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

Терменвокс часть 1 - RadioRadar

Разное

Главная  Радиолюбителю  Разное



Пусть читателей не смущает название "Etherway". Оно созвучно с "Etherwave" - названием терменвокса известной американской фирмы Moog Music Inc. - и выбрано намеренно, чтобы отразить схожесть инструментов. Описание прототипа [1] было сделано самим Р. Мугом, который впоследствии наладил выпуск изделий, практически ничего не изменив в схеме и дав им название "Etherwave". Инструмент оказался настолько удачным, что и по сей день пользуется успехом как среди исполнителей, так и среди радиолюбителей, повторяющих его.

Исполнители отдают должное самому главному качеству инструмента - его пригодности к профессиональному исполнению музыкальных произведений. Это связано, главным образом, с улучшенной линейностью музыкальной шкалы, о чём речь пойдёт ниже. Радиолюбителей же привлекает возможность не мотать катушки индуктивности самостоятельно, а обойтись готовыми намоточными изделиями известных фирм. Предлагаются даже наборы для самостоятельной сборки, включающие полностью собранную и отлаженную печатную плату.

Предлагаемая конструкция представляет собой некоторое отступление от этой идеологии, поскольку в ней использованы катушки, намотанные вручную. Это не так сложно, как кажется на первый взгляд, да и занимает гораздо меньше времени, чем поиск готовых изделий. Впрочем, ничто не мешает подобрать готовые катушки. Также важно знать: для успешного повторения конструкции потребуется осциллограф!

Звуковой сигнал в терменвоксе получают смешиванием высокочастотных сигналов двух генераторов (рис. 1), один из которых (образцовый) работает на фиксированной частоте, а частота другого (перестраиваемого) меняется при приближении к его антенне руки исполнителя. В результате образуются и выделяются биения с разностной частотой, лежащей в звуковом диапазоне. Гениальность изобретения Л. С. Термена состоит в том, что очень незначительные изменения частоты генераторов приводят к ощутимым изменениям высоты тона. Он использовал этот принцип не только в своём музыкальном инструменте - терменвоксе, но и при построении охранных систем.

Рис. 1. Конструкция инструмента

Значения частот на рис. 1 показаны условно. Общее правило здесь одно: с приближением руки к антенне частота перестраиваемого генератора понижается, что должно приводить к увеличению разностной частоты (повышению тона), а значит, образцовый генератор должен быть настроен выше. Пусть этот факт отложится в памяти до того момента, когда придётся налаживать изготовленное устройство.

Канал управления громкостью (рис. 2) построен иначе. Здесь только один генератор, который работает на фиксированной частоте и возбуждает резонансную цепь, в которую входит ещё одна антенна. В исходном состоянии (рука далеко) цепь настроена на частоту генератора, а напряжение на ней максимально. Приближение руки к антенне вызывает расстройку резонансной цепи и снижение напряжения на ней. Это должно приводить к уменьшению громкости, хотя возможна и обратная зависимость. Я думаю, на заре становления инструмента были опробованы оба варианта, и первый вариант сочли лучшим.

Рис. 2. Конструкция инструмента

Концепция "Etherwave" полностью повторяет концепцию первых терменвоксов, построенных на электронных лампах. Возможно, удачность конструкции, описанной в [1], как раз и обусловлена именно тем, что представляет собой, по сути, современную (на транзисторах) реинкарнацию проверенных и хорошо себя зарекомендовавших технических решений прошлых лет.

Теперь - об изображённой на рис. 3 схеме терменвокса "Etherway", который я разработал на основе "Etherwave". Все генераторы в нём выполнены по единой дифференциальной двухтранзисторной схеме. Достоинство такого генератора в том, что его трудно заставить не генерировать, чему способствует большой суммарный коэффициент усиления пары транзисторов. Рассмотрим его работу на примере перестраиваемого генератора (транзисторы VT1 и VT2).

Рис. 3. Схема терменвокса "Etherway

В коллекторную цепь транзистора VT1 включён колебательный контур, состоящий из конденсатора C5 и катушки индуктивности L3. Элементы C9, R11 и R12 образуют цепь положительной обратной связи, причём C9 - просто разделительный конденсатор, ёмкость которого некритична, а делитель напряжения R11R12 задаёт коэффициент обратной связи, кроме того, резистор R11 большого сопротивления уменьшает нагрузку на колебательный контур.

В [1] катушка индуктивности, эквивалентная L3, составлена из двух - постоянной и регулируемой, что снижает остроту настройки (тем самым делая её более удобной), но и уменьшает её пределы. Последнее заставляет более строго придерживаться номиналов элементов частотозадающих цепей и геометрии антенны. Я пожертвовал остротой настройки в пользу универсальности и отказался от дополнительного компонента, которого всё равно бы не нашёл в своих "закромах".

Резисторы R5 и R12 задают постоянное напряжение на базах транзисторов VT1 и VT2, близкое к нулю. Резистором R7 задан суммарный ток через транзисторы (около 5 мА).

Основные отличия генератора от оригинала - дополнительная развязка по питанию с помощью фильтра C4R6 и снятие выходного напряжения не с контура C5L3, а с коллектора транзистора VT2. Для этого в коллекторную цепь этого транзистора в качестве нагрузки установлен сравнительно низкоомный резистор R10. Цель такого решения - максимально и с минимумом затрат развязать генераторы.

Дело в том, что при сближении частот генераторов возрастает их взаимное влияние вследствие взаимопроникновения сигналов через выходные цепи, цепи питания, ёмкость монтажа. Каждый стремится навязать партнёру свою частоту. Это явление называют "затягиванием частоты". В схеме из [1] затягивание начинает проявляться при разности частот менее 150 Гц, приводя сначала к искажениям формы звукового сигнала, а затем к полной синхронизации генераторов (захвату частоты) и "молчанию" инструмента. Это делает невозможным получение звуковых частот ниже 50...80 Гц. Но здесь есть свои достоинства и недостатки.

Положительный момент заключается в том, что по мере затягивания частоты звуковой сигнал из близкого к синусоидальному превращается в подобие пилообразного, а затем - пульсирующего, обогащаясь высшими гармониками. Иными словами, появляется зависимость тембра от частоты, что делает исполнение более выразительным и похожим на естественный голос. Невозможность получения низких нот делает инструмент молчащим в отсутствие исполнителя, поскольку частота управляемого генератора должным образом настроенного терменвокса в этом случае попадает в полосу захвата.

Но изменчивость формы сигнала плоха тем, что на очень низких нотах получается не голос, а "тарахтение", теряющее музыкальность из-за того, что биения из периодических становятся случайными - возрастает чувствительность генераторов, находящихся на грани захвата, ко всякого рода помехам.

