Comment construire un Theremin
Le Theremin (du nom de son inventeur Leon Theremin) est un instrument de musique qui date des débuts de la radio et de l'électronique. Il est un simple dispositif de fréquence radio qui repose sur l'interaction de deux oscillateurs pour produire une gamme de notes musicales. Un oscillateur sert de référence tandis que le deuxième oscillateur est libre d'être influencé par la capacité de la main du joueur approchant l'antenne de tangage de l'instrument. Pour obtenir un contrôle sur le volume du son produit par l'instrument une autre disposition de l'oscillateur est utilisé.
Jouer l'instrument est un mélange intéressant de l'électronique et de théâtralité. Comme les gestes virtuoses Theremin dans l'espace, glissandos de son haut-parleur émanent du de l'instrument. Bien que le Theremin a été utilisé pour une performance musicale sérieuse, il est plus généralement reconnu pour les effets sonores étranges dans les films de science-fiction de 1950.
J'avais être jongle avec l'idée de construire un Theremin depuis la fin des années 60, mais jamais eu le temps de le faire réellement jusqu'à il y a quelques années. Voici une description des résultats d'un bon nombre de heures passées dans mon arrière-cour hangar et quelques conseils utiles pour les amateurs qui voudraient aussi un aller.
La conception
Bien que j'ai eu une forte envie de produire un instrument traditionnel, il est difficile d'ignorer les avantages du semi-conducteur lors de l'élaboration d'un projet de cette nature. Le résultat de mon travail est un instrument en utilisant les mêmes fréquences d'oscillateur et un agencement fonctionnel similaire à celui du Theremin RCA d'origine, mais en utilisant des transistors plutôt que des vannes (ou Toobs).
- oscillateur de référence Emplacement
- oscillateur à commande de pas
- Mixer
- oscillateur de commande de volume
- Volume circuit résonant et un amplificateur commandé en tension
- Amplificateur audio
- Source de courant
Chaque oscillateur utilisé dans ce Theremin est du type Colpits et utilise un inducteur à noyau de ferrite miniature et trois condensateurs en tant que composants de détermination de fréquence. Deux des oscillateurs intègrent un moyen pour permettre à l'opérateur d'ajuster leur fréquence avec un contrôle du panneau avant.
Theremin Schéma
Le diagramme montre la disposition générale des modules du Theremin. Les signaux des deux oscillateurs à pas sont introduits dans le mélangeur où les produits de somme et de différence de ces signaux sont produits. Après filtrage, seul le signal audio de différence émerge qui est envoyé à l'amplificateur commandé en tension (VCA). Le gain de l'amplificateur commandé en tension est modifiée par le signal de courant continu à partir du détecteur dans le volume circuit résonant. Ce signal de courant continu est produit en tant que l'oscillateur de volume est arrachée de sa fréquence réglée par la capacité de la main du joueur à l'approche de l'antenne de volume. La tonalité audio à partir du VCA est introduit dans l'amplificateur et, enfin, au haut-parleur.
les circuits
Chaque module peut être construit, testé et réglé de telle sorte que l'assemblage final est le processus simple accrochage tout ensemble et effectuer quelques ajustements finaux. Pour tester et régler les modules, un oscilloscope est nécessaire.
Remarque: Toutes les valeurs de condensateur sont uF, sauf indication contraire.
Hauteur de référence Oscillator (172kHz)
L'oscillateur de référence de tangage fonctionne à environ 172kHz et est coupé à la bonne fréquence par l'opérateur à l'aide du potentiomètre 10k. Une petite bobine d'induction de noyau de ferrite et plusieurs condensateurs forment le réseau de détermination de fréquence. Le signal de sortie de 172kHz de cet oscillateur est amené au module de mélangeur en utilisant une longueur de câble blindé.
Pas variable Oscillateur (172kHz)
Variable Volume Oscillateur Circuit
L'oscillateur de volume fonctionne près de 441kHz et est fortement influencée par l'antenne de volume. Lorsqu'il est correctement réglé, et la main de l'opérateur est presque toucher l'antenne, la fréquence de cet oscillateur correspondra au réglage du volume circuit résonnant. Cette condition provoque un signal maximal à apparaître aux bornes du circuit accordé et correspond à coupure audio. Le potentiomètre 10k garniture permet à l'opérateur de régler l'oscillateur à la fréquence correcte.
Volume Resonant Circuit et amplificateur contrôlé de tension
Ce module modifie le volume du Theremin en réponse aux gestes de la main du joueur. Il se compose d'un circuit résonant accordé à la même fréquence que celle produite par l'oscillateur de volume lorsque la main du joueur est proche de l'antenne. Cela provoque la tension maximale du signal à développer à travers le circuit accordé. Comme la main du joueur se déplace loin de l'antenne de volume, la fréquence de l'oscillateur de volume se déplace aussi loin de la fréquence de résonance du circuit accordé. Cela provoque la polarisation en courant continu à la base de TR1 à tomber et sa tension de collecteur à la hausse. Comme FET 1 est polarisé dans la zone ohmique, la tension croissante sur sa grille provoque sa résistance à l'augmentation de canal. Cela réduit l'effet de la dérivation à travers l'alimentation audio à deux FET et augmente le volume du signal audio.
