Telharmonium/Hammond-Orgel

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geometer
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Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 17 Feb 2023, 15:21

Hallo zusammen,

angeregt durch einen Kommentar von AsselParty auf YouTube habe ich einen Prototypen für das Tonrad eines Telharmoniums (erstes elektromechanisches Musikinstrument) / einer Hammond-Orgel gebaut, siehe:

https://youtu.be/YLkC5CEazEQ

Viele Grüße

Thomas

atzensepp
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von atzensepp » 17 Feb 2023, 20:29

Jetzt muss nur noch jemand ein Divertimento für Telharmonium, Vuvusela und Motorsäge komponieren.
Das wird ein Spaß! :lol:

mawolf
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von mawolf » 17 Feb 2023, 22:22

]Hallo Thomas
......dein Post macht mich glücklich ;) Endlich mal eine Verbindung zwischen Orgel und Fischertechnik. Eigentlich müsste ich als (Pfeifen)Orgelbauer ein natürlicher Feind der Hammond Orgel sein. So wie ich aber Bach ,Mozart Haydn etc. mit ihren Orgelkompositionen liebe, so sehr mag ich auch die Hammond Orgel bei Pink Floyd, Genesis, Deep Purple etc. Zudem habe ich vor wenigen Jahren mal eine Hammond M3 bei uns in der Orgelbauwerkstatt renoviert. Ich kenne die Technik also a`bisserl, dein Modell bringt es aber auf den Punkt. Der gute Laurence Hammond ist meiner Meinung nach einer der am meisten unterschätzten Erfinder....von Orgel und Musik hatte der wenig Ahnung.... aber als Erfinder des Synchronmotors hat er einer oberen Platz in der Erfinderriege verdient.
Beste Grüße Markus

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geometer
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 17 Feb 2023, 23:18

Hallo Markus,

vielen Dank für Deine nette Rückmeldung! Ich schulde Dir immer noch ein Buch... Kommst Du zur Nordconvention? Dann würde ich es Dir dahin mitbringen. Ansonsten frag ich Dich noch mal nach Deiner Adresse.

Zur Orgel:

Im Moment schwebt mir ein pentatonisches Instrument vor. Dafür brauche ich nur die Übersetzungen 1:1, 9:8, 5:4, 3:2, 5:3 und 2:1. Das Getriebe wird also überschaubar und passt vermutlich auf eine Platte 500.

Die sechs Tonräder laufen dann auf einer zweiten Platte. Da kommt dann auch die Tastenmechanik rauf. Durch Drücken der Tasten bringt man die E-Magneten näher an die Tonräder, so dass man ein komplett dynamisches Anschlagverhalten hat. Die Magneten hängen alle in Reihe, so dass man eigentlich auch Akkorde spielen können sollte.

Als Ausgang gibt es einen 3,5-mm-Klinkenausgang. Die Mechanik ist so laut, dass man die Töne aus dem 8-Ohm-Lautsprecher nur hören kann, wenn man sein Ohr in die Nähe des Lautsprechers bringt.

Dann ist noch die Frage, ob ich die Orgel durch einen XM-Motor antreibe oder per Hand mit einer Kurbel und einem großen Schwungrad. Eigentlich ist das schon cool, wenn man gar keine Stromversorgung braucht.

Mal schauen, was am Ende dabei herauskommt. Vielleicht hast Du Interesse an einer Zusammenarbeit (z. B. per Zoom)? Beispielsweise bei der Tastenmechanik könnte das Projekt vermutlich sehr von Deiner Erfahrung profitieren.

Viele Grüße

Thomas

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steffalk
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von steffalk » 18 Feb 2023, 11:22

Tach auch!

Das klingt mal nach einem grandiosen Projekt! Ich freue mich auf alles, was dabei rauskommt.

Gruß,
Stefan

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Rudi
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von Rudi » 14 Mär 2023, 21:38

Hallo Thomas,
Deine Idee ist super. Da habe ich sofort an Synchronmaschinen gedacht und hier ist der erste Entwurf:
Dreiton-Orgel.JPG
Dreiton-Orgel.JPG (1.78 MiB) 4601 mal betrachtet
Von rechts nach links:
Synchronmotor, Polpaarzahl p=2
Erstes Tonrad p=12
Zweites Tonrad p=8
Drittes Tonrad p=7

Die Drehzahl ist 1500 U/min.
Tonhöhe 1 ist 300 Hz
Tonhöhe 2 ist 200 Hz
Tonhöhe 3 ist 175 Hz

Das Ganze ist für deine Zwecke ungeeignet, aber mich begeistert die Idee an sich.

