Digital Theremin Circuit - Lav musik med dine hænder

Opkaldt efter sin skaber, theremin stammer fra Sovjetunionen i begyndelsen af ​​1920'erne. Dette bestod af en container installeret med et par antenner. Det havde ikke noget keyboard at spille, ingen strenge som i guitarer. Snarere brugte theremin menneskets kropskapacitans til at manipulere lydstyrken og tonehøjden og det musikalske output. Operatøren var bare nødt til at svinge armene tæt på antennerne for at generere en tilsvarende varierende musikalsk tone!

Bidraget af Ragini Sharma

Tidlige applikationer

Den mest betydningsfulde anvendelse af theremin har været i et utallige udvalg af horror-film med lavt budget. De uhyggelige stroolelyde, der blev hørt i disse film under mange handlinger, blev faktisk oprettet fra en theremin-enhed.

Ligeledes er de også blevet brugt i mange pop- og rockmusik-koncerter. Selvom den første theremin benyttede sig af et par antenner og en række rør og tunede kredsløb, erstatter dem med moderne integrerede kredsløb, gør arbejdet drastisk enklere.

Hvor meget vil det koste?

I dette indlæg lærer vi udviklingen af ​​en ligetil theremin med komponenter, der kan være mindre end $ 5 værd. Elektroniske entusiaster, der har en junkbox fuld af komponenter, kan muligvis få arbejdet gjort til muligvis en lavere pris.

Theremin er ubesværet sammensat og anvendt, selv af personer uden musikalske kvalifikationer. Oven i det kunne theremin være masser af nydelse, især ved Halloween-fester!

I dette kredsløb ændres rørene og LC-kredsløbene faktisk med et par billige og let tilgængelige IC'er for at generere den foreslåede Digital Theremin.

Forståelse af blokdiagrammet

Et blokdiagram over kredsløbet findes i det følgende i fig. 1.

Theremin arbejder med et sæt af to højfrekvente oscillatorer til funktion. En af disse oscillatorfunktioner med en konstant frekvens, mens den anden er variabel gennem operatørens kropskapacitans.

Frekvensen, der genereres fra de to oscillatorer, kombineres gennem et eksklusivt kredsløb kaldet den afbalancerede modulator.

Den afbalancerede modulator dæmper de indledende signaler og genererer en kompliceret transmission, der inkluderer sum- og forskelfrekvenser i de to indgange.

Når en bestemt oscillator udfører ved 100 kHz og den anden ved 101 kHz, får vi en udgang, der udgør et par frekvenser ved 201 kHz og 1 kHz.

Fordi det højere område af menneskelig evne til at høre er begrænset til højst 20 kHz, er det kun forskellen på 1 kHz, der kan lyde på grund af indflydelsen fra den afbalancerede modulator, der er forbundet før en lydforstærker.

Sådan fungerer kredsløbet

Det skematiske billede af vores Digital Theremin er vist i ovenstående figur.

U1 kunne enten være en CD4069- eller 74C04-hex-inverter, den bruges som en konstantfrekvensoscillator fast omkring 100 kHz.

IC U2 inkluderer den oscillator med variabel frekvens og en afbalanceret modulator til at opnå den resterende del af kredsløbet.

CD4046 er en faselåst loop-konfiguration og blev oprindeligt oprettet til applikationer med frekvensmultiplikator. Imidlertid opfylder dets komponenter vores krav fejlfrit.

R3, R4. og C2 etablerer centerfrekvensen for den indbyggede oscillatorchip. Antennen skaber en parallel kapacitans sammen med C2, der gør det muligt for frekvensen at blive ændret mange kilohertz, når en menneskelig hånd nærmer sig antennen.

ZERO kontrolresitoren implementeret af R4 gør det muligt for den variable oscillator at blive fikseret med den samme frekvens lig med den faste oscillator.

Hvis forskelfrekvensen er under 15 Hz, er den under den nedre frekvensgrænse i vores høreområde.

Ved at finjustere de to oscillatorer for den samme frekvens forbliver Theremin lydløs, indtil operatøren eller udøveren bevæger sin hånd tæt på antennen.

Frekvenserne skabt af de to oscillatorer kombineres af en eksklusiv ELLER-port inden i IC 4046.

Denne gate fungerer som en digital afbalanceret modulator, der skaber sum- og forskelfrekvenser som tidligere diskuteret. OR-portudgangen kobles derefter AC gennem C3 med LEVEL-kontrolmodstand R5 og et udgangsstik til hurtig integration med en ekstern lydforstærker. Et 9 V PP3 batteri kan bruges til at tænde for kredsløbet.

Printkortdesign

Det er et simpelt kredsløb og kan samles med et 2x2-in printkort. Et sporlayout for printkortet til Theremin som vist i figuren nedenfor:

Et vigtigt aspekt er, at Theremin kun skal monteres i et metalhus, da metallet danner et skjold, der i høj grad eliminerer oscillatorernes potentiale til at ændre sig i frekvens.

