Digital Theremin Circuit – 손으로 음악 만들기

제작자의 이름을 따서 테레 민 1920 년대 초 소련에서 시작되었습니다. 이것은 몇 개의 안테나가 설치된 컨테이너로 구성됩니다. 연주 할 키보드가 없었고 기타와 같은 현도 없었습니다. 오히려, 테레 민은 인체의 정전 용량을 사용하여 음량과 음높이 및 출력 음악 신호를 조작했습니다. 작업자는 그에 따라 다양한 음악적 톤을 생성하기 위해 팔을 안테나 가까이로 흔들기 만하면되었습니다!

Ragini Sharma 제공

초기 애플리케이션

테레 민의 가장 중요한 적용은 셀 수없이 다양한 저예산 공포 영화에있었습니다. 많은 행동 중에 그 영화에서 들었던 으스스한 헐떡 거리는 소리는 실제로 테레 민 장치에서 만들어졌습니다.

마찬가지로 많은 팝 및 록 음악 콘서트에도 사용되었습니다. 최초의 테레 민은 몇 개의 안테나와 다양한 파이프 및 튜닝 된 회로를 사용했지만 현대적인 집적 회로로 교체하면 작업이 훨씬 더 간단 해졌습니다.

비용은 얼마입니까?

이 게시물에서는 5 달러 미만의 가치가있을 수있는 구성 요소를 사용하여 간단한 테레 민을 개발하는 방법을 배웁니다. 구성 요소로 가득 찬 정크 박스를 보유한 전자 애호가는 더 낮은 비용으로 작업을 완료 할 수 있습니다.

테레 민은 음악적 자격이없는 개인도 쉽게 조립하고 적용 할 수 있습니다. 게다가, 테레 민은 특히 할로윈 축제에서 많은 즐거움이 될 수 있습니다!

이 회로에서 파이프와 LC 회로는 제안 된 Digital Theremin을 생성하기 위해 저렴하고 쉽게 사용할 수있는 몇 가지 IC로 실제로 변경됩니다.

블록 다이어그램 이해

회로의 블록 다이어그램은 그림 1의 다음에서 찾을 수 있습니다.

Theremin은 작동을 위해 두 개의 고주파 발진기 세트와 함께 작동합니다. 이 발진기 중 하나는 일정한 주파수로 작동하고 다른 하나는 작업자의 신체 커패시턴스를 통해 가변적입니다.

두 발진기에서 생성 된 주파수는 평형 변조기라는 전용 회로를 통해 결합됩니다.

평형 변조기는 초기 신호를 감쇠하고 두 입력의 합과 차이 주파수를 포함하는 복잡한 전송을 생성합니다.

하나의 특정 오실레이터가 100kHz에서 작동하고 두 번째 오실레이터가 101kHz에서 작동하면 201kHz와 1kHz에서 주파수 쌍을 구성하는 출력을 얻을 수 있습니다.

인간이 듣는 능력의 더 높은 범위는 기껏해야 20kHz 정도로 제한되기 때문에 오디오 증폭기 앞에 연결된 평형 변조기의 영향으로 인해 1kHz 차이 주파수 만들을 수 있습니다.

회로의 작동 원리

Digital Theremin의 개략도는 위의 그림에 나와 있습니다.

U1은 CD4069 또는 74C04 헥스 인버터가 될 수 있으며, 약 100kHz로 고정 된 정 주파수 발진기처럼 사용됩니다.

IC U2는 회로의 나머지 부분을 달성하기 위해 가변 주파수 발진기와 평형 변조기를 포함합니다.

CD4046은 위상 고정 루프 구성이며 처음에는 주파수 배율기 유형 애플리케이션을 위해 생성되었습니다. 그러나 구성 요소는 우리의 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.

R3, R4. C2는 내장 발진기 칩의 중심 주파수를 설정합니다. 안테나는 C2와 함께 병렬 커패시턴스를 생성하여 사람의 손이 안테나에 접근 할 때 주파수가 수 킬로 헤르츠로 변경 될 수 있도록합니다.

R4에 의해 구현 된 ZERO 제어 저항기를 사용하면 가변 발진기를 고정 발진기와 동일한 주파수로 고정 할 수 있습니다.

차이 주파수가 15Hz 미만이면 청각 범위의 낮은 주파수 임계 값 미만입니다.

동일한 주파수에 대해 두 개의 오실레이터를 조정함으로써 Theremin은 오퍼레이터 또는 연주자가 손을 안테나에 가까이 옮길 때까지 음소거 상태를 유지합니다.

두 발진기에 의해 생성 된 주파수는 IC 4046 내의 배타적 OR 게이트에 의해 결합됩니다.

이 게이트는 앞서 논의한 바와 같이 합과 차이 주파수를 생성하는 디지털 평형 변조기처럼 작동합니다. OR 게이트 출력은 LEVEL 제어 저항 R5 및 외부 오디오 증폭기와의 빠른 통합을 위해 출력 잭이있는 C3를 통해 AC 결합됩니다. 회로에 전원을 공급하는 데 9V PP3 배터리를 사용할 수 있습니다.

