Digital Theremin Circuit - dělejte hudbu rukama

Pojmenoval podle svého tvůrce, Theremin vznikl v Sovětském svazu na počátku 20. let. To se skládalo z kontejneru nainstalovaného s několika anténami. Neměl žádnou klávesnici na hraní, žádné struny jako na kytarách. Theremin spíše využil kapacitu lidského těla k manipulaci s hlasitostí a výškou a výstupním hudebním signálem. Operátor musel mávat rukama blízko antén, aby vygeneroval odpovídajícím způsobem odlišný hudební tón!

Přispěl Ragini Sharma

Časné aplikace

Nejvýznamnější aplikace thereminu byla v nesčetné paletě nízkorozpočtových hororů. Strašidelné hlučné zvuky slyšitelné v těchto filmech během mnoha akcí byly skutečně vytvořeny ze zařízení theremin.

Podobně se také používají na mnoha koncertech popové a rockové hudby. Ačkoli první theremin využíval pár antén a různé trubky a vyladěné obvody, jejich nahrazení moderními integrovanými obvody práci výrazně zjednodušuje.

Kolik to bude stát?

V tomto příspěvku se naučíme vývoj přímočarého thereminu s komponentami, které mohou mít hodnotu nižší než 5 $. Elektroničtí nadšenci, kteří mají nevyžádanou schránku plnou komponent, by mohli zvládnout práci za možná nižší cenu.

Theremin je bez námahy sestavován a aplikován, a to iu jedinců bez hudební kvalifikace. Kromě toho by mohl být theremin spoustou zábavy, zejména při oslavách Halloweenu!

V tomto obvodu se potrubí a LC obvody skutečně mění pomocí několika levných a snadno dostupných integrovaných obvodů, aby se vytvořil navrhovaný Digital Theremin.

Porozumění blokovému diagramu

Blokové schéma obvodu je na následujícím obrázku 1.

Theremin pracuje se sadou dvou vysokofrekvenčních oscilátorů pro fungování. Jeden z těchto oscilátorů funguje s konstantní frekvencí, zatímco druhý je proměnný prostřednictvím tělesné kapacity operátora.

Frekvence generovaná dvěma oscilátory je kombinována prostřednictvím exkluzivního obvodu zvaného vyvážený modulátor.

Vyvážený modulátor zeslabuje počáteční signály a generuje komplikovaný přenos, který zahrnuje součet a rozdílové frekvence ve dvou vstupech.

Když jeden konkrétní oscilátor pracuje na 100 kHz a druhý na 101 kHz, dostaneme výstup představující dvojici frekvencí na 201 kHz a 1 kHz.

Protože vyšší rozsah lidské schopnosti slyšet je omezen maximálně na 20 kHz, bude vlivem vyváženého modulátoru připojeného před zvukovým zesilovačem vyléčitelná pouze rozdílová frekvence 1 kHz.

Jak obvod funguje

Schematický obrázek pro náš digitální Theremin je znázorněn na výše uvedeném obrázku.

U1 může být hexadecimální měnič CD4069 nebo 74C04, používá se jako oscilátor s konstantní frekvencí fixovaný kolem 100 kHz.

IC U2 obsahuje oscilátor s proměnnou frekvencí a vyvážený modulátor k dosažení zbývající části obvodu.

CD4046 je konfigurace fázové smyčky a byla původně vytvořena pro aplikace typu multiplikátoru frekvence. Jeho komponenty však bezchybně splňují naše požadavky.

R3, R4. a C2 stanoví střední frekvenci zabudovaného oscilátorového čipu. Anténa vytváří paralelní kapacitu společně s C2, která umožňuje změnu frekvence o mnoho kilohertů, když se k anténě přiblíží lidská ruka.

Řídicí rezistor ZERO implementovaný R4 umožňuje fixaci variabilního oscilátoru na stejné frekvenci, která se rovná pevnému oscilátoru.

Pokud je rozdílová frekvence pod 15 Hz, je pod spodní prahovou hodnotou našeho rozsahu sluchu.

Vyladěním dvou oscilátorů na stejnou frekvenci zůstane Theremin ztlumený, dokud se operátor nebo umělec nepohne rukou k anténě.

Frekvence vytvořené dvěma oscilátory jsou kombinovány exkluzivní branou OR v IC 4046.

Tato brána funguje jako digitální vyvážený modulátor, který vytváří součtové a rozdílové frekvence, jak bylo popsáno výše. Výstup brány OR je následně střídavě propojen přes C3 s ovládacím rezistorem LEVEL R5 a výstupním konektorem pro rychlou integraci s externím zvukovým zesilovačem. K napájení obvodu lze použít 9 V baterii PP3.

Desky desek plošných spojů

Jedná se o jednoduchý obvod, který lze sestavit pomocí desky plošných spojů 2x2 v. Rozložení tratí pro desku plošných spojů Theremin, jak je znázorněno na obrázku níže:

Jedním důležitým aspektem je, že Theremin musí být namontován pouze do kovového pouzdra, protože kov tvoří štít, který výrazně eliminuje možnost změny frekvence oscilátorů.

