Das Projekt crOwBX nähert sich dem Status, in dem es mit der Kalibrierung durch musikalische Töne kurz vor der Vollendung steht. Dennoch wird es vermutlich noch eine ganze Weile dauern, weil ich natürlich den MIDI-CV Konverter selbst entwerfen und bauen will. Nicht dass es nicht schon genug davon gäbe - aber was ich selbst machen kann, möchte ich auch gern selbst machen... Sonst hätte ich mir auch gleich einen original Oberheim OB-X kaufen können - wäre halt teuer gewesen, aber so ein MIDI-CV Konverter ist auch nicht unbedingt so günstig zu kaufen, wie wenn man ihn sich komplett selbst bastelt... Bei dieser Rechnung muss man natürlich den Stundenlohn für den Entwurf und Testen und was nicht alles rausrechnen - aber das ist ja Teil des Hobbies :-) . Abgesehen davon nutzt mein MIDI-CV Konverer einen 16-Bit DAC (DAC8568) im Gegensatz zu den meisten anderen MIDI-CV Konvertern, die eher 8-Bit, 10 Bit, oder maximal noch 12 Bit DACs nutzen.
Das eigentliche Projekt dazu habe ich schon während des Lötens des crOwBX Synthesizers angefangen zu planen und ein bisschen firmware für einen Atmega-8 zu schreiben - auf github kann das eingesehen werden. Einen Atmega-8 (und keinen 328 oder ähnlich große - order gar einen ARM Cortex M3 oder M4) habe ich hier gewählt, weil ich a) noch eine ganze Menge davon rumliegen habe, b) mir selbst ein bisschen bei der low-level programmierung ein paar Herausforderungen zurechtlegen wollte und c) weil ich kann :-D
Dort war ich zuletzt soweit, dass MIDI-Nachrichten empfangen und ein paar Einstellungen vorgenommen werden können. Die Grundbausteine für die Schaltung stehen auch schon und auf dem Breadboard habe ich auch schon ein bisschen damit rumgespielt.
Wie dem auch sei - in den letzten Stunden habe ich mal wieder den Testaufbau von damals rausgekramt und befasse mich nun damit, den komplett zum Laufen zu bekommen und ein paar Fehler zu beseitigen.
Ein Problem ist beispielsweise noch, dass die OpAmp-Konstruktion (TL074) zum Verdoppeln der Spannung nicht sauber bei 5V Eingang auf 10V verdoppelt (kommt nur auf irgendwelche 9,6V) - ich vermute ein bisschen die womöglich doch schlechtere Lösung, was die Stromversorgung und Generierung der +12/-12 V anbelangt - hier verwende ich einen NMV0512DC von Murata, welcher aus 5V einmal +12V und einmal -12V generiert. Daher habe ich mir mal ein paar LM2901 OpAmps bestellt, welche für einfache Spannungsversorgung 12V statt +12V/-12V geeignet sind. Die -12V brauchte ich beim TL074 auch nur für die Versorgung des OpAmps - bei der Schaltung wäre nie etwas negatives am Output herausgekommen.
Diese Tests stehen nun also an und dann werde ich einen PCB für das ganze Teil entwerfen, ätzen, löten und testen :-)
Damit der VCO ordentlich trackt (über mindestens 5 Oktaven - gerade bei polyphonen Synthesizern ist das besonders wichtig), ist es angeraten, je VCO die zwei 100 kOhm Widerstände, welche ursprünglich 1% Tolreanz haben sollen, gegen 0,1% tolreante Widerstände zu tauschen - prima... noch mehr Korrekturen am PCB - wieder Entlöten und neu bestücken :-) . Und da ich keine 0,1% Widerstände hatte, habe ich eben diverse 100er auf 0,1% gematcht und die insgesamt 16 Widerstände über die 4 Voice Boards hinweg ersetzt (jeweils R1-R4).
Zur Sicherheit habe ich das nicht je Widerstandspaar gematcht, sondern es sind tatsächlich alle 16 Widerstände gematcht. So ganz habe ich nämlich noch nicht verstanden, ob die alle, oder doch nur je zwei untereinander gematcht sein müssen.
crOwBX Widerstände im VCO entlötet und gegen gematchte Widerstand ersetzt
Und es bestätigt sich weiter: ICs immer - IMMER - sockeln...