Les caractéristiques mesurées du FET 1 lorsqu'il est polarisé dans la région ohmique
AVERTISSEMENT - TENSION MORTELLE
Si vous n'êtes pas sûr, utilisez un pack de plug-12VAC bloc d'alimentation de type en place du transformateur et le commutateur indiqué dans le schéma. Une connexion à la terre séparée sera nécessaire.
L'alimentation utilise un transformateur 240 V / 12 V CA, un redresseur en pont et un régulateur de tension 3-terminal. Les condensateurs à travers les diodes de redressement sont nécessaires pour réduire le mode commun ronflement induit.
Assemblage et les essais
Lorsque chacun des modules ont été construits et testés, il est une simple question de les assembler et effectuer quelques ajustements. La disposition des modules ne sont pas particulièrement critique, mais évidemment l'oscillateur variable de hauteur tonale doit être monté à proximité de l'antenne de hauteur tonale et l'oscillateur de volume à proximité de l'antenne de volume.
La mise en page d'un premier prototype
Le réglage précis du volume est réglé pour que le son se réduit à zéro que la main de l'opérateur touche presque l'antenne de volume. La garniture de terrain est alors ajustée de sorte que pas de tonalité retentit lorsque le joueur est debout dans la position de lecture. Le Theremin est maintenant prêt à jouer.
Pourquoi ne modifiant la polarisation en courant continu d'un oscillateur changer sa fréquence?
Je dois admettre que ce n'est pas quelque chose qui me préoccupait trop quand je bidouillage avec ce projet au début des années 90 (les Redbacks dans mon abri de jardin m'a donné plus de distraction assez de la tâche).
La non-linéarité de la courbe B-H de l'inductance
L'inducteur comporte un fer à repasser (ferrite) de base et la variation de la polarisation du transistor change le courant continu dans la bobine d'inductance déplaçant ainsi son point de fonctionnement le long de la courbe B-H. En raison de la non-linéarité de la courbe B-H, il en résulte une variation de la fréquence de l'oscillateur.
Voir l'article suivant Wikipédia sur la saturation magnétique pour une explication de la courbe B-H.
Cette explication semble tout à fait plausible. Il serait intéressant de substituer un inducteur d'air évidées pour l'inducteur évidées de ferrite et notez la différence de fonctionnement du circuit.
Jonction collecteur-base capacitance
Mike Jones-page du Royaume-Uni a souligné que le changement de parti pris serait également modifier la tension collecteur-base du transistor et ainsi modifier sa capacité de jonction.
« Qu'est-ce qui se passe réellement est que vous changez le gain de votre transistor, ce qui change le Miller-capacitance. Ceci est vraiment une capacité existante, mais un condensateur comme le comportement présenté par le transistor, en raison de la capacité de base de collecteur, multiplié par le gain du circuit « .
« Je suppose que vous avez vu le schéma de circuit pour le kit Theremin de Bob Moog. Il a écrit un article à ce sujet au début des années nonante, avant qu'il ne devienne un kit. Vous remarquerez peut-être qu'il ya un circuit « étrange » connecté à la hauteur fixe et oscillateurs volume. Il est constitué d'un transistor et quelques condensateurs et des résistances. Les pots de réglage sont reliés par l'intermédiaire d'une résistance de chacun des émetteurs de ces transistors. Ceux-ci fonctionnent de la même façon, en exerçant la capacité de Miller sur le réservoir d'oscillateur. Ceci est un peu mieux pour deux raisons:
1) Le transistor oscillateur ne doit pas faire double, à savoir que vous n'avez pas à glander avec le gain, créant éventuellement une situation où l'oscillateur pourrait arrêter parce que le gain est devenu trop faible.
2) La capacité sous-jacente de la capacité Miller est pas le collecteur à la capacité de base, mais le condensateur qui est installé à partir du collecteur à la base. Comme il est beaucoup plus grande que la capacité « naturelle » là, il domine l'effet. Cela signifie que la valeur est beaucoup mieux comprise et donc le circuit se comporte de manière plus prévisible. Ceci est un aspect important lorsque les circuits d'édition pour les autres à copier ou lors de la conception d'un kit ou d'un circuit de production « .
Quelques liens utiles
Article Wikipedia sur Leon Theremin
Les instructions sur la façon de jouer le theremin
et quelques liens proposés par la classe des jeunes technologues de Tara Pattinson: