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.
nastavit će se…