Leider war ich bei einem Voice Board offenbar etwas ungeduldig und habe nicht nur einen Widerstand gebrochen (wie auch bei anderen bereits zuvor - beim Heraushebeln der ICs mit einem flachen Schraubendreher (und der Heißluftpistole von unten) passiert das halt), sondern auch gleich ein paar Traces auf dem PCB zerstört.
Bei einem war es sofort offensichtlich, den anderen musste ich in mühsamer Kleinstarbeit (nachvollziehen sämtlicher Traces und Suchen dessen (mit dem Multimeter in Durchgangsprüfer Modus), der kaputt ist) finden. Zu sehen in den Bildern einmal mit roter und einmal mit blauer Litze gefixt.
Da ich keinen 330 kOhm Widerstand mehr besaß (den ich zerbrach), musste ich hier mit einem 200 kOhm + 120 kOhm + 10 kOhm Abhilfe schaffen.
Auch den Filter habe ich bereits mit den 1206er Dioden versehen.
crOwBX ICs entlötet und gesockelt, Traces repariert, Widerstand ersetzt, Dioden auf den Filter ICs
Es dauert und dauert und ein Ende ist noch nicht in Sicht. Ein Punkt, den ich wieder gelernt habe (obwohl ich ihn eigentlich schon wusste): ICs am besten immer sockeln...
Beim crOwBX-Projekt habe ich das nicht getan, weil die Boards offenbar sehr eng beieinander verbaut werden würden. Abgesehen davon enthielt die BOM von diesem Projekt keine Sockel - insofern ging ich davon aus, dass man das Projekt auch prinzipiell ohne ICs zu sockeln komplett bauen und in Betrieb nehmen kann. Das ist bei den meisten Projekten so und Sockeln tut man ICs vor allem, wenn absehbar ist, dass diese ICs a) schnell ausgewechselt werden müssen oder aber b) die ICs so wertvoll sind, dass man sie retten möchte, wenn das Teil komplett kaputt ist.
Leider ist beim crOwBX noch ein weiterer Punkt zu beachten, weswegen man doch die ICs auf den Voice-Karten sockeln sollte: bestimmte Schritte der Kalibrierung sind nur möglich, wenn bestimmte ICs nicht bereits verbaut sind.
Also besteht meine Arbeit nun darin, vorsichtig - die Platine möglichst nicht beschädigend - die ICs zu entlöten, Sockel einzulöten, die Kalibrierung vorzunehmen und die ICs möglichst wieder zu verwenden (wenn sie denn den Prozess überlebt haben).
Schritte beim entöten der ICs sind dabei:
ggf. Pin erneut löten (vor allem bei älteren Lötstellen wichtig, damit das gesamte Lot wieder flüssig wird)
Mit einer Entlötpumpe das Lot absaugen
ggf. auf der bestückten Platinenseite mit Entlötlitze Lotreste von den Pins entfernen
nun entweder mit einem flachen Schraubenzieher alle Pins einmal bewegen (sodass das bisshen Lot, was den Pin an der Platine noch hält, bricht) und den Chip vorsichtig entfernen (hier hilft eine IC-Zange sehr gut), oder aber:
mit einer Heißluftpistole und flachem Aufsatz von der Unterseite den kompletten Pinsatz des ICs soweit erwärmen, dass das Lot zähflüssig wird und man den IC herausziehen kann (auch hier wieder obige IC-Zange empfohlen)
Gerade beim letzten Schritt kann die Platine je nach Stufe der Heißluftpistole extrem warm werden - hier unbedingt darauf achten, dass wirklich nur eine möglichst kleine Fläche um den IC direkt vom Luftstrom betroffen ist... ansonsten können umliegende Teile ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen werden.
Auch noch ganz wichtig: Entlöten von ICs ist eine zeitintensive Arbeit - es braucht Geduld hier nicht gleich alles zu zerstören!
Im Fall der Voice Karten des crOwBX Synthies betrifft es pro Karte 8 ICs - macht 24 ICs von 8 Pin bis 16 Pin, die entlötet werden müssen...
