Digital Theremin Circuit - Lag musikk med hendene

Oppkalt etter skaperen, theremin stammer fra Sovjetunionen på begynnelsen av 1920-tallet. Denne består av en container installert med et par antenner. Det hadde ikke noe tastatur å spille, ingen strenger som i gitarer. Snarere brukte theremin bruk av menneskekroppens kapasitans til å manipulere volumet og tonehøyden og det utgående musikalske signalet. Operatøren måtte bare vinke armene nær antennene for å generere en tilsvarende varierende musikalsk tone!

Bidratt av Ragini Sharma

Tidlige applikasjoner

Den viktigste bruken av theremin har vært i et utallige utvalg av skrekkfilmer med lav budsjett. De skumle stroolelydene som ble hørt i disse filmene under mange handlinger, ble faktisk opprettet fra en theremin-enhet.

På samme måte har de også blitt brukt i mange pop- og rockemusikkonserter. Selv om den første theremin brukte et par antenner og en rekke rør og innstilte kretser, vil det å erstatte dem med moderne integrerte kretser gjøre arbeidet drastisk enklere.

Hvor mye vil det koste?

I dette innlegget lærer vi utviklingen av en enkel theremin med komponenter som kan være verdt mindre enn $ 5. Elektroniske entusiaster som har en søppelkasse full av komponenter, klarer kanskje å få jobben gjort til muligens lavere kostnader.

Theremin blir enkelt satt sammen og brukt, selv av personer uten musikalske kvalifikasjoner. I tillegg kan theremin være mye glede, spesielt ved Halloween-feiringer!

I denne kretsen endres rørene og LC-kretsene faktisk med et par rimelige og lett tilgjengelige IC-er for å generere den foreslåtte Digital Theremin.

Forstå blokkskjemaet

Et blokkdiagram over kretsen kan bli funnet i det følgende i figur 1.

Theremin jobber med et sett med to høyfrekvente oscillatorer for å fungere. En av disse oscillatorfunksjonene med konstant frekvens, mens den andre er variabel gjennom kroppens kapasitans til operatøren.

Frekvensen som genereres fra de to oscillatorene kombineres gjennom en eksklusiv krets som kalles balansert modulator.

Den balanserte modulatoren demper de opprinnelige signalene og genererer en komplisert overføring som inkluderer sum og differensfrekvenser i de to inngangene.

Når en bestemt oscillator utfører ved 100 kHz og den andre ved 101 kHz, vil vi få en utgang som utgjør et par frekvenser ved 201 kHz og 1 kHz.

Fordi det høyere spekteret av menneskelig evne til å høre er begrenset til maksimalt 20 kHz, vil bare forskjellen på 1 kHz være forskjellig på grunn av innflytelsen fra den balanserte modulatoren som er koblet til en lydforsterker.

Hvordan kretsen fungerer

Skjematisk bilde for Digital Theremin er vist i figuren ovenfor.

U1 kan enten være en CD4069- eller 74C04-sekskantomformer, den brukes som en konstantfrekvensoscillator festet rundt 100 kHz.

IC U2 inkluderer variabel frekvensoscillator og balansert modulator for å oppnå den gjenværende delen av kretsen.

CD4046 er en faselåst konfigurasjon og ble opprinnelig opprettet for applikasjoner med frekvensmultiplikator. Komponentene oppfyller imidlertid våre krav feilfritt.

R3, R4. og C2 etablerer senterfrekvensen til den innebygde oscillatorbrikken. Antennen skaper en parallell kapasitans sammen med C2, som gjør at frekvensen kan endres mange kilohertz når en menneskelig hånd nærmer seg antennen.

ZERO-kontrollmotoren implementert av R4, gjør det mulig for den variable oscillatoren å bli fiksert med den samme frekvensen som den faste oscillatoren.

Hvis forskjellsfrekvensen er under 15 Hz, er den under den nedre frekvensgrensen for vårt hørselsområde.

Ved å tilpasse de to oscillatorene for den samme frekvensen, forblir Theremin dempet til operatøren eller utøveren beveger hånden nær antennen.

Frekvensene som opprettes av de to oscillatorene kombineres av en eksklusiv ELLER-port i IC 4046.

Denne porten fungerer som en digital balansert modulator, som skaper sum- og differansefrekvenser som diskutert tidligere. OR-portutgangen kobles deretter vekselstrøm gjennom C3 med LEVEL-kontrollmotstand R5 og en utgang for rask integrering med en ekstern lydforsterker. Et 9 V PP3-batteri kan brukes til å drive kretsen.