Viele Grüße,
Rudi

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geometer
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 14 Mär 2023, 21:57

Genial, Rudi, und vieles ist einfacher, als ich mir das zunächst gedacht hatte!

Du bist genau der Richtige (neben Markus), um aus der Idee ein tolles Modell zu machen! Mir fehlt wegen der Leserbetreuung, der Videos und einiger mathematischer/informatischer Modelle leider im Moment eh Zeit für eine Orgel.

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geometer
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 14 Mär 2023, 22:10

Es ist natürlich viel besser, die Zahl der Magneten auf den Rädern zu variieren (wie du es gemacht hast), statt zwischen Rädern einer Sorte zu übersetzen (wie von mir geplant).

Mit vier Tönen kannst du schon "Mary has a little lamb" spielen. Noch eine Trommel oder Ketten mit der Tonreihung drauf codiert– und fertig ist die erste fischertechnik-Spieluhr mit elektromechanischer Tonerzeugung!

Zum Telharmonium und seinem Erfinder gibt es übrigens ein ganz tolles Buch (englisch), das man sich von archive.org frei herunterladen kann:

Reynold Weidenaar: Magic Music from the Telharmonium
https://archive.org/details/bub_gb_Gr2kq-598-YC

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PHabermehl
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von PHabermehl » 15 Mär 2023, 09:40

Oh, das ist ja alles ganz fantastisch!

@Rudi: da bist Du einer ganz großen Sache auf der Spur! Jetzt schon ein Juwel, aber mit Thomas' Idee, eine Telharmonium-Spieluhr zu bauen, kann da ein Riesendiamant draus werden...

@Thomas: Danke für den Literaturhinweis, ich hatte zwar auch mal ein bisschen recherchiert, aber das ist mir durch die Lappen gegangen.

Vg Peter
https://www.MINTronics.de -- der ftDuino & TX-Pi Shop!

viele Grüße
Peter

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geometer
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 15 Mär 2023, 10:21

Hallo Rüdiger,

"Mary had a little lamb" kann man mit den vier Noten C, D, E und G spielen. Um die passenden Frequenzverhältnisse zu bekommen, benötigt man Synchronmotoren mit 8, 9, 10 und 12 Polpaaren. 8 und 12 hast du ja schon, 9 und 10 müssten doch auch machbar sein?

Wenn ich das richtig sehe, sind die Elektromagneten und Taster bei dir parallelgeschaltet. Dadurch kannst du nicht mehrere Töne gleichzeitig spielen. Schalte die E-Magneten doch einfach alle in Reihe und überbrücke sie mit je einem Taster im ungedrückten Zustand. Wenn du dann drückst, kannst du einen oder mehrere E-Magneten "freigeben" und so auch Akkorde spielen. Das sollte die Verkabelung auch einfacher machen.

Hast du dir einen "Retro Mechanics" gegönnt, oder woher kommt die schöne graue Platte 500? Wenn es die irgendwo als Einzelteil gibt, würde ich die sofort kaufen.

Viele Grüße

Thomas

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geometer
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 15 Mär 2023, 11:26

geometer hat geschrieben:
15 Mär 2023, 10:21
Um die passenden Frequenzverhältnisse zu bekommen, benötigt man Synchronmotoren mit 8, 9, 10 und 12 Polpaaren. 8 und 12 hast du ja schon, 9 und 10 müssten doch auch machbar sein?
Du hast die ja alle schon in ft:pedia 2/2017 gebaut!

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Rudi
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von Rudi » 15 Mär 2023, 12:24

Hallo Thomas und Peter,
eure Begeisterung ist ansteckend, nur leider ist die Physik der bremsende Faktor.
Die Drehzahl 1500 U/min bringt große Fliehkräfte (Zentripetalkräfte) mit sich, nicht jedes Tonrad hält das aus. Mir sind schon Magnete durchs halbe Zimmer geflogen. Die drei gezeigten Tonräder sind die stabilsten (dazu gehört auch der großartige Synchronmotor aus dem Buch Technikgeschichte mit fischertechnik), wobei ich bei p=7 schon einen Sicherungsgummi angebracht habe. p=8 habe ich erreicht durch gleichsinnige Ausrichtung aller 8 Magnete. Das funktioniert, aber der Ton ist wesentlich leiser. Es fehlt quasi eine Halbwelle. Die beiden anderen Töne sind ordentlich zu hören, auch weil ich die Grundplatte auf 4 Schraubenfedern gesetzt habe zur Verringerung der Störgeräusche.
Der Anwurf gelingt nicht per Hand, es braucht einen Anwurfmotor. Zur Einstellung ist rechts das Stroboskop angebracht.
Die Grundplatte ist tatsächlich aus dem Kasten "Retro Mechanics", den ich gerade wegen dieser Grundplatten gekauft hatte.
Das mit der Schaltung der "Tonabnehmer" habe ich nicht verstanden. Wenn ich 2 oder 3 Tasten drücke, höre ich alle entsprechenden Töne.

