na tipkalo OFF kako bi se prekinuo prednapon na Q3, a posljedično tome se prekida i napon na Q2 te na Q1 koji onda više ne osigurava prednapon za držanje otvorenim Q3.
Sa 9 V se napaja audio pojačalo sa integriranim krugom TDA7231 (1,6 W na 9 V / 4Ω), a sa 5 V se napaja mikrokontroler.
Mikrokontroler (MCU) koristi vanjski keramički rezonator na frekvenciji 32 MHz koji određuje takt procesora, no vjerojatno je i baza za djelitelje frekvencije kako bi se dobile pojedinačne frekvencije svakog od 40 tonova klavirskih tipki. Od toga su 24 tipke osigurane pull-up otpornicima u obliku gotovih otporničkih nizova 8 x 10 kΩ, a preostalih 16 tipki je izravno vezano na MCU. Ovo vjerojatno ima veze sa unutrašnjom strukturom samog MCU-a. Mislim da se ovdje nikako ne može ugraditi neka jednostavna potenciometarska ili enkoderska kontrola koja bi simulirala klavijaturu. Ovdje se za svaki ton mora pritisnuti odgovarajuća sklopka.
Što se tiče ostalih funkcijskih tipki one se aktiviraju kombinacijom dva različita pina u opsegu od 33. do 40. pina. Ovdje se bez problema mogu staviti bilo kakva tipkala za aktivaciju željenih funkcija.
Izlazni signal iz MCU-a je 8-bitni digitalni signal (pinovi 24-31) koji se u analogni signal pretvara pomoću 8-bitnog otporničkog DAC-a (digitalno/analognog konvertera). Ovo je najjednostavniji oblik DAC-a koji se sastoji od R/2R mreže otpornika.
Tranzistori rade u krugovima elektroničke sklopke napajanja i regulacije napona 9V na 5 V za napajanje audio DSP čipa (MCU). U donjem dijelu je audio pojačalo sa TDA7231 i otpornički 8-bitni DAC. Gore su tri pull-up otpornička niza za aktivaciju pojedinih klavirskih tipki.
Slika lijevo: audio pojačalo sa TDA7231 i tranzistor Q2 u krugu elektroničke sklopke napajanja. Slika desno: u gornjem dijelu otpornički 8-bitni DAC (8BIT 103G), u donjem dijelu otpornički niz za pull-up otpore klavirskih tipki (A 103G). Pojedinačni otpornik kod obje otporničke mreže ima otpor 10 kΩ. Tranzistor Q1 je serijski regulator napona 9V na 5 V.
Kad bi htio iskoristiti elektroniku ovog sintesajzera za neku zabavnu glazbenu kutiju, najjednostavnije bi bilo za svaku cijelu notu ugraditi mali reed-relej tako da se „sviranje“ vrši vrtnjom ili nekim drugim pomicanjem malog permanentnog magneta u blizini kontakata reed-releja 🙂
Electronic Keyboard JC-5428
Slijedeća na redu su dva prilično devastirana sintesajzera ali sa još uvijek ispravnom elektronikom. Proizvedene su 2004. godine u jednoj od mnogih kineskih tvornica plastičnih i elektroničkih igračaka.
Jednako kao i prethodni sintesajzer tako bi se i ovaj zvukom i mogućnostima mogao svrstati više u neku kategoriju početničkog modela sintesajzera nego u jeftinu dječju igračku. Sintesajzer generira 20 različitih tonova, 20 ritmova i 5 melodija. Pet istaknutih tipki za bubnjeve i činele radi u svim modovima rada. Iako nema puno različitih tonova pomoću tipki u donjem redu mogu se uključiti razne zvučne varijacije istih, pokretanje akorda i ritmova sinkronizirano sa pritiskom klavirske tipke, dodatni efekti kao Sustain i Vibrato, funkcije snimanja i reprodukcije, te druge funkcije koje olakšavaju učenje sviranja i obogaćuju osnovne tonove i melodije. Na sintesajzer se također može spojiti vanjski mikrofon i zvučnik.
Ovo je stereo sintesajzer sa dva zvučnika od 3 W (4 Ω).
