Wie ein Theremin bauen
Das Theremin (benannt nach seinem Erfinder Leon Theremin) ist ein Musikinstrument, das aus den frühen Tagen des Radios und Elektronik stammt. Es ist eine einfache Hochfrequenzvorrichtung, die auf der Wechselwirkung von zwei Oszillatoren setzt eine Reihe von Noten zu erzeugen. Ein Oszillator dient als Referenz, während der zweite Oszillator ist frei von der Kapazität der Hand des Spielers beeinflusst werden Annäherung an die Tonhöhen Antenne des Instruments. Um die Kontrolle über das Volumen des durch das Instrument eine weitere Oszillatoranordnung erzeugten Schalls zu erreichen, verwendet.
das Instrument zu spielen, ist eine interessante Mischung aus Elektronik und Theatralik. Da die Theremin Virtuosin Gesten im Raum ausgeht Glissandi von Ton aus dem Lautsprecher des Instruments. Obwohl das Theremin ist für ernsthafte musikalische Leistung verwendet worden, es ist in der Regel für die unheimlichen Soundeffekte im Jahr 1950 Science-Fiction-Film anerkannt.
Ich hatte sein mit dem Gedanken ein Theremin des Gebäudes seit den späten 60er Jahren, aber nie um tatsächlich bekam vor so, bis ein paar Jahren. Hier ist eine Beschreibung der Ergebnisse der ganz wenige Stunden in meinem Hinterhof verbrachten Schuppen und ein paar nützlichen Tipps für die Enthusiasten, die auch mal ran wollen könnten.
Das Design
Obwohl ich einen starken Drang ein traditionelles Instrument zu produzieren hatte, ist es schwer, die Vorteile des Halbleiters zu ignorieren, wenn ein Projekt dieser Art entwerfen. Das Ergebnis meiner Arbeit ist ein Instrument, mit den gleichen Oszillatorfrequenzen und eine ähnliche funktionelle Anordnung wie die ursprünglichen RCA Theremin verwenden, aber die Transistoren anstelle der Ventile (oder toobs) verwendet.
- Pitch Referenzoszillator
- Steigungssteueroszillator
- Rührgerät
- Volumensteuerungsoszillator
- Volumen-Schwingkreis und spannungsgesteuerten Verstärker
- Audio-Verstärker
- Energieversorgung
Jeder Oszillator in diesem Theremin verwendet wird, ist der Colpits Typ und verwendet einen Miniatur-Ferrit-Kern Induktor und drei Kondensatoren als frequenzbestimmende Komponenten. Zwei der Oszillatoren enthalten eine Einrichtung der Bediener einzustellen deren Frequenz mit einer Frontplattensteuerung zu ermöglichen.
Theremin-Blockdiagramm
Das Blockschaltbild zeigt die allgemeine Anordnung der Theremin-Module. Die Signale von den beiden Oszillatoren Tonhöhe zugeführt werden, wo den Mischer Summen- und Differenzprodukte dieser Signale erzeugt werden. Nach der Filterung tritt nur das Audiodifferenzsignal, das an den spannungsgesteuerten Verstärker (VCA) zugeführt wird. Die Verstärkung des spannungsgesteuerten Verstärkers wird durch das Gleichstromsignal von dem Detektor in dem Volumen Resonanzkreis variiert. Dieses DC-Signal wird erzeugt, wie der Volumenoszillator von seiner Sollfrequenz weg durch die Kapazität der Spieler Hand gezogen wird, wie es Antennenvolumen annähert. Der Audioton von dem VCA wird den Verstärker zugeführt und schließlich auf den Lautsprecher.
die Schaltungen
Jedes Modul kann gebaut, getestet und abgestimmt werden, so dass die Endmontage der einfache Prozess des Einhakens alles zusammen ist und ein paar letzten Anpassungen durchführen. Um die Module zu testen und abzustimmen, wird ein Oszilloskop erforderlich.
Hinweis: Alle Kondensatorwerte in uF sind, sofern nicht anders angegeben.
Pitch Referenzoszillator (172kHz)
Der Tonhöhenreferenzoszillator arbeitet bei etwa 172kHz und wird durch den Bediener auf die richtige Frequenz des getrimmten 10K Potentiometer. Ein kleiner Ferritkern Induktor und mehr Kondensatoren bilden das frequenzbestimmende Netzwerk. Das 172kHz Ausgangssignal dieses Oszillators wird den Mischer zugeführt Modul eine Länge von abgeschirmten Kabeln.
Pitch variablen Oszillator (172kHz)
Volume Variable Oszillatorschaltung
Das Volumen Oszillator arbeitet in der Nähe von 441kHz und ist stark von der Lautstärke Antenne beeinflusst. Wenn es richtig abgestimmt ist, und die Hand des Bedieners ist die Antenne fast berühren, wird die Frequenz dieses Oszillators die Abstimmung des Volumens Schwingkreises entsprechen. Diese Bedingung verursacht Maximalsignal über den Schwingkreis erscheinen und entspricht Audio cut-off. Die 10k Trimmpotentiometer ermöglicht es dem Bediener, den Oszillator auf die richtige Frequenz einzustellen.
