Digital Theremin Circuit - Machen Sie Musik mit Ihren Händen

Digital Theremin Circuit - Machen Sie Musik mit Ihren Händen

Benannt nach seinem Schöpfer, das Theremin entstand in der Sowjetunion in den frühen 1920er Jahren. Dies bestand aus einem Container, in dem einige Antennen installiert waren. Es gab kein Keyboard zum Spielen, keine Saiten wie bei Gitarren. Vielmehr nutzte das Theremin die Kapazität des menschlichen Körpers, um die Lautstärke und die Tonhöhe sowie das ausgegebene Musiksignal zu manipulieren. Der Bediener musste nur mit den Armen nahe an den Antennen winken, um einen entsprechend variierenden Musikton zu erzeugen!

Beitrag von Ragini Sharma



Frühe Anwendungen

Die bedeutendste Anwendung des Theremins war in einer Vielzahl von Low-Budget-Horrorfilmen. Die gruseligen Strooling-Geräusche, die in diesen Filmen während vieler Aktionen zu hören waren, wurden tatsächlich von einem Theremin-Gerät erzeugt.



Ebenso wurden sie auch in vielen Pop- und Rockmusikkonzerten verwendet. Obwohl das erste Theremin einige Antennen und eine Vielzahl von Rohren und abgestimmten Schaltkreisen verwendete, vereinfacht das Ersetzen durch moderne integrierte Schaltkreise die Arbeit drastisch.

Wie viel wird es kosten?

In diesem Beitrag lernen wir die Entwicklung eines einfachen Theremins mit Komponenten, die möglicherweise weniger als 5 US-Dollar wert sind. Elektronische Enthusiasten, die eine Junkbox voller Komponenten haben, könnten es schaffen, die Arbeit zu möglicherweise geringeren Kosten zu erledigen.



Das Theremin wird mühelos zusammengestellt und angewendet, auch von Personen ohne musikalische Qualifikation. Darüber hinaus könnte das Theremin eine Menge Vergnügen bereiten, besonders bei Halloween-Feiern!

In dieser Schaltung werden die Rohre und LC-Schaltungen tatsächlich mit ein paar kostengünstigen und leicht verfügbaren ICs ausgetauscht, um das vorgeschlagene digitale Theremin zu erzeugen.

Das Blockdiagramm verstehen

Ein Blockschaltbild der Schaltung ist im Folgenden in Abb. 1 zu finden.



Das Theremin arbeitet mit zwei Hochfrequenzoszillatoren. Einer dieser Oszillatoren arbeitet mit einer konstanten Frequenz, während der andere durch die Körperkapazität des Bedieners variabel ist.

Die von den beiden Oszillatoren erzeugte Frequenz wird durch eine exklusive Schaltung kombiniert, die als symmetrischer Modulator bezeichnet wird.

Der symmetrische Modulator dämpft die Anfangssignale und erzeugt eine komplizierte Übertragung, die die Summen- und Differenzfrequenzen in den beiden Eingängen enthält.

Wenn ein bestimmter Oszillator bei 100 kHz und der zweite bei 101 kHz arbeitet, erhalten wir einen Ausgang, der ein Frequenzpaar bei 201 kHz und 1 kHz bildet.

Da der höhere Bereich der menschlichen Hörfähigkeit auf höchstens 20 kHz beschränkt ist, ist aufgrund des Einflusses des vor einem Audioverstärker angeschlossenen symmetrischen Modulators nur die Differenzfrequenz von 1 kHz hörbar.

Wie die Schaltung funktioniert

Das schematische Bild für unser digitales Theremin ist in der obigen Abbildung dargestellt.

U1 kann entweder ein Hex-Wechselrichter CD4069 oder 74C04 sein, er wird wie ein Oszillator mit konstanter Frequenz verwendet, der auf 100 kHz festgelegt ist.

Der IC U2 enthält den Oszillator mit variabler Frequenz und den symmetrischen Modulator, um den verbleibenden Teil der Schaltung zu erreichen.