И наконец, интересное следствие затягивания частоты, считавшееся раньше полезным, которое усиливали с помощью специальных мер, - оно ускоряет сближение частот генераторов, повышая чувствительность инструмента к манипуляциям исполнителя именно там, где требуется, - на удалении от антенны, где изменения вносимой рукой ёмкости малы. Это делает более равномерным распределение нот в области перемещения руки.

Посмотрите на клавиатуру фортепиано - ширина клавиш везде одинакова. Музыканту не нужно напрягаться, чтобы сыграть, например, ту же мелодию октавой выше. Он, руководствуясь мускульной памятью, просто повторит те же движения, немного сдвинув руку. Со струнными инструментами ситуация немного хуже. Лады на грифе гитары расположены неравномерно, поэтому движения приходится масштабировать. У виолончели вообще все плохо. Ладов, как таковых, нет, и малейший промах означает фальшь.

Если у перечисленных выше инструментов есть какая-либо точка опоры для руки, место тактильного контакта, визуальное место, наконец, то у терменвокса нет и этого. Вот почему лозунг "каждый сможет играть на терменвоксе" звучит, мягко говоря, лукаво. Впрочем, если исполнять "авангардную" музыку, которую никто, даже сам автор, повторить не в силах, - это сойдёт. Проблемы начнутся с "Вокализом" С. В. Рахманинова, эдаким "Hello, world!" в мире начинающих терменистов.

Я сказал: "следствие, считавшееся раньше полезным". В последнее время обнаружилось, что "Etherwave" звучит весьма неплохо даже при полностью развязанных генераторах, давая более густой бас (и это ожидаемо) и одну или более лишнюю октаву. Странно, что инженеры Moog Music Inc. до сих пор не воплотили эту возможность в серийных изделиях, дав другим шанс заработать на продажах дополнительных модулей, устанавливаемых в "Etherwave", по цене в десятки евро за плату с двумя транзисторами! А суть метода проста - буферирование сигналов генераторов перед подачей их на смеситель. Ведь именно здесь происходит наиболее сильное взаимное влияние генераторов.

Поначалу я собирался поступить так же, но "спортивный" интерес взял своё - решил найти более элегантное решение. Окончательный вариант - использование транзисторов VT2 и VT6 в качестве буферов и введение смесителя на легко сопрягаемом с ними p-n-p транзисторе VT3.

Чтобы ослабить паразитную связь, требуется уменьшать сопротивление резисторов R10 и R32. Но тогда смешиваемые сигналы оказываются очень слабыми. Хотя диодный смеситель, взятый из оригинала, работает и с ними, но он даёт меньший уровень выходного сигнала. Транзистор VT3 не только смешивает входные сигналы, но и усиливает выходной. Цепь C14R14, как и в оригинале, отсекает высокие частоты, вновь введённая цепь C13R13 делает то же самое, улучшая фильтрацию.

Нужно заметить, что такие цепи встречаются по всему тракту, и в этом есть свой резон. Если подать плохо отфильтрованный сигнал на громкоговоритель, то его высокочастотные составляющие всё равно не будут слышны.

Зато дешёвые звуковые карты компьютеров и различные генераторы спецэффектов легко "слышат" эти составляющие. Дело в том, что находящиеся в них аналого-цифровые преобразователи квантуют входной сигнал по времени. Если он имеет высокочастотные компоненты с частотами выше половины частоты квантования, появляются неприятные призвуки. А дешевизна таких устройств предполагает отсутствие высококачественных фильтров на их входе.

Вернёмся к генераторам. Хотя сигнал на колебательном контуре имеет синусоидальную форму (верхняя осциллограмма на рис. 4), с резисторов R10 и R32 снимают далеко не синусоидальные напряжения - "обрывки" полуволн размахом около 2 В с короткими провалами на вершинах (нижняя осциллограмма на том же рисунке). Это приводит к несколько иной, по сравнению с оригиналом, форме напряжения на выходе смесителя. Если раньше на резисторе R14 выделялся сигнал, состоящий из отрицательных полуволн в форме букв U, то теперь - скруглённый треугольный с небольшими перегибами на подъёме.

Рис. 4. Осциллограммы сигналов

Вдобавок, сигнал переместился в область положительного напряжения, что заставило изменить полярность напряжения питания, приходящего на переменный резистор R15, и поменять местами его неподвижные выводы, чтобы сохранить направление регулировки, а также увеличить номинал резистора R24.

Как видно по осциллограммам сигналов разной частоты на выходе смесителя, изображённым на рис. 5, они сохраняют свою форму вплоть до инфразвуковой частоты, что говорит о хорошей развязке генераторов. Изменчивость тембра предполагается создавать внешними средствами.

Рис. 5. Осциллограммы сигналов разной частоты на выходе смесителя

Теперь об отличиях генераторов. У перестраиваемого генератора к колебательному контуру подключена цепь, состоящая из антенны WA1 и катушки индуктивности L1, а в образцовом генераторе - цепь настройки в виде "реактивного транзистора" (электронного аналога переменного конденсатора).

Принцип действия реактивного транзистора основан на эффекте Миллера - кажущемся увеличении ёмкости конденсатора, включённого в цепь отрицательной обратной связи усилителя. В данном случае - это конденсатор C26 ёмкостью 3 пФ, включённый между коллектором и базой транзистора VT8. В общую ёмкость обратной связи входит также ёмкость перехода база-коллектор этого транзистора, которая у BC846A - около 1,9 пФ. При изменении регулировкой тока его эмиттера с помощью переменного резистора R49 коэффициента усиления Ку транзистора происходит изменение произведения (С26+С

бк)-Ку.

В [1] конденсатор, эквивалентный C26, был номиналом 33 пФ, а эквивалентный R36 резистор - 33 Ом (плюс дополнительный резистор 470 Ом в базовой цепи транзистора, который здесь исключён), что давало такое же перекрытие по частоте - около 2...3 кГц. Это соответствует изменению ёмкости колебательного контура на 50 пФ. Если имеется подходящий конденсатор переменной ёмкости, можно смело заменить им весь узел электронной перестройки, применение которого Р. Муг обосновал отсутствием дешёвых переменных конденсаторов.

На антенной цепи остановимся подробнее. Это - "изюминка" всех терменвоксов подобного рода. Дело в том, что для максимальной чувствительности необходимо, чтобы ёмкость конденсатора колебательного контура состояла, по возможности, только из ёмкости антенны. Это примерно 6...8 пФ, из которых на наведённую от руки ёмкость приходится 0,5 пФ и менее. Но такой контур на частоте в сотни килогерц возбудить сложнее, и, самое главное, "густота" нот с приближением руки к антенне резко возрастает. Это сильно затрудняет игру в верхнем регистре инструмента.

