Prende il nome dal suo creatore, il theremin ebbe origine nell'Unione Sovietica all'inizio degli anni '20. Questo comprendeva un container installato con un paio di antenne. Non aveva nessuna tastiera da suonare, niente archi come nelle chitarre. Piuttosto, il theremin utilizzava la capacità del corpo umano per manipolare il volume, l'altezza e il segnale musicale in uscita. L'operatore doveva solo agitare le braccia vicino alle antenne per generare un tono musicale corrispondente!
Contributo di Ragini Sharma
Prime applicazioni
L'applicazione più significativa del theremin è stata in una innumerevole varietà di film horror a basso budget. I rumori spettrali che si sentono in quei film durante molte azioni sono stati effettivamente creati da un dispositivo theremin.
Allo stesso modo, sono stati utilizzati anche in molti concerti di musica pop e rock. Sebbene il primo theremin facesse uso di un paio di antenne e di una varietà di tubi e circuiti sintonizzati, la loro sostituzione con moderni circuiti integrati rende il lavoro drasticamente più semplice.
Quanto costerà?
In questo post impareremo lo sviluppo di un theremin semplice con componenti che potrebbero valere meno di $ 5. Gli appassionati di elettronica che hanno una spazzatura piena di componenti potrebbero riuscire a portare a termine il lavoro a un costo forse inferiore.
Il theremin viene assemblato e applicato senza sforzo, anche da persone senza qualifiche musicali. Inoltre, il theremin potrebbe essere molto divertente, in particolare alle celebrazioni di Halloween!
In questo circuito, i tubi e i circuiti LC vengono effettivamente cambiati con un paio di circuiti integrati a basso costo e prontamente disponibili, per generare il Theremin digitale proposto.
Comprensione del diagramma a blocchi
Uno schema a blocchi del circuito può essere trovato di seguito in Fig.1.
Il Theremin funziona con un set di due oscillatori ad alta frequenza per il funzionamento. Uno di questi oscillatori funziona con una frequenza costante, mentre l'altro è variabile attraverso la capacità del corpo dell'operatore.
Le frequenze generate dai due oscillatori vengono combinate attraverso un circuito esclusivo chiamato modulatore bilanciato.
Il modulatore bilanciato attenua i segnali iniziali e genera una trasmissione complicata che include la somma e la differenza di frequenze nei due ingressi.
Quando un particolare oscillatore funziona a 100 kHz e il secondo a 101 kHz, avremo un'uscita che costituisce una coppia di frequenze a 201 kHz e 1 kHz.
Poiché la gamma più alta della capacità umana di udire è limitata a 20 kHz al massimo, solo la differenza di frequenza di 1 kHz sarà sopportabile a causa dell'influenza del modulatore bilanciato collegato prima di un amplificatore audio.
Come funziona il circuito
L'immagine schematica del nostro Theremin digitale è mostrata nella figura sopra.
U1 potrebbe essere un inverter esadecimale CD4069 o 74C04, viene utilizzato come un oscillatore a frequenza costante fissato intorno a 100 kHz.
IC U2 include l'oscillatore a frequenza variabile e il modulatore bilanciato per realizzare la porzione rimanente del circuito.
Il CD4046 è una configurazione ad anello ad aggancio di fase ed era stato inizialmente creato per applicazioni di tipo moltiplicatore di frequenza. Tuttavia, i suoi componenti soddisfano i nostri requisiti in modo impeccabile.
R3, R4. e C2 stabiliscono la frequenza centrale del chip dell'oscillatore incorporato. L'antenna crea una capacità parallela insieme a C2, che consente alla frequenza di cambiare molti kilohertz quando una mano umana si avvicina all'antenna.
Il resistore di controllo ZERO implementato da R4, permette di fissare l'oscillatore variabile alla stessa frequenza uguale all'oscillatore fisso.
Se la differenza di frequenza è inferiore a 15 Hz, è inferiore alla soglia di frequenza inferiore del nostro range uditivo.
Modificando i due oscillatori per la stessa frequenza, il Theremin rimane silenziato fino a quando l'operatore o l'esecutore non avvicina la mano all'antenna.
Le frequenze create dai due oscillatori sono combinate da un'esclusiva porta OR all'interno dell'IC 4046.
Questo gate funziona come un modulatore bilanciato digitale, che crea la somma e la differenza di frequenze come discusso in precedenza. L'uscita del gate OR è successivamente accoppiata AC tramite C3 con resistenza di controllo LEVEL R5 e un jack di uscita per una rapida integrazione con un amplificatore audio esterno. Una batteria PP3 da 9 V può essere utilizzata per alimentare il circuito.
Disegni PCB
È un circuito semplice e potrebbe essere assemblato con un PCB 2x2-in. Un tracciato per il circuito stampato del Theremin come mostrato nella figura seguente:
Un aspetto importante è che il Theremin deve essere montato solo in una custodia di metallo, poiché il metallo forma uno scudo che elimina notevolmente la possibilità che gli oscillatori cambino di frequenza.