Der CD4046 ist eine Phase-Locked-Loop-Konfiguration und wurde ursprünglich für Anwendungen vom Typ Frequenzvervielfacher entwickelt. Seine Komponenten erfüllen jedoch unsere Anforderungen einwandfrei.

R3, R4. und C2 die Mittenfrequenz des eingebauten Oszillatorchips festlegen. Die Antenne erzeugt zusammen mit C2 eine parallele Kapazität, die es ermöglicht, die Frequenz um viele Kilohertz zu ändern, wenn sich eine menschliche Hand der Antenne nähert.

Der von R4 implementierte ZERO-Steuerwiderstand ermöglicht es, den variablen Oszillator auf die identische Frequenz zu fixieren, die dem festen Oszillator entspricht.

Wenn die Differenzfrequenz unter 15 Hz liegt, liegt sie unter der unteren Frequenzschwelle unseres Hörbereichs.

Durch Einstellen der beiden Oszillatoren auf die identische Frequenz bleibt das Theremin stummgeschaltet, bis der Bediener oder der Darsteller seine Hand nahe an die Antenne bewegt.

Die von den beiden Oszillatoren erzeugten Frequenzen werden durch ein exklusives ODER-Gatter innerhalb des IC 4046 kombiniert.

Dieses Gate funktioniert wie ein digitaler symmetrischer Modulator, der die Summen- und Differenzfrequenzen wie zuvor beschrieben erzeugt. Der ODER-Gatterausgang wird anschließend über C3 mit dem LEVEL-Steuerwiderstand R5 und einer Ausgangsbuchse für eine schnelle Integration mit einem externen Audioverstärker wechselstromgekoppelt. Eine 9-V-PP3-Batterie kann zur Stromversorgung des Stromkreises verwendet werden.

PCB Designs

Es ist eine einfache Schaltung und kann mit einer 2x2-in-Platine zusammengebaut werden. Ein Schienenlayout für die Leiterplatte von Theremin, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Ein wichtiger Aspekt ist, dass das Theremin nur in einem Metallgehäuse montiert werden darf, da das Metall eine Abschirmung bildet, die die Möglichkeit einer Frequenzänderung der Oszillatoren stark ausschließt.

Mit dem Metallgehäuse lässt sich das Theremin viel einfacher kalibrieren.

C1 und C2 müssen beide Silberglimmerkondensatoren sein, um optimale Ergebnisse zu erzielen, idealerweise mit einer Toleranz von ± 5 Prozent.

Da beide Chips CMOS sind, wird dringend empfohlen, IC-Sockel einzubauen. Abgesehen davon ist das Layout und die Montage der Platine unkritisch.

Sobald das Projekt abgeschlossen ist, müssen wir die Antenne installieren und an der Platine befestigen.

Da die Antenne mit einer feinen Chrombeschichtung geschützt ist, ist es nicht möglich, einen Draht alleine effektiv an die Antenne anzulöten. Schließen Sie einfach ein kleines Stück Draht an eine der Unterlegscheiben an und befestigen Sie es an einer 2-56-Maschinenschraube und einer Schraubenantenne (siehe Abbildung 5).

Kalibrierung und Prüfung

Überprüfen Sie das Theremin nach Abschluss der Montage genau auf Defekte in den Verbindungen, schwache Lötstellen und andere mögliche Probleme. Wenn alles perfekt aussieht, schließen Sie das Theremin mit einem Kabel an einen Audioverstärker an, fügen Sie dem Gerät eine Batterie hinzu und schalten Sie es ein.

Erhöhen Sie die Lautstärke langsam und schrittweise mit dem LEVEL-Regler. Wenn alles richtig funktioniert, können Sie möglicherweise ein hohes Quietschen hören. Wenn Sie jetzt mit der Hand in die Nähe der Antenne winken, sollte sich die Tonhöhe verstärken. Versuchen Sie, die Antennenlänge auf ihre volle Kapazität zu erhöhen, und stellen Sie den ZERO-Steuerknopf fein ein, um einen Sweet Spot zu identifizieren, an dem eine Totzone oder ein Nullpunkt bemerkt wird, bis Ihre Hand natürlich in die Nähe der Antenne gebracht wird.