Как же при ёмкости контура 3300 пФ обеспечивают требуемую чувствительность инструмента к манипуляциям рукой? Всё дело в том, что контур, в который входит ёмкость антенны, в рассматриваемом случае образован дополнительной катушкой индуктивности L1 (в [1] это четыре катушки, соединённые последовательно). В первом приближении можно считать, что резонансная частота этого контура равна резонансной частоте контура генератора C5L3. В этом случае влияние ёмкости антенны на генерируемую частоту многократно возрастает.

Трудно сказать, как Л. С. Термен и первые энтузиасты терменвокса пришли к этому решению. Возможно, они стали подключать антенну не напрямую, а через катушку индуктивности, стремясь ограничить чувствительность вблизи антенны и выровнять тем самым мензуру инструмента. Постепенно выяснилось, что её индуктивность должна быть значительной, а наилучшее выравнивание мензуры достигается при большой ёмкости контура генератора.

Позже появилось такое объяснение: при правильной настройке цепи антенны её ёмкость трансформируется в индуктивность, присоединённую параллельно катушке L3. Изменения ёмкости антенны управляют этой индуктивностью по нужному для линеаризации закону. А своеобразие схемы заключается в том, что если оба контура по отдельности настроены на одну и ту же частоту, то соединённые вместе они дают два резонансных пика вместо одного. Поведение генератора при этом сильно зависит от соотношения параметров элементов контуров.

Исчерпывающее объяснение этому явлению можно найти в разделах "Связанные колебательные цепи" в учебниках по теории электрических цепей и даже в учебниках по другим дисциплинам (акустике, математике). Поведение таких цепей описывают биквадратные уравнения, решение которых даёт четыре корня вместо двух для одиночной колебательной цепи. Отсюда и двухгорбая амплитудно-частотная характеристика. Степень её двухгорбости зависит от коэффициента связи между колебательными контурами, а сама связь может быть как магнитной, так и ёмкостной. В данном случае связь - непосредственная, обусловленная способом включения и разным волновым сопротивлением контуров C5L3 и WA1L1.

Продолжение следует...

Литература

1. Moog R. Build the EM Theremin. - Electronic Musician, 1996, February, рр. 86- 100. URL: - http://www.cs.nmsu.edu/~rth/ EMTheremin.pdf (07.07.16).

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

Дата публикации: 01.12.2016

Рекомендуем к данному материалу ...


Мнения читателей
  • Сергей Васильевич / 09.11.2018 - 15:07
    Здравствуйте.Возникли вопросы при наладке терменвокса.Возможно ли связаться с автором публикации? [email protected]
  • Дмитрий / 07.03.2018 - 20:40
    Чем можно заменить транзистор MMBT3640?
  • Вячеслав / 06.05.2017 - 13:48
    Здравствуйте, хочу повторить вашу конструкцию. Как с Вами связаться? Моя почта: [email protected]

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


Терменвокс (Универсальный терменвокс, начало). Журнал Радио, №8, 2005 год, стр. 49-51

Л. Королев. Журнал: «Радио», №8, 2005 год, стр. 49-51

О терменвоксе журнал "Радио" писал неоднократно. Наиболее значимыми из публикаций на эту тему были статьи московского радиолюбителя Л. Королева "Современный Терменвокс" (1985, № 2, с. 43–46 и 3-я с. обл.; № 3, с. 38–40) и "Визуализация пространственного грифа терменвокса" (1982, № 5, с. 44–46).

В последние годы автор этих статей многое сделал для усовершенствования инструмента, расширения его исполнительских возможностей, приспособления к практике обучения игры на нем. С итогами этой работы читателей знакомит помещенная здесь статья.

Нынешний год в жизни Льва Дмитриевича Королева стал заметной вехой – исполняется пятьдесят лет его радиолюбительской деятельности. От имени наших читателей мы поздравляем Л. Королева с этим юбилеем и желаем ему дальнейших творческих успехов.

Этот универсальный музыкальный инструмент предназначен для исполнения музыкальных произведений в профессиональной и самодеятельной практике, а также для реализации различных музыкально-звуковых эффектов. Звуковысотный диапазон инструмента охватывает все октавы. По тембру он относится к классу голосовых с различной нюансировкой. Терменвокс питается от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц, потребляемая мощность не превышает 10 Вт. Масса основного блока с пультом управления (без педали, визуализато- ра грифа и штатива) – 1,7 кг.

Терменвокс назван универсальным потому, что его конструкция допускает игру в любой из двух хорошо развитых в настоящее время исполнительских школах. Первая из них – игра стоя, не прикасаясь к инструменту, – была предложена его изобретателем Л Терменом. Вторую – игра сидя, правая рука управляет высотой звука не прикасаясь к инструменту, левая лежит на пульте управления манипулятором и выбором режима работы, а громкостью управляют с помощью ножной педали – разработал в начале 20-х годов прошлого века известный исполнитель К. Ковальский.

Для школы Термена (ШТ) характерна внешняя эффектность исполнения, его оригинальность и необычность, необходимые для показательных и демонстрационных выступлений. При этом музыкально-исполнительские возможности оказываются существенно ограниченными.

Школа Ковальского (ШК) не столь эффектна, зато сопряжена с гораздо меньшими физическими нагрузками и позволяет успешно исполнять быстрые виртуозные произведения, что К. Ковальский практиковал на своих концертах.

Инструменты для каждой из школ игры отличаются и по схемотехнике, и по конструкции, и по внешнему оформлению. Передо мной была поставлена задача разработать Терменвокс, пригодный и одинаково удобный в обеих школах. Именно такой – универсальный – вариант инструмента и предлагается вниманию читателей. Для перехода от одной школы к другой потребуются секунды, а для переключения электронного блока достаточно щелкнуть тумблером.


Рис. 1. Структурная схема универсального терменвокса.

Структурная схема универсального терменвокса показана на рис. 1. Генератор-манипулятор формирует сигнал звуковой частоты, который через включатель звука и педаль регулирования громкости при игре сидя поступает на усилитель мощности ЗЧ. При игре стоя педаль громкости не используют и выходной сигнал поступает непосредственно на усилитель мощности, хотя может проходить и через педаль, если ее платформу зафиксировать в нажатом положении.

Генератор–манипулятор содержит два генератора ультразвуковой частоты, штырь управления высотой тона (ШВ) суммирующую цепь, детектор биений, манипулятор и выходной эмиттерный повторитель.