Viele Grüße,
Rudi

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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 15 Mär 2023, 14:28

Hallo Rüdiger und Co.,

mein Vorschlag für die Schaltung ist wie folgt:
Orgel-Schaltung.jpg
Orgel-Schaltung.jpg (79.86 KiB) 4458 mal betrachtet
Alle Induktivitäten in Reihe. Die Spannungen der E-Magneten addieren sich. Die Summe liegt dann am Lautsprecher an.

Wenn du die E-Magneten parallel schaltest, löscht sich in dem Stromkreis der beiden Magneten gut etwas aus und nur der "Rest" liegt am Lautsprecher an.

p=8 mit Gelenksteinkette:
Rad-8P.jpg
Rad-8P.jpg (921.53 KiB) 4458 mal betrachtet
p=9 mit Gelenksteinkette:
Rad-9P.jpg
Rad-9P.jpg (321.83 KiB) 4458 mal betrachtet
Alle Magneten mit einem kurzen Stück Papier in die Gelenksteinbohrung stecken, dann sitzen sie fest.

Sind natürlich alles nur Ideen bzw. Vorschläge. Wenn Du in eine andere Richtung gehst, ist das sicher genauso spannend oder spannender.

Wenn ich etwas Zeit finden sollte, werde ich auch so eine Orgel bauen, aber handgetrieben! Das ist dann zwar nicht frequenzstabil, wie bei Deinem tollen P=2-Synchronmotor-Antrieb, aber es ist dann halt Steam-E-Music, sozusagen.

Viele Grüße

Thomas

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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 15 Mär 2023, 16:21

Das Ganze spukt mir immer noch im Kopf herum: Ich bin mir gerade unsicher, ob man überhaupt mit einer der beiden Schaltungen schöne Akkorde/Intervalle hinbekommt. Das ginge auf jeden Fall, wenn man die Signale mit einem Operationsverstärker addieren würde. Dann würde kein E-Magnet mit dem anderen wechselwirken. Das muss ich wohl doch mal ausprobieren...

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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 17 Mär 2023, 12:08

Hier ist jetzt das Lied "Mary had a little lamb" auf 4 Ketten gespeichert:

https://youtu.be/RcccPxLZlyI

Das Lied ist im 4/4-Takt. Wir haben 8 Takte. Das macht 32-Viertelnoten. Für jede Viertelnote gibt es drei Kettenglieder. Ein Raupenbelag belegt zwei, also wird nicht ganz legato (gebunden) gespielt, sondern etwas abgesetzt. Dafür kann man die halben Noten richtig gut mit drei Belägen auf sechs Gliedern halten (tenuto).

Die Ausleseeinheit besteht aus aktuellen Teilen. Eine solch leichtgängige Einheit hatte ich bei meinem Faktorisierer noch nicht hinbekommen und bin dann auf Laser umgestiegen.

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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 29 Mär 2023, 22:03

Hallo zusammen,

mein Baby-Telharmonium
Telharmonium-Titel.jpg
Telharmonium-Titel.jpg (204.8 KiB) 4142 mal betrachtet
hat die ganze Maker Faire Ruhr durch gedudelt. Hier ist das Video dazu:

https://youtu.be/aDxalyFQTkE

Das Lied "Mary had a little lamb" habe ich übrigens gewählt, weil es a) nur vier Noten hat und b) Edison auf seinem Phonographen das dem Lied zugrunde liegende Gedicht eingesprochen hat. Auf der Maker Faire entstand eine lebhafte Diskussion unter den Zuhörern, ob sie es nun aus der ???-Folge "Super Papagei" oder "Zauberspiegel" kannten. Dort spielt wohl ein Glockenspiel eines Eiswagens an einem Bahnübergang, durch das man einen Entführten befreien kann.

