Принципиальная схема терменвокс: Etherway – терменвокс на основе схемы Р.Муга – Принципиальные электрические схемы скачать бесплатно

Терменвокс Paradox часть 2 — RadioRadar

Разное

Главная  Радиолюбителю  Разное



Терменвокс питают от внешнего стабилизированного источника постоянного напряжения +12…15 В, например от аккумуляторной батареи. Индикатор включения питания (светодиод HL1) в изготовленном образце отсутствует. Потребляемый от источника ток при работе на головные телефоны — 50…70 мА. При использовании восьмиомной динамической головки источник должен обеспечивать ток не менее 1 А. Напряжение питания высокочастотной части терменвокса (+9 В) получено с помощью интегрального стабилизатора DA1. Светодиод HL2 при работе терменвокса светится зелёным цветом, а когда звук выключен выключателем SA6 — красным.

Разъём XS4, как уже было сказано, служит для подключения дополнительных тембровых модулей. Если таких модулей нет, между контактами 1 и 2 следует установить перемычку S2. Снятие перемычки S1 отключает канал регулировки громкости и переводит микросхему DA2 в режим максимального усиления (её вход Vol соединён с источником питания внутренним резистором). Это бывает полезно при настройке инструмента.

Разъём XS1 (стандартное гнездо питания диаметром 5,5/2,1 мм) предназначен для подачи напряжения питания. Разъём XS2 (гнездо на блок DN-5BJ1 или ОНЦ-ВГ-10-5/16-Р) — универсальный. На него можно подавать питание и с него же снимать сигналы звука (в том числе подключать внешний громкоговоритель) и управления громкостью. Разъём XS3 (гнездо для аудиоштекера диаметром 3,5 мм) служит для подключения головных телефонов.

Почти все детали терменвокса расположены на печатной плате размерами 85×40 мм из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 6. На плате имеются несколько проволочных перемычек. Она рассчитана на установку постоянных резисторов и конденсаторов типоразмера 1206 для поверхностного монтажа. Но могут быть установлены и компоненты типоразмера 0806. Остальные детали, кроме диодов, транзисторов, микросхемы DD1 и дросселя L3, монтируют в отверстия. В отверстия для присоединения внешних цепей установлены штыри от разъёмов PLS.

Рис. 6. Печатная плата и детали терменвокса

Как и в [3], в качестве контурных были использованы миниатюрные катушки с ферритовыми магнитопроводами в форме гантели, на которые снаружи навинчена регулировочная чашка. Я не стал искать готовые катушки, а перемотал извлечённые из старого AM-приёмника. Встроенные в них конденсаторы пришлось отпаять или аккуратно разрушить.

Катушка L1 была изготовлена из катушки с маркировкой T790 15YD Mitsumi и индуктивностью, перестраиваемой в интервале 560…900 мкГн. Отматыванием 35 витков был получен интервал перестройки 260…460 мкГн.

Катушка L2 была изготовлена из катушки с маркировкой T791 14ZD Mitsumi и индуктивностью, перестраиваемой в интервале 560…900 мкГн. С неё тоже были отмотаны 35 витков и получен интервал перестройки 340…490 мкГн, что немного больше, чем у катушки L1, но это можно скомпенсировать увеличением ёмкости конденсатора C1.

Дроссель L3 — любой типоразмера 1206 для поверхностного монтажа с индуктивностью, указанной на схеме.

Катушка L4 была изготовлена из катушки с маркировкой M1710A. Индуктивность её самой большой обмотки перестраивалась в интервале 30…60 мГн. Для получения интервала перестройки 2,7…5,5 мГн её пришлось перемотать полностью тем же проводом. Была измерена собственная резонансная частота получившейся катушки L4. Она оказалась равной 1,45 МГц при полностью вывернутом подстроечнике.

Намоточные данные катушек сведены в таблицу.

Катушка

Ll, L2

L4

Внутренний диаметр «гантели», мм

2,1

1,6

Высота окна «гантели», мм

2

2,8

Диаметр провода, мм

0,08

0,06

Число витков

135

240

Если использовать магнитопровод неизвестного типа, нужно сначала намотать на него пробную обмотку и измерить её индуктивность. Затем удалить пробную и намотать рабочую обмотку с числом витков, отличающимся от числа витков пробной обмотки в корень квадратный раз из отношения индуктивностей необходимой и пробной обмотки. Например, если необходимо увеличить индуктивность в четыре раза, нужно намотать вдвое больше витков.

Перед изготовлением печатной платы убедитесь в совпадении отверстий для выводов катушек на плате с расположением и назначением выводов имеющихся или изготовленных катушек. Может потребоваться корректировка платы. Для проверки катушек используйте любой имеющийся измеритель индуктивности.

Из остальных компонентов подойдут практически любые современные транзисторы общего применения с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не меньше 30 В. Интегральный стабилизатор DA1 — маломощный на +9 В. На плате предусмотрено место для установки стабилизатора не только в корпусе TO-220 или TO-92, но и в корпусе для поверхностного монтажа SOT-89. Например, L78L09ABUTR или NJM78L09A. Оно обозначено DA1′. Обратите внимание на различия в номерах и расположении выводов этих стабилизаторов. Конденсаторы C1, С3-C8 должны быть с минимальным ТКЕ. Диоды 1N4148 можно заменить любыми маломощными импульсными общего применения.

Конструкция терменвокса, размещение узлов в его корпусе, а также размеры антенн показаны на рис. 7. Корпус инструмента должен быть диэлектрическим (например, фанерным), металлические части и электронные компоненты должны быть, по возможности, удалены от антенн. Сами антенны могут быть изготовлены из любых металлических трубок или прутков круглого сечения. Неточность их размеров компенсируется широким интервалом перестройки катушек L1, L2 и L4.

Рис. 7. Конструкция терменвокса

На пути проводов от антенн к печатной плате расположены переменные конденсаторы C2 и C24 с интервалом перестройки в несколько пикофарад. Они самодельные. Я не стал использовать готовые конденсаторы, желая привнести в конструкцию дух «ретро». Кроме того, сделал их перестройку многооборотной, что облегчило настройку. Ёмкость изменяется при введении подвижной заземлённой металлической пластины П-образной формы размерами 55x60x14 мм под жёсткий провод диаметром 1 мм, соединяющий антенну с платой. Один конец провода соединён с вводом антенны, а другой закреплён на диэлектрической опорной стойке. Воздушный зазор между проводом и пластиной — около 1 мм, а расположение провода «наискосок» даёт плавное изменение ёмкости. Перегиб провода, образующего неподвижную обкладку конденсатора C24, обеспечивает немного большую ёмкость и интервал её изменения, что необходимо для управления громкостью.

Поступательное движение пластины обеспечивает привод с ходовым винтом М4. Его ось расположена на такой высоте, что отогнутые вниз боковины подвижной пластины скользят по дну корпуса с некоторым трением. Все размеры — ориентировочные, отклонения компенсируются широким интервалом подстройки индуктивности катушек L1, L2, L4 и возможностью подгибать провод-статор.

При использовании конденсаторов другой конструкции располагайте их на пути проводов от антенн к печатной плате, которые должны быть как можно короче. Подвижные элементы переменных конденсаторов и их приводы, если они металлические, должны быть соединены с общим проводом терменвокса. Это обеспечит минимизацию паразитных ёмкостей и их неизменность.

На дне корпуса расположены разъёмы XS1, XS2 и узел крепления стойки (треноги), на которой устанавливают терменвокс. В крышке корпуса, напротив катушек L1, L2 и L4, просверлите отверстия под регулировочный инструмент. Они потребуются при финальной настройке терменвокса с закрытой верхней крышкой.

Расположение светодиода HL2 на верхней крышке затруднило бы её снятие. Поэтому он смонтирован внутри корпуса, а в крышку вклеен световод-рассеиватель. Плата прикреплена винтами М3 к металлическим резьбовым втулкам, вклеенным в дно корпуса.

Антенна высоты тона WA1 сделана съёмной, а антенна громкости WA2 установлена на шарнирах. В качестве материала антенн использована медная трубка диаметром 8 мм. Держатели антенн согнуты в виде буквы Г из стального прутка диаметром 6 мм. Они проходят сквозь деревянные стенки корпуса и зафиксированы в них эпоксидным клеем. Он служит дополнительным изолятором (толщина клеевого шва — около 1 мм). Чтобы клей до застывания не вытекал из швов, в качестве наполнителя использована медицинская вата. Её удобно наматывать на деталь, одновременно нанося на неё клей. Вертикальная часть держателя антенны WA1 установлена под углом 60о.

Конструкция узла крепления стойки должна обеспечивать наклон стороны инструмента, обращённой к исполнителю, на 30о вниз и быструю установку инструмента на стойку, надёжную фиксацию на ней и быстрое снятие.

Фотоснимок инструмента со снятой верхней крышкой показан на рис. 8. Встроенная динамическая головка BA1 и выключатель SA6 в этом экземпляре отсутствуют. В центре корпуса осталось место для размещения дополнительных плат. Все органы управления, за исключением переключателя SA1, находятся на передней стенке. Нужно сказать, что из-за наклона корпуса они направлены немного вниз, что, однако, не очень удобно.

Рис. 8. Инструмент со снятой верхней крышкой

В качестве выключателей SA1-SA4 использованы кнопки П2К, из которых удалены пружины и фиксаторы, а на штоки насажены ручки с утолщениями. Вытягивание (в состояние «включено») и утапливание ручек обратно (в состояние «выключено») делают их похожими на переключатели регистров органа.

Налаживание терменвокса состоит из двух стадий — проверки работоспособности узлов, в том числе пределов изменения частоты генераторов, и точной настройки. Потребуются осциллограф и щуп к нему с малой входной ёмкостью.

Сначала подстроечниками катушек L1 и L2 необходимо добиться равенства частоты генераторов, а затем подстроечником катушки L4 настроить резонансную цепь канала громкости на половину этой частоты. Затем потребуется установить подстроечным резистором R22 оптимальный режим работы детектора громкости.

Проверку работоспособности можно производить поэтапно, по мере заполнения печатной платы деталями. После установки интегрального стабилизатора DA1 и связанных с ним конденсаторов подайте на плату напряжение питания 12.15 В и проверьте наличие на выходе стабилизатора напряжения +9 В относительно общего провода. Это напряжение не должно измениться и после установки деталей генераторов на транзисторах VT1, VT2 и микросхемы DD1.

Проверьте форму выходного напряжения генераторов на резисторах R6 и R7. Она должна быть близка к показанной на рис. 4,а. Самое главное, обе осциллограммы должны пересекать уровень +4,5 В (половину напряжения питания микросхемы DD1), а их максимумы превышать этот уровень, по крайней мере, на 1 В. Это обеспечит надёжную работу счётчиков DD1.1 и DD1.2. Средний уровень осциллограмм можно сместить в нужную сторону подборкой резисторов R3 и R4.

Если с уровнями всё нормально, проверьте работу счётчиков-делителей. На всех их выходах (выводах 3-6 и 11 — 14) должны присутствовать прямоугольные импульсы амплитудой около 9 В.