Световой индикатор длины пространственного звуковысотного грифа, подключенный к выходу детектора биений генератора–манипулятора, позволяет устанавливать или подстраивать требуемую длину грифа без воспроизведения звука через громкоговорители. Узел запуска формирует запускающие импульсы для визуализатора грифа. Управляющее напряжение на генератор–манипулятор поступает с переключателя исполнительских школ игры (ПШ), куда он приходит либо – при игре сидя – с отдельного пульта управления, либо – при игре стоя – с выхода канала управления громкостью.

Пульт управления в зависимости от выбранного режима работы инструмента формирует все амплитудные характеристики звука – атаку, затухание, длительное (струнное) затухание, стаккато.

В канал управления громкостью входит генераторный узел с петлевым электродом управления громкостью (ПГ) и световой индикатор длины пространственной шкалы регулирования громкости. Управляющее напряжение на выходе канала изменяется при изменении расстояния между рукой исполнителя и петлевым электродом, зависит от конфигурации кисти руки и определяет громкость звука и ряд его амплитудных характеристик.


Рис. 2. Принципиальная схема универсального терменвокса.

Принципиальная схема инструмента показана на рис. 2. Формирователь звукового сигнала построен традиционно, с использованием двух генераторов, один (на транзисторе VT2) с постоянной частотой, а второй (VT1) управляемый – с переменной; в дальнейшем для краткости будем называть их постоянным и управляемым. Оба генератора – управляемый и постоянный, – входящие

в генераторно-манипуляторный блок, во многом идентичны и собраны по схеме индуктивной трехточки. Идентичность схемного построения, а также однофункциональных элементов необходима для обеспечения высокой стабильности музыкального строя.

Делители напряжения R1R2 и R4R5 уменьшают глубину внутренней ОС генераторов, что устраняет возможные скачкообразные изменения частоты. Конденсатор С1 постоянного генератора – эквивалент суммарной емкости штыря, его зажима и соединительного провода. Подстроечный конденсатор СЗ – элемент взаимной связи генераторов, играющей исключительно важную и принципиальную роль в выравнивании мензуры грифа; значения частоты генераторов сближаются тем быстрее, чем меньше их расстройка (чем ни же высота тона). Это компенсирует естественный разбег звуковысотных интервалов инструмента, или, говоря иначе, гриф на определенном участке становится равномерным [1].

Установку или подгонку требуемой длины пространственного грифа выполняют небольшим смещением частоты управляемого генератора посредством варикапов VD1, VD2. Суммирующая цепь выполнена на конденсаторах С5–С7. Для уменьшения собственного шума и внешних наводок входное сопротивление усилительной ступени на транзисторе VT3 выбрано сравнительно небольшим. Детектирование биений происходит на нелинейном эмиттерном переходе транзистора VT4, куда с цепи R13–R16 поступает регулируемое напряжение смещения. Это приводит к вариации формы кривой биений, позволяя получать различные тембровые оттенки. Фильтр C10R19C12 подавляет остаточные составляющие с частотой генераторов.

Манипулятор собран на резисторном оптроне ЗОР124А (U1), обладающем хорошим быстродействием, широким интервалом изменения сопротивления фоторезистора и слабо выраженной “усталостью”, которая проявляется в непостоянстве модуляционной характеристики из-за гистерезисных явлений [2]. Применение оптрона позволило схемотехнически просто избавиться от щелчков при манипуляции и обрабатывать сигналы с большими уровнями. Регулируемым делителем напряжения служат сопротивление фоторезистора оптрона и входное сопротивление эмиттерного повторителя на транзисторе VT8.

Излучатель оптрона включен в нагрузочную цепь другого эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT6. На базу транзистора поступает управляющее напряжение с переключателя школ игры SA2. В верхнем по схеме положении переключателя (игра стоя) оно приходит с выхода канала управления громкостью, в нижнем (игра сидя) – с пульта управления. Нелинейная цепь R24VD3 в выходной цепи эмиттерного повторителя VT6 служит для улучшения акустических качеств при имитации струнного звучания.

Резистор R31 – токоограничивающий. Контакты тумблера SA1 при игре сидя должны быть разомкнутыми. При игре стоя их замыкают после окончания пьесы (или когда исполнитель отходит от инструмента), блокируя прохождение сигнала ЗЧ в усилительный тракт.

Транзистор VT5 индикатора длины пространственного грифа высоты тона открывают положительные полуволны напряжения биений. Длину грифа оценивают по факту появления биений – началу миганий светодиода HL1.

Узел запуска визуализатора грифа представляет собой усилитель–ограничитель биений, собранный на транзисторе VT7. Напряжение на его выходе по форме близко к "меандру", положительные фронты которого запускают визуализатор грифа. Конденсаторы С14, С15 дополнительно подавляют высокочастотные составляющие сигнала, улучшая стабильность запуска.


Рис. 3. Схема пульта управления терменвоксом.

Схема пульта управления изображена на рис. 3. Пульт обеспечивает три режима работы инструмента: готовые атака–затухание звука, регулируемые атака–затухание и имитация струнного (щипкового) звучания. Манипуляцию (включение–выключение звука) выполняют тремя кнопками SB1–SB3 с самовозвратом. Положение контактов переключателей на схеме соответствует режиму готовые атака–затухание.

При нажатии на одну из кнопок SB 1 – SB3 происходит зарядка конденсатора С1 пульта до напряжения, близкого к напряжению питания. Постоянная времени зарядки задана резистором R6 (сопротивлением резисторов R4, R8 и диода VD1 можно пренебречь) – она определяет атаку звука.

При отпускании манипуляционной кнопки конденсатор С1 разряжается через резистор R1. Постоянная времени разрядки определяет затухание звука.

Практика применения терменвокса показала, что фиксированных значений атаки и затухания звука явно недостаточно. Для их ручной регулировки тумблер SA1 переводят в другое положение, а требуемые атаку и затухание устанавливают резисторами R7 и R3 соответственно.

Звучание струнных инструментов имитируют короткими и легкими ударами пальцем по одной из кнопок SB1–SB3 при нажатой другим пальцем и удерживаемой во время исполнения кнопке SB4. Для длительной игры в этом режиме может быть введен тумблер, дублирующий контакты кнопки SB4.

Жесткая атака соответствует малой постоянной времени зарядки конденсатора С1 через резистор R4 и диод VD1, а также очень малой постоянной времени включения оптрона U1. Длительное затухание определено большой постоянной времени разрядки конденсатора С1 через резистор R8 (входным сопротивлением транзистора VT6 пренебрегаем, а диод VD1 оказывается закрытым, поскольку кнопку SB4 удерживают нажатой). Такой прием, как глушение звучащей струны пальцем, выполняют кратковременным нажатием на кнопку SB5.

В основу узла регулирования громкости звука положен эффект изменения напряжения на катушке колебательного контура при его расстройке относительно резонансной частоты.