Avere la custodia in metallo rende il theremin molto più semplice da calibrare.
C1 e C2 devono essere entrambi condensatori in mica d'argento per ottenere risultati ottimali, idealmente con una tolleranza del ± 5%.
Poiché entrambi i chip sono CMOS, si consiglia vivamente di incorporare i socket IC. A parte questo, il layout e l'assemblaggio della scheda non sono critici.
Una volta che il progetto è finito, dobbiamo lavorare con l'installazione dell'antenna e fissarla alla scheda.
Poiché l'antenna è protetta da un sottile rivestimento di cromo, non è possibile saldare efficacemente un filo all'antenna da sola. Basta collegare un piccolo pezzo di filo a una delle rondelle e fissarlo a una vite da macchina 2-56 e un'antenna a bullone (vedere la Figura 5).
Calibrazione e test
Al termine dell'assemblaggio, controllare attentamente che il Theremin non presenti difetti nelle interconnessioni, saldature deboli e altri possibili problemi. Se tutto sembra perfetto, collega il Theremin con un cavo fino a un amplificatore audio, aggiungi una batteria al dispositivo e accendilo.
Aumentare lentamente e gradualmente il volume con il controllo LEVEL. Se tutto funziona correttamente, potresti essere sufficiente a sentire uno stridio acuto. Ora, agitando la mano vicino all'antenna dovrebbe aumentare il tono del suono. Prova ad aumentare la lunghezza dell'antenna alla sua piena capacità e regola con precisione la manopola di controllo ZERO per identificare un punto debole in cui si nota una zona morta o un punto nullo finché, naturalmente, la tua mano non viene avvicinata all'antenna.
Risoluzione dei problemi del circuito
Nel caso in cui lo stridio non arrivi in un punto sintonizzato, prova ad accorciare l'antenna di qualche centimetro e riprova.
Una volta che l'impostazione è stata implementata accuratamente, il Theremin dovrebbe rimanere silenziato finché l'operatore non agita le mani a pochi centimetri dall'antenna.
Potresti imbatterti in numerosi aspetti che influenzano la capacità del corpo umano, e tutti questi potrebbero influenzare il livello di efficienza del Theremin.
Aspetti come la lunghezza dell'antenna, l'umidità dell'aria, le dimensioni e il costume dell'operatore e la resistenza della suola al suolo potrebbero tutti influire per garantire un'alterazione nelle regolazioni del controllo ZERO.
Con un po 'di pratica, il controllo ZERO potrebbe essere impostato in modo appropriato in pochi secondi.
Infine, al Theremin deve essere offerto qualche minuto per stabilizzarsi, a causa delle variazioni di temperatura, subito dopo la prima accensione della tensione di alimentazione.
Quando il Theremin viene eccitato e subito azzerato, probabilmente causerà una deriva della sintonizzazione e richiederà una ricalibrazione ripetuta.
Il rimedio più efficace sarebbe quello di accendere l'alimentazione usando il controllo LEVEL completamente abbassato, e fornire al Theremin diversi minuti circa per riscaldarsi prima di calibrare il controllo ZERO.
Conclusione
Il Theremin funziona in modo naturale e con effetti audio speciali.
Un pedale del volume ti consente di portare dinamiche e introdurre dissolvenze, e quasi tutti i dispositivi di terra per chitarristi o sintetizzatori possono alterare alcuni elementi della qualità del suono.
Il suono etereo del Theremin si esibisce meravigliosamente usando i miglioramenti di eco e delay.
Indipendentemente dal fatto che il Theremin sia impiegato come generatore di effetti speciali per gruppi rock o organizzazioni cinematografiche, o semplicemente per arricchire la tua futura celebrazione di Halloween, scoprirai che questo gadget può fornirti molti effetti sonori non convenzionali utilizzando una spesa incredibilmente modesta in termini di tempo o denaro.
Non solo il Theremin è affascinante e informativo, è anche molto divertente!
Elenco delle parti
Condensatore C1, C2 - 51pF, mica argento
C3 - Condensatore elettrolitico 1nF, 25 WVDC
Condensatore elettrolitico C4 - 220pF, 25 WVDC
R1 - 1M, 1/4 watt. Resistenza al 5%
R2, R3 -100k, 1/4 watt, resistenza 5%
R4 -10k, potenziometro lineare
R5 -10k, potenziometro audio
R6 - Resistenza da 47 ohm, 1/4 watt, 5%
U1 - Inverter / buffer esadecimale CMOS IC 4069 o IC 74C04, circuito integrato
U2 - IC 4046 anello ad aggancio di fase, circuito integrato
PARTI E MATERIALI AGGIUNTIVI
Circuito stampato o materiali perfboard, custodia in alluminio per antenna sostitutiva per uso generale, prese IC, batteria radio a transistor da 9 volt, clip per batteria da 9 volt, filo, saldatura, hardware, soluzione di incisione (se necessaria), ecc.
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