Digitaalinen Theremin-piiri - Tee musiikkia käsilläsi

Nimetty sen luojan mukaan Theremin syntyi Neuvostoliitosta 1920-luvun alussa. Tämä koostui astiasta, johon oli asennettu pari antennia. Siinä ei ollut pelattavaa näppäimistöä, ei kieliä kuin kitaroissa. Pikemminkin theremin käytti ihmiskehon kapasitanssia manipuloida äänenvoimakkuutta ja äänenvoimakkuutta sekä lähtösignaalia. Operaattorin oli vain heilutettava kättään lähellä antenneja vastaavan vaihtelevan musiikkisävyn tuottamiseksi!

Mukana Ragini Sharma

Varhaiset sovellukset

Teremiinin merkittävin sovellus on ollut lukemattomissa pienen budjetin kauhuelokuvissa. Noissa elokuvissa monien tapahtumien aikana kuulleet pelottavat varastavat äänet luotiin tosiasiassa theremin-laitteesta.

Samoin niitä on käytetty myös monissa pop- ja rock-konserteissa. Vaikka ensimmäisessä terapiassa käytettiin paria antennia ja erilaisia ​​putkia ja viritettyjä piirejä, niiden korvaaminen moderneilla integroiduilla piireillä tekee työstä huomattavasti yksinkertaisempaa.

Kuinka paljon se maksaa?

Tässä viestissä opimme yksinkertaisen terapian kehittämisen komponenteilla, joiden arvo voi olla alle 5 dollaria. Sähköiset harrastajat, joilla on täynnä komponentteja, saattavat onnistua saamaan työn aikaan mahdollisesti halvemmalla.

Theremin on helppo koota ja soveltaa myös henkilöillä, joilla ei ole musiikillista pätevyyttä. Tämän lisäksi theremin voi olla paljon nautintoa, etenkin Halloween-juhlissa!

Tässä piirissä putket ja LC-piirit vaihdetaan muutamalla edullisella ja helposti saatavalla IC: llä ehdotetun Digital Thereminin tuottamiseksi.

Lohkokaavion ymmärtäminen

Piirin lohkokaavio löytyy seuraavasta kuvasta 1.

Theremin toimii kahden suurtaajuisen oskillaattorin kanssa toimiakseen. Yksi näistä oskillaattoreista on tasaisella taajuudella, kun taas toinen vaihtelee käyttäjän kehon kapasitanssin kautta.

Kahdesta oskillaattorista muodostuva taajuus yhdistetään yksinomaisen piirin kautta, jota kutsutaan tasapainotetuksi modulaattoriksi.

Tasapainotettu modulaattori vaimentaa alkusignaalit ja tuottaa monimutkaisen lähetyksen, joka sisältää summa- ja erotaajuudet kahdessa tulossa.

Kun yksi tietty oskillaattori toimii taajuudella 100 kHz ja toinen taajuudella 101 kHz, saamme lähdön, joka muodostaa taajuusparin taajuuksilla 201 kHz ja 1 kHz.

Koska ihmisen korkeampi kuulokyky on rajoitettu korkeintaan 20 kHz: iin, vain 1 kHz: n erotaajuus on kuultavissa ennen äänivahvistinta liitetyn tasapainotetun modulaattorin vaikutuksesta.

Kuinka piiri toimii

Digitaalisen terapiamme kaavakuva on esitetty yllä olevassa kuvassa.

U1 voi olla joko CD4069- tai 74C04-heksamuuntaja, sitä käytetään kuten vakiotaajuinen oskillaattori, joka on kiinteästi noin 100 kHz.

IC U2 sisältää vaihtelevan taajuuden oskillaattorin ja tasapainotetun modulaattorin piirin jäljellä olevan osan toteuttamiseksi.

CD4046 on vaihelukitun silmukan kokoonpano ja se oli alun perin luotu taajuuskerrointyyppisille sovelluksille. Sen komponentit kuitenkin täyttävät vaatimuksemme moitteettomasti.

R3, R4. ja C2 muodostavat sisäänrakennetun oskillaattorisirun keskitaajuuden. Antenni luo rinnakkaisen kapasitanssin yhdessä C2: n kanssa, mikä mahdollistaa taajuuden muuttumisen monta kilohertsiä, kun ihmisen käsi lähestyy antennia.

R4: n toteuttama nollaohjausresitori mahdollistaa muuttuvan oskillaattorin kiinnittämisen samalla taajuudella kuin kiinteä oskillaattori.

Jos erotaajuus on alle 15 Hz, se on kuuloalueemme alemman taajuusrajan alapuolella.

Säätämällä kahta oskillaattoria identtiselle taajuudelle Theremin pysyy mykistettynä, kunnes operaattori tai esiintyjä siirtää kätensä lähelle antennia.

Kahden oskillaattorin luomat taajuudet yhdistetään yksinomaisella TAI-portilla IC 4046: n sisällä.

Tämä portti toimii kuin digitaalinen tasapainotettu modulaattori, joka luo summa- ja erotaajuudet, kuten aiemmin keskusteltiin. TAI-porttilähtö kytketään tämän jälkeen vaihtovirtaan C3: n kautta TASON ohjausvastuksella R5 ja lähtöliittimellä nopeaan integrointiin ulkoisen äänivahvistimen kanssa. Piirin virtalähteeksi voidaan käyttää 9 V: n PP3-akkua.

PCB-mallit

Se on yksinkertainen piiri ja se voidaan koota 2x2-tuuman piirilevyllä. Thereminin piirilevyn raitojen asettelu alla olevan kuvan mukaisesti:

Yksi tärkeä näkökohta on, että Theremin on asennettava vain metallikoteloon, koska metalli muodostaa suojan, joka eliminoi suuresti oskillaattoreiden mahdollisuuden muuttua taajuudessa.