Канал регулирования громкости состоит из кварцованного генератора, собранного на транзисторе VT9 (см. рис. 2) и питающего два взаимосвязанных колебательных контура, амплитудного детектора VD8C23, эмиттерного повторителя на транзисторе VT10 и индикатора длины шкалы регулирования громкости на транзисторе VT11 и светодиоде HL2.

Первый контур образован катушкой L3 и емкостью между левой ладонью исполнителя и петлей громкости (ПГ). Изменяя расстояние между ладонью и петлей, управляют громкостью звучания инструмента. Меньшему расстоянию соответствует меньшая громкость.

Контур включен в низкоомную эмиттерную цепь транзистора VT9. Во избежание интерференционных искажений частота генератора выбрана намного более высокой, чем у тональных генераторов.

Второй контур образуют катушка L4 и два варикапа VD6, VD7 – об их роли будет сказано ниже. С выхода эмиттерного повторителя управляющее напряжение поступает через контакты переключателя SA2 школ игры (ПШ) на базу транзистора VT6 манипулятора. Цепь VD4VD5R37 непринципиальна для работы устройства. Она уменьшает влияние зарядов статического электричества, возникающих в процессе пользования инструментом.

Общая характеристика канала управления громкостью обеспечивает плавное ее регулирование от полного отсутствия звучания, когда левая ладонь находится на минимальном расстоянии от петли (или даже лежит на ней), до максимальной, когда рука поднята над петлей на расстояние около 50 см. С помощью варикапов VD6, VD7, управляемых напряжением с резистора R39, можно вносить небольшую дополнительную расстройку в систему контуров в окончательно настроенном инструменте с целью получить максимальную длину пространственной шкалы громкости. Это констатируют по началу свечения светодиода HL2.


Рис. 4. Узел электропитания терменвокса.

Узел электропитания (его схема представлена на рис. 4) состоит из сетевого трансформатора Т1, двух мостовых диодных выпрямителей VD1, VD2–VD5 и двух стабилизаторов напряжения, один из которых собран на микросхеме DA1 и питает собственно терменвокс, а второй – на транзисторах VT1, VT2 для питания визуализатора грифа.

В инструменте можно использовать постоянные резисторы С2-23, С2-33, МЛТ; подстроечные – СПЗ-19а, СПЗ-38а, РП1-63м; переменные – серий СП-04, СПЗ-4, СП4-1. Номиналы резисторов R8 и R39 не критичны, их можно выбирать в пределах 10–220 кОм из них следует предпочесть те, у которых характеристика В.

Подстроечный конденсатор СЗ – КПК-МН. Конденсатор С1 – КД-2а или КТ 1 с малым ТКЕ и номинальным напряжением не менее 150 В; С5–С7, С18, С19, С23 с ТКЕ не хуже М750; С5, С7 – с допуском по емкости не хуже 5 %. Конденсаторы С1, С2 в узле питания – любые на напряжение не менее 400 В; оксидный конденсатор С1 в пульте управления – ниобиевый или танталовый из серий К52, К53, ЭТО, причем нужно обязательно отобрать экземпляр с минимальным током утечки. Остальные – малогабаритные любых типов.

Вместо оптрона ЗОР124А подойдет АОР124А или любой другой резисторный с временем включения не более 10 мс. Хорошие результаты дает и самодельный оптрон, составленный из фоторезистора СФЗ-4Б и светодиода АЛ102АМ. Типономиналы деталей, относящихся к манипулятору и отмеченных на схеме звездочкой, ориентировочные. Их при налаживании необходимо подбирать в соответствии с реальной амплитудной характеристикой манипулятора.

Кварцевый резонатор ZQ1 годится с любой частотой, вплоть до 146 кГц. Необходимо лишь, чтобы она превышала частоту постоянного генератора не менее чем на 17 кГц.

В основе высокой стабильности разностной частоты генераторного блока, а следовательно, и музыкального строя ЭМИ, лежит коррелированность частотного "ухода" генераторов. Поэтому все однофункциональные детали этого узла следует подобрать попарно из одной партии и с возможно близкими (с допуском не хуже 5 %) значениями параметров.

Катушки L1 и L2 надо также выполнить идентичными. Их наматывают на трехсекционных фторопластовых каркасах диаметром 9 мм диаметр щек – 17 мм, ширина секций – 3,5 мм, толщина перегородок – 1 мм; крайние щеки имеют толщину 2 мм. Центральное отверстие диаметром 8 мм рассчитано на тугоскользящую посадку на стандартный пластмассовый каркас с ферритовыми подстроечниками с резьбой М6 от высокочастотных контуров телевизионных приемников.

В одной из крайних щек (той, где будет вывод 4) в 1…1,5 мм от края сверлят рядом три отверстия диаметром 0,5…0,6 мм. В эти отверстия после намотки катушки вплетают отрезок луженого провода, к которому припаивают вывод 4. Катушку монтируют на плате выводом 4 вверх. Для пропускания провода в соседние секции в перегородках пропиливают паз.

Обмотки 1–2 и 2–3 (100+200 витков провода ПЭВ-2 0,06) наматывают в секцию, прилегающую к плате. Обмотка 3–4 содержит 3900 витков такого же провода, по 1300 витков в каждой секции каркаса. В нижнюю секцию провод укладывают поверх обмоток 1–2 и 2–3 без прокладки. Намотку лучше проводить вручную, часто и непрерывно раскладывая провод от одной щеки к другой, – такая намотка, подобно способу "универсаль", позволяет уменьшить собственную емкость катушки.

На аналогичном каркасе наматывают и катушки L3, L4 канала регулирования громкости. Обмотку L4, содержащую 300 витков провода ПЭВ-2 0,06, наматывают первой в секцию, прилегающую к плате. Сверху накладывают три слоя фторопластовой ленты толщиной 0,02...0,03 мм (например от конденсаторов ФТ), поверх которой в том же направлении наматывают проводом ПЭВ-2 0,06 1000 витков катушки L3. В остальные две секции каркаса укладывают по 1200 витков такого же провода.

При намотке всех катушек межсекционный участок провода, находящийся в прорези перегородки, необходимо дополнительно изолировать от расположенных рядом витков. Проще всего это сделать, поместив перед намоткой очередной секции этот участок в сгиб полоски конденсаторной бумаги и уложив провод с бумагой в прорезь. Для закрепления витков допустимо применение клея БФ-2. Снаружи все катушки обматывают тонкой фторопластовой лентой и фиксируют капроновыми нитками. С помощью клея и винтов М1,5 или М2 катушки устанавливают на платах.

Дроссели L1, L2 узла питания лучше всего применить готовые на ток 0,1 А или более, индуктивностью 1,5...2 мГн, но подойдут и самодельные.

Корпус оптрона следует соединить с общим проводом, например, с помощью обжимки из белой жести.