Auf zwei Filter-ICs (A09 und A11) werden noch Dioden Huckepack montiert, um ein lock-up des Filters bei hohen Frequenzen und hoher Resonanz zu verhindern - spätestens ab diesem Moment ist man komplett im Bastelland angekommen ;-)
Anschließend können die Hüllkurven-Generatoren kalibriert werden (jeweils die Stufen A, D und R werden hier durch einen Widerstand von 61 kOhm auf etwa 10 Sekunden gesetzt).
Das schöne nun ist, dass man jetzt so langsam aber sicher in einen Fortschrittsstatus des Projektes kommt, wo man erahnt, dass ein Abschluss näher kommt - es ist immernoch ein Weilchen hin.
Seit nunmehr Ende 2013 ist bei mir noch ein ziemlich großes (>3000 Teile) Projekt in der Mache: der crOwBX polyphonic analog synthesizer - ein polyphoner analoger Synthesizer als Nachbau eines Oberheim OB-X.
Der Oberheim OB-X zeichnete sich durch einen wundervollen Oberheim 2 Pol Filter, polyphonischem sample and hold, polyphonischem portamento und 32 Programmplätzen für Patches aus und wurde unter anderem Tangerine Dream, Jean-Michel Jarre, Depeche Mode und Queen genutzt - hat also definitiv einen Platz in einer Hall of Fame von polyphonen analogen Synthesizern verdient. Es gab ihn als 4, 6 oder 8 Voice Konfiguration.
Der crOwBX ist nun von Scott Rider (Old Crow) derart konzipiert, dass die Voice Cards (jeweils ein kompletter Synthesizer mit 2 VCO, dem 2 Pol VCF, VCA und zwei ADSR-Hüllkurven (eine für VCF, eine für VCA)) auch als Ersatzteile für einen originalen OB-X genutzt werden können. Dies macht den Aufbau des crOwBX Synthesizers echt fitzelig (bspw. müssen besstimmte Kondensatoren je nachdem welches der 4 Voice Boards es ist und wo auf dem PCB sie sind entweder liegend oder stehend montiert werden) und er besteht aus umso mehr Boards, die aneinander montiert und verschraubt werden müssen (insgesamt für meinen 4 Voice Synthesizer sind es einfach mal 10 PCBs - 2 pro Voice + 1 Hauptboard und 1 Carrierboard, welches an das Hauptboard gesteckt wird und an welchem die Voice Boards über ihre jeweilgen Slot-Adapter Boards angesteckt werden).
Das Hauptboard übernimmt dabei das, was auf dem OB-X das Front-Panel ausmacht: Eingabe der Parameter. Dabei unterscheidet sich der crOwBX schon vom OB-X: hier gibt es keinen Patch Memory (das wäre wohl etwas zu aufwändig :-) ). Weiterhin unterscheidet sich der crOwBX dadurch vom OB-X, dass er als erweiterung eines 5U Modularsystems verwendbar ist - dazu sind auf dem von Scott designtem Front Panel die entsprechenden Buchsen und Bohrungen vorhanden und das Format wird eingehalten.
Nach dem Umzug und nunmehr doch ein paar weiteren vergleichsweise kleinen Projekten und Reparaturen beschloss ich, dass es Zeit wäre, diese unfinished-Kiste mal wieder heraus zu holen. Das hängt auch damit zusammen, dass ich mich momentan mit dem Gedanken auseinander setze, dass es dieses Jahr wohl leider nichts mit einem gekauften polyphonen analogen Synthesizer wird (habe den Sequential Prophet 6 von Dave Smith Instruments im Auge, aber der Euro-Dollar Kurs ist so miserabel momentan, dass der einfach mal seit erster Bekanntgabe der Preise bis zum ersten Lieferdatum in Euro um mehr als 700 Euro teurer wurde...).
So lange auf dem Stack lag der crOwBX überhaupt erst (seit Mitte 2014 war ich komplett fertig mit dem Löten), weil einerseits kein Wiring Diagram existierte (nur ein "work in progress" seit mitte 2014 bis jetzt), andererseits weil sich auf der Strecke des Bauens Leute im Muffwiggler Forum Thread mit diversen Problemen a la "Teile sind nicht in der Bill of Material" und "Filter funktioniert in der Version nicht sauber" gemeldet haben, und ich die Ergebnisse als eher noch Anfänger lieber abwarten wollte, bevor ich selbst rumprobiere.