Metallikotelon ansiosta teremiini on paljon yksinkertaisempi kalibroida.

C1: n ja C2: n on molempien oltava hopeakille kondensaattoreita optimaalisten tulosten saavuttamiseksi, mieluiten toleranssilla ± 5 prosenttia.

Koska molemmat sirut ovat CMOS, on erittäin suositeltavaa sisällyttää IC-liitännät. Sen lisäksi hallituksen asettelu ja kokoonpano ovat kriittisiä.

Kun projekti on valmis, meidän on työskenneltävä asentamalla antenni ja kiinnittämällä se levylle.

Koska antenni on suojattu hienolla kromipinnoitteella, johtoa ei voida juottaa tehokkaasti itse antenniin. Liitä vain pieni lanka yhteen aluslevystä ja kiinnitä se 2-56-koneruuviin ja pultti-antenniin (katso kuva 5).

Kalibrointi ja testaus

Kokoonpanon valmistuttua tarkista Theremin huolellisesti liitosten vikojen, heikkojen juotosliitosten ja muiden mahdollisten ongelmien varalta. Jos kaikki näyttää täydelliseltä, liitä Theremin johdolla äänivahvistimeen, lisää laitteeseen akku ja kytke se päälle.

Lisää äänenvoimakkuutta hitaasti ja asteittain LEVEL-säätimellä. Jos kaikki toimii oikein, saatat olla onnistunut kuulemaan korkean äänen. Käden heiluttaminen lähelle antennia saa äänen voimakkuuden lisääntymään. Yritä kasvattaa antennin pituutta täydelle kapasiteetilleen ja hienosäädä ZERO-säätönuppia tunnistaaksesi makea kohta, jossa kuollut alue tai tyhjä kohta havaitaan, kunnes tietysti kätesi tuodaan lähelle antennia.

Piirin vianmääritys

Jos viritys ei saavu mihinkään viritettyyn kohtaan, yritä lyhentää antennia muutamalla tuumalla ja kokeile sitä uudelleen.

Kun asennus on toteutettu tarkasti, Thereminin pitää olla mykistettynä, kunnes käyttäjä heiluttaa kätensä muutaman tuuman päässä antennista.

Saatat kohdata lukuisia näkökohtia, jotka vaikuttavat ihmiskehon kapasitanssiin, ja kaikki nämä voivat vaikuttaa Thereminin tehokkuustasoon.

Asennot, kuten antennin pituus, ilman kosteus, koko ja käyttäjän puku sekä kengän pohjan kestävyys maahan, voivat kaikki vaikuttaa perustelemaan muutoksia ZERO-säätöjen säätöihin.

Joitakin käytäntöjä noudattaen ZERO-säädin voidaan asettaa asianmukaisesti muutamassa sekunnissa.

Lopuksi, Thereminille on tarjottava muutama minuutti, jotta se muuttuu vakaana lämpötilan vaihteluiden takia pian sen jälkeen, kun syöttöjännite on ensin kytketty päälle.

Kun Theremin on jännitteellinen ja heti nollattu, se todennäköisesti aiheuttaa virityksen ajautumisen ja vaatii uudelleenkalibrointia toistuvasti.

Tehokkain keino olisi kytkeä virta päälle LEVEL-säätimellä kokonaan alas ja antaa Thereminille lämpenemiseen muutama minuutti tai enemmän ennen ZERO-säätimen kalibrointia.

Johtopäätös

Theremin toimii luonnollisesti ja erityisillä äänitehosteilla.

Äänenvoimakkuuspedaalin avulla voit tuoda dynamiikkaa ja tuoda esiin häipymiä, ja melkein mikä tahansa kitaristien tai syntetisaattoreiden maadoituslaite voi muuttaa joitain elementtejä äänen laadusta.

Thereminin eteerinen ääni toimii upeasti käyttämällä kaiun ja viiveen liittyviä parannuksia.

Riippumatta siitä, käytetäänkö Thereminiä erikoistehosteiden generaattorina rock-ryhmille tai elokuvaorganisaatioille vai yksinkertaisesti rikastuttamaan tulevaa Halloween-juhlaasi, huomaat, että tämä vempain voi tarjota sinulle paljon epätavanomaisia ​​äänitehosteita käyttämällä uskomattoman nöyriä kustannuksia aikaa tai rahaa.

Paitsi, että Theremin on kiehtova ja informatiivinen, se on todella hauskaa!

Osaluettelo

C1, C2 - 51pF, hopea kiillekondensaattori
C3 - 1nF, 25-WVDC elektrolyyttikondensaattori
C4 - 220pF, 25 WVDC elektrolyyttikondensaattori
R1 - 1 M, 1/4 wattia. 5% vastus
R2, R3 -100k, 1/4-watti, 5% vastus
R4 -10k, lineaarinen potentiometri
R5 -10k, äänipotentiometri
R6 - 47 ohmia, 1/4 wattia, 5% vastus
U1 - IC 4069 tai IC 74C04 CMOS hex invertteri / puskuri, integroitu piiri
U2 - IC 4046 vaihelukittu silmukka, integroitu piiri

LISÄOSAT JA MATERIAALIT
Painetut piiri- tai perfboard-materiaalit, yleiskäyttöinen alumiinikotelo, IC-pistorasiat, 9 voltin transistori -radioakku, 9 voltin paristokiinnike, johdin, juote, laitteisto, syövytysratkaisu (tarvittaessa) jne.