デジタルテルミン回路–あなたの手で音楽を作る

その作成者にちなんで名付けられ、 テルミン 1920年代の初めにソビエト連邦で始まりました。これは、2つのアンテナが取り付けられたコンテナで構成されていました。演奏するキーボードがなく、ギターのような弦もありませんでした。むしろ、テルミンは人体の静電容量を利用して、音量とピッチ、および出力された音楽信号を操作しました。オペレーターは、アンテナの近くで腕を振るだけで、それに応じて変化する楽音を生成できました。

RaginiSharmaによる寄稿

初期のアプリケーション

テルミンの最も重要な用途は、数え切れないほどのさまざまな低予算のホラー映画です。多くのアクションの間にそれらの映画で聞かれる不気味なよだれをたらしている音は、実際にはテルミン装置から作成されました。

同様に、それらは多くのポップやロックの音楽コンサートでも使用されています。最初のテルミンは、いくつかのアンテナとさまざまなパイプおよび同調回路を使用していましたが、それらを最新の集積回路に置き換えると、作業が大幅に簡単になります。

いくらかかるでしょうか？

この投稿では、5ドル未満の価値がある可能性のあるコンポーネントを使用した簡単なテルミンの開発について学習します。コンポーネントでいっぱいのジャンクボックスを持っている電子愛好家は、おそらくより低いコストで仕事を成し遂げることができるかもしれません。

テルミンは、音楽の資格を持たない個人でも簡単にまとめて適用できます。その上、テルミンは、特にハロウィーンのお祝いで、たくさんの楽しみがあるかもしれません！

この回路では、パイプとLC回路が実際にいくつかの低コストですぐに利用できるICに変更され、提案されたデジタルテルミンが生成されます。

ブロック図を理解する

回路のブロック図は、次の図1にあります。

テルミンは、機能するために2つの高周波発振器のセットで動作します。これらの発振器の1つは一定の周波数で機能し、もう1つはオペレータの体の静電容量によって変化します。

2つの発振器から生成された周波数は、平衡変調器と呼ばれる専用回路を介して結合されます。

平衡変調器は初期信号を減衰させ、2つの入力の和と差の周波数を含む複雑な伝送を生成します。

1つの特定の発振器が100kHzで動作し、2番目の発振器が101 kHzで動作している場合、201kHzと1kHzの周波数のペアを構成する出力が得られます。

人間の聴力範囲はせいぜい20kHz程度に制限されているため、オーディオアンプの前に接続された平衡変調器の影響により、1kHzの差周波数しか聞こえません。

回路のしくみ

私たちのデジタルテルミンの概略図は上の図に示されています。

U1はCD4069または74C04六角インバーターのいずれかであり、100kHz付近に固定された定周波数発振器のように使用されます。

IC U2には、回路の残りの部分を実現するための可変周波数発振器と平衡変調器が含まれています。

CD4046はフェーズロックループ構成であり、当初は周波数逓倍器タイプのアプリケーション用に作成されていました。ただし、そのコンポーネントは私たちの要件を完璧に満たしています。

R3、R4。 C2は、内蔵発振器チップの中心周波数を確立します。アンテナはC2と一緒に並列容量を作成します。これにより、人間の手がアンテナに近づくと、周波数を数キロヘルツ変化させることができます。

R4によって実装されたZERO制御抵抗は、可変発振器を固定発振器と同じ周波数に固定することを可能にします。

差周波数が15Hz未満の場合は、聴力範囲の下限周波数しきい値を下回っています。

2つのオシレーターを同じ周波数に調整することにより、オペレーターまたはパフォーマーが手をアンテナに近づけるまで、テルミンはミュートされたままになります。

2つの発振器によって生成された周波数は、IC4046内の排他的ORゲートによって結合されます。

このゲートは、前述のように和と差の周波数を作成するデジタル平衡変調器のように機能します。その後、ORゲート出力はC3を介してLEVEL制御抵抗R5と出力ジャックを介してAC結合され、外部オーディオアンプと迅速に統合されます。回路への電力供給には、9 VPP3バッテリーを使用できます。

PCBデザイン

これは単純な回路であり、2x2インチのPCBで組み立てることができます。下の図に示すテルミンのプリント回路基板のトラックレイアウト：

重要な側面の1つは、テルミンは金属製のケースにのみ取り付ける必要があることです。これは、金属がシールドを形成し、発振器の周波数が変化する可能性を大幅に排除するためです。

