Цифровой терменвокс - создавайте музыку своими руками

Названный в честь его создателя, терменвокс зародился в Советском Союзе в начале 1920-х гг. Он состоит из контейнера, в котором установлена ​​пара антенн. У него не было ни клавиатуры, ни струнных, как в гитарах. Скорее, терменвокс использовал емкость человеческого тела для управления громкостью, высотой тона и выходным музыкальным сигналом. Оператору просто нужно было махнуть руками рядом с антеннами, чтобы создать соответственно меняющийся музыкальный тон!

Предоставлено Рагини Шарма

Ранние приложения

Наиболее значительное применение терменвокса было в бесчисленном множестве низкобюджетных фильмов ужасов. Жуткие звуки, которые слышны в этих фильмах во время многих действий, на самом деле были созданы с помощью терменвокса.

Точно так же они также использовались на многих концертах поп- и рок-музыки. Хотя в первом терменвоксе использовались пара антенн, множество трубок и настроенных схем, замена их современными интегральными схемами значительно упрощает работу.

Сколько это будет стоить?

В этом посте мы узнаем, как разработать простой терменвокс с компонентами, которые могут стоить менее 5 долларов. Энтузиасты электроники, у которых есть свалка, полная компонентов, могут справиться с работой, возможно, с меньшими затратами.

Терменвокс легко собирается и применяется даже людьми без музыкального образования. Вдобавок ко всему, терменвокс может доставить массу удовольствия, особенно на праздновании Хэллоуина!

В этой схеме каналы и LC-схемы фактически заменены парой недорогих и легкодоступных микросхем, чтобы создать предлагаемый цифровой терменвокс.

Понимание блок-схемы

Блок-схему схемы можно найти ниже на рис.1.

Терменвокс работает с набором из двух высокочастотных генераторов для работы. Один из этих осцилляторов работает с постоянной частотой, а другой регулируется емкостью тела оператора.

Частоты, генерируемые двумя осцилляторами, объединяются через эксклюзивную схему, называемую сбалансированным модулятором.

Сбалансированный модулятор ослабляет исходные сигналы и генерирует сложную передачу, которая включает суммарную и разностную частоты на двух входах.

Когда один конкретный генератор работает на частоте 100 кГц, а второй - на частоте 101 кГц, мы получим выходной сигнал, представляющий пару частот на уровне 201 кГц и 1 кГц.

Поскольку более высокий диапазон слышимости человека ограничен максимум 20 кГц или около того, будет слышна только разностная частота 1 кГц из-за влияния сбалансированного модулятора, подключенного перед усилителем звука.

Как работает схема

Схематическое изображение нашего цифрового терменвокса показано на рисунке выше.

U1 может быть шестнадцатеричным инвертором CD4069 или 74C04, он используется как генератор постоянной частоты с фиксированной частотой около 100 кГц.

IC U2 включает в себя генератор переменной частоты и сбалансированный модулятор для выполнения оставшейся части схемы.

CD4046 представляет собой конфигурацию с фазовой автоподстройкой частоты и изначально создавался для приложений с умножителями частоты. Однако его компоненты безупречно соответствуют нашим требованиям.

R3, R4. и C2 устанавливает центральную частоту встроенного чипа генератора. Антенна создает параллельную емкость вместе с C2, что позволяет изменять частоту на много килогерц, когда человеческая рука приближается к антенне.

Управляющий резистор ZERO, реализованный в R4, позволяет фиксировать переменный генератор на той же частоте, что и фиксированный генератор.

Если разность частот ниже 15 Гц, это ниже нижнего порога диапазона нашего слуха.

Настраивая два генератора на одинаковую частоту, терменвокс остается отключенным, пока оператор или исполнитель не поднесет руку к антенне.

Частоты, создаваемые двумя генераторами, объединяются логическим элементом «исключающее ИЛИ» в микросхеме IC 4046.

Этот вентиль работает как цифровой сбалансированный модулятор, который создает суммарную и разностную частоты, как обсуждалось ранее. Выход логического элемента ИЛИ затем подключается по переменному току через C3 с резистором управления УРОВНЕМ R5 и выходным разъемом для быстрой интеграции с внешним усилителем звука. Для питания цепи можно использовать батарею PP3 9 В.

Дизайн печатных плат

Это простая схема, которую можно собрать на печатной плате размером 2x2 дюйма. Схема дорожки для печатной платы терменвокса, как показано на рисунке ниже:

Одним из важных аспектов является то, что терменвокс должен быть установлен только в металлический корпус, поскольку металл образует экран, который значительно снижает вероятность изменения частоты осцилляторов.