Viele Grüße

Thomas

Arnoud-Whizzbizz
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von Arnoud-Whizzbizz » 01 Apr 2023, 12:50

geometer hat geschrieben:
15 Mär 2023, 16:21
Das Ganze spukt mir immer noch im Kopf herum: Ich bin mir gerade unsicher, ob man überhaupt mit einer der beiden Schaltungen schöne Akkorde/Intervalle hinbekommt. Das ginge auf jeden Fall, wenn man die Signale mit einem Operationsverstärker addieren würde. Dann würde kein E-Magnet mit dem anderen wechselwirken. Das muss ich wohl doch mal ausprobieren...
Ich fürchte, dass dies ohne zusätzliche Elektronik in der Tat nicht einfach sein wird. Die einzelnen Wellenformen (wir sprechen immer von Sinus, aber es werden bestenfalls Quasi-Sinus sein) müssen summiert werden, ohne dass die Impedanzen der anderen Elektromagnete die Summation stören. Elektronisches Prinzipdiagramm, das symmetrische Komponenten hinzufügt:

opamp-adding-symmetric.jpeg
opamp-adding-symmetric.jpeg (67.02 KiB) 3982 mal betrachtet

Die in den Elektromagneten induzierten Wellen sind eine symmetrische Wechselspannung. Ein Operationsverstärker kann zwar für die Addition verwendet werden, muss dann aber symmetrisch mit beispielsweise +9 und -9 Volt gespeist werden, damit der Ausgang eine sauber symmetrische resultierende Wellenform sein kann. Es ist einfacher, der Addition eine DC-Komponente zu geben und somit die resultierende Welle zu „heben“. Dadurch ist es auch möglich, den Verstärker Ihres Sohnes zu verwenden, ohne nur die Hälfte der Wellenformen zu hören.

Die Herausforderungen, vor denen Sie stehen, stimmen zufällig mit dem überein, woran ich derzeit in Bezug auf die Projektion von Lissajous-Figuren arbeite. Bei mir ist es aber genau umgekehrt. Ich erzeuge die bestmögliche Sinuswelle mit einer DC-Komponente, die ich perfekt symmetrisch machen möchte, damit ich eine Bewegung in den Spulen eines DC-Motors bekomme, die sauber zwischen den Kräfteeinwirkungen zweier Wicklungen stattfindet. Aber es kann natürlich interessant sein zu untersuchen, ob ich die gewünschte symmetrische Sinuswelle auch mit einem (angetriebenen) 'Synchroninducer' erzeugen kann. Ich bin sehr gespannt, wie rein der Sinus, der da rauskommt, wirklich ist. Dies hängt sicherlich vom Abstand der verschiedenen Magnete am Rad ab. In der Wellenform sollten sich keine „Löcher“ bilden.

symmetric-totempole.jpeg
symmetric-totempole.jpeg (48.33 KiB) 3982 mal betrachtet

Ich würde gerne mit dem Hinzufügen der induzierten Wellenformen experimentieren, aber leider habe ich nicht genug Magnete, um dies hier sofort zu bauen. Natürlich kann ich die Wellenformen von einem Generator bekommen, aber dann würde ich gerne noch die ungefähren Scheitelwerte und Wellenformen der von fischertechnik gebauten 'Synchroninduktivitäten' wissen

Ich habe neue Magnete bestellt. Jetzt habe ik nür eine Reihe kleinerer herumliegen die ich möglicherweise miteinander verbinden kann, um stärkere zu machen. Das Problem ist jedoch, dass der Durchmesser dieser Magnete 5 mm beträgt, also denke ich, dass ich (vorübergehend) mein eigenes 3D-gedrucktes Rad herstellen muss, bevor ich meine Neugier auf die tatsächliche Wellenform, die aus den Elektromagneten kommt, befriedigen kann. Was genau dabei herauskommt würde ich gerne auf dem Oszilloskop und Spektrumanalysator sehen!

Hier ist mein 'Symmetriemacher' (mit symmetrischer Versorgungsspannung) mit der darunter liegenden Verstärkerstufe experimentell aufgebaut:

opamp-with-amplifier.jpeg
opamp-with-amplifier.jpeg (136.33 KiB) 3982 mal betrachtet

Vielleicht liegt der Charme des Telharmonium Projekts darin, dass es mit möglichst wenig (angepasster) Elektronik realisiert wird? Vielleicht beschränken auf Kopfhörer da die Idee, Wellenformen ohne Elektronik zu additieren, schwer zu realisieren sein wird?