Elektronika se bazira na jednom čipu u COB izvedbi što je namjenski audio DSP mikrokontroler (MCU) na taktu 8 MHz. Stereo audio pojačalo se bazira na čipu TEA2025B (2 x 2,3 W na 9 V, 4 Ω). Od ostalih aktivnih elemenata tu je regulator napona 7805 za napajanje MCU-a i još 5 tranzistora koji mogu biti u krugu pretpojačala (mikrofon). Nema smisla crtati shemu ove elektronike jer se ionako bazira na posve nepoznatom namjenskom MCU.
Klavijatura od ukupno 54 tipke se na MCU spaja preko kabla sa 8+7 pinova. Na pločici klavijature se vidi kako se ovdje koristi diodna matrica koja značajno reducira broj potrebnih poveznih vodova između klavijature i MCU-a.
Ova matrična tipkovnica bi se vjerojatno mogla pokretati nekim brojačima ili kakvom mikrokontrolerskom platformom poput Arduina tako da se programira neka melodija ili jednostavno „sviranje“ svih tonova od najnižih do najviših i obrnuto. Svakako bi se uz Arduino platformu mogli jednom pozabaviti sa ovom elektronikom sintesajzera da se dobije neka namjenska glazbena kutija.
Yamaha PortaSound PSS-570
Ovom sintesajzeru je već netko izvadio čitavu elektroniku tako da ostatak odmah može u reciklažu.
Yamaha PSS-570 je inače sintesajzer iz 1980-tih godina te je zbog renomiranog proizvođača i napredne tehnologije toga doba i danas zanimljiv ljubiteljima elektronske muzike i kolekcionarima ovakvih instrumenata.
Prema rijetkim slikama sa interneta, na pločicu ovog sintesajzera je ugrađeno 18 integriranih krugova. Glavni MCU je oznake XA927B0 i radi na taktu 3,58 MHz. Za FM sintezu zvuka se koristi čip iz Yamahine serije OPL2 (FM Operator Type-L) oznake YM3812. To je potpuno digitalni čip koji oscilacije generira na principu DDS-a (direktne digitalne sinteze). Yamaha ga je prvi put predstavila 1985. godine kao poboljšana inačica dotadašnjih čipova OPL serije (YM3256). Nove značajke su mogućnost odabira između četiri valna oblika za svaki pojedinačni oscilator postavljanjem registra. Tako se uz osnovni sinusni val, mogu proizvesti još tri modificirana valna oblika. to su valni oblici kakvi nastaju punovalnim i poluvalnim ispravljanjem sinusnog napona i valni oblik koji nastaje poluvalnim ispravljanjem uz dodatno sječenje polovice ispravljenog poluvala (pseudo-pilasti val). Naravno, to još uvijek nije dovoljno da bi čip mogao precizno reproducirati tonove stvarnih instrumenata i udaraljki, no ovi na jednostavan način modificirani sinusni valni oblici omogućuju dobivanje novih specifičnih tonova. Polifonija je ograničena na devet tonova u melodijskom načinu i šest tonova udaraljki. Za udaraljke(ritam generator) je ugrađen poseban čip YM3301. Čipovi za DAC (izlazni pretvarači digitalnog u analogni zvuk) su YM3012 ili Y3014B. Za zvučne efekte sa kašnjenjem (chorus, vibrato) koristi se analogni BBD (bucket-brigade device) čip MN3209, a za njegov driver ugrađen je čip MN3102.
Šteta što nemamo elektroniku ovog sintesajzera, no jasno je da se ovdje koriste namjenski proizvedeni specijalni Yamahini čipovi toga doba koje je danas teško nabaviti. Tako je u slučaju bilo kakvog kvara na tim komponentama popravak praktično nemoguć, jednako kao i kod modernijih sintesajzera kod kojih je sve ovo utrpano u jedan namjenski čip.
Ovaj sintesajzer ima prave metalne opruge za svaku tipku, za razliku od dječjih plastičnih modela gdje je povratna “opruga” obično gumena membrana samog tipkala.
Antonelli Golden Organ 2320
Za talijansku tvrtku Antonelli nisam našao neke pouzdane podatke (postoji više tvrtki istog imena) no čini se da je ova naša tvrtka Antonelli primarno proizvodila jeftine (dječje) muzičke instrumente koji sadrže klavirske tipke.
Ovo su dječje električne orgulje iz 1970-tih godina bez ikakve elektronike. Sadrže samo elektromotor sa zračnom turbinom koji puše zrak na plastične jezičke klavirskih tipki. Mogli bi reći da je svaka tipka zapravo mala dječja truba na puhanje, odnosno na zrak. Ovaj instrument je po konstrukciji najbliže harmoniju.
Naš primjerak je previše propao, elektromotor stvara buku zbog loših ležajeva ili olabavljene turbine, zračni kanali više nisu potpuno nepropusni , a i plastične „opruge“ tipki su popustile pa tipke više ne zatvaraju dobro kanal. Uspjeli smo dobiti neke zvukove, no oni se očekivano baš i ne mogu usporediti sa zvukovima pravih orgulja ili zvukom nekog harmonija.
Svaka tipka je pomoću plastičnih elastičnih traka pritisnuta na zračni kanal kojeg mora dobro zatvarati kada nije aktivna. Neke elastične trake su popucale, neke su oslabjele, pa zrak izlazi na sve strane.
Zračni kanal i maska sa otvorima za svaku tipku.
Plastični vibrirajući jezičci za svaku notu klavirskih tipki.
Plastična zračna turbina montirana je izravno na osovinu elektromotora i slijepljena u okruglo plastično kućište.
Zračna turbina.
Mali jednofazni asinkroni elektromotor sa kaveznim rotorom za pogon zračne turbine.
Rooster MK-632
Rooster MK-632 je predstavnik tipičnog jeftinog sintesajzera iz 2000-tih godina sa klavijaturom od 54 tipke, 16 različitih tonova, 8 zvukova udaraljki, 8 ritmova i 8 melodija. Tu su i standardne mogućnosti snimanja i reprodukcije (kratkih) samplova, te različitih načina pokretanja akorda. Na sintesajzer se također može spojiti vanjski mikrofon i zvučnik. Ovaj sintesajzer je prije 15-tak godina koštao oko 30 eura.
Uočavaju se relativno mali zvučnici promjera 75 mm i male snage (1 W, 8 Ω). Zbog toga je zvuk naglašen u višem audio opsegu (fale basovi) te se općenito čini lošijim od onog kod sličnog modela Electronic Keyboard JC-5428.
Tipke klavijature su povezane u diodnu matricu 7 x 8 linija kako je uobičajeno za klavijaturu od 54 tipke.
Elektronika sintesajzera je također standardna kakvu vidimo i kod mnogih drugih modela iz te kategorije. Za sve zvukove je zaslužan jedan čip u COB izvedbi koji sadrži i izlazni DAC. Tako mu je potrebno dodati samo izlazno audio pojačalo koje se obično bazira na nekom integriranom krugu. U našem slučaju je preko čipa za audio pojačalo zalemljeno hladilo koje nećemo odlemljivati jer je ionako svejedno o kojem je čipu riječ od stotine sličnih koji su tada bili u širokoj upotrebi. Od drugih aktivnih elemenata uočavamo jedan tranzistor koji je moguće za regulaciju napona napajanja glavnog COB čipa (namjenski MCU na taktu 8 MHz).
Na pločici je eksplodirao filtarski elektrolitski kondenzator 1000 µF / 16 V.
Može se primijetiti veći broj VF prigušnica kako na linijama napajanja tako i na digitalnim i analognim linijama. Time se sprječava indukcija PWM, FM i drugih digitalnih signala sa jednih linija na druge.
Casio SK-1 Sampling Keyboard
Casio SK-1 je mali ali moćni sintesajzer za stvaranje muzičkih samplova prvi put predstavljen 1985. godine. Na internetu možete naći na stotine web stranica i videa koji opisuju ovaj sintesajzer, uključujući i Wikipediju. Također se može naći i originalni servisni priručnik te su glazbeni entuzijasti napravili i neke modifikacije (preinake, poboljšanja) ovog sintesajzera kao što je podrška za MIDI i slično.
Stoga mi ovdje nećemo prepisivati opise i mogućnosti sintesajzera Casio SK-1 nego ćemo bolje pogledati njegovu unutrašnju konstrukciju i blok shemu o čemu se vrlo malo piše po internetu.