Металлический корпус упрощает калибровку терменвокса.

Оба конденсатора C1 и C2 должны быть серебряно-слюдяными конденсаторами для достижения оптимальных результатов, в идеале с допуском ± 5%.

Поскольку обе микросхемы являются CMOS, настоятельно рекомендуется использовать разъемы для микросхем. Кроме того, некритична компоновка и сборка платы.

Как только проект будет завершен, мы должны приступить к установке антенны и прикреплению ее к плате.

Поскольку антенна защищена тонким хромированным покрытием, невозможно эффективно припаять провод к антенне самостоятельно. Просто подключите небольшой кусок провода к одной из шайб и прикрепите его к крепежному винту 2-56 и антенне болта (см. Рисунок 5).

Калибровка и тестирование

По завершении сборки внимательно проверьте терменвокс на наличие дефектов межсоединений, слабых паяных соединений и других возможных проблем. Если все выглядит идеально, подключите терменвокс шнуром к аудиоусилителю, вставьте аккумулятор в устройство и включите его.

Медленно и постепенно увеличивайте громкость с помощью регулятора LEVEL. Если все работает правильно, возможно, вам удастся услышать пронзительный визг. Теперь, взмахнув рукой рядом с антенной, вы должны повысить высоту звука. Попробуйте увеличить длину антенны до ее полной мощности и точно настройте ручку управления ZERO, чтобы определить золотую середину, где наблюдается мертвая зона или нулевая точка, пока, конечно, ваша рука не окажется рядом с антенной.

Поиск и устранение неисправностей в цепи

Если визг не доносится до настроенного места, попробуйте сделать антенну короче на несколько дюймов и повторите попытку.

После точной настройки терменвокс должен оставаться без звука, пока оператор не взмахнет руками в пределах нескольких дюймов от антенны.

Вы можете столкнуться с многочисленными аспектами, влияющими на емкость человеческого тела, и все они могут повлиять на уровень эффективности терменвокса.

Такие аспекты, как длина антенны, влажность воздуха, размер и костюм оператора, а также сопротивление подошвы обуви заземлению, могут повлиять на изменение настроек управления ZERO.

После некоторой практики регулировка ZERO может быть соответствующим образом установлена ​​за считанные секунды.

Наконец, терменвокс должен подождать несколько минут, чтобы он стабилизировался из-за колебаний температуры, вскоре после первоначального включения напряжения питания.

Когда терменвокс включен и сразу же обнулен, это, вероятно, приведет к смещению настройки и потребует повторной калибровки повторно.

Наиболее эффективным средством было бы полностью выключить питание, используя регулятор LEVEL, и дать терменвоксу несколько минут или около того для разогрева перед калибровкой регулятора ZERO.

Заключение

Терменвокс работает естественно и со специальными звуковыми эффектами.

Педаль громкости позволяет вам привнести динамику и ввести затухание, и почти любое основное устройство для гитаристов или синтезаторов может изменить некоторые элементы качества звука.

Бесплотный звук терменвокса прекрасно работает с использованием улучшений эха и задержки.

Независимо от того, используется ли терменвокс в качестве генератора специальных эффектов для рок-групп или кинематографических организаций, или просто для того, чтобы обогатить ваше будущее празднование Хэллоуина, вы обнаружите, что этот гаджет может предоставить вам множество нетрадиционных звуковых эффектов, используя невероятно скромные затраты с точки зрения времени или денег.

Терменвокс не только увлекателен и информативен, это на самом деле очень весело!

Список деталей

C1, C2 - 51пФ, конденсатор серебрянный слюдяной
C3 - электролитический конденсатор 1 нФ, 25 Вт постоянного тока
C4 - электролитический конденсатор 220 пФ, 25 Вт постоянного тока
R1 - 1М, 1/4 Вт. Резистор 5%
R2, R3 -100 кОм, 1/4 Вт, резистор 5%
R4 -10k, линейный потенциометр
R5 -10k, аудиопотенциометр
R6 - 47 Ом, 1/4 Вт, резистор 5%
U1 - IC 4069 или IC 74C04 CMOS шестнадцатеричный инвертор / буфер, интегральная схема
U2 - ФАПЧ IC 4046, интегральная схема

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ
Печатные схемы или материалы перфорированной платы, универсальный сменный алюминиевый корпус антенны, разъемы для микросхем, 9-вольтный транзистор - радиобатарея, 9-вольтный зажим аккумулятора, провод, припой, оборудование, раствор для травления (при необходимости) и т. Д.