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geometer
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von geometer » 01 Apr 2023, 15:05

Hallo Arnoud,

du kannst jetzt die Ausgabe des Modells auf meinem Hitachi V-422 in einem eigenen kurzen Video sehen:

https://youtu.be/0u46rWjjU5U

Es ist kein digitales Scope, stand 30 Jahre ungenutzt im meinem Elternhaus. Beim Filmen entstehen durch die verschiedenen Frequenzen der Kamera und des Oszilloskops natürlich unterschiedlich intensive Ausleuchtungen.

Hier ein Foto von der Reihenschaltung der Elektromagnete von Tonrad 1 und 4 (Frequenzverhältnis 2:3, reine Quinte):
P1150236.JPG
P1150236.JPG (896.09 KiB) 3944 mal betrachtet
Es ist also ohne OP möglich, die Signale der Elektromagneten zu addieren. In den ersten Versionen des Telharmoniums hat Cahill die "Alternators" auch einfach in Reihe geschaltet.

Der LM386-Verstärker ist offensichtlich totaler Schrott oder ohne Modifikationen nicht geeignet. Einen Lötfehler meines Sohnes kann ich ausschließen. Die Schaltung habe ich inzwischen kontrolliert.

Viele Grüße

Thomas

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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von Arnoud-Whizzbizz » 01 Apr 2023, 17:43

Danke schön! Sieht, mit den Elektromagneten in Reihe, ja gut aus, diese Sinuswelle. Welche V/div-Einstellungen verwenden Sie vertikal? Der Ausgang des Verstärkers sieht tatsächlich ziemlich beschnitten aus. Ich nehme an, das liegt daran, dass es keinen symmetrischen symmetrischen Eingang hat. Ich denke, es könnte gelöst werden, indem am Eingang ein Spannungsteiler hergestellt wird, der die input um mindestens die Hälfte des Spitze-Spitze-Werts erhöht mit DC.

Ich war besonders an der Wellenform interessiert, und sie sieht gut aus. Solche Sinuswellen scheinen mir zum Zeichnen von Lissajous-Figuren sehr nützlich zu sein. Optisch wenig Verzerrung. Ich hatte gedacht, dass man so etwas nur erreichen könnte, indem man die Spule um 360 Grad dreht, anstatt die Magnete daran entlang zu ziehen.Da die Magnete aber scheinbar dicht genug beieinander liegen, entfaltet bereits der nächste Magnet seine Wirkung, bevor der vorherige beim Vorbeifahren seine Wirkung vollständig verloren hat. Das erzeugt tatsächlich eine ordentliche Sinuswelle. Ich hatte mehr in Richtung Sägezahnwelle erwartet.

Ich werde bald selbst sehen können, auch den Einfluss der unverstärkten und nicht explizit entkoppelten Addition der Wellen, bei denen einer der Elektromagnete nicht beiträgt (weil er weiter von den Magneten entfernt wurde), weil zwischenzeitlich mein (temporär) Magneträder im 3d Druck fertig sind. :D

Mein Kommentar zum Hinzufügen der Wellen mit einem Operationsverstärker: Hier habe ich den Moment vorweggenommen, in dem sich einige Elektromagnete induzieren können und andere nicht, indem sie sie weiter von den Magneten wegziehen. (wie ich dachte, Ihre zukünftige Idee war) In einem solchen Moment ändert sich natürlich die Impedanz eines solchen Magneten (er wird anfangen, das zu tun, wofür er entwickelt wurde: Magnetismus zu erzeugen).

atzensepp
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Re: Telharmonium/Hammond-Orgel

Beitrag von atzensepp » 01 Apr 2023, 19:37

Hallo Thomas,
geometer hat geschrieben:
01 Apr 2023, 15:05
Der LM386-Verstärker ist offensichtlich totaler Schrott oder ohne Modifikationen nicht geeignet. Einen Lötfehler meines Sohnes kann ich ausschließen. Die Schaltung habe ich inzwischen kontrolliert.
Der LM386 wird häufig bei Audio-Schaltungen verwendet oder meinst Du, Dein Exemplar hat einen Schuss? Der NF-Bereich sollte gar kein Problem darstellen. Evtl. fängst Du Dir Störungen ein oder die Schaltung schwingt, weil Du beispielsweise einen unerwünschten Oszillator gebaut hast.
Mich würde interessieren, wie die Schaltung aussieht, die Du verwendet hast.

Grüße
Florian

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