At have metalkassen gør det muligt for theremin langt nemmere at kalibrere.

C1 og C2 skal begge være sølvglimmerkondensatorer for optimale resultater, ideelt med en tolerance på ± 5 procent.

Da begge chips er CMOS, anbefales det stærkt at inkorporere IC-stik. Bortset fra det er bestyrelsens layout og samling ukritisk.

Når projektet er afsluttet, skal vi arbejde med at installere antennen og fastgøre den til tavlen.

Da antennen er beskyttet med en fin belægning af krom, er det ikke muligt at lodde en ledning effektivt til antennen alene. Tilslut bare et lille stykke ledning til en af ​​skiverne og fastgør det til en 2-56 maskinskrue og boltantenne (se figur 5).

Kalibrering og test

Når monteringen er afsluttet, skal du kontrollere Theremin nøje for mangler i sammenkoblingerne, svage loddefuger og andre mulige problemer. Hvis alt ser perfekt ud, skal du slutte Theremin med en ledning op til en lydforstærker, tilføje et batteri til enheden og tænde den.

Forøg langsomt og gradvist lydstyrken med LEVEL-knappen. Hvis alt fungerer korrekt, kan du muligvis være tilfreds med at høre et højt skrig. Nu, hvis du vinker din hånd tæt på antennen, skal lydens tonehøjde boostes. Prøv at øge antennelængden til dens fulde kapacitet, og finjuster ZERO-kontrolknappen for at identificere en sød plet, hvor en død zone eller nul-spot bemærkes, indtil din hånd naturligvis bringes nær antennen.

Fejlfinding af kredsløbet

Hvis squealet ikke når frem til et indstillet sted, skal du prøve at gøre antennen kortere med et par inches og prøve det igen.

Når opsætningen er implementeret nøjagtigt, skal Theremin forblive lydløs, indtil operatøren vinker sine hænder inden for få centimeter fra antennen.

Du kan komme på tværs af adskillige aspekter, der påvirker den menneskelige kropskapacitans, og alle disse kan påvirke Theremins effektivitetsniveau.

Aspekter som antennelængden, luftfugtigheden, størrelsen og operatørens kostume og skosålens modstand mod jorden kan alle påvirke for at berettige til en ændring i NUL-reguleringsjusteringerne.

Gennem en del øvelse kunne ZERO-kontrollen indstilles korrekt i løbet af få sekunder.

Endelig skal Theremin tilbydes et par minutter for at blive stabil på grund af temperaturvariationer kort efter, at forsyningsspændingen oprindeligt er tændt.

Når Theremin er aktiveret og straks nulstillet, vil det sandsynligvis medføre, at indstillingen glider og kræver gentagen kalibrering gentagne gange.

Det mest effektive middel ville være at tænde for strømmen ved hjælp af LEVEL-kontrolenheden helt nede og give Theremin flere minutter eller deromkring til at varme op, inden ZERO-kontrollen kalibreres.

Konklusion

Theremin fungerer naturligt og med specielle lydeffekter.

En lydpedal giver dig mulighed for at bringe dynamik og introducere fadeouts, og næsten enhver jordanordning til guitarister eller synthesizere kan ændre nogle få elementer af lydkvaliteten.

Theremens æteriske lyd fungerer vidunderligt ved hjælp af ekko- og forsinkelsesforbedringer.

Uanset om Theremin er brugt som en specialeffektgenerator til rockgrupper eller biograforganisationer eller blot for at berige din fremtidige Halloween-fest, vil du opdage, at denne gadget kan give dig masser af ukonventionelle lydeffekter ved hjælp af en utrolig ydmyg udgift med hensyn til af tid eller penge.

Ikke kun er Theremin fascinerende og informativ, det er faktisk sjovt!

Liste over dele

C1, C2 - 51pF, sølvglimmer kondensator
C3 - 1nF, 25-WVDC elektrolytkondensator
C4 - 220pF, 25-WVDC elektrolytkondensator
R1 - 1M, 1/4-watt. 5% modstand
R2, R3 -100k, 1/4-watt, 5% modstand
R4 -10k, lineært potentiometer
R5 -10k, lydpotentiometer
R6 - 47 ohm, 1/4 watt, 5% modstand
U1 - IC 4069 eller IC 74C04 CMOS hex inverter / buffer, integreret kredsløb
U2 - IC 4046 faselåst sløjfe, integreret kredsløb

YDERLIGERE DELE OG MATERIALER
Trykt-kredsløbs- eller perfboardmaterialer, almindelig udskiftning af antennehus i aluminium, IC-stik, 9-volts transistor-radiobatteri, 9-volts-batteriklemme, ledning, lodde, hardware, ætsningsløsning (hvis nødvendigt) osv.