Nach dem Auspacken stellt ich ziemlich schnell wieder fest, wo ich damals stehen geblieben war: der LFO funktionierte und war sauber kalibriert und der Oktave Schalter ebenfalls - jetzt war es an der Zeit, die Verkabelung zu den Buchsen auf dem Front Panel zu machen (dadurch werden Kontakte geschlossen, die so noch offen sind) und zu beginnen, die Voice Cards zu kalibrieren, so sie denn funktionieren :-) .
Leider existierte immernoch kein Wiring Diagram, also habe ich mich selbst mal mit gimp und den PCB-Bildern von Scott hingesetzt und a la Yusynth ein Wiring Diagram gemalt und das zur Diskusion gestellt. Nach einer Woche hatte sich immernoch keiner gemeldet (nichtmal Old Crow, dem ich extra 'ne e-Mail geschrieben hatte und eine pm) und ich fasste mir einigen Mut und probierte es einfach mal aus - also habe ich alles so gelötet, wie in den Wiring Diagrammen, die ich selbst erstellt hatte und einen ersten Smoke Test gefahren mit einer installierten Voice Card. Das Ergebnis war sehr gut: kein Rauch :-) und so war der ganz große nächste Moment nun das Anschließen einer Key-CV-Quelle. Hierfür hielt dann wieder mein Minibrute her (Key und CV an die erste Voice vom crOwBX angeschlossen) und ich konnte das erste mal meinen crOwBX über Kopfhörer hören... Er funktioniert! :-D Ehe ich mich groß im Knöpfe-drehen verlor (war schon kurz davor), habe ich schnell (bzw. so schnell wie das halt bei der Konstruktion funktioniert - schweißtreibende Arbeit und die PCBs biegen sich ganz schön, wenn man eine Voice-Card heraus hebelt... diese Verbindung der PCBs wird bestimmt ein Leben lang halten :-D ) alle Voice Cards nacheinander einmal eingesteckt und diverse Knöpfe gedreht, um die einzelnen Funktionen zu testen. Ergebnis: alles funktioniert, soweit testbar (auf dem Hauptboard habe ich offenbar noch ein Problem beim Umschalten der Wellenformen der Oszillatoren - konnte nur Sägezahn testen und werde mir wohl heute in der Mittagspause einen originalen 4011er IC kaufen (der ist als NAND nach dem Schalter für das Umschalten zwischen Sägezahn (0) und Puls (1) zuständig und bleibt offenbar immer auf 0), da ich vermute, dass mein Nachbau IC doch nicht ganz baugleich ist)) - großartig :-) . Einzig bei einem Panning-Schaltkreis auf einem Slot-Adapter musste ich nochmal, da der linke Kanal nicht funktionieren wollte, alle Lötstellen des Schaltkreises erwärmen und danach funktionierte es wie eine Eins :-) Offenbar eine kalte Lötstelle... das kann passieren.
Nun steht also die Kalibrierung der Voice Cards an, das Fertigstellen und prototypischer Bau meines MIDI-CV-Adapters für Polyphonie und natürlich ein Gehäuse... Aber nach diesem großen Zwischenerfolg... das kann da schon noch schief gehen? ;-) ... naja - imemrnoch 'ne Menge, aber hey - erstmal funktioniert das Ding!
Heute Abend werde ich mal erste unkalibrierte single Voice Aufnahmen machen und hier online stellen...
Neulich bin ich wieder etwas in der Bucht herum gestreunert und habe geguckt, welche Auktion bald endet und wo noch wenig Leute geboten haben... Dabei ist mir ein Roland D-110 unter die Augen gekommen, der dort für sehr günstig Geld zu haben war (knapp 20 Euro für einen Synthesizer sind nicht zu verachten).
Also habe ich schnell geguckt, was der so kann und wie er funktioniert. Er ist ein Vertreter der von Roland eingeführten sogenannten Linear Arithmetic Synthesis, was soviel bedeutet wie dass alle Sounds digital (linear) erstellt und anschließend summiert (arithmetisch) werden.
Zwar habe ich bislang schon mit dem Access Virus einen großartigen digitalen Synthesizer, dieser ist allerdings virtuell analog - versucht also einen analogen Synthesizer nachzuahmen (und kann das ziemlich gut!). Der D-110 (ein Abkömmling des D-50 von Roland) hingegen arbeitet anders: Wavetables (Waveforms) werden parametrisiert kombiniert und weiter verarbeitet.