Частота импульсов на выводе 11 микросхемы DD1 должна регулироваться подстроечником катушки L1 в пределах 670.810 кГц. На её же выводе 3 частота должна быть немного выше — 870…1100 кГц (её регулируют подстроечником катушки l2). Это связано с отсутствием антенны WA1.

После подключения антенны интервалы перестройки частоты двух генераторов, если не сравняются, то, по крайней мере, перекроются.

На следующем этапе проверяют работу смесителя. Вместо антенны WA1 и конденсатора C2 подключите их эквивалент — конденсатор ёмкостью 9.10 пФ. Для этого на печатной плате предусмотрены контактные площадки, обозначенные C’ и C». После установки деталей смесителя нужно, временно установив перемычку вместо одного из выключателей SA2-SA4, попытаться подстроечниками катушек L1 и L2 сравнять частоты генераторов, чтобы достичь биений, близких к нулевым. Контролируйте их на конденсаторе C17.

Биения с частотой ниже 10 Гц «поймать» довольно трудно из-за острой настройки. Если даже в крайних положениях любого из подстроечников частота биений не доходит до нуля, измените ёмкость конденсатора C1 в ту или иную сторону. На печатной плате предусмотрено место для установки параллельно ему конденсатора C1′. Форма звуковых колебаний должна приблизительно соответствовать показанной на рис. 4,б-рис. 4,г. Осциллограммы будут немного размытыми из-за остатков высокочастотных составляющих. На входе микросхемы DA2 эти остатки подавляет цепь R26C20.

Далее проверьте канал управления громкостью. Подключив вместо антенны WA2 и конденсатора C24 их эквивалент — конденсатор ёмкостью 15…17 пФ, попытайтесь добиться резонанса контура, образованного этим конденсатором и катушкой L4. Щуп-делитель осциллографа подключите к точке соединения катушки с конденсатором C19 и диодами VD2, VD3. Подстроечником этой катушки добейтесь максимума напряжения.

Если резонанса найти не удаётся, попробуйте подстроечником катушки L1 немного изменить частоту. Можно изменить и ёмкость эквивалентного конденсатора, но это значит, что катушку L4 придётся перематывать. Но не паникуйте раньше времени, с подключённой антенной всё, возможно, заработает нормально. Для достижения резонанса можно впоследствии изменить и размеры антенны.

Найдя резонанс и установив под-строечный резистор R22 в положение максимального сопротивления, проверьте напряжение на конденсаторе C27. Оно должно быть около +11 В (почти равно напряжению питания). Уменьшая сопротивление подстроеч-ного резистора, найдите точку, где это напряжение начинает уменьшаться. Если теперь слегка расстроить контур, напряжение на конденсаторе должно упасть до нуля.

Остаётся проверить работу микросхемы DA2. Без сигнала она не должна нагреваться, а постоянное напряжение на выводе 8 должно быть равно половине напряжения питания. Линия на экране осциллографа при наблюдении выходного напряжения должна быть «чистой», что свидетельствует об отсутствии самовозбуждения.

Теперь можно оценить качество звучания, установив перемычки S1, S2 и установив движок переменного резистора R24 в верхнее (по схеме) положение, соответствующее максимальной громкости. Не забудьте и про перемычку вместо одного из выключателей SA2-SA4. Поднесение руки к антенне WA1 моделируют вворачиванием подстроечника катушки L2, а к антенне WA2 — подстроечника L4.

Измерьте частоту на выводе 11 микросхемы DD1 и умножьте её на два — это будет частота образцового генератора на транзисторе VT1. Запишите её где-нибудь на внутренней стенке корпуса инструмента.

Точная настройка повторяет, по сути, манипуляции с катушками L1, L2, L4 и с подстроечным резистором R22, описанные выше. Но печатная плата должна быть установлена в корпус, и к ней подключены антенны.

Полностью соберите инструмент, установите его в рабочее положение (на стойку) и освободите пространство в радиусе около метра вокруг антенн. Установите подвижные пластины конденсаторов переменной ёмкости C2 и C24 в средние положения. Такие, в которых пластины наполовину покрывают проходящие над ними провода. Сначала попробуйте настроить инструмент без верхней крышки.

Частоты, измеренные на выводах 3 и 11 микросхемы DD1, должны быть близки. Добиться нулевых биений можно на слух. Не забудьте только снять перемычку S1, чтобы принудительно открыть канал управления громкостью. Кроме того, следует замкнуть один из выключателей SA2-SA4 и установить переменным резистором R24 максимум громкости. Переключатель SA5 должен быть в верхнем по схеме положении. После этого добейтесь нулевых биений подстроечниками катушек L1 и L2. Если до этого канал громкости был настроен, то воспользуйтесь подстроечником катушки L2.

Канал громкости также можно настроить на слух. Вернув на место перемычку S1, подстроечником катушки L4 найдите по максимуму громкости резонанс цепи антенны WA2 при отведённой от неё руке. На удобство проведения этой процедуры сильно влияет подстроечный резистор R22. При его нулевом введённом сопротивлении ничего слышно не будет, а при максимальном сопротивлении положение пика громкости станет неопределённоразмытым, поскольку детектор громкости войдёт в насыщение.

Поэтому начинать нужно с умеренного значения введённого сопротивления. Найдя резонанс, следует увеличивать сопротивление подстроечного резистора R22 до тех пор, пока громкость не перестанет расти. Далее убедитесь, что приближение руки к антенне WA2 уменьшает громкость до нуля.

Небольшие вариации громкости лучше заметны на экране осциллографа. Ещё удобнее к перемычке S1 подключить вольтметр. При правильной настройке его показания в отсутствие руки должны немного не доходить до напряжения питания и снижаться до нуля при поднесении руки к антенне.

Если подстроечник катушки L4 дошёл до одного из крайних положений, а резонанс ещё не достигнут, можно изменить частоту образцового генератора подстроечником катушки L1, но после этого придётся заново добиваться нулевых биений под-строечником катушки L2. Такая взаимосвязь регулировок — плата за упрощение схемы. В целом нужно стремиться к «вывернутым» положениям подстроечников, поскольку в этом случае будет обеспечена наилучшая температурная стабильность катушек.

Поскольку большое влияние на работу терменвокса оказывает положение рук и регулировочного инструмента, описанные процессы носят итерационный характер.

В завершение налаживания следует проверить работу конденсаторов переменной ёмкости C2 и С24. Первый должен сдвигать положение точки нулевых биений, второй — точку максимальной громкости, позволяя установить её на высоте 20…40 см от антенны.

Итак, попытка упростить и улучшить терменвокс оказалась успешной. В нём упразднён генератор канала громкости. Катушки индуктивности имеют меньшее число витков, что снижает трудоёмкость их изготовления, а у катушки канала громкости отсутствует дополнительная обмотка. Полностью устранены негармоничные призвуки. Прикосновение к антенне громкости не создаёт посторонних звуков. Музыкальный диапазон инструмента расширен применением переключателей регистров. Комбинируя положения этих переключателей, можно получать новые тембры. Микросхема AN5265 успешно «вписалась» в звуковой тракт.

Вместе с тем имеются и недостатки. Не очень заметный на практике повышенный температурный дрейф связан с использованием ферритовых магнитопроводов. Но со значительным уменьшением потребной индуктивности катушек появилась возможность делать их без магнитопроводов.

Большая нелинейность музыкальной шкалы вблизи антенны — недостаток, присущий всем терменвоксам без линеаризующей катушки. Переключатель регистров позволяет избежать игры на этом участке. При необходимости генератор канала тона можно переделать и под линеаризующую катушку.

Неустранимая ёмкостная связь между антеннами приводит к биениям в канале громкости, которые трудно отфильтровать из-за того, что их частота лежит в слышимом диапазоне, доходя до инфразвука. И хотя амплитуда этих биений невелика, а частота гармонически связана с основным тоном, они вносят свой, хоть и слабый, вклад в окраску звука.

Всем терменвоксам, даже тем, у которых связь между генераторами искусственно увеличена, свойственен «мёртвый» тембр, который быстро надоедает. Оживить звук на исполнительском уровне помогает использование техники вибрато, но лучший результат достигается подключением внешних спецэффектов (реверберации, придании звуку динамически изменяемых вокальных свойств и пр.). Для преодоления этого недостатка в рассматриваемой конструкции предусмотрен разъём для подключения дополнительных модулей.

Файл печатной платы в формате Sprint Layout 6.0 имеется здесь.

Автор: И. Мамонтов, г. Электросталь Московской обл.

Дата публикации: 06.08.2018

Рекомендуем к данному материалу …


Мнения читателей
  • nestandart / 23.06.2019 — 22:41
    так и не удалось запустить часть управления громкостью. То ли ошибка на плате, то ли ещё что то. обсуждение тут: http://caxapa.ru/929149.html

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:


И снова терменвокс. Л. Королев

Л. Королев. Журнал: «Радио», №9, 1972 год, стр. 17-19

Первенец электромузыкальных инструментов – терменвокс появился впервые в нашей стране более 50 лет назад. За это время было создано целое семейство новых ЭМИ, но радиолюбительский интерес к нему не ослабел. В последнее время в журнале «Радио» дважды публиковались описания радиолюбительских конструкций терменвоксов на лампах («Радио», 1964, № 10) и на транзисторах («Радио», 1965, № 10).


Терменвокс конструкции инженера Л. Королева.

Терменвокс, предлагаемый вниманию читателей в этом номере журнала, имеет ряд существенных преимуществ перед опубликованными ранее. В нем используется новая схема манипулятора с независимой плавной регулировкой переднего и заднего фронтов сигнала, вместо двухконтурной схемы гармонического синтеза применена более простая одноконтурная, введена стабилизация напряжения источника питания. Все это позволило значительно расширить исполнительские возможности инструмента, без соответствующего усложнения его схемы.


Функциональная схема терменвокса.

Функциональная схема нового терменвокса приведена на 2-й странице вкладки. Он состоит из штыревой антенны 1, неуправляемого 2 и управляемого 3 генераторов, контура формирования тембра 4, детектора 5, манипулятора 6, устройства формирования атаки и затухания звука 7, регулятора громкости 8. Неуправляемый генератор генерирует колебания с частотой 90 кгц. Частота колебаний управляемого генератора изменяется в пределах от 90,016 до 94 кгц. Управление частотой этого генератора осуществляется изменением емкости антенного контура при поднесении руки исполнителя к антенне во время игры на инструменте.

Колебания с обоих генераторов поступают на суммирующий контур формирования тембра 4. Напряжение биений, поступающее с контура

4, детектируется детектором 5. На нагрузке образуется напряжение, частота которого изменяется в пределах от 16 гц до 4 кгц, что соответствует диапазону основных звуков музыкальной шкалы. Продетектированное напряжение подается на манипулятор, управляемый устройством формирования атаки и затухания звука, и через регулятор громкости поступает далее на усилитель НЧ.


Рис. 1. Принципиальная схема терменвокса.