Трансформатор Т1 узла питания должен обеспечивать переменное напряжение на обмотке II 15... 16 В при токе нагрузки 50...60 мА, а на обмотке III – 160... 170 В при токе около 40 мА.


Рис. 5. Кнопка пульта управления.

Манипуляционные кнопки SB1–SB3 пульта управления – самодельные, бесшумные с регулировкой усилия срабатывания (рис. 5). Контактные пластины и прокладки между ними использованы от старых переключателей или реле (например, РКН). Толкатель 3 вытачивают из фторопласта и сочленяют со шпилькой на резьбе. Прижимную планку 1 выпиливают из жесткого листового дюралюминия. Прокладка 4 между толкателем и панелью 2 пульта служит демпфером и не должна влиять на усилие срабатывания кнопки. Прокладку вырезают из неплотного ворсистого фетра. Оптимальное усилие срабатывания кнопки – 15...30 г при глубине хода 0,5...0,8 мм.

Кнопки SB4, SB5 изготовлены из готовых микрокнопок КМ 1-1. У них удалены фиксаторы и уменьшено до 20...40 г усилие срабатывания.

В качестве включателя звука может быть использован любой тумблер с малым усилием переключения и без щелчков. Остальные тумблеры – любые малогабаритные. Разъемы для подключения педали и пульта управления – РГ5–РШ5 или др.

Окончание см. в "Радио", 2005, №9

См. также «Наша консультация» Журнал «Радио» №6 2007, стр. 50.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Королев Л. Д. Пространственный гриф терменвокса и его выравнивание. "Электроника, музыка, свет". Материалы научно- практической конференции. – Казань, 1996, с. 218–222.
    (РГБ)
  2. Носов Ю. Р., Сидоров А. С. Оптроны и их применение. – М.: Радио и связь, 1981.
  3. Королев Л. Визуализация пространственного грифа терменвокса. – Радио, 1982, № 5, с. 44–46.
  4. Королев Л. Звуковысотный орган терменвокса как емкостный датчик охранного устройства. Сборник докладов научно-технической конференции ЦНИИРЭС, ч. 1, с. 175–181. – Москва, 1997.
  5. Римский-Корсаков А. Электроакустика. – М.: Связь, 1973.

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

Простой терменвокс (начало). Л. Королев. Журнал Схемотехника, №12, 2003 год

Л. Королев. Журнал: «Схемотехника», №12, 2003 год, стр. 28-30

В статье приведено описание терменвокса, предназначенного для исполнения музыкальных программ в профессиональной и самодеятельной музыкальной практике, а также для получения различных эффектов. Предлагаемая конструкция доступна для повторения радиолюбителями средней квалификации.

Первый электромузыкальный инструмент (ЭМИ), пригодный для практического применения, был построен в России в 1921 г. и получил название «терменвокс» по имени его изобретателя Л. С. Термена. Это был инструмент с бесконтактным (пространственным) управлением высотой звука, он не имел ни клавиатуры, ни грифа в их привычном виде.

Терменвокс представлен двумя исполнительскими школами. Первая школа игры – «неприкасаемым способом» в положении стоя – предложена Л. С. Терменом. Правая рука здесь управляет высотой звука: при приближении руки к антенне высота звука повышается. Левая рука определяет громкость звука – при удалении левой руки от второй антенны громкость звука увеличивается. Слова «неприкасаемым способом» взяты в кавычки, т. к. в физическом плане имеет место полный контакт исполнителя с инструментом через невидимое и неосязаемое электрическое поле. Эта школа из- за инерционности движения левой руки позволяет исполнять только мелодии кантиленного (плавного, певучего) характера, значительно обедняя терменвокс как ЭМИ. Здесь же следует отметить еще один недостаток данной школы – взаимную зависимость высоты и громкости звука при исполнении музыки, дополнительно затрудняющую работу исполнителя при этом способе игры. Высота и громкость звука здесь в равной степени взаимосвязаны, но, поскольку разрешающая способность человеческого слуха по громкости значительно меньше, чем по частоте, изменения громкости при управлении высотой звука мы не замечаем. Совершенно иначе обстоит дело с высотой. Паразитные изменения высоты звука не постоянны в музыкальном диапазоне – в верхнем регистре они незаметны, а в басовом могут составлять малую терцию (около 20 % по частоте)! Это следует из анализа структуры управляющего контура терменвокса [1] и полностью подтверждается практически.

Вторая школа игры – в положении сидя с кнопочной манипуляцией звуком и педальным регулятором громкости – предложена в начале 20-х годов первым солистом и мастером выразительной игры на терменвоксе К. И. Ковальским (1890–1976 г.). Он отдал терменвоксу около 50 лет своей жизни. За это время в СССР им было дано более 3000 концертов как в сольном исполнении на терменвоксе, так и совместно с выдающимися мастерами советской сцены, такими как В. В. Барсова, Н. А. Обухова, В. Р. Петров и многими другими. Правая рука исполнителя, как и первом в случае, определяет высоту звука, громкость управляется с помощью ножной педали, а левая рука лежит на пульте управления инструментом и манипулирует кнопками, формирующими начальную (атака) и конечную (затухание) фазы звукового процесса. Все это позволяет исполнителю оперативно переключать режимы работы, исполнять такие важные музыкальные приемы, как, например, стакатто, трель, пиццикато, что, конечно, невозможно сделать, пользуясь школой игры «неприкасаемым» способом. Эта исполнительская школа полностью свободна от взаимной зависимости высоты и громкости звука при исполнении музыки и наряду с кантиленой позволяет исполнять музыку головокружительной виртуозности, а также различные музыкальные эффекты – свисты, вой ветра, пение птиц и многие другие, могущие найти применение при озвучивании фильмов, театральных постановок и в других случаях.

На протяжении своей творческой деятельности К. И. Ковальский всегда пользовался только своей школой игры, исполняя такие виртуозные произведения, как «Полет шмеля» Н. Римского- Корсакова, «Неаполитанская песенка» П. Чайковского, «Ария Розины» Дж. Россини. Конструктивное оформление и схемотехнические решения инструментов этих двух исполнительских школ отличаются.

Предлагаемый терменвокс принадлежит к группе инструментов второй школы игры исполнителя. Он предназначен для исполнения музыкальных программ в профессиональной и самодеятельной музыкальной практике, а также для получения различных музыкальных эффектов. Возможность работы от встроенного автономного источника питания, наличие простого ручного пульта управления и внутреннего громкоговорителя, а также небольшие габариты и вес позволяют использовать инструмент наряду, например, с гитарой как хороший аксессуар в культурно-массовой работе.