Blok shema vrlo jasno i pregledno prikazuje građu ovog sintesajzera. Ovo je također osnovna struktura gotovo svakog drugog sintesajzera. U modernim sintesajzerima su svi ovi sklopovi implementirani u jednom čipu (osim izlaznog audio pojačala snage) i za te čipove je praktički nemoguće naći interne sheme ili bilo kakve druge tvorničke podatke. Tek iz ovakvih shema iz razdoblja 1970-1980-tih godina možemo imati neki općeniti uvid u građu sintesajzera iako je i ovdje većina sklopova sadržana u namjenskim čipovima.
Samo kod potpuno analognih sintesajzera može se naći kompletna shema osnovnih oscilatora i modulatora valnih oblika. Digitalni audio procesori sadržani u namjenskim čipovima su elektronički vrlo složeni i uvijek se promatraju kao gotov sklop, no princip rada (danas vrlo raširene) DDS sinteze, te različiti oblici modulacija digitalno generiranih osnovnih valnih oblika se ipak mogu zasebno proučavati kao jedno zanimljivo područje elektronike.
Na primjeru ovog našeg sintesajzera Casio SK-1 mogu se detaljnije proučiti tek sheme audio mješača koji različite izlaze iz glavnog audio procesora kombiniraju i miješaju u nove valne oblike. Stoga su jedino ovi krugovi (uz krug napajanja) i opisani u servisnom priručniku.
Glavni audio procesor je MSM 6283-01 (OKI) koji generira osnovne frekvencije i valne oblike za sve tonove i melodije, povezuje klavijaturu i sve funkcijske tipke uključujući ADC za audio ulaze, te upravlja RAM i ROM memorijama.
RAM memoriju čine dva čipa µPD 4168C-15 (NEC) svaki kapaciteta 64 Kbita i služi za spremanje Demonstration, Memory play i Sampling podataka. Memorija se osvježava svake dvije milisekunde. ROM memorija je sadržana u čipu µPD 23C256EC-121 (NEC) kapaciteta 256 Kbit i sadrži programski kod. Selekcija memorijskih čipova vrši se pomoću četiri NOR logičkih vrata sa dva ulaza MN74HC02 (Matsushita).
LA 4138 (Sanyo) je audio pojačalo za zvučnik snage oko 2 W. Čip TC50H4066P (Toshiba) sadrži četiri analogne sklopke kojima se prebacuju četiri različita tonska izlaza iz glavnog audio procesora (Melody, Chord, Obbligato i Bass).
Napajanje sintesajzera je istosmjernim naponom 7,5 V iz kojeg se preko tranzistorskog pretvarača (T1-T8) također dobivaju naponi od 3,35 V i 5 V. Ovaj krug ima i APO funkciju (Auto Power Off) kojom upravlja glavni procesor. Također su i svi ostali sklopovi prema blok shemi tranzistorski.
Naš primjerak sintesajzera Casio SK-1 je došao u prilično devastiranom stanju (nedostaju neke tipke i donji poklopac kućišta), a vidi se da je i netko petljao po krugovima napajanja te je dodan Cinch konektor sa trimer potenciometrom i diodom koji nisu nigdje spojeni.
Što se tiče napajanja, isto je malo specifično i mora biti 7,5 V s time da je na DC konektoru unutrašnji pin (igla) na negativnom polu napajanja. Iako i neki drugi sintesajzeri koriste upravo ovakvo napajanje, to je dosta rijetko pa je vjerojatno i teško naći takav adapter. Stoga je bivši vlasnik ovog uređaja prespojio tiskane veze tako da unutrašnji pin DC konektora bude za pozitivni pol napajanja, što je više uobičajeno.
Naš Casio SK-1 radi, ali je potrebno očistiti potenciometar za glasnoću i naravno srediti tipkovnice. Zvukovi iz ovog malog sintesajzera su doista impresivni. Pogledao sam prethodno nekoliko YouTube videa koji prezentiraju mogućnosti ovog sintesajzera i nisam bio siguran da li se neki vrlo efektni zvukovi dobiju izravno iz sintesajzera ili se koriste dodatni filtri i vanjski efekti. Sada sam se uvjerio da sve to doista generira sam uređaj. Vrlo se zabavno igrati s njime, čak i ako niste muzičar, jer se već i nasumičnim pritiskanjem tipki stalno otkrivaju i dobivaju neki novi zanimljivi zvukovi.
Ovaj Casio SK-1 stoga neću rastavljati (reciklirati), možda nekome zatreba za dijelove, a svakako je i ozbiljan kandidat za uređenje i smještaj njegove elektronike u neko novo kućište.