Принципиальная схема терменвокса приведена на рис. 1. Неуправляемый генератор постоянной частоты собран на транзисторе Т1 по схеме с емкостной обратной связью. Настраивается он ферритовым сердечником контурной катушки L1. Управляемый генератор собран на транзисторе Т2 также по схеме с емкостной обратной связью. Катушки L3 и L4 совместно с паразитными емкостями и емкостью антенны образуют антенный контур, резонансная частота которого близка к резонансной частоте контура генератора

L2, С8. Контурная катушка генератора L2 индуктивно связана с одной из катушек антенного контура L3.

Величина этой связи, а также настройка антенного контура, определяют мензуру инструмента. Все катушки L2, L3, L4 настраиваются ферритовыми сердечниками. Связь между катушками L2 и L3 регулируется изменением расстояния между ними.

Выходные напряжения с генераторов через цепи R5, С6 и R10, С12 поступают на контур формирования тембра L5C13. Резисторы R5, R10 служат для развязки генераторов и исключения шунтирования контура L5C13. С помощью конденсатора переменной емкости С13 контур настраивается на высшие гармоники сигналов генераторов. Причем, в положении максимальной емкости конденсатора, на контуре присутствуют только первые гармоники сигнала, а в других положениях, наряду с первыми гармониками, присутствуют вторые, третьи или четвертые. Напряжение, снимаемое с части витков катушки

L5 поступает на вход усилителя, выполненного на транзисторе Т3. Конденсатор С15 служит для подъема частотной характеристики усилителя на частотах, соответствующих высшим гармоникам сигналов генераторов.

Детектор собран на транзисторе Т4 по схеме триодного детектирования. В результате детектирования напряжения биений между первыми и высшими гармониками сигналов генераторов, на выходе детектора образуются основной тон и соответствующие обертоны. Напряжения высших частот фильтруются конденсатором C18.

С выхода детектора напряжение НЧ поступает на манипулятор. Манипулятор должен обеспечить падежное запирание канала в паузах (не хуже – 60 дб относительно номинального уровня сигнала), отсутствие переходных процессов (щелчков) при манипуляции и возможность регулировки атаки и затухания звука. Надежное запирание канала достигается применением двойной ступени затухания.

Первая ступень выполнена на диодах Д3, Д4, а вторая – на транзисторе Т5. Включается манипулятор при помощи кнопки Кн1. Работа диодной ступени основана на зависимости дифференциальных сопротивлений кремниевых диодов от величины приложенного к ним напряжения. При разомкнутых контактах кнопки Кн1 (в паузе между звуками) и отсутствии напряжения на катодах диодов Д3, Д4, они закрыты и напряжение звуковой частоты на выходе транзисторной ступени практически отсутствует. При замыкании контактов кнопки Кн1 диоды открываются и на входе транзисторной ступени появляется соответствующее напряжение. Резистор R22, транзистор Т5, резистор R24 и резисторы R25, R26 образуют мост, в одну из диагоналей которого включена первичная обмотка выходного трансформатора

Тр1, а в другую, через устройство формирования атаки и затухания звука и контакты кнопки Кн1, подается напряжение от стабилизированного источника питания. При замыкании контактов кнопки Кн1 потенциалы коллектора транзистора Т5 и точки соединения резисторов R24, R25 изменяются примерно одинаково (в случае, если мост сбалансирован), ток коммутации не проходит по первичной обмотке трансформатора Тр1 и переходные процессы в его вторичной обмотке практически отсутствуют. Балансируется мост переменным резистором R26. Напряжение звуковой частоты с выхода диодной ступени поступает на транзисторную диагональ моста, и далее на трансформатор Тр1 и на педальный регулятор громкости R34.

Атака и затухание звука формируются специальным устройством, собранным на резисторах R28 – R33, конденсаторах С24 – С26 и диодах Д10, Д11. При замыкании контактов кнопки

Кн1 питающее напряжение поступает на делитель R28, R29, R30. Конденсатор С24 через резистор R31 заряжается до напряжения, снимаемого с делителя.

Время заряда конденсатора и определяет время атаки звука. Напряжение с конденсатора С24 через открытый диод Д11 поступает на конденсатор С25 и манипулятор. Ввиду того, что постоянная времени заряда конденсатора С25 весьма мала, он не участвует в формировании атаки.

Полярность напряжения на резисторе R31, обусловленная током заряда конденсатора С24, обратна полярности включения диода Д10, поэтому диод также не оказывает никакого влияния на формирование атаки. Резистором R31 устанавливают фронт нарастания напряжения на конденсаторе С24, а следовательно, и характер атаки звука. При отпускании кнопки Кн1, конденсатор С24 через резисторы R29,

R30 и прямое сопротивление диода Д10, быстро разряжается. Потенциал катода таков, что диод Д11 закрыт и конденсатор С25 начинает медленно разряжаться через резисторы R32, R33 и подключенное к ним параллельно внутреннее сопротивление манипулятора. Кривая спада напряжения на конденсаторе С25 обуславливает затухание сигнала. Резистором R32 устанавливают требуемое время затухания. Подключение конденсатора С26 позволяет существенно увеличить время затухания. Этот режим используется для имитации звучания гавайской гитары.

Питается терменвокс от стабилизированного выпрямителя. Стабилизатор собран на транзисторе Т6 и стабилитроне Д9, что позволяет уменьшить перепады питающего напряжения, возникающие при манипуляции. Силовой трансформатор взят с достаточно большим запасом по сечению провода и сердечника, что уменьшает нагрев. Потребляемый ток по цепи питания 12 в в паузе равен 13

ма, при открытом манипуляторе – 100 ма. Терменвокс подключают к усилителю НЧ с большим входным сопротивлением (не менее 250 ком).

Детали и конструкция

В инструменте применены в основном стандартные малогабаритные детали. Самодельными являются катушки индуктивности и трансформаторы. Основные данные катушек индуктивностей и трансформаторов приведены в таблице.

Обозначение по схеме

Число витков

Провод

Индуктивность, мгн

Сердечник

L1 450 ПЭВ-1 0,12 1,1 600 НН
L2 450 ПЭВ-1 0,12
1,1
600 НН
L3 до заполнения каркаса ПЭВ-1 0,12 58 600 НН
L4 350 ПЭВ-1 0,12 27 Б18М1500НМЗ
внутренний зазор 0,1 мм
L5
1-2
2-3

12
55
ПЭВ-1 0,23 1,5 Б18М1500НМЗ
внутренний зазор 0,1 мм
Тр1
1–2
3–4

1450
2320
ПЭВ-1 0,08 Б36М2000НМ1
без зазора
Тр2
3–2–1
4–5

1270 + 930
136

ПЭВ-1 0,23
ПЭВ-1 0,17
ПЭВ-1 0,64
Ш16 × 31

Конструкция каркасов катушек L1L3 показана на рис. 2. Их можно изготовить из эбонита, полистирола, фторопласта или органического стекла. Обмотки катушек рекомендуется обернуть несколькими слоями парафинированной бумаги.


Рис. 2. Размеры каркасов катушек L1, L2, L3.

Особое внимание следует обратить на идентичность параметров деталей генераторов. Транзисторы Т1, Т2 должны быть подобраны с близкими значениями параметров. Транзисторы Т3Т5 желательно применять с коэффициентом усиления порядка 40.

Конденсатор переменной емкости – фирмы «Тесла». Конденсатотры С1, С3, С4, С8С10 – слюдяные, с малым ТКЕ. Остальные конденсаторы – любого типа. Стабилитроны Д1, Д2 следует подобрать с одинаковыми напряжениями стабилизации, а диоды манипулятора с близкими вольтамперными характеристиками. Резистор педального регулятора громкости и переменные резисторы R31 и R32 группы В. Резисторы R26 – СП0-1 или любого другого типа.

Антенной служит один из вибраторов комнатной телевизионной антенны. Высота антенны может изменяться при настройке в пределах от 40 до 80 см.


Монтажная плата генератора и манипулятора терменвокса

Терменвокс смонтирован на металлическом шасси размерами 220 × 120 × 33 мм. Вся электрическая часть выполнена на печатной плате размерами 120 × 120 × 2 мм из фольгированного гетинакса. Плата прикрепляется к шасси с помощью трех винтов. Размещение деталей на печатной плате показано па вкладке. Непосредственно на шасси установлены: cиловой трансформатор Тр2, выключатель В1, предохранитель, конденсаторы С21С23 и гнездо для подключения антенны. В подвале шасси смонтирован выпрямитель и стабилизатор. Трансформатор Тр1 размещен в подвале шасси в месте наибольшего удаления от силового трансформатора.

Терменвокс помещен в футляр, изготовленный из текстолита. В футляре имеются отверстия для антенны, ручки управления конденсатором С13 и вентиляции.

Устройство формирования атаки и затухания звука собрано на отдельном выносном пульте управления размерами 120 × 80 × 30 мм (см. вкладку). Кнопка Кн1 может быть любой конструкции, но контакты ее должны выдерживать ток порядка 150 ма. При самостоятельном изготовлении кнопки лучше всего использовать контактную группу от реле. Пульт управления соединяется с инструментом с помощью разъема.

Налаживание

Налаживание терменвокса начинают с проверки режимов транзисторов. Сопротивление резистора R27 необходимо подобрать такой величины, при которой изменения напряжения на выходе стабилизатора при манипуляции не превышали бы 0,3 в.

Далее приступают к настройке генераторов. Грубая настройка производится сердечниками катушек L1L3. При настройке неуправляемого генератора может быть применен метод фигур Лиссажу.

При этом напряжение ВЧ снимается с конденсатора С4 и через резистор сопротивлением 100 – 300 ком подается на вход осциллографа. После установки частоты генератора сердечник катушки L1 необходимо зафиксировать. При настройке управляемого генератора антенну следует заменить конденсатором, емкость которого эквивалентна емкости антенны и равна 10–15 пф. Катушку связи L3 располагают на расстоянии 3 мм от контурной катушки L2. Частоту устанавливают сердечниками катушек L2, L3.


Рис. 3. Формы кривых напряжения на выходе терменвокса:

а – при установке конденсатора С13 в положение максимальной емкоcти;
бС13 установлен в промежуточное положение, соответствующее настройке контура L5C13 на вторую гармонику генератора;
вС13 в промежуточном положении, соответствующем настройке контура L5C13 на третью гармонику генератора;
г – при установке конденсатора С13 в положение минимальной емкости.

Следующий этап налаживания терменвокса – настройка трактов формирования тембра и низкой частоты. С этой целью конденсатор С13 устанавливают в положение максимальной емкости, к выходу детектора (коллектор транзистора Т4) подключают осциллограф и, изменяя индуктивность катушек L2 и L3, устанавливают значение разностной частоты генераторов порядка 300 гц. Затем, перестроив контур L5C13 на вторую гармонику генераторов и подбирая сопротивление резистора R17, устанавливают амплитуду напряжения на выходе детектора около 0,3 в. Далее снова устанавливают конденсатор С13 в положение максимальной емкости, и сердечником катушки L5 устанавливают амплитуду напряжения звуковой частоты около 0,3 в. После этого осциллограф подключают к выходу манипулятора (вторичная обмотка трансформатора Тр1). Балансировка манипулятора производится резистором R26 по минимуму переходных процессов при манипуляции для наиболее крутых переднего и заднего фронтов нарастания звукового сигнала на конденсаторе С24. Эту операцию можно произвести на слух. Амплитуда выходного напряжения должна быть порядка 0,6 в. Формы кривых выходного напряжения при различных частотах настройки контура L5C13 для значения частоты основного тона порядка 300 гц показаны на рис. 3.