PCB 설계

간단한 회로이며 2x2 인치 PCB로 조립할 수 있습니다. 아래 그림과 같이 Theremin의 인쇄 회로 기판에 대한 트랙 레이아웃 :

한 가지 중요한 측면은 Theremin이 금속 케이스에만 장착되어야한다는 것입니다. 금속은 오실레이터의 주파수 변화 가능성을 크게 제거하는 차폐를 형성하기 때문입니다.

금속 케이스가 있으면 교정이 훨씬 간단 해집니다.

C1과 C2는 모두 최적의 결과를 위해은 운모 커패시터 여야하며, 이상적으로는 허용 오차가 ± 5 %입니다.

두 칩 모두 CMOS이므로 IC 소켓을 통합하는 것이 좋습니다. 그 외에도 보드의 레이아웃과 조립은 중요하지 않습니다.

프로젝트가 완료되면 안테나를 설치하고 보드에 부착해야합니다.

안테나는 미세한 크롬 코팅으로 보호되어 있기 때문에 와이어를 안테나에 효과적으로 납땜하는 것은 불가능합니다. 와셔 중 하나에 작은 와이어를 연결하고 2-56 기계 나사와 볼트 안테나에 연결하기 만하면됩니다 (그림 5 참조).

교정 및 테스트

조립이 완료되면 Theremin의 상호 연결 결함, 약한 솔더 조인트 및 기타 가능한 문제를 면밀히 확인하십시오. 모든 것이 완벽 해 보이면 Theremin을 코드로 오디오 앰프에 연결하고 장치에 배터리를 추가 한 다음 전원을 켭니다.

LEVEL 컨트롤로 볼륨을 천천히 그리고 점차적으로 높입니다. 모든 것이 제대로 작동하면 고음의 비명을들을 수 있습니다. 이제 안테나 가까이로 손을 흔들면 사운드의 피치가 높아집니다. 안테나 길이를 최대 용량으로 늘리고 ZERO 컨트롤 노브를 미세 조정하여 당연히 손을 안테나 근처로 가져갈 때까지 데드 존 또는 널 스팟이 감지되는 스위트 스팟을 식별하십시오.

회로 문제 해결

삐걱 거리는 소리가 조정 된 지점에 도달하지 못하는 경우 안테나를 몇 인치 더 짧게 만들고 다시 시도하십시오.

설정이 정확하게 실행되면 Theremin은 작업자가 안테나에서 몇 인치 이내에 손을 흔들 때까지 음소거 상태를 유지해야합니다.

인체 커패시턴스에 영향을 미치는 다양한 측면을 접할 수 있으며,이 모든 것이 Theremin의 효율성 수준에 영향을 미칠 수 있습니다.

안테나 길이, 공기 수분, 크기, 작업자 복장, 신발 밑창 접지 저항과 같은 측면은 모두 ZERO 제어 조정을 변경하는 데 영향을 미칠 수 있습니다.

연습을 통해 ZERO 제어는 몇 초 만에 적절하게 설정 될 수 있습니다.

마지막으로, 공급 전압이 처음 켜진 직후 온도 변화로 인해 Theremin이 안정되기 위해 몇 분 동안 제공되어야합니다.

Theremin에 전원이 공급되고 즉시 제로화되면 튜닝이 드리프트되고 반복적으로 재 교정을 요구할 수 있습니다.

가장 효과적인 해결책은 LEVEL 컨트롤을 사용하여 전원을 켜고 ZERO 컨트롤을 보정하기 전에 Theremin에 몇 분 정도 워밍업을 제공하는 것입니다.

결론

Theremin은 자연스럽고 특별한 오디오 효과로 작동합니다.

볼륨 페달을 사용하면 다이나믹을 가져오고 페이드 아웃을 도입 할 수 있으며 기타리스트 또는 신디사이저를위한 거의 모든 접지 장치는 음질의 몇 가지 요소를 변경할 수 있습니다.

Theremin의 미묘한 사운드는 에코 및 지연 향상을 사용하여 훌륭하게 수행됩니다.

Theremin이 록 그룹이나 영화 조직을위한 특수 효과 생성기처럼 사용되는지 또는 단순히 미래의 할로윈 축제를 풍성하게하기 위해 사용되는지 여부에 관계없이이 가제트가 엄청나게 겸손한 비용을 사용하여 많은 색다른 음향 효과를 제공 할 수 있다는 것을 알게 될 것입니다. 시간이나 돈의.

Theremin은 매력적이고 유익 할뿐만 아니라 실제로 큰 재미입니다!

부품 목록

C1, C2-51pF,은 운모 커패시터
C3-1nF, 25WVDC 전해 커패시터
C4-220pF, 25WVDC 전해 커패시터
R1-1M, 1/4-와트. 5 % 저항
R2, R3 -100k, 1/4 와트, 5 % 저항
R4 -10k, 선형 전위차계
R5 -10k, 오디오 전위차계
R6-47 옴, 1/4 와트, 5 % 저항
U1-IC 4069 또는 IC 74C04 CMOS 헥스 인버터 / 버퍼, 집적 회로
U2-IC 4046 위상 고정 루프, 집적 회로

추가 부품 및 재료
인쇄 회로 또는 perfboard 재료, 범용 교체 안테나 알루미늄 케이스, IC 소켓, 9 볼트 트랜지스터-라디오 배터리, 9 볼트 배터리 클립, 와이어, 솔더, 하드웨어, 에칭 용액 (필요한 경우) 등