Casio SA-35
Sintesajzer Casio SA-35 s početka 1990-tih godina ima minijaturnu klavijaturu sa 35 tipki i 17 funkcijskih tipki. Kao što je ispisano na ploči moguće je generirati 100 različitih zvukova (25 tonova sa tri varijacije, 24 ritmova, 10 melodija). Ima ugrađenu funkciju učenja sviranja demo melodija.
Tonovi ovog sintesajzera prilično slabo oponašaju prave instrumente, no svejedno se dobivaju specifični i zabavni zvukovi koji ne zvuče posve jeftino.
Audio procesor je MSM6387-16 (OKI), a izlazno audio pojačalo se bazira na integriranom krugu AN8053N. Ovaj čip sadrži pojačalo snage 1 W i regulator napona 5 V za napajanje audio procesora. Na ovoj kombinaciji čipova se baziraju i drugi slični modeli Casio sintesajzera. Uočava se i jedan tranzistor koji radi u krugu filtra za dobivanje što čišćih izlaznih valnih oblika iz procesora. Tipke klavijature su povezane u diodnu matricu. Polifonija ide do četiri tipke, a uz uključen ritam samo do tri tipke.
Kod boljih sintesajzera uvijek nalazimo LC ili tranzistorske filtre na udio linijama i linijama napajanja.
Fun Piano
Ovaj električni klavir je jeftina dječja igračka sa tonovima koji praktično uopće ne liče na tonove pravih instrumenata i sva sreća da je nacrtano tih osam instrumenta jer se inače ne bi znalo što ti tonovi trebaju predstavljati. Proizvodio se pod različitim generičkim nazivima poput Fiesta Piano, Fun Grand Piano, Classic Piano i slično. Naš primjerak datira iz 2002. godine.
Zvukovi (ili bolje rečeno buka) koji se mogu izvući iz ovog električnog klavira mogu biti zabavni eventualno djeci do 3 godine. Uglavnom, uz 8 tonova klavir generira i 8 ritmova, 5 zvukova životinja i 3 demo melodije. Moguće je i snimati/reproducirati kratke tonske samplove. U kompletu se dobivao i mikrofon.
Procesor je COB izvedbi, a za audio pojačalo se koristiti integrirani krug LM386. Vidimo i jedan tranzistor koji je vjerojatno mikrofonsko pretpojačalo.
CARTOSHOP
Ovo je još jedan jeftin dječji sintesajzer koji se prodavao pod različitim nazivima i u različitim bojama tipki. Standardno generira 8 tonova, 8 ritmova i pet zvukova udaraljki, ima demo melodiju i mogućnost snimanja/reprodukcije kratkih tonskih samplova.
Naš primjerak nije u funkciji no to je najjeftinija (dječja) klasa sintesajzera. Procesor je COB izvedbi, a za audio pojačalo se koristiti integrirani krug LM386. Vidimo i dva tranzistora, vjerojatno za mikrofonsko pretpojačalo i regulator napona.
Casio PT-22
Ovaj sintesajzer je izašao na tržište 1990. godine. Ima svega 4 tona, 10 ritmova, jednu demo melodiju, te jednostavni sekvencer. Kao i svi modeli sintesajzera renomiranih proizvođača iz 1980/90-tih godina tako i ovaj Casio PT-22 ima neku malu nostalgičnu i kolekcionarsku vrijednost pa se za njega može naći više internetskih stranica i snimljenih videa.
Procesor je µPD936CT (NEC), a audio pojačalo LA4145 (Sanyo). Napajanje je 6 V, ugrađena su dva paralelno spojena zvučnika 0,5 W / 8 Ω pa je maksimalna izlazna snaga do 0,9 W.
Pan Toys MC-7
Ovo je još jedan tipični jeftin dječji sintesajzer koji se prodavao pod različitim robnim markama (Elite MC-7 , GPM MC-7, Levis MC-7). Ima 8 tonova, 8 ritmova, 3 zvuka udaraljki s mogućnošću programiranja uzorka ritma, jednu demo melodiju i jednostavni sekvencer (do 28 nota i bez ritma). Dodani su i efekti Sustain i Vibrato, međutim isti nemaju neki veliki utjecaj na izlazni ton koji je općenito vrlo loš.