Заключительным этапом налаживания является точная настройка генераторов. Для этого антенну подключают к антенному гнезду инструмента и регулируя индуктивность катушек L2, L3 и расстояние (связь) между ними, устанавливают частотный диапазон инструмента – 4,5 – 5 октав. При игре на инструменте звук должен повышаться по мере приближения правой руки исполнителя к антенне (пальцы левой руки должны иметь контакт с металлическими частями пульта управления). Колебания генераторов должны срываться в момент резонанса антенного контура и контура генератора L2C8 при приближении плоскости ладони правой руки к антенне на расстояние нескольких миллиметров. Срыв сопровождается резким изменением высоты звука. Окончательная подстройка инструмента производится регулировкой высоты антенны перед игрой.

При достаточно идентичных деталях генераторов, уход частоты инструмента не должен превышать 10 гц.

И в заключение хотелось бы предупредить радиолюбителей, решивших построить терменвокс, что игра на нем дело непростое и требует не только хорошего музыкального слуха, но и большого опыта в исполнении музыкальных произведений.

См. также «Наша консультация» Журнал «Радио» №2 1973, стр. 60.

Миниатюрный терменвокс. Л. Королев — Журнал Радио, №1, 2009 год

Л. Королев. Журнал: «Радио», №1, 2009 год, стр. 40-43

Миниатюризация аппаратуры – процесс естественный и вполне соответствующий духу времени. И, конечно, нет никаких оснований полагать, что терменвокс – прибор на сто процентов электронный – представляет в этом плане исключение, что он ужо достиг вершины своего совершенства. Скорее, напротив, специфика такого ЭМИ непременно тяготеет к малым габаритам и соответствующей этому портативности.

Автор статьи, неутомимый поклонник отечественного терменвокса. Лев Дмитриевич Королев представляет на суд читателей свою новую разработку – миниатюрный инструмент с автономным питанием.

Инструмент предназначен для использования в профессиональной и самодеятельной исполнительской практике, для получения различных музыкальных эффектов, а также для обучения игре на нем. Несмотря на сравнительно большой объем работы по изготовлению ЭМИ, свойственный также и предыдущим опубликованным конструкциям терменвокса, инструмент прост, не содержит токарных и сложных намоточных изделий и доступен для повторения радиолюбителями средней квалификации, имеющими в своем распоряжении хотя бы простейший осциллограф и авометр. Например, вместо многовитковых (в несколько тысяч) контурных катушек, наматываемых на многосекционные точеные каркасы в предыдущих конструкциях, применены катушки с четыреста двадцатью витками и готовые стандартные каркасы.


Л. Королёв

В инструмент введен маломощный усилитель ЗЧ с динамической головкой, существенно расширяющий экс­плуатационные возможности.

Звуковысотный диапазон инструмента охватывает все основные октавы и значительную часть обертонной шкалы. Имеется возможность исполнения трели. Тембр – голосового вида с различной нюансировкой. Питается ЭМИ от встроенной батареи напряжением 9 В («Крона») или от внешнего источника постоянного тока напряжением 9… 12 В, потребляемый ток в режиме максимальной громкости не превышает 110 мА, а в режиме покоя – 10 мА. Весит терменвокс около 350 г.

На инструменте можно играть, держа его в левой руке, при этом сохраняется возможность регулировать громкость и атаку (затухание фиксированное), поль­зуясь встроенным пультом. Большой палец должен находиться на пружине датчика–регулятора громкости, указательный – на контактной пластине (на противоположной стенке корпуса инструмента). Средним и указательным пальцами манипулируют звук. Если играть на инструменте, стоящем на столе, удобнее пользоваться его основным выносным настольным пультом управления (регулируемые атака и затухание звука, звучание вида «гавайская гитара», возможность исполнения трели). Вместо основного настольного пульта можно использовать выносной ручной с регулируемыми атакой/затуханием и имитацией гавайской гитары.

В режиме нулевых биений инструмент превращается в прибор, который может быть использован, например, для ориентации в темноте или в качестве бесконтактного охранного устройства.


Рис. 1. Принципиальная электрическая схема миниатюрного терменвокса

Принципиальная схема инструмента показана на рис. 1. Детали SA2, SB3– SB5, R20–R27, В2, Х4 относятся к основному выносному пульту управления. Оба генератора – переменной частоты и постоянной – собраны на полевых транзисторах VT1 и VT2 соответственно по схеме индуктивной трехточки.

Поскольку высота штыря управления, а следовательно, и его электрическая емкость в различных эксплуатационных вариантах использования различны, для установки нормального режима работы генераторной основы предусмотрен настроечный конденсатор С1. Подстроечный конденсатор С2 – элемент установки оптимальной взаимной связи генераторов, необходимой для выравнивания мензу­ры грифа [1]. Выходные сигналы обоих генераторов объединяет суммирующая цепь СЗС4С5, где и образуются биения.

Детектирование биений выполняет эмиттерный переход транзистора VT3 с регулируемым характером нелинейно­сти. Ее регулируют изменением напряжения смещения на базе транзистора переменным резистором R5. Это приводит к изменению формы результи­рующего сигнала, определяющей различные тембровые оттенки.

Манипулятор собран на резисторном оптроне U1. Регулируемым элементом служит фоторезистор оптрона, нагруженный резистором R13. Излучающий диод оптрона включен в цепь эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT4. На базу транзистора поступает напряжение с формирователя атаки/затухания звука. Манипулируют звук двумя кнопками – SB1 и SB2, включенными параллельно. Использование двух кнопок позволяет расширить исполнительские возможности ЭМИ. Резистор R9 – токоограничивающий.

При нажатии на одну из упомянутых кнопок заряжается конденсатор С9 до напряжения около 5 В. Постоянная времени цепи зарядки в основном зависит от емкости конденсатора С9 и сопротивления резистора R12 (влиянием резистора R9 и диода VD2 можно пренебречь). Эта цепь определяет атаку звука. При отпускании манипуляционных кнопок конденсатор С9 разряжается через резистор R10 (прямое сопротивление диода VD3 пренебрежимо мало). Постоянная времени цепи разрядки определяет скорость затухания звука.

Регулятор громкости собран на та­ком же резисторном оптроне U2. Регулируемым делителем напряжения здесь служит цепь, состоящая из фоторезистора оптрона и подстроечного резистора R17. Излучающий диод оптрона включен в цепь угольного датчика нажатия В1 [2].

Приложение к датчику механического усилия (сжатия) вызывает уменьшение его сопротивления, увеличение тока через светодиод, а следовательно, увеличение коэффициента передачи оптронного регулятора. Резисторы R14, R15 – согласующие. Конденсатор С12 сглаживает чрезмерно быстрое изменение громкости при резком сжатии датчика.

Для игры на инструменте с основным выносным пультом управления их располагают на столе и соединяют разъемы Х4 и Х1. В этом режиме инструмент обладает весьма широкими исполни­тельскими возможностями – фиксиро­ванными и регулируемыми атакой и затуханием звука, звучанием типа гавайской гитары, трели.

На катоды диодов VD1, VD3 с пульта поступает напряжение 5 В и закрывает их. Поэтому разрядный резистор R10 уже не участвует в разрядке конденсатора С9, а его функция переходит к резистору R23 (или R22, R24). Манипуляцию выполняют двумя кнопками – SB4, SB5. Тумблером SA2 переключают инструмент из положения с фиксированными атакой/затуханием звука (как показано на схеме) в положение регулируемых атаки и затухания. Процессы формирования атаки и затухания аналогичны описанным выше.

Звучание гавайской гитары вызывают короткими ударами пальцами (указа­тельным или средним) по одной из кнопок SB4, SB5 пульта, при этом другим пальцем левой руки нажимают на кнопку SB3 и удерживают ее нажатой. Жесткая атака определяется малой постоянной времени цепи зарядки конденсатора С9 через резистор R20 и диод VD4, а также постоянной времени включения оптрона. Длительное затухание определено большой постоянной времени цепи раз­рядки конденсатора С9 через резисторы R26, R27 (диод VD4 при этом закрыт, так как кнопку SB3 удерживают нажатой).

При кратковременном отпускании кнопки SB3 с последующим нажатием произойдет быстрая разрядка конден­сатора С9 через резистор R23 (или R22, R24) и звучание прекратится. Таким приемом, используемым при имитации гавайской гитары, «глушат звучащую струну» пальцем.

При работе с пультом управления датчики нажатия В1 и В2 оказываются включенными параллельно. Однако датчик В1 основного блока не будет мешать работе датчика В2 пульта, так как меха­ническое усилие к датчику В1 не прикладывают, а возможным небольшим током через него можно пренебречь.

Усилитель ЗЧ DA2 питается нестабилизированным напряжением. При использовании внешнего усилителя мощности ЗЧ внутренняя динамическая головка ВА1 отключается.


Рис. 2. Принципиальная электрическая схема
пульта управления терменвоксом

Для работы с ручным переносным пультом управления инструмент располагают на столе или штативе. Принципиальная схема переносного (ручного) пульта показана на рис. 2.

В мини-терменвоксе можно использовать постоянные резисторы МЛТ, С2-23, С2-33; переменные – из серии СПЗ-4 или другие, миниатюрные. Подстроечный С2 – КТ4-21 или КТ4-25. Постоянные конденсаторы СЗ–С5, С6, С11 – любые с ТКЕ не хуже М1500. Оксидный С9 – из серий К52 (на напряжение 25 В), К53 с малым током утечки. Остальные – малогабаритные любые.

Конденсатор настройки С1 – воздушно-керамический, импортный, с настроечным винтом, электрически соединенным с корпусом. Конденсатор можно изготовить самостоятельно, взяв за основу керамический конденсатор серии КТ-2 длиной около 20 мм емкостью 100…150 пФ. Внутреннее и необходимую часть внешнего серебряного покрытия стравливают (например, кислотой), после чего заготовку вклеивают в резьбовую втулку–корпус, выточенную из латуни.

Детали генераторов (включая транзисторы), выполняющие одинаковые функции, следует подобрать попарно из одной партии с возможно близкими значениями параметров (с разницей не более 5%). Вместо КД102А подойдут диоды Д223 с любыми буквенными индексами. Вместо КПЗОЗА могут быть использованы транзисторы КП303Б.

Оптроны АОР124А заменимы любыми с временем включения не более 15 мс. Годятся и самодельные, составленные, например, из фоторезисторов СФЗ-4Б и светодиодов АЛ102АМ или других. При этом необходимо обеспечить защиту фотоприемников от внешней засветки.