Звуковысотный диапазон терменвокса охватывает все октавы основных тонов, практически всю обертонную шкалу и составляет 15 кГц. Имеется возможность исполнения различной глубины трели.

Тембр принадлежит к классу голосовых; желаемая нюансировка («жесткость» тембра) устанавливается соответствующей регулировкой.

Устройство формирования атаки и затухания звука обеспечивает фиксированные (усредненные для кантилены и колоратуры) значения начальных и конечных фаз звука и регулируемые в широких пределах атаку и затухание. Имеется режим длительного затухания, имитирующего звучание струны, возбужденной щипком, или звучание гавайской гитары с оперативным переходом на обычное звучание и обратно.

Громкость звука управляется ножной педалью.

Инструмент питается от сети переменного тока частотой. 50 Гц и напряжением 220 В или от двух батарей типа 3336. Ток покоя при питании от батарей – не более 20 мА.

Масса основного блока с двумя пультами управления (без педали) – 1,6 кг.

Блочно-структурная схема инструмента показана на рис. 1. В основной блок входят: генераторно-манипуляторный блок (ГМБ), антенна (штырь) управления высотой звука, индикатор длины пространственного грифа (ИДГ), усилитель мощности звуковой частоты с электродинамической головкой (УМЗЧ), а также устройство питания с сетевым фильтром (на схеме не показано). Готовый для звуковоспроизведения электрический сигнал формирует ГМВ, состоящий из двух генераторов ультразвуковой частоты, суммирующей цепи, детектора биений, манипулятора и выходного эмиттерного повторителя. Сформированный сигнал через педаль (П) управления громкостью поступает на встроенный и внешние усилители мощности. ИДГ, информацией для которого является сигнал с выхода детектора биений, по факту начала биений (момент начала мигания светодиода), позволяет оценить длину полного пространственного грифа. Это помогает производить необходимую установку длины грифа перед игрой, не воспроизводя звук через громкоговорители.


Рис. 1. Блочно-структурная схема терменвокса

Основной пульт управления (ОПУ) обеспечивает выбор необходимого режима работы и формирует напряжение, управляющее манипулятором ГМБ для получения требуемых атаки и затухания звука. Предусмотрен также ручной пульт управления (РПУ) с несколько ограниченными функциями, подключаемый вместо ОПУ при размещении основного блока на вертикальной штанге для игры в положении стоя, либо в других случаях применения терменвокса, например, в цирковом искусстве.

Принципиальная схема генераторно-манипуляторного блока показана на рис. 2. Генераторы переменной частоты (VT1) и постоянной частоты (VT2) собраны по схеме индуктивной трехтонки. Для получения высокой стабильности разностной частоты (следовательно, и музыкального строя) схемотехническое построение, контурные системы и однофункциональные детали выбраны попарно-идентичными. Конденсатор С2 служит эквивалентом суммарной емкости штыря, его клеммы крепления и соединительного провода клемма–контур генератора. Полная структура всего контура управления (штырь–катушка L1) достаточно сложна, например, его эквивалентная схема содержит для школы игры при сидячей посадке исполнителя 16 (!) хорошо расчлененных и имеющих количественную оценку естественно необходимых, паразитных и рабочих компонент [1].


Рис. 2. Принципиальная схема генераторно-манипуляторного блока

Конденсатор СЗ является элементом взаимной связи генераторов, точнее дополнением к естественной взаимной связи, которая возникает через электрическое и магнитное поля между катушками. Устранение излишней связи в описываемом варианте осуществляется частичной экранировкой генераторов – конструктивным размещением платы ГМБ между двумя параллельными токопроводящими поверхностями (см. ниже). Наличие взаимной связи приводит к частичному захватыванию частот, что исключительно важно для выравнивания мензуры низкочастотного участка пространственного грифа. В качественном аспекте частоты генераторов при этом приближаются друг к другу тем быстрее, чем меньше расстройка (чем ниже частота звука). Это и компенсирует естественный разбег октав инструмента по мере понижения высоты тона – гриф на определенном участке становится равномерным, а на самых низких малоупотребительных звуках гриф снова суживается [2]. Все это дает исполнителю полноценно использовать весь гриф.

Однако этим положительная роль взаимной связи генераторов не ограничивается. По мере сближения частот генераторов относительный спектральный состав биений, т. е. сигнал звуковой частоты расширяется. Это сообщает звуку естественность, живость тембра в музыкальном диапазоне – те характеристики, к которым привык слух с незапамятных времен человеческого существования (расширение относительного спектрального состава звуковых колебаний свойственно практически всем обычным инструментам и человеческому голосу). Таким образом, взаимная связь генераторов, являющаяся большим злом в радиотехнических устройствах, применительно к терменвоксу играет исключительно важную и принципиальную роль. Однако рассмотрение этого интересного явления выходит за рамки статьи.

Суммирующая цепь выполнена на резисторах R5, R6, R7. С выхода усилителя (VT3) сигнал поступает на детектор биений (VT4), являющийся одновременно и усилителем. Нелинейным элементом является базово-эмиттерный переход VT4. Особенностью узла является детектирование биений на разных участках транзисторной характеристики. Для этого на базу транзистора VT4 с делителя напряжения R13–R15 подается смещение, которое может регулироваться резистором R14. Это приводит к видоизменению формы кривой биений, что и определяет различные тембровые оттенки. Такой простой способ темброобразования в практике терменвокса применяется впервые. Ручка регулировки резистора R14 повышенной оперативности и выведена на заднюю стенку инструмента.

Цепь R17C9 подавляет сигналы генераторов. Резистор R18 непринципиален для работы устройства – он снимает возможные случайные заряды, например, от статического электричества, которые могут появиться на обкладках конденсаторов С8–С10.

Манипулятор выполнен на самодельном оптроне R24HL1. Сопротивление фоторезистора и входное сопротивление эмиттерного повторителя (VT5) составляют управляемый делитель напряжения. Достоинством оптрона является возможность амплитудной обработки сигналов больших уровней при полном отсутствии щелчков во время манипуляции и простота схемотехнического выполнения. Светодиод HL1 включен в цепь эмиттерного повторителя (VT6), на вход которого с выхода пульта управления поступает управляющее напряжение. Резистор RK1 служит для термокомпенсации оптрона.