Procesor je oznake SC-MC-2 za koji nismo našli nikakve podatke, no generirani tonovi su pravokutnog oblika (PWM) bez ili sa grubim modulacijama amplitude tako da i ne čudi što zvukovi uglavnom ni približno ne zvuče kao pravi instrumenti. Izlazni zvukovi zapravo podsjećaju na one iz prvih kućnih računala (Commodore). Podržana je polifonija za dvije tipke.
Izlazno pojačalo je TBA820M (STMicroelectronic), a ovaj čip na napajanju 9 V i zvučniku 8 Ω može dati do 1,2 W izlazne snage.
Simba
Ovo je dječji sintesajzer sa 8 tonova, 8 ritmova, 4 zvuka udaraljki, 8 demo melodija i jednostavnim sekvencerom.
Procesor je u COB izvedbi i zvukovi su niske kvalitete karakteristične za jeftine dječje sintesajzere. Ovo je prvi sintesajzer gdje je izlazno audio pojačalo potpuno tranzistorsko (4 tranzistora). Na pločici ima mjesta za još jedan tranzistor, a to je vjerojatno za modele sa mikrofonom (mikrofonsko pretpojačalo).
Rock Tunes
Dječji sintesajzer sa 8 tonova, 8 ritmova, 6 zvuka životinja, demo melodijama i jednostavnim sekvencerom. Ima i neke dodatne efekte (Vibration, Echo, Hip Hop) no ovaj sintesajzer je posve uništen te ga nisam mogao isprobati.
Procesor je u COB izvedbi (SUS52L37A1), a izlazno audio pojačalo se bazira na čipu TDA2822M (STMicroelectronic) koji na napajanju 6 V i zvučnicima 8 Ω može dati do 2 x 380 mW snage.
Dječji sintesajzer
Ovaj dječji sintesajzer se prodavao pod različitim markama i u različitim inačicama. Obično je dolazio u kompletu sa malim plastičnim podnožjem, stolicom i mikrofonom, a tipke su ovisno o inačici mogle imati različite funkcije. Kod našeg modela se sa 15 tipki u donjem redu aktivira 15 različitih melodija, a kod drugih modela se tim tipkama bira 8 tonova i 7 ritmova. Naš model tako ima samo 2 različita tona, neki generički ritam i 4 zvuka udaraljki. Naravno, sve su to tonovi niske kvalitete i čistoće koje je teško povezati sa tonovima pravih instrumenata, no Echo efekt ovdje radi dosta dobro.
Vidimo da elektronički elementi nisu lemljeni na predviđenu pločicu nego je dodan zasebni modul sa dva procesora u COB izvedbi. To je i za očekivati s obzirom da se isto kućište koristilo za funkcijski bitno različite sintesajzere. Vjerojatno originalni model sa 8 tonova i 7 ritmova nije bio posebno zanimljiv za djecu jer su i ritmovi i tonovi zvučali previše isto, jedni vrlo nalik drugima. Stoga se ugradila druga elektronika koja je te tonove i ritmove zamijenila gotovim melodijama što je djeci svakako bilo privlačnije za igru posebno uz korištenje mikrofona.
Jedan procesor je vjerojatno za generiranje melodija, a drugi za sve ostale tonove i funkcije. Izlazno audio pojačalo je sa TDA2822M koji na napajanju 6 V i zvučnicima 8 Ω može dati do 2 x 380 mW snage.
Yongmei YM-258E
Ovaj „sintesajzer“ nosi oznaku kineskog proizvođača elektroničkih sintesajzera i klavira YONGMEI Industry & Commerce Co., Ltd. Ova tvrtka osnovana 1989. godine proizvodi širok raspon različitih elektroničkih klavijatura uključujući i profesionalne modele.
Yongmei YM-258E je najjednostavniji mogući model električne klavijature koja proizvodi samo jedan ton i ima jednu demo melodiju. Ovakav model se prodaje pod raznim generičkim nazivima i robnim markama (cijena cca 10 dolara) i zapravo je teško odrediti koliko uopće ima veze sa tvrtkom Yongmei.
Iz našeg primjerka je netko već izvadio elektroniku. Posve sigurno elektroniku čini neki jednostavan RC oscilator gdje se ton pojedine tipke dobiva uključenjem otpornika određene vrijednosti. Zvuk iz ovog instrumenta je sličan onom kakvi bi dobili iz nekog ocilatora pravokutnog napona ili sličnog relaksacijskog oscilatora. S obzirom da je ugrađena i jedna melodija, onda je ovdje vjerojatno bio ugrađen neki mali namjenski mikroprocesor.
Klavijatura sa otpornicima i tipkalima za njihovo uključenje je preživjela uništavanje ovog instrumenta. Ako danas netko još ima volje raditi nekad popularne „elektroničke orgulje“ sa integriranim krugom 555 onda je ovo odlična baza za takav projekt 🙂
Dječji generator zvukova
Ovaj dječji generator zvukova može proizvesti 9 osnovnih tonova muzičke ljestvice i 10 kratkih melodija.
Elektronika se bazira na dva COB čipa, moguće jedan za generiranje zvukova i drugi za audio pojačalo.
Zaključak
Primarni cilj spašavanja ovih dječjih muzičkih igračaka bio je upoznavanje sa elektroničkom konstrukcijom te stjecanja uvida u mogućnosti prenamjene takvih rashodovanih igračaka u neke zabavne muzičke kutije.
Za takav projekt je prvo i najvažnije u potpunosti se riješiti se klavijatura. One zauzimaju puno prostora, obično su vrlo jeftino napravljene i kod korištenih igračaka su već istrošene, potrgane ili loše zatvaraju kontakte. Osim toga klavijature treba znati svirati. Stoga je umjesto klavijature potrebno ugraditi neku jednostavnu kontrolu kojom će se samo moći demonstrirati tonski raspon za pojedini zvuk instrumenta. Najbolji za to je dobri stari potenciometar, čime sintesajzer pretvaramo u nešto nalik audio generatoru.
Međutim, na našim primjerima smo vidjeli da su klavirske tipke potpuno kontrolirane glavnim procesorom. Kod nekih starijih modela sintesajzera doslovno svaka tipka klavijature je povezana na svoj pin glavnog procesora (Bontempi HIT organ), a kasnije se tipke povezuju u XY matrice gdje se uvelike reducira potreban broj upravljačkih pinova. Jedino na primjeru Yongmei YM-258E vidjeli smo „staru školu“ sa RC oscilatorom gdje se za svaki ton uključuje druga vrijednost otpornika (R).
Ovakve klavijature dakle nije jednostavno emulirati mimo procesora na koji su vezane, posebno teško bi bilo emulirati polifonije. Za čistu analognu kontrolu dosjetili smo se reed-releja gdje bi svaki relej zamijenio jednu tipku klavijature. Takvi releji su malih dimenzija i vrlo pouzdani, a aktivirati se mogu mehanički permanentnim magnetom ili električno preko elektromagneta. Upotrebom reed-releja ne moramo brinuti o polaritetima, naponskim razinama, matricama i drugim elektroničkim kombinacijama koje aktiviraju pojedinu tipku kod različitih modela sintesajzera, a što može biti vrlo složeno. Možda bi bilo moguće koristiti i neke složene enkoderske sklopke (posebno za matrične klavijature) no za to moramo dobro poznavati način komunikacije procesora sa tipkama klavijature kod pojedinog modela sintesajzera.
Ako pak umjesto mehaničkih sklopki želimo čisto elektroničko upravljanje, onda svakako moramo izvesti elektroničku shemu veza pojedinih tipki klavijature (matricu), te razlučiti naponske razine na pinovima procesora za aktivaciju pojedine tipke. Tek tada možemo ići u programiranje nekog našeg mikrokontrolera za izravno upravljanje procesorom sintesajzera. Problem je što možemo utrošiti puno vremena na razvijanje ovog procesa, a pri tome se može dogoditi da nekom greškom uništimo procesor sintesajzera ili on jednostavno otkaže zbog starosti. Tada sav trud pada u vodu jer drugi takav procesor se može naći jedino u istom modelu sintesajzera.