金属ケースを使用すると、テルミンの校正がはるかに簡単になります。

C1とC2は両方とも、最適な結果を得るためにシルバーマイカコンデンサである必要があり、理想的には±5％の許容誤差があります。

どちらのチップもCMOSであるため、ICソケットを組み込むことを強くお勧めします。それを除けば、ボードのレイアウトと組み立ては重要ではありません。

プロジェクトが終了したら、アンテナを取り付けてボードに取り付ける作業を行う必要があります。

アンテナはクロムの細かいコーティングで保護されているため、アンテナだけでワイヤーを効果的にはんだ付けすることはできません。ワッシャーの1つに小さなワイヤーを接続し、2-56小ネジとボルトのアンテナに接続するだけです（図5を参照）。

キャリブレーションとテスト

組み立てが完了したら、テルミンに相互接続の欠陥、はんだ接合の弱さ、その他の考えられる問題がないか注意深く確認します。すべてが完璧に見える場合は、テルミンをコードでオーディオアンプに接続し、デバイスにバッテリーを追加して、電源を入れます。

LEVELコントロールでゆっくりと徐々に音量を上げていきます。すべてが正しく機能する場合は、甲高い鳴き声を聞くことに成功する可能性があります。これで、アンテナに手を近づけると、音の高さが上がります。アンテナの長さを最大容量まで増やし、ZEROコントロールノブを微調整して、もちろん手がアンテナに近づくまで、デッドゾーンまたはヌルスポットが認識されるスイートスポットを特定してみてください。

回路のトラブルシューティング

鳴き声が調整された場所に到達しない場合は、アンテナを数インチ短くして、もう一度試してください。

セットアップが正確に実装されると、オペレーターがアンテナから数インチ以内で手を振るまで、テルミンはミュートされたままになります。

人体の静電容量に影響を与える多くの側面に遭遇する可能性があり、これらすべてがテルミンの効率レベルに影響を与える可能性があります。

アンテナの長さ、空気の湿気、サイズ、操作者の衣装、靴底の地面に対する抵抗などの側面はすべて、ゼロ制御調整の変更を保証するために影響を与える可能性があります。

いくつかの練習を通して、ゼロコントロールはほんの数秒で適切に設定することができます。

最後に、テルミンは、供給電圧が最初にオンにされた直後に、温度変化のために安定するために数分提供されなければなりません。

テルミンがオンになり、すぐにゼロになると、チューニングがドリフトし、再キャリブレーションが繰り返し要求される可能性があります。

最も効果的な解決策は、LEVELコントロールを使用して電源を完全にオフにし、ZEROコントロールを調整する前にテルミンを数分ほどウォームアップすることです。

結論

テルミンは自然にそして特別なオーディオ効果で動作します。

ボリュームペダルを使用すると、ダイナミクスをもたらし、フェードアウトを導入できます。ギタリストやシンセサイザー用のほぼすべての地上デバイスは、音質のいくつかの要素を変更する可能性があります。

テルミンの空気のような音は、エコーとディレイの強化を使用して素晴らしいパフォーマンスを発揮します。

テルミンがロックグループや映画館の特殊効果ジェネレーターのように使用されているか、単に将来のハロウィーンのお祝いを豊かにするために使用されているかに関係なく、このガジェットは、信じられないほど謙虚な支出を使用して、多くの型破りな効果音を提供できることがわかります時間やお金の。

テルミンは魅力的で有益であるだけでなく、実際にはとても楽しいです！

パーツリスト

C1、C2-51pF、シルバーマイカコンデンサ
C3-1nF、25WVDC電解コンデンサ
C4-220pF、25WVDC電解コンデンサ
R1-1M、1/4ワット。 5％抵抗
R2、R3 -100k、1/4ワット、5％抵抗
R4 -10k、線形ポテンショメータ
R5 -10k、オーディオポテンショメータ
R6-47オーム、1/4ワット、5％抵抗
U1-IC4069またはIC74C04 CMOS hexインバーター/バッファー、集積回路
U2-IC 4046フェーズロックループ、集積回路

追加の部品と材料
プリント回路またはパフォーマンスボードの材料、汎用交換アンテナアルミニウムケース、ICソケット、9ボルトトランジスタラジオバッテリー、9ボルトバッテリークリップ、ワイヤー、はんだ、ハードウェア、エッチング液（必要な場合）など。