Wie der „Einarmige Bandit“, der ebenfalls in dieser Ausgabe zu finden ist, stammt der „Komische Vogel“ aus dem Elektor-Halbleiterheft von 1984, das zu den glorreichen Zeiten der CMOS-Logik-ICs der 4000er-Reihe, insbesondere des Typs 4093, erschien! Diese beiden kleinen Projekte wurden technisch überarbeitet, ohne aber die ursprünglichen Bauteile und das Aussehen zu sehr zu ändern. Und siehe da, fast 40 Jahre später sind beide nun Elektor-Klassiker!

Pfeifen und Zwischern

Um den Komischen vogeln zum Pfeifen zu bringen, steckt man die Platine in die Holzhalterung und schaltet die Schaltung ein. Pfeifen Sie nicht allzu weit vom Mikrofon entfernt und staunen Sie über den vogelähnlichen Klang, der aus dem kleinen Lautsprecher ertönt. Falls nötig, können Sie die Trimmpotis auf der Platine einstellen, um ein besseres, das beste Ergebnis zu erzielen: „Schau mal, Mama - kein DSP oder KI drin!“

Elektor funny bird kit
Das Elektor Funny Bird-Set.

Wie es funktioniert

Werfen wir einen Blick auf den Schaltplan in Bild 1, der im großartigen Elektor-Stil, der von keiner konkurrierenden Elektronikzeitschrift je übertroffen wurde, gezeichnet ist. Die Schaltung besteht aus zwei Teilen, der erste aus den Operationsverstärkern IC1A...IC1D und den dazugehörenden Bauteilen. Der vom Elektretmikrofon empfangene Pfiff wird von IC1A verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor mit dem Trimpoti P1 zwischen 20 und 500 eingestellt werden kann. Damit der virtuelle Vogel auch wirklich auf einen Pfiff reagiert, wird das Eingangssignal in IC1B gefiltert. Anschließend wird es durch D1 gleichgerichtet und durch C5 entkoppelt. Der Operationsverstärker IC1C, im Wesentlichen ein Trigger mit Hysterese, arbeitet als monostabiler Multivibrator (MMV). Bei einem eingehenden Pfiff bleibt sein Ausgang logisch Low, bis sich C5 über R8 auf einen Spannungspegel unterhalb der Hystereseschwelle von IC1C entladen hat. Solange der Ausgangspin 8 Low ist, leitet der PNP-Transistor T2 und verbindet die Masse der Versorgungsspannung effektiv mit dem zweiten Teil der Schaltung.

Funny Bird - chriping bird
Bild 1. Dieser zwitschernde Vogel ist definitiv nicht von der gefiederten Sorte,
sondern ein Strauß gesteuerter Oszillatoren in einer VCO-Konfiguration,
die durch Pfeifen in ein Elektretmikrofon ausgelöst werden.

Da der Operationsverstärker IC1 eine symmetrische Versorgungsspannung benötigt, wird durch R14 und R15 die Versorgungsspannung geteilt und diese halbe Spannung vom als Puffer geschalteten IC1D als virtuelle Masse an die anderen Operationsverstärker angelegt. Solange der Ausgang von IC1C Low ist, leitet T1 und schließt das Mikrofon kurz, um eine positive Rückkopplung zu vermeiden. Das Verzögerungsnetzwerk C2/R4 sorgt dafür, dass T1 auch nach dem Umschalten von IC1C noch einen Augenblick lang leitet.

Die „Antwort“ des Komischen Vogels auf einen Pfiff kommt aus dem zweiten Teil der Schaltung, einem spannungsgesteuerten Oszillator (Voltage Controlled Oscillator, VCO), der aus IC2C, D3...D6, T3 und zugehörigen Bauteilen besteht. Wenn die Basis von T3 mit einem Sägezahnimpuls von einigen Hertz gespeist wird, entsteht ein Zwitschergeräusch. Das Sägezahnsignal wird von den Schmitt-Trigger-NAND-Gattern IC2A-B-D erzeugt. IC2A liefert ein Rechtecksignal an den Oszillator IC2B. Wenn der Ausgang von IC2B auf High kippt, reagiert der Sägezahngenerator IC2D, indem er eine Impulsfolge erzeugt. Sobald der Ausgang von IC2B auf Low fällt, hört IC2D auf zu oszillieren und seine Ausgangsspannung beginnt auf den positiven Versorgungspegel anzusteigen. Da IC2B und IC2D mit unterschiedlichen Frequenzen schwingen, entsteht ein quasi-willkürliches Sägezahnsignal. Dieses Signal wird dann von IC2C frequenzmoduliert, um mit Hilfe des Verstärkers T4 den Lautsprecher LS1 anzusteuern.

Die verschiedenen Oszillatorfrequenzen in diesem Projekt können mit P2...P5 variiert werden, um eine Vielzahl von Vogelzwitscherstimmen zu ermöglichen. Wenn Sie mit allen Potis in Mittelstellung beginnen, werden Sie durch Ausprobieren sicher schnell Ihren Lieblingsvogelsound herausfinden.

Die Standby-Stromaufnahme aus der 9-V-Batterie beträgt etwa 10 mA, wofür hauptsächlich der TL084 verantwortlich ist. Die Schaltung sollte deshalb ausgeschaltet werden, wenn sie nicht benutzt wird.

Funny Bird PCB
Bild 2. Platinenentwurf für das Komische-Vogel-Projekt. Die Platine ist als Schreibtischschmuck für E-Techies gedacht, mit dem man angeben kann.

Bau des Komischen Vogels

Alles, was man über den allgemeinen Aufbau dieser Elektor-Klassiker wissen muss, wird im Grunde genommen im Artikel „Einarmiger Bandit“ beschrieben. Die Platine des Komischen Vogels ist zwar größer als die beiden anderen bisher erschienenen Elektor-Klassiker Einarmiger Bandit und Sirene im US-Stil [1], aber es ist alles Notwendige in dem Bausatz enthalten, den Sie im Elektor-Store erstehen können. Und keine Sorge, Sie löten nur bedrahtete Bauteile, keine winzigen SMDs, die beim kleinsten Lufthauch wegfliegen und im Staubsauger verschwinden. Bild 2 zeigt das kunstvoll gestaltete Platinenlayout.

This article (230153-02) appears in the Elektor Circuit Special 2023. Kurt Diedrich designed the original project. Ton Giesberts managed the PCB design and adaptation.