Катушки L1, L2 идентичны, намотаны внавал на готовых пластмассовых каркасах и помещены в броневые магнитопроводы Б14 (диаметром 14 мм) из феррита 1500НМЗ или 1500НМ1. Чашки собраны с зазором 0,05 мм во внутрен­нем керне. Обмотки 1–2, 2–3 и 3–4 содержат соответственно по 40, 80 и 300 витков провода ПЭВ-2 0,06. Подойдет и провод диаметром 0,07 мм, но тогда число витков в обмотке 3–4 для облегчения настройки генераторов лучше увеличить до 340.

При намотке провод непрерывно раскладывают от одной щеки каркаса до другой, подобно способу «универсаль”. Выводы 1,2 и 3,4, выполненные этим же проводом, пропускают через противоположные пазы на щеке каркаса. Вывод 4 фиксируют на катушке каплей клея БФ-2.

Для выполнения зазора используют наждачный брусок сечением 10×10 мм, с одного конца сточенный до диаметра приблизительно 8 мм. Ферритовую чашку магнитопровода, удерживаемую одной рукой, прижимают внутренним керном к закругленному торцу бруска, находящегося в другой, и вращательно-возвратными движениями постепенно стачивают керн до образования зазора необходимой ширины, контролируя ее узкой полоской фольги или концом провода с наружным диаметром 0,05 мм. Всю эту операцию при известном навыке можно выполнить за 10…15 мин.

Пытаться обеспечить зазор между чашками магнитопровода с помощью прокладки по их внешней кромке не следует. Стабильной работы генераторного блока добиться, скорее всего, не удастся.

Во избежание покачиваний катушки внутри магнитопровода и связанных с этим возможных скачков высоты звука в зазор между каркасом и керном ферритовой чашки следует вложить полоску плотной бумаги. Собранную катушку крепят к плате латунным винтом М2. Феррит 1500НМЗ токопроводен, поэтому магнитопроводы следует электрически соединить с общим проводом. Для этого под каждый из них устанав­ливают прокладку из медной или латунной фольги с монтажным лепестком. Выводы катушки целесообразно изолировать тонкими ПХВ или фторопластовыми трубками.

Корпусы оптронов должны быть соединены с общим проводом, например, с помощью бандажа из жести или луженого провода.

В качестве манипуляционных для основного блока я использовал готовые кнопки ПКН150-1 после их доработки. Верхнюю часть корпуса кнопки надо аккуратно снять и ножницами надрезать контактный диск с двух диаметрально противоположных сторон так, чтобы между концами надрезов осталось примерно 3 мм. После этого кнопка при нажатии уже не должна «щелкать». Затем, спрямляя выпуклость диска плоскогубцами с узкими губками, добиваются уменьшения усилия срабатывания кнопки до 50…80 г. После этого верхнюю часть корпуса приклеивают на свое место.

На основном пульте управления манипуляционные кнопки самодельные бесшумные. На протяжении уже многих десятилетий прочно зарекомендовала себя конструкция, описанная в [1]. Для переносного пульта управления мани­пуляционные кнопки изготовлены из готовых переключателей KM1-1. У них после вскрытия удалены фиксирующие дугообразные пружины, подогнуты подвижные контакты, укорочены толкатели. Кроме этого, для уменьшения уси­лия срабатывания до 40…60 г удалены возвратные пружины из-под кнопок.

Разъем Х1Х4 – WF-5 и HU-5, но можно использовать и любые другие малогабаритные. Тумблер SA2 подойдет любой миниатюрный.


Рис. 3. Топология печатной платы терменвокса

Основной блок терменвокса собран на печатной плате из стеклотекстолита, фольгированного с одной стороны; толщина – 1,5 мм. Чертеж платы представ­лен на рис. 3. Все провода внешних соединений, детали, отмеченные на схеме звездочкой, и выводы катушек припаяны к штырям из луженого провода диаметром около 1 мм, запрессованным в отверстия в плате и припаянным к фольге.


Рис. 4. Топология печатной платы
усилителя звуковой частоты терменвокса

Усилитель ЗЧ смонтирован на отдельной печатной плате из фольгиро­ванного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы показан на рис. 4.

Рабочим штырем терменвокса служит телескопическая антенна длиной в разобранном виде 500 мм с поворотным шарниром. Длина собранной антенны и ее диаметр значения не имеют.


Рис. 5. Компоновка элементов терменвокса в корпусе G445

Инструмент смонтирован в серийном пластмассовом корпусе G445 150x80x45 мм, который можно приобрести в магазинах, торгующих радиодеталями. Все ненужные внутренние приливы и выступы в корпусе нужно срезать. Дно корпуса использовано как верхняя часть инструмента; на ней установлена динамическая головка и просверлено отверстие для рабочего штыря. Расположение узлов в корпусе схематически показано на рис. 5. Под основной платой и сбоку от нее установлены экранирующие пластины из тонкого фольгированного стеклотекстолита. Фольга экрана электрически соединена с общим проводом.

Внешняя обкладка конденсатора С1 экранирована от штыря дугообразным отрезком жесткого медного провода диаметром 0,6–0,7, впаянным концами в отверстия на плате, которые отмечены буквами А. Дуга должна быть расположена над конденсатором С1 на расстоя­нии около 10 мм.

Угольный датчик нажатия прикреплен двумя винтами М2 к верхней по рисунку стенке корпуса инструмента Прямоугольной формы пластинчатая пружина, через которую передается давление на датчик, привинчена к резьбовым втулкам, вплавленным в стенку корпуса. Пружину обязательно соединяют с общим проводом. Во время игры на инструменте она должна находиться под большим пальцем левой руки. С нижней стороны корпуса, напротив пружины, прикреплена металлическая пла­стина, также соединенная с общим проводом. Она должна быть под указательным пальцем левой руки. Эта пластина и пружина обеспечивают надежный контакт тела исполнителя с общим проводом инструмента, что совершенно необходимо для предотвращения «плавания” высоты тона инструмента.

Манипулируют звук безымянным и указательным пальцами, а на кнопку включения режима «гавайская гитара» нажимают мизинцем. Для предотвращения прогибания стенок корпуса при его сжатии между ними ставят поперечную распорку (на рис. 5 она не показана) из любого диэлектрического материала.

Рабочий штырь (антенну) крепят к съемной торцевой стенке корпуса винтом М3.


Рис. 6. Органы управления терменвоксом

Настольный пульт управления собран в пластмассовом корпусе размерами 160x150x35 мм. Подойдет также и небольшой серийный корпус, например, G760G 95x158x36 или G1280G 174,5×123,6×38. Ориентировочное расположение органов управления пульта показано на рис. 6. Подставка под большой палец левой руки – металлическая, круглая (диаметром 30…35 мм и высотой 15 мм) или прямоугольная. Она привинчена к концу плоской пружины угольного датчика нажатия В1 (см. рис. 1). Располагают подставку, которая служит своеобразной частичной опорой левой руки, под третьей фалангой большого пальца.

Пружина и подставка электрически соединены с общим проводом. Поэтому тело исполнителя, как и при игре «с рук», соединено с общим проводом. Если нарушить это соединение, напри­мер, накрыть подставку лоскутом полиэтиленовой пленки, появится возможность исполнения трели легким касанием указательным пальцем левой руки металлического язычка, электрически соединенного с общим проводом.

При этом следует иметь в виду, что образующаяся электрическая емкость между телом исполнителя и пультом должна быть в процессе исполнения трели возможно более стабильной. Указанный способ исполнения трели следует применять после приобретения устойчивых навыков игры.


Рис. 7. Выносной пульт управления терменвоксом

Переносный ручной пульт управления (см. схему на рис. 2) собран в коробке размерами 115x68x25 мм из листового алюминиевого сплава (тол­щиной 1,5 мм). Корпус угольного датчика нажатия этого пульта должен быть, разумеется, изолирован от корпуса. Расположение органов управления пульта показано на рис. 7.

Оба пульта соединяют с инструмен­том тонкими гибкими кабелями. Длина кабелей не ограничена.

Налаживание инструмента начинают до сборки и монтажа внутри корпуса. Датчик нажатия, тумблер SA1 и плату усилителя ЗЧ на этом этапе устанавли­вать не нужно. Основную плату поме­щают в корпус, временно закрепляют, припаивают резистор R5, конденсатор С1 и штырь, длину которого устанавли­вают равной 35 см. Подают питание на плату и регулировками конденсатора С1 и резистора R5 добиваются нулевых биений и их максимального размаха.

Далее подносят щуп (или «открытый» конец провода) осциллографа или частотоме­ра на расстояние 2…3 см к штырю и, увеличив усиление прибора, по наблюдаемой осциллограмме измеряют частоту управляемого генератора; образцовый генератор терменвокса при этом лучше отключить, замкнув конденсатор С1 Оптимальная частота настройки генераторов должна лежать в пределах 140… 145 кГц при длине штыря 35 см. Подгонку частоты генераторов, если это требу­ется, выполняют изменением числа витков катушки управляемого генератора.

Далее резистором R5 устанавливают максимальный раз­мах биений на коллекторе транзистора VT3 и подборкой конденсатора С5 добиваются, чтобы этот размах достиг примерно 2,5 В. Подборкой резистора R6 (а также шунтированием резистора R5) следует добиться уменьшения размаха биений в 1,5 раза от максимального значения в крайних положениях резистора R5.

Форма кривой биений при вращении ручки резистора R5 должна плавно изменяться.

Затем изменением длины вылета штыря устанавливают частоту биений в пределах 0,5…1 кГц, на базу транзистора VT4 подают импульсы напряжения 5 В и проверяют быстродействие и переключательные свойства оптрона.

Сигнал на вход осциллографа снимают с резистора R13. Оптрон пригоден для работы, если он обеспечивает атаку и затухание звука (фронт и спад импульса) не более 15 и 30 мс соответственно. Отношение максимального напряжения (когда оптрон открыт) к минимальному (оптрон закрыт) не должно быть меньше 2500. Оптрон, не дотягивающий до указанного значения быстродействия, вполне пригоден для работы в канале управления громкостью, где требования к быстродействию не столь высоки.

После этого снимают регулировочную характеристику – зависимость размаха биений на резисторе R13 от управляющего напряжения на базе транзистора VT4. Предварительно временно заменяют резистор R11 на другой, сопротивлением 4,3 кОм. Управляющее напряжение подают с движка переменного резистора сопротивлени­ем 4,7…47 кОм, включенного между цепью питания +5 В и общим проводом.

На регулировочной характеристике проводят прямую линию, совпадающую с прямолинейным участком, и в области верхнего ее загиба отмечают на этой прямой точку, в которой размах биений на 10…15 % больше, чем в лежащей на той же вертикали точке реальной характеристики. Записывают напряжение размаха в отмеченной точке. После этого на базу транзистора VT4 подают напряжение 4,5 В, подборкой резисто­ра R11 добиваются размаха, равного записанному, и впаивают резистор на свое место на плате.

Следует отметить, что указанным оптронам свойственно явление «усталос­ти”, проявляющееся в медленном уменьшении коэффициента передачи при непрерывной работе, поэтому регулировочную характеристику следует снимать как можно быстрее. В реальной эксплуатации, при исполнении музыки, эта особенность мало заметна, тем более что исполнитель непрерывно контролирует и корректирует громкость.