Gekauft habe ich ihn schlussendlich für etwas über 30 Euro, was immernoch ziemlich günstig ist.
Als er ankam, stellte ich fest, dass offenbar irgendwas faul war: die Bedienelemente reagierten nicht, aber über MIDI ließ sich das Gerät bedienen und spielen. Bei weiterem herumdrücken fiel mir auf, dass manche Tasten bei ziemlich starkem Druck doch reagierten und so fiel der Verdacht ziemlich flott auf die Taster unter den Plastikabdeckungen.
Also habe ich das gute Stück auseinander genommen, die Taster begutachtet und mit dem Multimeter durchgemessen - einige von ihnen hatten Kontakt beim drücken, andere nicht. Offenbar altersschwach oder innen verdreckt. Schnell neue Taster besorgt (hier ist der Hub der Taster entscheidend - am Besten direkt die Abmaße vergleichen bzw. einen Taster auslöten und zum "großen C" gehen - die haben solche) und eingebaut - funktioniert wie eine 1 :-) .
Fazit: Ich weiß nicht, wie das mit diesem Synthesizer mal sein wird. Er war früher schon günstig. Aber momentan sind digitale Synthesizer aus den 80ern und 90ern teils zu Spottpreisen zu haben - bei der Analogwelle, die gerade über uns hereinbricht, wollen offenbar viele ihre digitalen Geräte loswerden. Für günstig Geld zu bekommen, nicht immer viel schwerer zu warten, als die analogen Geräte und trotzdem mit Charme und eigentlich ziemlich einmaligem Klang!
Nach einer längeren Pause und Grübelei über die bestmögliche Verkabelung der Module habe ich nun die ersten 2 VCO Module komplett fertig verkabelt und kalibriert.
Als Lösung für die Verkabelung habe ich statt komplett fliegender Kabel und Verlötung sowohl an den Front Panel Elementen als auch an der Platine nur die Verlötung an den Front Panel Elementen fest vorgenommen. Auf der Platine sind die Verkabelungen gesteckt in gecrimpten Buchsen auf normalen Stiftleisten.
Die Crimpbuchsen habe ich bei csd-electronics gekauft. Dort sind sie als Crimpgehäuse in verschiedenen Polzahlen für günstiges Geld zu kaufen. Dazu sollte man selbstverständlich auch gleich die entsprechende Menge (+X, falls das crimpen schief geht) Crimpkontakte dazu kaufen, an denen die Kabel vercrimpt werden und in die Buchse gesteckt werden, bis sie einrasten.
Das Kalibrieren des CV-Trackings war relativ aufwändig zumal ich keine saubere stabile Spannungsquelle hatte (der Minibrute ist laut meinem Multimeter in den höheren Oktaven etwas verstimmt). So musste ich bei meinem regelbaren Netzteil (ein günstiger Netzgerätebausatz von Conrad) ständig die Spannung prüfen und nachjustieren, während ich am Frequenzzähler die Frequenzen geprüft habe. Als Frequenzzähler habe ich einfach mein Osziloskop genutzt - nicht die beste Lösung, aber die beste, die ich momentan zur Verfügung habe :-) und wenn es in den höheren Frequenzbereichen (7 V - 7040 Hz - A8) immernoch ziemlich gut stimmt, stimmt es in den niedrigen erst recht.
Da zusätzlich mein Minibrute beim tiefsten C keinesfalls 0 V ausgab, sondern vielmehr 1,081 V habe ich das mit dem Tuning dann auch vorerst sein gelassen - mal gucken, ob ich wenn ich mir einen MIDI-CV-Konverter fertig entworfen, gebaut und programmiert habe das noch mache oder ob ich's einfach sein lasse :-) .
Nachdem das erste Testmodul fertig aufgebaut ist war es nun an der Zeit, ein paar mehr Module zu bauen. Da ich bereits einige VCO-Platinen fertig bestückt habe und auch bereits zwei ADSR-Platinen, war es daher nur logisch für einen größeren "Run" an Frontplatten nun diese Module mit Frontpanelen auszustatten.