PCB-design

Det er en enkel krets og kan settes sammen med en 2x2-in PCB. Et sporoppsett for kretskortet til Theremin som vist i figuren nedenfor:

Et viktig aspekt er at Theremin bare må monteres i et metallhus, siden metallet danner et skjold som i stor grad eliminerer potensialet for oscillatorene til å endre seg i frekvens.

Å ha metallhylsen gjør det mulig å kalibrere theremin langt enklere.

C1 og C2 må begge være sølvglimmerkondensatorer for optimale resultater, ideelt sett med en toleranse på ± 5 prosent.

Siden begge sjetongene er CMOS, anbefales det sterkt å bruke IC-stikkontakter. Bortsett fra det, er styrets utforming og montering ukritisk.

Når prosjektet er ferdig, må vi jobbe med å installere antennen og feste den til tavlen.

Fordi antennen er beskyttet med et fint belegg av krom, er det ikke mulig å lodde en ledning effektivt til antennen alene. Bare koble et lite stykke ledning til en av skivene og fest den til en 2-56 maskinskrue og boltantenne (se figur 5).

Kalibrering og testing

Når monteringen er fullført, må du kontrollere Theremin nøye for mangler i sammenkoblingene, svake loddeskjøter og andre mulige problemer. Hvis alt ser perfekt ut, koble Theremin med en ledning til en lydforsterker, legg til et batteri i enheten, og slå den på.

Øk volumet sakte og gradvis med LEVEL-kontrollen. Hvis alt fungerer som den skal, kan du være suverent når du hører et høyt skrik. Nå, hvis du vinker hånden nær antennen, bør lydens tonehøyde øke. Prøv å øke antennelengden til full kapasitet og finjuster ZERO-kontrollknappen for å identifisere et søtt sted hvor en død sone eller nullpunkt blir lagt merke til helt klart hånden din kommer nær antennen.

Feilsøking av kretsen

Hvis squealet ikke kommer til et innstilt sted, kan du prøve å gjøre antennen kortere noen få inches og prøve den igjen.

Når oppsettet er implementert nøyaktig, bør Theremin være dempet til operatøren vinker hendene sine noen få centimeter fra antennen.

Du kan komme over flere aspekter som påvirker kroppens kapasitans, og alle disse kan påvirke Theremins effektivitetsnivå.

Aspekter som antennelengde, luftfuktighet, størrelse og operatørdrakt og skosålens motstand mot bakken kan alle påvirke for å garantere en endring i NULL-justeringene.

Gjennom litt øvelse kan ZERO-kontrollen settes riktig i løpet av sekunder.

Til slutt må Theremin tilbys noen minutter for å bli stabil på grunn av temperaturvariasjoner like etter at forsyningsspenningen først ble slått på.

Når Theremin er aktivert og straks nullstilles, vil det sannsynligvis føre til at innstillingen glir og krever gjentatt kalibrering.

Det mest effektive middelet ville være å slå på strømmen ved å bruke LEVEL-kontrollen helt ned, og gi Theremin flere minutter eller så til å varme seg opp før ZERO-kontrollen kalibreres.

Konklusjon

Theremin fungerer naturlig og med spesielle lydeffekter.

En volumpedal lar deg bringe dynamikk og introdusere fadeouts, og nesten hvilken som helst bakkenhet for gitarister eller synthesizere kan endre noen få elementer av lydkvaliteten.

Den eteriske lyden av Theremin utfører fantastisk ved hjelp av ekko og forsinkelsesforbedringer.

Uansett om Theremin er ansatt som en spesialeffektgenerator for rockegrupper eller kinoorganisasjoner, eller bare for å berike din fremtidige Halloween-feiring, vil du oppdage at denne dingsen kan gi deg mange ukonvensjonelle lydeffekter ved å bruke en utrolig ydmyk utgift når det gjelder av tid eller penger.

Ikke bare er Theremin fascinerende og informativ, det er faktisk veldig gøy!

Deleliste

C1, C2 - 51pF, kondensator i sølvglimmer
C3 - 1nF, 25-WVDC elektrolytkondensator
C4 - 220pF, 25-WVDC elektrolytkondensator
R1 - 1M, 1/4 watt. 5% motstand
R2, R3 -100k, 1/4-watt, 5% motstand
R4 -10k, lineært potensiometer
R5 -10k, lydpotensiometer
R6 - 47 ohm, 1/4 watt, 5% motstand
U1 - IC 4069 eller IC 74C04 CMOS hex inverter / buffer, integrert krets
U2 - IC 4046 faselåst sløyfe, integrert krets

EKSTRA DELER OG MATERIALER
Trykt-krets- eller perfboardmateriale, generell erstatning antenne aluminiumsveske, IC-stikkontakter, 9-volts transistor-radiobatteri, 9-volts-batteriklips, ledning, lodde, maskinvare, etsingsløsning (om nødvendig) osv.