Затем инструмент полностью собирают, в корпус датчика нажатия В1 уста­навливают две таблетки активированного угля, движок резистора R12 пере­водят в левое, a R16 и R17 – в верхнее по схеме положение и включают питание. Частоту биений (на коллекторе транзистора VT3) устанавливают в пределах 300…500 Гц, нажимают на кнопку SB1 или SB2, измеряют и записывают размах напряжения на резисторе R13. Затем вход осциллографа подключают к выводу 2 оптрона U2, нажимают на датчик В1 с усилием около 1 кг и, медленно вращая ручку резистора R16, устанавливают размах напряжения, равный половине только что измеренного. Резистором R17 устанавливают громкость звучания, соответствующую началу ограничения сигнала усилителем DA2.

Далее манипулируют звук (нажимая на кнопки SB1, SB2 и отпуская) и проверяют эффективность регулирования атаки. Подборкой резистора R10 устанавливают приемлемое затухание звука.

Подключают основной пульт управления (соединяют разъемы Х4 и Х1) и переводят переключатель SA2 «Атака и затухание» в положение “Регулируемые» (правое по схеме). Манипулируя звук кнопками SB4, SB5, резисторами R25 и R24 устанавливают приемлемые на слух исполнителя атаку и затухание соответственно. Измеряют сопротивление резистора R25 в этом положении и припаивают постоянный резистор ближайшего номинала на место R21. Измеряют суммарное сопротивле­ние резисторов R22 и R24, и постоянный резистор ближайшего номинала припаивают на место R23.


Рис. 8. Миниатюрный терменвокс с выносным пультом

Равномерность пространственного грифа устанавливают подстроечным конденсатором С2 так, чтобы длина участков малой, первой, второй и третьей октав в средней звуковысотной позиции отличались бы не более чем на 10 % в соответствии с критерием идеального грифа [1]. Для человека с хорошим слухом это не представляет трудности.

В заключение проверяют работу инструмента с ручным выносным пультом управления.

Фотоснимок одного из вариантов инструмента с выносным пультом показан на рис. 8.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Королев Л. Терменвокс. – Радио, 2005, № 8, с. 48–51; № 9, с. 48–51.
  2. Королев Л. Угольный тензодатчик. – Радио, 2008, № 3, с. 31,32.

Л. КОРОЛЕВ, г. Москва
Редактор – Л.Ломакин,
графика – Л.Ломакин

Фотографии с радиофорумов

Автор фото Клычков Михаил


Лев Дмитриевич Королёв играет на одном из терменвоксов
собственной конструкции (на «миниатюрном» терменвоксе)




Миниатюрный терменвокс



Настольный выносной пульт управления терменвоксом



Переносный ручной пульт управления терменвоксом

Терменвокс — Википедия

Терменво́кс (theremin или thereminvox) — электромузыкальный инструмент, созданный в 1920 году советским изобретателем Львом Сергеевичем Терменом в Петрограде.

В 1919 году руководитель Физико-технического института в Петрограде Абрам Иоффе пригласил к себе на работу Льва Термена как специалиста по радиотехнике. Новому сотруднику была поставлена задача измерения диэлектрической постоянной газов при различных давлениях и температурах[1].

Поначалу измерительная установка Термена представляла собой генератор электрических колебаний на катодной лампе. Испытуемый газ помещался в полость между металлическими пластинами и становился элементом колебательного контура, выполняя роль диэлектрика в конденсаторе и влияя на частоту электрических колебаний. В процессе работы над повышением чувствительности установки возникла идея объединения двух генераторов, один из которых давал колебания переменной частоты, а другой — колебания определённой неизменной частоты. Сигналы от обоих генераторов подавались на катодное реле; на выходе реле формировался сигнал с разностной частотой. Относительное изменение разностной частоты от параметров испытуемого газа позволяло компенсировать систематические ошибки, повышая точность измерений. При этом, если разностная частота попадала в звуковой диапазон, то сигнал можно было воспринимать на слух. Прибор оказался очень чувствительным: реагировал на малейшие изменения ёмкости колебательного контура, вызванные, например, изменением положения руки человека в пространстве. С изменением ёмкости менялась частота звука. То есть, звук возникал при движении руки человека.

Подобрать мелодию не составляло для Термена большого труда, так как он с детства увлекался музыкой. В ноябре 1920 года на заседании кружка механиков имени профессора Кирпичёва физик Термен дал свой первый концерт[1]. Изобретённый им электронный музыкальный инструмент первоначально был назван этеротоном (звук из воздуха, эфира), вскоре был переименован в честь автора и стал называться терменвоксом[2].

При создании инструмента (помимо электрической генерации звука) Термен обращал особое внимание на «возможность весьма тонкого управления без какой-либо затраты механической энергии, требуемой для нажатия струн или клавиш. Исполнение музыки на электрическом инструменте должно производиться, например, свободными движениями пальцев в воздухе, аналогично дирижёрским жестам, на расстоянии от инструмента»[3].

В марте 1922 года Лев Сергеевич Термен и член коллегии Наркомпочтеля председатель Радиосовета А. М. Николаев приехали в Кремль к В. И. Ленину для показа инструмента. Термен после собственноручного исполнения «Этюда» Скрябина, «Лебедя» Сен-Санса и «Жаворонка» Глинки стал помогать Ленину играть на терменвоксе. Однако вскоре оказалось, что Ленин может играть самостоятельно. Ленин завершил исполнение «Жаворонка» Глинки без помощи изобретателя. Кроме того, была продемонстрирована сигнализация на ёмкостном реле, принцип действия которого был схож с принципом действия терменвокса[4][5].

Высоко оценив перспективы изобретения, Ленин в письме наркомвоенмору Льву Троцкому от 4 апреля 1922 года писал[6]:

Обсудить, нельзя ли уменьшить караулы кремлёвских курсантов посредством введения в Кремле электрической сигнализации? (Один инженер, Термен, показывал нам в Кремле свои опыты…)

В результате, несмотря на все трудности того времени, был подписан декрет о создании физико-технического отдела при Государственном рентгенологическом и радиологическом институте, где изобретатель продолжил свои исследования[8].

Использование в исполнительском искусстве[править | править код]

Игра на терменвоксе заключается в изменении музыкантом расстояния между своими руками и антеннами инструмента. При этом изменяется ёмкость колебательного контура и, как следствие, — частота звука. Вертикальная прямая антенна отвечает за изменение тона звука, а горизонтальная подковообразная — за изменение громкости звука.

Инструмент предназначен для исполнения любых (классических, эстрадных, джазовых) музыкальных произведений в профессиональной и самодеятельной музыкальной практике, а также для создания различных звуковых эффектов (пение птиц, свист и т. п.), которые могут найти применение при озвучивании фильмов, в театральных постановках, цирковых программах.

Существует несколько разновидностей терменвокса, различающихся конструкцией. Производятся как серийные, так и штучные модели.

Со временем сложились различные школы игры на терменвоксе.

Классический терменвокс[править | править код]

Классическим считается терменвокс, сконструированный наподобие первых терменвоксов, созданных самим Львом Терменом. При игре на таких инструментах управление звуком происходит в результате свободного перемещения рук исполнителя в электромагнитном поле вблизи двух металлических антенн. Исполнитель играет стоя. Изменение высоты звука достигается путём приближения руки к правой антенне; громкость звука управляется приближением другой руки к левой антенне.

Львом Терменом было создано несколько концертных моделей терменвоксов[9]:

Классическая модель терменвокса получила широкое распространение в разных странах мира. Самой распространённой разновидностью классического терменвокса считается инструмент американской фирмы «Moog», начавшей производство терменвоксов с момента своего основания — с 1954 года.

Терменвокс системы Ковальского[править | править код]

Терменвокс системы Ковальского — терменвокс, сконструированный Константином Иоилевичем Ковальским — первым исполнителем и учеником Льва Термена. При игре на подобном инструменте высота звука регулируется правой рукой, левая рука управляет общими характеристиками звука при помощи кнопочного манипулятора, громкость звука регулируется педалью. Исполнитель играет сидя.

Терменвокс системы Ковальского не получил столь широкого распространения, как классический терменвокс, тем не менее, продолжает использоваться благодаря ученикам и коллегам Ковальского — Льву Дмитриевичу Королёву и Зое Александровне Дугиной-Раневской, создавшим в Москве свою школу игры на терменвоксе. Конструктор Лев Королёв (1930—2012) в течение многих лет развивал и совершенствовал терменвоксы этой системы[10][11]: создал инструмент «тершумфон» (разновидность терменвокса, звук которого представляет собой узкополосный шум с ярко выраженной звуковысотностью), создал оптический индикатор текущей ноты терменвокса — визуализатор.

Исполнители — Ольга Миланич, Пётр Термен (правнук Льва Термена, изобретателя терменвокса).

Матрёмин[править | править код]

Матрёмин — музыкальный инструмент, созданный в Японии в 1999 году Масами Такэути[12] — руководителем школы игры на терменвоксе. Представляет собой терменвокс с автоматической настройкой громкости, спрятанный в корпус матрёшки. При игре на инструменте частота звука изменяется при удалении и приближении руки к матрёшке. Исполнители на матрёмине собираются в большие ансамбли — до 270 человек.

Виртуальный терменвокс[править | править код]

Виртуальный терменвокс — виртуальный аналог терменвокса в виде программы для смартфона или КПК, оборудованного сенсорным экраном. Программа рисует на экране прямоугольную систему координат с частотой звука на одной оси и громкостью звука на другой; при касании экрана стилусом или пальцем программа определяет координаты точки касания, преобразует координаты в частоту и громкость в соответствии с отображаемой на экране системой координат и воспроизводит звук определённых частоты и громкости; так, например, при движении стилуса или пальца по горизонтали экрана может меняться высота звука, а при движении по вертикали — громкость звука. Например, программа «SunVox» российского программиста Александра Золотова реализует виртуальный терменвокс как дополнительную функцию для быстрой проверки фильтров и других частотнозависимых элементов создаваемых инструментов (удобно задать несколько, например пять-восемь, октав на экране; но использовать этот инструмент в создаваемой программой композиции нельзя).[источник не указан 192 дня]

Единственная в постсоветском и европейском пространстве школа, обучающая игре на терменвоксе, называется «Russian Theremin School» и работает в Москве и Санкт-Петербурге под руководством Петра Термена (правнука создавшего первый терменвокс Льва Термена)[13].

