DIY stemvervormer circuit: bouw je eigen voice changer

Stemmodulatie is een fascinerend en leuk project. De schakeling transformeert een menselijke stem in een onherkenbare, robot- of alien-achtige geluid. Geïnspireerd door de Daleks uit Doctor Who (ringmodulatie), bouwen we een functionele stemvervormer met focus op uitgangscontrole, versterking en mixing.

Concept van de stemvervormer

Elke mens heeft een unieke stemtoon. Een stemvervormer verandert het timbre (klankkleur) zodat de spraak onherkenbaar wordt. We gebruiken de HOLTEK HT8950 voice changer chip, die het stemdigitaal verwerkt in realtime.

Hoe de HT8950 werkt

• Verschuift het frequentiespectrum van de stem in 7 stappen omhoog of omlaag.
• Resulteert in een dikker (lager) of dunner (hoger) geluid.
• Vergelijkbaar met het versnellen/vertragen van een bandopname, maar zonder de spraaksnelheid te veranderen.
• Twee extra effecten: Robot (robotachtig) en Vibrato (trillerend).

De invoer komt via een standaard electret-microfoon, de uitgang gaat naar een dynamische luidspreker. De gehele schakeling draait op een 9 V blokbatterij.

Schema van de stemvervormer

Werkingsprincipe

De HT8950 bevat:

• Interne versterker met gepolariseerde microfooningang
• 8-bit A/D converter (sampling 8 kHz – dekt stemfrequentie ~3 kHz)
• SRAM voor opslag gedigitaliseerde stem
• 8-bit D/A converter voor terugomzetting naar analoog
• Oscillator voor tijdsbasis (frequentie bepaald door R2 ~512 kHz)
• Controlecircuit die data uit SRAM haalt, via latch naar D/A
• Uitgang op pin 12 (AUDIO OUT)
• Frequentieverschuiving via toetsen S2 (UP) en S3 (DOWN)
• LM386 audio-versterker (IC2) drijft de luidspreker (SPK1)

Componentenlijst

Condensatoren

• C4, C6, C7 – 220 µF / 16 V, elektrolytisch
• C3, C5 – 0,1 µF (104), keramisch
• C2 – 0,47 µF (474), keramisch
• C1 – 4,7 µF / 16 V, elektrolytisch

Semiconductors

• SPK1 – Luidspreker 8 Ω / 0,25 W
• MIC1 – Electret microfoon (miniatuur)
• D1 – Zenerdiode 6,2 V / 0,5 W
• IC2 – LM386 audio-versterker
• IC1 – HT8950A stemmodulator IC

Electromechanisch

• S1–S4 – Minidrukknoppen
• NAJ1 – 9 V batterijclip connector

Weerstanden (1/4 W, 5%)

• R9 – 5 kΩ, trimmer, een draai
• R8 – 8,2 kΩ
• R7 – 470 Ω
• R4, R5, R6 – 4,7 kΩ
• R3 – 39 kΩ
• R2 – 47 kΩ
• R1 – 100 kΩ

Gedetailleerde werking

1. Microfoon vangt stem → via R4/C2-netwerk naar interne versterker HT8950 (versterking ~2000×).
2. C4, R7, R5 biaseren de electret-capsule. Beperkte bandbreedte → 8-bit A/D @ 8 kHz sampling.
3. Oscillator (R2) genereert klok voor sampling.
4. Gedigitaliseerde stem in SRAM opgeslagen.
5. Controlecircuit haalt data uit SRAM → latch-register.
6. D/A converter zet om naar analoog → pin 12 (AUDIO OUT).
7. S2 (UP) / S3 (DOWN) verschuiven het spectrum stapje voor stapje.
8. Signaal via C3/R8-netwerk → LM386 (IC2) → luidspreker SPK1 hoorbaar.

Opbouwen op PCB

1. Dubbelzijdige PCB van 3,2 × 2,5 inch.
2. Testpunten voorzien (bijv. TP2 na register, TP1 na microfoon).
3. IC-sockets gebruiken (chips makkelijk wisselbaar).
4. Bordgemonteerde componenten (jumper JP, volume R7, mic-jack J1) vervangen door paneelgemonteerde versies met haakdraden naar PCB.

Pin-out HT8950

Testen

1. Schoon de PCB met alcohol en zachte borstel. Controleer op ontbrekende componenten, slechte solderingen, verkeerde waarden, gebroken banen.
2. Meet invoerweerstand + naar GND. Laag/nul = kortsluiting.
3. Volume laag, microfoon in J1, luidspreker/afoon aansluiten, 9 V op TB1. Controleer LED.
4. Spreek in microfoon, volume langzaam open. Werkt het? Haal jumper eraf → stem moet gemoduleerd zijn.

Samenvatting

Met een stemvervormercircuit programmeer je het geluid van de microfoon om naar een andere stem (robot, alien, hoog/laag). Volg schema en stappen voor een geweldig resultaat. Vragen? Neem contact op!