Ich habe festgestellt, dass sich mein Bohrständer trotz meiner Bedenken sehr gut eignet die diversen Löcher in die Alubleche zu bohren. Ich dachte, dass sich mein Akkuschrauber besser eignen würde (mehr Power und geringere Drehzahl), solange ich keine Säulenbohrmaschine habe, als meine Schlagbohrmaschine im Bohrständer eingespannt, doch der Akkubohrschrauber lässt sich blöderweise nicht in den Bohrständer einspannen - ein Umstand, den ich nicht so recht verstehe, der aber offenbar alle Akkubohrschrauber betrifft :-( . Bei reinen Akkuschraubern könnte ich es ja verstehen, aber wenn eine Bohreinheit dabei ist, könnte sich der Hersteller schon ein paar mehr Gedanken über die möglichen Einsatzzwecke machen und das Futter standardbreit machen... aber nun - so ging es auch ganz gut.
Auch bei den Folien habe ich darauf geachtet, dass sie nicht zu sehr strapaziert werden und somit sind die Befestigungslöcher der einzelnen Module oben und unten nun auch tatsächlich an den Stellen, wo sie sein sollen. Gut Ding will Weile haben - Daher habe ich mir bei der Produktion der Frontpanele hier etwas mehr Zeit gelassen.
Yusynth Frontpanele in der kleinen "Massenproduktion"
Heute war es soweit - nachdem ich die Knöpfe in China bestellt hatte über Alibaba bei DAIER bei einer netten Iris Chen - kamen die Knöpfe heute endlich an. Die Lieferung ging erstaunlich schnell. Nichtmal eine Woche hat es seit Bezahlung gedauert, bis ich einen Anruf vom Zoll bekam, dass da irgendwas angekommen sei und ich doch mal erklären sollte, was das ist und wieso ich das brauche und was mich das kostete. Bestellen in China war für mich ein echtes Erlebnis - lief vollkommen anders ab, als in Europa. Man ging hier nicht einfach hin und füllte einen Warenkorb, klickte auf "kaufen" und dann war gut. Nein - ich habe eine längere e-Mail-Konversation geführt und musste Etikette wahren und all das :-) . Habe der freundlichen Frau also zunächst (da gerade chinesisch Neujahr war) gewünscht, dass über ihr Sonnenschein wäre und erklärt, wer ich bin und was ich machen möchte. Das war eine wirklich angenehme Erfahrung.
Naja - der unerfreudliche Part war, dass es durch den Zoll halt länger dauerte und ich leider die Zollgebühr nicht passend hatte (selbst schuld). So habe ich dem freundlichen Fahrer eben ein gutes Trinkgeld gegeben.
Selbst inklusive Trinkgeld, Zoll und Versand aus China sind diese Knöpfe immernoch um Längen günstiger gewesen, als wenn ich sie bei Mouser oder Digikey bestellt hätte (es haben mich inklusive allem 250 Knöpfe 100 Euro gekostet - 50 davon größer (siehe Bilder) und 200 kleinere) - Reichelt hatte erst gar keine vergleichbar schönen Knöpfe.
Egal - nun sind die Knöpfe da und ich konnte endlich die Potis stutzten und die Knöpfe aufsetzen. Mit dem Ergebnis bin ich mehr als zufrieden. Einzig was mich stört ist, dass ein paar Potis schief sitzen und ich muss vermutlich auch nochmal gucken, ob ich nicht eine andere Konstruktion mit einer Gegenmutter unter der Frontplatte hinbekomme, damit die Potiknöpfe besser auf der Frontplatte aufsitzen. Da stört nämlich das Mutterngewinde oben sodass die Knöpfe nicht weiter runter gedrückt werden können. Jetzt muss ich nur noch die Litzen von den Potis und Klinkenbuchsen auf die Platine ziehen und dann kann ich mein erstes Modul endlich in Betrieb nehmen.
In einem kleineren Marathon habe ich nun zwei ADSR fertig gestellt und sie funktionieren wie gewünscht. Für das Frontpanel muss ich in die Datei von Yves Usson noch einen Platzhalter für einen Umschalter zwischen "schnell" und "langsam" einbauen - die Switches sind schon da. Ein kleiner Eindruck auf dem Oszilloskop - von äußerst schnell bis so 10 Sekunden je A,D bzw. R sind einstellbar. Alles wie man sich das wünscht :-).