Также школа, обучающая игре на терменвоксе, существует в Японии и работает под руководством Масами Такэути.[источник не указан 192 дня]

  1. 1 2 Кокин Л. М. История о том, как из электроизмерительного прибора родилась электромузыка // Наука и жизнь : журнал. — 1967. — № 12. — С. 130—138.
  2. ↑ Лев Термен — изобретатель электронной музыки, советский разведчик, политзаключённый и лауреат Сталинской премии. История России. СССР и современная Россия (неопр.). statehistory.ru. Дата обращения 10 мая 2016.
  3. ↑ Термен, 1968, с. 48.
  4. ↑ Термен, 1968, с. 50.
  5. ↑ Терменвокс и Ленин. Из воспоминаний изобретателя Льва Сергеевича Термена (неопр.). leninism.su. Дата обращения 12 августа 2014. Архивировано 12 августа 2014 года.
  6. ↑ Полностью текст письма см. в следующем источнике: Ленинский сборник XXXVII / Институт марксизма-ленинизма при ЦК КПСС. — М.: Издательство политической литературы, 1970. — С. 357—358. — 35 000 экз.
  7. Евгений Жирнов. Красный Терменатор (неопр.). Коммерсантъ-Власть (26 февраля 2002). — «Слухи об изобретении Термена дошли до вождя мирового пролетариата. И охочий до всего нового Ильич пригласил Термена продемонстрировать свои изобретения в Кремле». Дата обращения 12 августа 2014. Архивировано 12 августа 2014 года.
  8. В. П. Самохин; К. В. Мещеринова. Памяти Льва Термена (1896–1993) (неопр.) (pdf). Наука и образование (12 декабря 2013). — «Лев Термен был гением технической разведки, общался с Лениным, Павловым, Ворошиловым, Рахманиновым, Эйнштейном, Берией, Алфёровым…, состоял членом клуба миллионеров, встречался с Эйзенхауэром, Фордом, Чаплиным». Дата обращения 12 августа 2014. Архивировано 12 августа 2014 года.
  9. Петр Термен. Терменвоксы Льва Термена (неопр.) (недоступная ссылка). Theremin Times — первый русскоязычный портал о терменвоксе. Дата обращения 19 июня 2019. Архивировано 7 октября 2015 года.
  10. ↑ Королёв Л. Терменвокс. — Радио, 2005, № 8, с. 48—51; № 9, с. 48—51.
  11. ↑ Наша консультация. О налаживании инструмента. — Радио, 2007, № 6, с. 50.
  12. ↑ LIVE: японский ансамбль терменвоксов] // Москва 24
  13. ↑ Moscow Theremin School — Московская школа терменвокса (неопр.). www.facebook.com. Дата обращения 31 октября 2015.
  • Glinsky: Theremin — Ether Music and Espionage, University of Illinois Press, 2000 (англ.)
  • André Ruschkowski: Soundscapes, S. 18-23, ISBN 3-7332-0058-6 (нем.)
  • Peter Donhauser: Elektrische Klangmaschinen, Böhlau Вена 2007 (нем.)
  • Carolina Eyck: Die Kunst des Thereminspiels. Учебник игры на терменвоксе. Немецкое издание: ISBN 3-933757-07-X, английское издание: The Art of Playing the Theremin ISBN 3-933757-08-8, 2006, SERVI Verlag, Берлин
  • OGO Yoichiro: Essays on Theremin: His life and the electricisntrument ISBN 4-88595-588-2, Токио, 2005 (яп.)
  • Королёв Л. Терменвокс. Журнал «Радио», 2005, № 8, с.48-51; № 9, с. 48-51.
  • Электроника, музыка, свет (к 100-летию со дня рождения Л. С. Термена), Материалы международной научно-практической конференции. Казань. 10-14 декабря 1996 года. Казань: «ФЭН», 1996. 299 с.
  • Термен Л. С. Электроника и музыка / Под общ. ред. Э. Т. Кренкеля // Ежегодник радиолюбителя : Сборник. — М. : Энергия, 1968. — Вып. 675. — С. 48. — (Массовая радиобиблиотека).

Новое о терменвоксе. В. Нечаев. Журнал В помощь радиолюбителю, №44, 1974

В. Нечаев. Журнал: «В помощь радиолюбителю», №44, 1974 год, стр. 36-46

Терменвокс – первый электронный музыкальный инструмент, созданный у нас в стране более 50 лет назад, в 1921 году, конструктором Львом Сергеевичем Терменом. Год создания терменвокса принято считать годом рождения электронной музыки. За прошедшие с тех пор годы творческими усилиями советских конструкторов и энтузиастов ЭМИ, таких, как А. А. Володин, И. Д. Симонов, С. Г. Корсунский, А. А. Иванов, Е. А. Прохоров, В. И. Волошин и многих других, был создан не один десяток отечественных образцов разнообразных одноголосных и многоголосных ЭМИ. Но, несмотря на столь быстрое развитие электромузыки, терменвокс не потерял своего значения и в наши дни, а по красоте звучания и исключительной художественной выразительности мог бы поспорить со многими современными ЭМИ. Будучи одним из самых простых, а значит, и одним из самых дешевых инструментов, терменвокс мог бы получить самое широкое распространение. Этого, однако, не случилось отчасти из-за тех недостатков, которыми обладает инструмент и которые заложены в самом принципе построения его электрической схемы – принципе биений высокочастотных колебаний. Как известно, задающий генератор терменвокса состоит из двух высокочастотных генераторов: опорного с неизменной частотой и перестраиваемого, частота которого меняется рукой исполнителя. Сигналы обоих ге­нераторов поступают на смеситель, где выделяется сигнал разностной звуковой частоты. Временная нестабильность частоты высокочастотных LC генераторов терменвокса вполне допустима для задающих генераторов ЭМИ. Однако в результате биений эта абсолютная нестабильность частоты переносится в масштабе 1:1 на устойчивость результирующей звуковой частоты. Таким образом, чем выше частота высокочастотных генераторов и чем ниже частота биений, тем больше относительная нестабильность высоты тона в низкочастотном регистре терменвокса.

Произведем количественную оценку этой нестабильности. Пусть частота опорного высокочастотного генератора согласно рекомендациям, приведенным в литературе (1,4), составляет 130 кГц, а частота другого высокочастотного генератора перестраивается рукой в пределах 130,1–134 кГц. Пусть далее временная нестабильность частоты этих генераторов при комнатной температуре будет ±10-4, что в абсолютных единицах составит ±13 Гц.

Тогда относительная частотная нестабильность строя терменвокса определится величинами, приведенными в табл. 1.

Таблица 1

Частота терменвокса, Гц

Относительная нестабильность
строя терменвокса, %

65

20

260

5

650

2

1300

1

3900

0,33

Если учесть, что минимальное изменение высоты тона, воспринимаемое человеческим ухом, составляет приблизительно 6 центов или ±0,36%, становится очевидным, что использовать терменвокс на частотах ниже 1300 Гц не представляется возможным, так как рука исполнителя не успеет отреагировать на такое большое изменение высоты тона. Понижение частоты высокочастотных генераторов до 65 кГц понижает граничную частоту в два раза, но при этом значительно ухудшаются условия фильтрации низких частот.

Заметный выигрыш в стабилизации строя терменвокса дает применение высокочастотных кварцевых генераторов. Действительно стабильность частоты таких генераторов равна ±10-6. Допустимая перестройка частоты для обычных схем кварцевых генераторов составляет ±0,1%, а при полной компенсации емкости кварцедержателя (6) может доходить до ±1%. При этом стабильность частоты генератора понижается на порядок и составляет уже ±10-5. Очевидно, что в обоих случаях абсолютная неста­бильность частоты кварцевых генераторов будет одинакова, так как для перекрытия того же звукового диапазона частота кварцевого резонатора для первого случая должна быть выбрана в 10 раз большей. Пусть нужно перекрыть звуковой диапазон в 4 кГц. Легко определить, что при перестройке частоты кварцевого генератора в пределах ±1% его резонансная частота должна составлять 400 кГц.

При относительной нестабильности частоты генератора, равной ±10-5, ее абсолютное значение составит 4 Гц, что на звуковой частоте 400 Гц будет соответствовать нестабильности строя терменвокса ±1%. Как видим, применение высокочастотных кварцевых генераторов дает выигрыш в 3,3 раза по отношению к частоте LC генераторов, равной 130 кГц, и в 1,65 раза – по отношению к частоте 65 кГц. Более существенного выигрыша от применения высокочастотных кварцевых генераторов получить не удается.


Рис. 1. Высокочастотный кварцевый генератор,
а – принципиальная схема; б – эквивалентная схема кварца

Перестраиваемый высокочастотный кварцевый генератор может быть построен по схеме, приведенной на рис. 1, а. Эквивалентная схема кварцевого резонатора изображена на рис. 1, б. Он представляет собой последовательный колебательный контур, образованный эквивалентной индуктивностью кварца Lкв, эквивалентной емкостью кварца Cкв, эквивалентным сопротивлением потерь rкв и зашунтированный паразитной емкостью кварцедержателя С0. Поскольку отношение С0/Скв выражается десятками, а то и сотнями единиц, становится понятным, почему так трудно перестроить частоту кварцевого генератора. Расширить диапазон перестройки можно только в случае компенсации емкости С0. Это достигается подключением параллельно емкости С0 дополнительной катушки индуктивности L0. Контур L0C0 настраивают точно на частоту кварцевого резонатора. Тогда емкость кварце-держателя компенсируется и параллельно контуру LквCквrкв остается подключенным только сопротивление потерь r0 контура L0C0. Для определения индуктивности катушки L0 необходимо предварительно измерить емкость С0.

Катушка L0 должна иметь подстроечный сердечник, с помощью которого контур L0C0 настраивается точно на частоту кварцевого резонатора. Момент резонанса характеризуется наибольшим расширением диапазона перестройки кварцевого генератора. Отклонение частоты в процессе настройки контролируется цифровым частотомером.

Частота кварцевого генератора во время игры на инструменте перестраивается рукой исполнителя, вносящей в антенный контур дополнительную емкость. При этом перестраивается контур L3C2, а значит, и частота генератора.

Катушки антенного контура L1L3 конструктивно могут быть выполнены согласно рекомендациям соответствующей литературы (1, 4, 8). Индуктивность катушки L0 зависит от емкости кварцедержателя С0. На рис. 1, а указана индуктивность L0 для емкости С0=10 пФ. В случае другого значения С0 необходимо пересчитать число витков катушки L0. Намоточные данные катушек L0, L4, L5 приведены в табл. 2.

При изготовлении катушек наматывают на 5% больше витков, чем указано в табл. 2, а точную подгонку индуктивности производят на RLC мосте, отматывая лишние витки.

Таблица 2

Обозначение по схеме

Число витков

Провод

Индуктивность, мкГ

Сердечник

L0

585

ПЭВ-1 0,1

16 000

СБ-5а

L4

31

ПЭВ-1 0,2

50

СБ-3а

L5

94

ПЭВ-1 0,2

460

СБ-3а

Поскольку метод биений не может обеспечить нужной стабильности строя терменвокса, пришлось искать другие пути реализации его схемы. После длительных поисков автору статьи, являющемуся поклонником этого замеча­тельного инструмента, по его мнению, удалось найти ме тод и технические средства для построения схемы терменвокса, свободного от перечисленных выше недостатков. Суть метода наглядно иллюстрируется структурной схемой, приведенной на рис. 2.


Рис. 2. Функциональная схема терменвокса.