Volume Schwingkreis und Voltage Controlled Amplifier
Dieses Modul ändert das Volumen des Theremin in Reaktion auf die Handgesten des Spielers. Es besteht aus einem Schwingkreis abgestimmt ist auf die gleiche Frequenz wie die von dem Volumenoszillator erzeugt wird, wenn die Hand des Spielers auf die Antenne in der Nähe ist. Dies bewirkt, dass ein maximale Signalspannung über den Schwingkreis entwickelt werden. Da die Hand des Spielers aus dem Volumen Antenne weg bewegt, bewegt sich die Frequenz des Oszillators Volumen auch von der Resonanzfrequenz des abgestimmten Schaltkreises entfernt. Dies bewirkt, dass die DC-Vorspannung an der Basis von TR1 abzufallen und seine Kollektorspannung ansteigen. Wie in 1 FET in dem ohmschen Bereich vorgespannt wird, bewirkt die ansteigende Spannung an seinem Gate seinen Kanalwiderstand zu erhöhen. Dadurch verringert sich die Wirkung des Shunts über den Audio-Feed 2 bis FET und erhöht die Lautstärke des Audiosignals.
Die gemessenen Eigenschaften des FET 1, wenn sie in dem ohmschen Bereich vorgespannt
WARNUNG - LETHAL VOLTAGE
Wenn Sie nicht sicher sind, eine 12VAC plug-Pack-Typ-Leistungseinheit an Stelle des Transformators und Schalter verwenden, in der schematischen Darstellung angedeutet ist. Eine separate Erdung ist erforderlich.
Die Energieversorgung verwendet einen 240VAC / 12 V AC-Transformator, Brückengleichrichter und ein 3-Terminal-Spannungsregler. Kondensatoren an den Gleichrichterdioden Gleichtakt induzierte Brummen reduzieren erforderlich.
Montage- und Prüftechnik
Wenn jedes der Module gebaut und getestet worden ist es eine einfache Sache, sie zu montieren und eine endgültige Einstellung durchzuführen. Die Anordnung der Module ist nicht besonders kritisch, aber offensichtlich die Tonhöhe variablen Oszillators sollte in der Nähe der Volumenantenne das Feld Antenne und dem Volumenoszillator Nähe montiert werden.
Das Layout eines frühen Prototyp
Das Volumen trim wird so eingestellt, dass der Ton als die Hand des Bedieners auf Null reduziert fast die Lautstärke Antenne berührt. Die Trimmung wird dann so eingestellt, dass kein Ton zu hören, wenn der Spieler in der Spielposition steht. Das Theremin ist jetzt bereit zu spielen.
Warum verändern die DC-Vorspannung eines Oszillators seine Frequenz ändern?
Ich muß zugeben, dass dies nicht etwas, das mir übermäßig besorgt, als ich in den frühen 90er Jahren etwa mit diesem Projekt des Hantieren (die redbacks in meinem Gartenhaus gab mir mehr als genug Ablenkung von der Aufgabe in der Hand).
Nichtlinearität der B-H-Kurve des Induktors
Der Induktor hat eine Eisen (Ferrit) Kern und die Veränderung des Vorspannungsstroms des Transistors, der den Gleichstrom in der Induktivität ändert sich dadurch dessen Betriebspunkt entlang der B-H-Kurve zu verschieben. Aufgrund der Nichtlinearität der Kurve B-H, führt dies zu einer Änderung in der Oszillatorfrequenz.
Siehe die folgende Wikipedia Artikel über eine magnetische Sättigung für eine Erklärung der B-H-Kurve.
Diese Erklärung scheint durchaus plausibel. Es wäre interessant, einen Luftkern Induktor für die Ferrit entkernt Induktor und beachten Sie den Unterschied in der Schaltungsbetrieb zu ersetzen.
Kollektor-Basis-Übergangskapazität
Mike Seite-Jones aus Großbritannien darauf hingewiesen, dass die Änderung der Vorspannung auch die Kollektor-Basis-Spannung des Transistors verändern würde und dadurch seine Übergangskapazität verändern.
„Was tatsächlich passiert ist, dass Sie die Verstärkung des Transistors verändern, was wiederum die Miller-Kapazität ändert. Dies ist kein Echt bestehende Kondensator, sondern ein Kondensator ähnliches Verhalten durch den Transistor, als Ergebnis der Kollektorbasiskapazität zeigt, durch die Schaltungsverstärkung multipliziert.“
„Ich nehme an, Sie den Schaltplan für Bob Moog Theremin Kit gesehen haben. Er schrieb einen Artikel darüber in den frühen neunziger Jahren, bevor es ein Kit wurde. Vielleicht haben Sie bemerkt, dass es eine ‚seltsame‘ ist Schaltung zu den festen Tonhöhe und Lautstärke Oszillatoren verbunden. Es besteht aus einem Transistor und ein paar Kondensatoren und Widerständen. Die Töpfe werden tuning über einen Widerstand mit jedem der Emitter dieser Transistoren verbunden. Diese funktionieren in der gleichen Art und Weise, durch die Miller-Kapazität auf den Oszillator Tank ausübt. Das ist ein bisschen besser für ein paar Gründe:
1) Der Oszillator-Transistor nicht über doppelte Aufgabe zu tun, das heißt Sie müssen mit dem Gewinn nicht rumschraube, möglicherweise eine Situation schaffen, in dem der Oszillator stoppen könnte, weil die Verstärkung zu niedrig bekam.
2) Die zu Grunde liegende Kapazität für die Miller-Kapazität ist nicht die Kollektor-Basis-Kapazität, aber der Kondensator, der von dem Kollektor zu der Basis installiert ist. Da es viel größer als die ‚natürliche‘ Kapazität ist, dominiert es die Wirkung. Dies bedeutet, dass der Wert ist viel besser verstanden und so die Schaltung verhält sich mehr vorhersagbar. Dies ist ein wichtiger Aspekt, wenn Schaltungen für andere zu veröffentlichen oder zu kopieren, wenn einen Kit oder Herstellungsschaltung zu entwerfen.“
Einige Nützliche Links
Wikipedia-Artikel über Leon Theremin
Anweisungen, wie das Theremin spielen
und ein paar Links von Tara Pattinson Klasse der jungen Technologen vorgeschlagen: