Makerskills 2c: Een distortion pedaal maken

Door Melle Blits en Bruno Vermeer

Stap 1: Het idee en de eisen

We willen een distortion pedaal maken door een audiosignaal door verschillende elektronische componenten te sturen. Voor dit project hebben we een MoSCoW opgesteld:

 

Must:

  • Het pedaal moet een input hebben waar een gitaar of een aux signaal in kan
  • Het pedaal moet een output hebben die je weer in een ander pedaal kan stoppen of die je kan versterken om het geluid op speakers te kunnen laten horen
  • Het pedaal moet gevoed kunnen worden met een 9v batterij
  • Het pedaal moet distortion toevoegen aan het signaal

Should:

  • Het pedaal moet een input volume / gain knop hebben waarmee je kan bepalen hoe hard het signaal de distortion ingestuurd wordt
  • Het pedaal moet een output volume knop hebben waarmee je het output signaal weer even hard kan maken als het input signaal
  • Het pedaal moet een bypass / off schakelaar hebben waarmee je het effect helemaal uit kan zetten

Could:

  • Het zou leuk zijn als je bij het pedaal makkelijk het component dat voor de vervorming zorgt kan vervangen en verwisselen
  • Het zou handig zijn als het pedaal een Dry/Wet knop heeft waarmee je kan faden tussen het drogen en het bewerkte signaal
  • Het zou tof zijn als het pedaal een tone knop zou hebben waarmee je scherpe hoge tonen weg kan filteren

Would:

  • Wat vet zou zijn voor een volgende keer is als het pedaal een halogeenlamp zou gebruiken voor de vervorming
  • Voor een volgende keer zou het vet zijn om verschillende distortions te maken met verschillende componenten waartussen je kan faden

Stap 2: Het plan

Het plan is om eerst een test setup te maken met een breadboard. Als voeding gebruiken we een 9v batterij. Het belangrijkste element dat we gebruiken is een audio versterker chip (zie afbeelding 1). Verder gebruiken we een mini-jack connector als input en een jack connector als output.

Het idee is om het inkomende signaal te versterken, het vervolgens door een elektrisch component te sturen om het daarna over de speakers af te spelen, hopelijk met vervorming van het component. Het plan is om verschillende componenten te testen om te kijken hoe ze het geluid vervormen.

Later willen we dus ook nog een volumeknop voor en na het elektrische component toevoegen zodat we de vervorming nog beter kunnen regelen.

Afbeelding 1: Audio versterker chip

Stap 3: Aansluiten en experimenteren

Als eerste hebben we alles aangesloten. Het was even uitzoeken hoe we de versterker chip moesten aansluiten. Uiteindelijk bleken de buitenste van de zwarte pinnen voor de voeding van de chip te zijn. Deze moesten dus worden aangesloten aan de 9v batterij. Belangrijk hierbij is dat + en – goed zijn aangesloten. Als je dat verkeerd doet blaas je namelijk de chip op (hebben we geleerd uit ervaring). De middelste twee zwarte pinnen zijn voor het signaal dat versterkt moet worden en de groene connector is de output (zie afbeelding 1).

Op de chip zit ook een kleine volume knop. Deze gebruikten we in eerste instantie om te bepalen hoe hard we het signaal het component instuurde. We kwamen er wel achter dat als je de knop ver open zet, de chip zelf het geluid ook heel erg gaat vervormen. Hier moet je wel voor oppassen, want dan kan je niet meer goed horen in hoeverre het component het signaal vervormd. 

Om alles te testen hebben we eerst de output van de chip meteen op de speakers aangesloten. Toen dat werkte hebben we het zo in het breadboard geprikt dat we heel makkelijk verschillende elektrische componenten tussen de chip en de speakers konden zetten.

Op afbeelding 2 kan je onze eerste setup zien.

Afbeelding 2: De eerste test setup

Toen de setup werkte zijn we begonnen met experimenteren. We hebben steeds een ander component tussen de versterker en de speakers gezet. Op afbeelding 3 zijn de meeste van de componenten te zien die we getest hebben. Dit zijn de resultaten:


Led:

De ledlampjes klonken allemaal ongeveer hetzelfde. De vervorming was heel erg extreem. Er kwamen super veel boventonen bij, vooral in het hoog en ik had niet het idee dat ze allemaal harmonisch waren. Het geluid klonk heel erg ruizig en fuzzy en bijna al het laag was weg uit het signaal. Wat wel een interessant bijeffect was was dat er een soort gate op het signaal kwam. Alleen als het input signaal heel hard was was er een output signaal.


Diode:

De vervorming die de diode gaf was vrij mild. Daardoor wel een stuk fijner om naar te luisteren dan de led, maar uiteindelijk hebben we besloten om deze toch niet te gebruiken.


Condensator:

We hebben verschillende condensatoren getest, keramische (helemaal links op afbeelding 3) en niet keramische. Het effect was niet heel erg indrukwekkend en de vervorming was minimaal. De vervorming die er was klonk het prettigst bij de keramische condensator.


Lichtgevoelige weerstand:

Bij de lichtgevoelige weerstand  (rechts op afbeelding 3) merkte we vooral dat het volume van het signaal harder en zachter werd naarmate er meer of minder licht op viel. Er was ook een klein beetje distortion te horen, maar niet veel.


Inverter chip:

We hebben het geluid ook door een inverter chip gegooid (afbeelding 5). Een inverter chip maakt van een positief signaal een negatief signaal en andersom. Daarnaast maakt hij van een elk positief signaal een maximaal signaal en van een negatief een maximaal negatief signaal. Dit zorgde er in ons experiment voor dat het signaal tot een hele ingewikkelde blokgolf werd vervormd. Dit klonk als hele heftige distortion, wat een goed ding is, het nadeel is alleen dat dit signaal wel heel slecht is voor je speakers. Je speakers moeten namelijk de hele tijd van maximaal vooruit naar maximaal achteruit en weer terug in een oneindig korte tijd. Om deze reden hebben we ervoor gekozen dit component niet te gebruiken. Misschien zou het in de toekomst wel kunnen als we een filter aan het pedaal toevoegen.

Afbeelding 3: De componenten die we onder andere getest hebben
Afbeelding 4: Voorbeeld van een diode
Afbeelding 5: Voorbeeld van een inverter chip

Stap 4: Drive en gain controle

Na het testen van de verschillende componenten kwamen we tot de conclusie dat het fijn zou zijn om iets meer controle te hebben over hoe hard het signaal door het component wordt gestuurd. Dit heeft namelijk veel invloed op de mate van vervorming. In de test setup konden we dit wel een beetje veranderen door aan de volumeknop op de versterker chip te draaien. Deze draaiknop was alleen heel klein dus het was moeilijk om precieze veranderingen te maken. Ook kwamen we er achter dat de versterker chip zelf ook een hoop vervorming toevoegde als je hem te hard zette. Om deze twee problemen op te lossen hebben we een potmeter gebruikt om een volume knop te maken die het geluid voor de versterker chip harder en zachter kan zetten (de drive knop). Hiervoor hebben we het schema van afbeelding 6 gebruikt. Het volume van de versterker chip hebben we zo ingesteld dat de chip net niet gaat oversturen als de volume knop die ervoor zit helemaal open staat.

Na het component hebben we nog een volume knop gezet zodat je het signaal zachter kan maken als je het met de drive knop harder hebt gemaakt (de gain knop).

Afbeelding 6: Volume knop schema

Stap 5: Aan/uit knop

Als laatst hebben we een aan/uit knop aan het pedaal toegevoegd. Als je de knop de ene kant op zet hoor je het droge signaal en als je hem de andere kant op zet hoor je het vervormde signaal. Dit hebben we gedaan volgens het schema van een True Bypass knop (zie afbeelding 7).

Afbeelding 7: True Bypass schema

Het eindresultaat

Ons eindresultaat bevat een input, een output, een gain knop waarmee je kan bepalen hoe hard het signaal het pedaal in gaat en hoe sterk het geluid dus vervormd wordt en een volume knop waarmee het volume van het output signaal geregeld kan worden. Ook zit er een aan/uit knop op waarmee je kan schakelen tussen het droge signaal en het vervormde signaal. Als component wat de vervorming veroorzaakt hebben we twee ledlampjes gebruikt. Deze staan parallel in tegengestelde richting, zodat zowel het signaal boven de nul als het signaal onder de nul doorgelaten en vervormd wordt. Daarnaast distort het geluid door de pre-amp die we hebben gebruikt. Hieronder is een filmpje te zien van het pedaal in actie.