1 – кварцевый ВЧ генератор; 2 – буферный каскад; 3 – антенный контур;
4 – выпрямитель; 5 – широкодиапазонный преобразователь; 6 – темброблок;
7 – манипулятор; 8 – педаль управления громкостью; 9 – усилитель НЧ;
10 – ревербератор; 11 – акустическая система

Поскольку все низкочастотные узлы терменвокса детально разработаны и описаны в литературе (1–5), здесь будет рассмотрена только частотозадающая часть инструмента, включая широкодиапазонный преобразователь (см. рис. 3).


Рис. 3. Принципиальная схема частотозадающих узлов терменвокса

Функции задающего генератора может выполнить любой кварцевый генератор. В построенном автором инструменте кварцевый генератор собран на транзисторе T1, включенном по схеме с общей базой. Режим транзистора T1 по постоянному току задается базовым делителем напряжения R1, R2. Конденсаторы C1, С2 фильтруют высокую частоту, а СЗ, С4 входят в контур L1C3C4, настроенный на первую гармонику кварцевого резонатора Пэ1. Для устранения влияния нагрузки на частоту и амплитуду кварцевого генератора служит буферный усилитель, выполненный на транзисторах Т2, ТЗ. Для увеличения входного сопротивления буферного усилителя в его первом каскаде используется полевой транзистор Т2. Нагрузкой усилителя служит последовательный колебательный контур L3C10, настроенный на первую гармонику кварцевого резонатора. Конденсатор С5 – разделительный, С6 устраняет отрицательную обратную связь по току в первом каскаде усилителя, а конденсаторы С7, С8 образуют емкостной делитель, через который с коллектора на эмиттер транзистора Т3 поступает напряжение положительной обратной связи, повышающей усиление второго каскада и улучшающей добротность контура L3C10. При сильной положительной обратной связи может возникнуть генерация. В этом случае необходимо уменьшить отношение емкостей конденсаторов C8/C7.

Режим усилителя по постоянному току задается делителем R4, R5. Чтобы напряжение высокой частоты не попадало на источник питания, в коллекторные цепи транзисторов Т2 и Т3 включен фильтр L2C1C9C11.

Чтобы способ игры на терменвоксе остался обычным, в схему введен антенный колебательный контур L4C12C13C14. В этот контур входит и емкость антенны, величина которой изменяется в зависимости от положения руки исполнителя. Для уменьшения влияния нагрузки на последовательный колебательный контур L3C10 отвод от катушки L3, к которому присоединяется антенный контур, делается от 1/5 части витков, считая от нижнего по схеме конца, а коэффициент трансформации (отношение W5/W4) выбран равным 0,2. Антенный контур настраивается таким образом, чтобы при максимальном удалении руки от антенны он был расстроен относительно частоты кварца. В этом случае амплитуда сигнала на катушке L5 близка к нулю. При приближении руки к антенне (или касании ее) антенный контур с помощью подстроечного конденсатора С13 должен быть точно настроен на частоту кварца. Амплитуда сигнала, снимаемого с катушки L5, должна быть при этом максимальной и рав­ной 10 В. Такая величина сигнала устанавливается выбором соответствующей добротности последовательного колебательного контура L3C10. При данной выходной амплитуде сигнала на катушку L4 надо подавать напряжение 50 В, а на катушке L3 при настройке в резонанс должно быть 250 В переменного напряжения высокой частоты. Получить такую амплитуду можно, имея добротность последовательного контура, равную 50. В этом случае на коллекторе транзистора Т3 должно быть напряжение 5 В, что вполне можно получить от двухкаскадного усилителя на транзисторах Т2 и Т3.

Таким образом, при воздействии руки исполнителя на антенну терменвокса частота высокочастотного задающего кварцевого генератора остается стабильной и неизменной, а перестраивается только антенный контур, в результате чего изменяется лишь амплитуда высокочастотного сигнала на катушке L5 от минимума, близкого к нулю, до 10 В. Стабильность этой амплитуды зависит от стабильности частоты и амплитуды кварцевого генератора и от стабильности параметров колебательных контуров.

Стабильность частоты кварца настолько высока, что этим фактором можно пренебречь. Параметры контуров также легко стабилизировать выбором соответствующего типа магнитопроводов катушек и стабильных конденсаторов. Для стабилизации амплитуды ВЧ сигнала задающий генератор терменвокса необходимо питать от стабилизированного источника питания напряжением 16 В или от малогабаритных аккумуляторов. Еще одним дестабилизирующим фактором является емкость антенны, зависящая от состояния атмосферы. Но этот фактор не является существенным, так как температура, давление и влажность воздуха в концертном зале не меняется мгновенно, и исполнитель в процессе игры всегда может внести рукой соответствующую коррекцию, а перед началом игры подстроить инструмент.

Для практического использования высокочастотного сигнала изменения его амплитуды на катушке L5 необходимо преобразовать в соответствующие изменения частоты. Для этой цели используется управляемый широкодиапазонный генератор звуковой частоты. Предварительно высокочастотный сигнал выпрямляется двухполупериодным выпрямителем, выполненным на диодах Д1, Д2. Нагрузкой выпрямителя служит резистор R10. Конденсаторы С15, С16 совместно с резистором R11 образуют фильтр низких частот.

Выпрямленное напряжение постоянного тока поступает на вход широкодиапазонного звукового генератора, частота которого изменяется пропорционально величине управляющего напряжения Uу. При изменении Uу в пределах от 0 до 10 В генератор перекрывает весь звуковой диапазон от 15 Гц до 15 кГц.

Зависимость частоты генератора от управляющего напряжения линейна, поэтому и воздушный «гриф» терменвокса имеет почти линейный характер. Некоторая нелинейность обусловлена амплитудной характеристикой антенного контура. Управляемый генератор собран на транзисторах Т4Т6. Он представляет собой автоколебательный блокинг-генератор, в котором управление частотой осуществляется изменением постоянной времени разряда хронирующей емкости С17 с помощью транзистора Т4. Под воздействием меняющегося управляющего напряжения постоянного тока, приложенного к базе транзистора Т4, изменяется его проходное сопротивление, что влечет за собой соответствующее изменение частоты повторения импульсов. Так, при напряжении Uу, близком к нулю, транзистор Т4 почти закрыт и звуковая частота сигнала на выходе генератора равна 15 Гц. Когда напряжение Uу=Uу макс=10 В, частота генерато­ра становится максимальной и равной 15 кГц. Диоды Д5 и Д6 устраняют обратный выброс импульсов, а диод Д4 – отключает емкость С17 от входа блокинг-генератора на все время формирования периода повторения импульсов. Транзистор Т5 повышает чувствительность и стабильность генератора. Для стабилизации выходной амплитуды импульсов блокинг-генератора и ограничения тока транзистора Т6 использован параметрический стабилизатор, на резисторе R13 и стабилитроне Д3.

Звуковой генератор имеет два выхода. На выходе «Вых. 1» формируется короткий (6 мкс) импульс отрицательной полярности с амплитудой 2,7 В, а на выходе «Вых. 2» – импульс такой же длительности, но положительной полярности с амплитудой 7,5 В. Оба импульса могут быть использованы в темброблоке с целью получения противофазных сигналов, например, прямоугольной и треугольной формы, нужных для формирования тембра человеческого голоса. Сопротивление нагрузки для обоих выходов должно быть не менее 1 кОм.

В терменвоксе использованы резисторы МЛТ, конденсаторы C1, С2, С5, С6, С9, С15, С16, С19 – МБМ; С11, С18 – К50-6; С3, С4, С7, С8, С10, С14 – КСО группы Г; С12 – КД и С13 – подстроечный с воздушным диэлектриком. Диоды Д1, Д2 – Д9Е; Д3 – Д814А; Д4 – Д223Б; Д5, Д6 – Д220. Транзисторы Т1, Т3, Т5, Т6 – ГТ308Б со статическим коэффициентом усиления по току Вст = 50, транзистор Т2 – полевой, КП103М с крутизной характеристики не менее 2 мА/В, транзистор Т4 – КТ315Г со статическим коэффициентом усиления по току Bст = 70. Импульсный трансформатор – унифицированный И-87. Полярность включения его обмоток показана на принципиальной схеме (рис. 3). Намоточные данные контурных катушек приведены в табл. 3.

Таблица 3

Обозначение по схеме

Число витков

Провод

Индуктивность, мГ

Сердечник

Тип намотки

L1

248

ПЭЛШО 0,25

3,1

К32 × 20 × 6
М90НН-2

Рядовая

L2

1100

ПЭВ-2 0,1

103

К32 × 20 × 9
М1000НМЗ

Внавал

L3

248

ПЭЛШО 0,25

3,1

К32 × 20 × 6
М90НН-2

Рядовая

L4

3 × 735

ПЭЛШО 0,2

260

Стержень марки
150ВЧ-1

Универсаль

L5

2 × 220

ПЭЛШО 0,2

10,4

10 × 200 мм

Универсаль

Геометрические размеры катушек L4 и L5 и их взаимное расположение показаны на рис. 4. Индуктивность катушки L4 изменяется с помощью подстроечного сердечника. Для исключения влияния радиостанций длинноволнового диапазона на стабильность строя терменвокса частота кварцевого резонатора выбрана равной 90 кГц.

Низшая частота басового регистра инструмента с учетом допустимой относительной нестабильности строя, равной ±0,36%, и нестабильности кварцевого генератора равной ± 10-6, равна:

Fн = fкв × 10-6 / 0,36 % ,

где

Fн – низшая частота терменвокса, Гц;

fкв – частота кварцевого генератора, Гц.


Рис. 4. Конструкция катушек L4 и L5

Частота Fн согласно расчету равна 25 Гц. При нестабильности строя, равной ± 1 %, Fн=9 Гц. Таким образом, по сравнению с терменвоксом, построенным по принципу биений двух высокочастотных колебаний, содержащим LC генераторы с частотой возбуждения 130 кГц, предлагаемый инструмент дает выигрыш в стабильности строя терменвокса на нижнем регистре в 145 раз, а по сравнению с терменвоксом, содержащим кварцевые генераторы с резонансной частотой 400 кГц,– в 45 раз. Реальная стабильность строя будет несколько хуже за счет нестабильности амплитуды ВЧ сигнала при изменении температуры. Перед началом игры инструмент можно подстроить, внеся коррекцию на изменение температуры.

Литература:

  1. Корсунский С. Г., Симонов И. Д. «Электромузыкальные инструменты», М., Госэнергоиздат, 1957.
  2. Соломин В. К. «Конструирование электромузыкальных инструментов», М., Госэнергоиздат, 1958.
    скачать в DJVU
  3. Волошин В. И., Федорчук Л. И. «Электромузыкальные инструменты», М., «Энергия», 1971.
    скачать в DJVU
  4. Симонов И. Д., Шиванов А. Н. «Терменвокс», ж-л «Радио», 1964, № 10.
  5. Термен Л. С. «Физика и музыкальное искусство» М., «Знание», 1966.
  6. Априков Г. В. «Регулируемые усилители», М., «Энергия», 1969.
    скачать в DJVU
  7. Королев Л. «И снова терменвокс», ж-л «Радио», 1972, № 9.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.