Na našim primjerima smo vidjeli da se svaki model sintesajzera bazira na svojem namjenskom procesoru, koji je najčešće u COB izvedbi bez ikakvih oznaka. Čak je i za procesore sa oznakama teško naći bilo kakvu tvorničku dokumentaciju iz koje bi barem bilo vidljivo kako se upravlja pojedinom tipkom klavijature. Za neke starije modele sintesajzera iz 1980/90-tih godina renomiranih proizvođača (Yamaha, Korg, Roland, Casio, itd.) se još može naći neka osnovna dokumentacija no i ona je prilično općenita. Generalno gledano, ako originalnu klavijaturu nekog modela sintesajzera želimo zamijeniti nekim drugim načinom upravljanja tonovima, to svakako nije posve jednostavan proces i lako se desi da kod eksperimentiranja oštetimo ili posve uništimo glavni procesor. S druge strane, ako se posve odreknemo klavijature, još uvijek se za neku muzičku kutiju mogu iskoristiti pojedinačni tonovi sa podržanim efektima, demo melodije, tonovi udaraljki, sekvencer i slično.
Kvaliteta i čistoća zvukova se jako razlikuje kod pojedinih modela sintesajzera. Mi smo ovdje naravno razmotrili samo jeftinije i dječje modele. Takvi modeli imaju relativno jednostavnu elektroniku pa se mogu lakše prenamijeniti u neku muzičku kutiju. Naravno da bolji i profesionalni modeli imaju bolje zvukove, no isti se baziraju na vrlo složenim procesorima i općenito prilično kompleksnoj elektronici te svakako nisu pogodni za kućne eksperimente i potpune prenamjene.
Na jeftinim modelima smo vidjeli da neki istina daju prilično loše zvukove koji djeluju vrlo hrapavo, kreštavo, prigušeno, više kao kakve distorzije ili klipinzi nego kao čisti tonovi. To su digitalno generirani pravokutni valni oblici sa jednostavnom PWM modulacijom faze i eventualno nekom grubom (također pravokutnom) modulacijom amplitude (envelope). Nisu ugrađeni nikakvi audio filtri za zaglađivanje pravokutnih valnih oblika te ovakvi sintesajzeri nisu baš zahvalni kandidati za neke modifikacije, nadogradnje i preinake.
Međutim, neki modeli dječjih sintesajzera doista iznenade kvalitetom i čistoćom zvukova. Istina, sve puno ovisi i o izlaznom audio pojačalu i ugrađenim zvučnicima. Čak kada se i najlošiji sintesajzer spoji na kvalitetno pojačalo i velike zvučnike, zvuk se poboljša nekoliko puta. Ipak, svi ti COB čipovi u jeftinim sintesajzerima, iako naizgled isti, mogu imati vrlo velike razlike u mogućnostima i kvaliteti izlaznih zvukova. Stoga, prije nego se odlučimo na neki projekt prenamjene, potrebno je dobro odslušati sve mogućnosti i kvalitetu generiranja tonova kod pojedinog modela sintesajzera na kvalitetnom pojačalu i zvučnicima kako bi napravili selekciju najboljih zvukova i efekata te njima prilagodili čitav projekt.
Ako smo negdje u zalihama elektroničkih komponenti sakupili veću količinu kakvih zgodnih minijaturnih sklopki, tipkala, releja, preklopnika i drugih sličnih kontaktnih elemenata onda je ovo dobra prilika da se pomoću njih izradi kakva kompaktna klavijatura koja će emulirati originalnu ali kojom će se „svirati“ na neki posve svojstven i specifičan način. Ukoliko pak razvijamo vještine u programiranju mikrokontrolera, onda su mogućnosti manipulacije izlazima i ulazima sintesajzerskih procesora daleko veće, no za nešto takvo je prethodno potrebno dobro upoznati matricu konkretne klavijature, matricu povezivanja funkcijskih tipki te logiku upravljanja konkretnim procesorom.
Uz današnju ponudu sintesajzera svih vrsta, izrada „električnih orgulja“ sa čipom 555 davno je izašla iz mode kao uostalom i sve druge elektroničke samogradnje. Jednostavno je teško naći motivaciju za takve projekte jer je tržište krcato gotovim proizvodima niske cijene i performansi koje teško postići u samogradnji. To je šteta, jer se preko takvih samostalnih projekata moglo naučiti jako puno o elektronici i to na praktičan i zabavan način. Sada pak samo ostaje nada da će se barem još neko vrijeme održavati volja za izučavanjem, popravkama, modifikacijama, nadogradnjama i preinakama nekih gotovih tvorničkih elektroničkih uređaja, pa makar samo i na teoretskog razini. Opet i na taj način se može puno naučiti o elektronici i trendovima razvoja iste.