Díky kovovému pouzdru je Theremin mnohem jednodušší kalibrovat.

C1 a C2 musí být stříbrné slídové kondenzátory pro optimální výsledky, v ideálním případě s tolerancí ± 5 procent.

Vzhledem k tomu, že oba čipy jsou CMOS, je vysoce doporučeno integrovat IC zásuvky. Kromě toho je rozložení a montáž desky nekritická.

Jakmile je projekt hotový, musíme pracovat s instalací antény a jejím připevněním k desce.

Vzhledem k tomu, že je anténa chráněna jemnou vrstvou chromu, není možné samostatně efektivně připájet vodič k anténě. Jednoduše připojte malý kousek drátu k jedné z podložek a připevněte jej k anténě šroubů a šroubů 2-56 (viz obrázek 5).

Kalibrace a testování

Po dokončení montáže pečlivě zkontrolujte Theremin, zda neobsahuje vady propojení, slabé pájené spoje a další možné problémy. Pokud vše vypadá perfektně, připojte Theremin kabelem k audio zesilovači, přidejte do zařízení baterii a zapněte ji.

Pomalu a postupně zvyšujte hlasitost pomocí ovladače LEVEL. Pokud vše funguje správně, můžete uslyšet pronikavé ječení. Mávání rukou blízko k anténě by nyní mělo zvýšit hlasitost zvuku. Zkuste zvětšit délku antény na její plnou kapacitu a dolaďte ovládací knoflík NULA, abyste identifikovali sladké místo, kde si všimnete mrtvé zóny nebo nulového bodu, dokud se samozřejmě nedostanete k anténě.

Odstraňování problémů s obvodem

V případě, že se pískání nedostane na žádné vyladěné místo, zkuste anténu zkrátit o několik palců a zkuste to znovu.

Jakmile je nastavení provedeno přesně, měl by Theremin zůstat ztlumený, dokud operátor nemává rukama několik palců od antény.

Můžete narazit na řadu aspektů ovlivňujících kapacitu lidského těla a všechny tyto faktory mohou ovlivnit úroveň efektivity Thereminu.

Aspekty, jako je délka antény, vlhkost vzduchu, velikost a kostým obsluhy a odolnost podešve boty vůči zemi, by mohly všechny ovlivnit, aby vyžadovaly změnu v nastavení ovladače ZERO.

Prostřednictvím nějaké praxe by bylo možné ovládací prvek NULA vhodně nastavit během několika sekund.

A konečně, Theremin musí být nabídnut několik minut, aby se stal stabilním, kvůli teplotním výkyvům, brzy po prvním zapnutí napájecího napětí.

Když je Theremin pod napětím a hned vynulován, pravděpodobně to způsobí drift ladění a bude vyžadovat opakovanou kalibraci.

Nejúčinnějším řešením by bylo úplné zapnutí napájení pomocí ovládacího prvku ÚROVEŇ a před kalibrací ovládacího prvku ZERO poskytněte Theremin přibližně několik minut.

Závěr

Theremin pracuje přirozeně a se speciálními zvukovými efekty.

Hlasitost pedál vám umožní přinést dynamiku a zavést fadeouty a téměř jakékoli pozemní zařízení pro kytaristy nebo syntezátory může změnit několik prvků kvality zvuku.

Éterický zvuk Thereminu funguje úžasně pomocí vylepšení ozvěny a zpoždění.

Bez ohledu na to, zda je Theremin používán jako generátor speciálních efektů pro rockové skupiny nebo kino organizace, nebo jednoduše k obohacení vaší budoucí oslavy Halloweenu, zjistíte, že tento gadget vám může poskytnout spoustu netradičních zvukových efektů s neuvěřitelně pokorným výdajem času nebo peněz.

Theremin je nejen fascinující a poučný, ale také skvělá zábava!

Seznam dílů

C1, C2 - 51pF, stříbrný slídový kondenzátor
C3 - 1nF, 25-WVDC elektrolytický kondenzátor
C4 - 220pF, 25-WVDC elektrolytický kondenzátor
R1 - 1M, 1/4-watt. 5% odpor
R2, R3 -100k, 1/4-watt, 5% rezistor
R4 -10k, lineární potenciometr
R5 -10k, zvukový potenciometr
R6 - 47-ohm, 1/4-watt, 5% odpor
U1 - IC 4069 nebo IC 74C04 CMOS hex invertor / buffer, integrovaný obvod
U2 - IC 4046 fázově uzavřená smyčka, integrovaný obvod

DODATEČNÉ DÍLY A MATERIÁLY
Potištěné -obvody nebo perfboardové materiály, univerzální náhradní anténní hliníkové pouzdro, zásuvky IC, 9voltový tranzistor -radiová baterie, 9voltová-svorka na baterii, drát, pájka, hardware, leptací roztok (pokud je potřeba) atd.