Fehlerbehebung bei der Schaltung

Falls das Quietschen nicht an einer abgestimmten Stelle ankommt, versuchen Sie, die Antenne um einige Zentimeter zu verkürzen, und versuchen Sie es erneut.

Sobald die Einrichtung genau durchgeführt wurde, sollte das Theremin stummgeschaltet bleiben, bis der Bediener seine Hände innerhalb weniger Zentimeter von der Antenne bewegt.

Möglicherweise stoßen Sie auf zahlreiche Aspekte, die die Kapazität des menschlichen Körpers beeinflussen, und alle diese Aspekte können die Effizienz des Theremins beeinflussen.

Aspekte wie die Antennenlänge, die Luftfeuchtigkeit, die Größe und das Kostüm des Bedieners sowie der Widerstand der Schuhsohle gegen den Boden können Einfluss darauf haben, dass die Einstellungen der NULL-Steuerung geändert werden.

Durch etwas Übung konnte die ZERO-Steuerung in Sekundenschnelle entsprechend eingestellt werden.

Schließlich muss dem Theremin einige Minuten angeboten werden, um aufgrund von Temperaturschwankungen kurz nach dem ersten Einschalten der Versorgungsspannung stabil zu werden.

Wenn das Theremin erregt und sofort auf Null gestellt wird, wird die Abstimmung wahrscheinlich driften und wiederholt eine Neukalibrierung erfordern.

Das effektivste Mittel wäre, die Stromversorgung mit dem LEVEL-Regler vollständig auszuschalten und das Theremin etwa einige Minuten zum Aufwärmen bereitzustellen, bevor der ZERO-Regler kalibriert wird.

Fazit

Das Theremin arbeitet natürlich und mit speziellen Audioeffekten.

Ein Lautstärkepedal ermöglicht es Ihnen, Dynamik zu erzeugen und Ausblendungen einzuführen, und fast jedes Bodengerät für Gitarristen oder Synthesizer kann einige Elemente der Klangqualität verändern.

Der ätherische Klang des Theremin wirkt wunderbar mit Echo- und Verzögerungsverbesserungen.

Unabhängig davon, ob das Theremin als Spezialeffektgenerator für Rockgruppen oder Kinoorganisationen oder einfach zur Bereicherung Ihrer zukünftigen Halloween-Feier eingesetzt wird, werden Sie feststellen, dass dieses Gadget Ihnen mit einem unglaublich bescheidenen Aufwand viele unkonventionelle Soundeffekte bieten kann von Zeit oder Geld.

Das Theremin ist nicht nur faszinierend und informativ, es macht auch großen Spaß!

Liste der Einzelteile

C1, C2 - 51pF, Silberglimmerkondensator
C3 - 1nF, 25-WVDC-Elektrolytkondensator
C4 - 220pF, 25-WVDC-Elektrolytkondensator
R1 - 1 M, 1/4 Watt. 5% Widerstand
R2, R3 -100k, 1/4 Watt, 5% Widerstand
R4 -10k, lineares Potentiometer
R5 -10k, Audio-Potentiometer
R6 - 47 Ohm, 1/4 Watt, 5% Widerstand
U1 - IC 4069 oder IC 74C04 CMOS Hex Hex Inverter / Buffer, integrierte Schaltung
U2 - IC 4046 Phasenregelkreis, integrierte Schaltung

ZUSÄTZLICHE TEILE UND MATERIALIEN
Bedruckte Schaltungs- oder Perfboard-Materialien, Aluminiumgehäuse für allgemeine Ersatzantennen, IC-Buchsen, 9-Volt-Transistor-Radiobatterie, 9-Volt-Batterieclip, Draht, Lötmittel, Hardware, Ätzlösung (falls erforderlich) usw.




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