Рис. 3. Принципиальные схемы основного (а) и ручного (б) пультов управления

Принципиальные схемы основного и ручного пультов управления показаны на рис. 3, а и б соответственно. Манипуляция осуществляется магнитоуправляемыми контактами-кнопками SB1–SB3 (рис. 3, а) с самовозвратом, включенными для расширения исполнительских возможностей параллельно. Инвертор выполнен на транзисторе VT1, резистор R5 – токоограничивающий. Тумблер SA1 служит для установки режимов «готовые атака-затухание» и «регулируемые атака-затухание». С помощью кнопки SB4 с самовозвратом производится оперативный переход на режим длительного затухания звука (струнное звучание) и обратно, а кнопка SB5 с самовозвратом служит для окончания длительного затухания (глушение струны). Тумблер SA2 дублирует кнопку SB1 при длительной репетиционной работе. Все коммутационные элементы на схеме (рис. 2) показаны в режиме «готовые атака–затухание» звука. Конденсатор С1 здесь подключен к делителю напряжения R9R6. При нажатии на одну из кнопок SB1–SB3 на коллекторе VT1 появляется напряжение источника питания и происходит зарядка конденсатора С1 до напряжения делителя, которое определяет атаку (в основном это сопротивление резистора R9, а сопротивлением резистора R5 можно пренебречь). При отпускании манипуляционной кнопки конденсатор С1 разряжается через резистор R6, номинал которого и определяет затухание. Вручную атаку (R10) и затухание (R7) устанавливают в другом положении тумблера SA1.

Для имитации звучания струнных инструментов и гавайской гитары нажимают и удерживают во время исполнения кнопку SB1. Манипулируют звук очень коротким легким ударом по одной из кнопок SB1–SB3. Жесткую атаку в этом случае определяет малая постоянная времени зарядки конденсатора через внутреннее сопротивление транзистора VT1 и резистор R5. Следует отметить, что в описываемом варианте атака определяется, в основном, постоянной времени включения оптрона манипулятора, которая заметно превышает только что указанную. Длительное затухание (примерно 3 с) определяется большим сопротивлением разрядной цепи, состоящей из резисторов R3, R4 и стабилитрона VD1. Скорость разрядки конденсатора С1 зависит от напряжения на нем – при его уменьшении скорость разрядки уменьшается, что улучшает акустические характеристики звука. Кнопка SB5 служит для более быстрой разрядки – имитации глушения звучащей струны пальцем. Исполнение трели производится легким касанием указательным пальцем (или мизинцем) одного из металлических язычков, имеющих электрические контакты с общим проводом.

Принципиальная схема ручного пульта управления (рис. 3, б) повторяет в упрощенном варианте схему основного пульта. Манипуляция осуществляется здесь двумя обычными контактными кнопками SB1, SB2 с самовозвратом в режиме «готовые атака-затухание». Для имитации гавайской гитары нажимается (мизинцем) кнопка SB3, а имитация глушения струны осуществляется коротким отпусканием с повторным нажатием этой кнопки. Остальные режимы отсутствуют.

Рис. 4. Принципиальная схема индикатора длины полного грифа

На рис. 4 и 5 показаны принципиальные схемы соответственно индикатора длины полного грифа и внутреннего УМЗЧ. Светодиод HL1 реагирует на положительные полуволны напряжения детектора биений. Ток покоя оконечных каскадов микросхемы УМЗЧ (5…6 мА) устанавливается резистором R5 (рис. 5).


Рис. 5. Схема усилителя мощности звуковой частоты

На рис. 6 приведена принципиальная схема блока питания. Он включает в себя сетевой выпрямитель-стабилизатор (в корпусе адаптера), сетевой фильтр L1L2C1C2 и элементы включения. При автономном питании вместо выпрямителя-стабилизатора устанавливают две батареи 3336.


Рис. 6. Принципиальная схема блока питания

Конструктивно основной блок инструмента выполнен в пластмассовом корпусе от бытового громкоговорителя с габаритными размерами 220×155×80 мм. В левой верхней части корпуса размещен генераторно-манипуляторный блок, в правой – динамическая головка, на вертикальных стойках – плата УМЗЧ. В правой нижней части корпуса расположено устройство питания. Левая нижняя сторона корпуса свободна для возможных (см. ниже) усовершенствований ЭМИ. Все указанные узлы установлены на основание из фанеры (5…6 мм), которое вплотную вдвигается в корпус. В середине корпуса для крепления штыря установлена клемма с резьбой М5. Штырь – двухсекционная телескопическая антенна из хромированной латунной трубки диаметром 7 мм. В секцию малого диаметра впаивается латунная вставка с резьбой М5 и фланцем 9 мм для надежной (без боковых покачиваний) посадки в клемму штыря. Внизу штыря имеется круглый поролоновый венчик (диаметр 40…45 мм, толщина 10…12 мм), служащий для исполнителя постоянной ориентацией положения штыря, а также играющий важную роль при исполнении некоторых музыкальных эффектов.

Снаружи передняя часть основного блока (сторона, обращенная к публике) закрыта декоративной решеткой из пластмассы. Задняя стенка обращена к исполнителю и изготовлена из двухсторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм, она является также электростатическим экраном. Слева внизу на ней расположены разъем подключения сетевого питания X1, разъем для подключения пульта управления Х2, разъем для подключения педали ХЗ, резистор регулировки тембра, резистор регулировки громкости УМЗЧ, плата индикатора длины грифа. В правом нижнем углу установлены включатель питания и предохранитель сети. На дне корпуса располагается план-шайба с резьбой М10 для установки основного блока на вертикальной штанге. В дне корпуса и в верхней части задней стенки имеются отверстия для вентиляции (по 20–30 отверстий диаметром 5,5 мм). К внутренней левой стороне и части внутренней верхней стороне корпуса, не доходящей на 20…25 мм до клеммы штыря, приклеивают экран из медной или латунной фольги (применять алюминиевую фольгу не следует). Плата генераторного блока со стороны проводящих слоев экранируется пластиной (по размеру платы) из фольгированного стеклотекстолита. Все крепящие детали основного блока должны либо иметь надежный электрический контакт с общим проводом, либо надежно изолироваться от него. Наличие случайного плавающего контакта любой крепежной детали неизбежно приведет к скачкам высоты звука, что сделает невозможным использование устройства в качестве ЭМИ.

Основной пульт управления собран в диэлектрическом пластмассовом корпусе размерами 95x140x30 мм. Точное размещение органов управления лучше всего произвести для конкретного исполнителя. При этом следует исходить из следующих предпосылок. Кнопки манипулятора возможно точнее должны лежать под подушечками указательного, среднего и безымянного пальцев левой руки, лежащей на подставке и расположенной под третьей фалангой большого пальца. Кнопка струнного звучания нажимается мизинцем (и держится во время исполнения), а глушения звучания – кратковременным нажатием кнопки SB2 большим пальцем. Глушение звучания может производиться также и кратковременным отпусканием (с последующим нажатием) кнопки SB1. Трель исполняется легким касанием указательным пальцем или мизинцем одного из язычков, расположенных по обе стороны кнопок DA1 – DA3. Все вышеуказанные операции осуществляются во время исполнения музыки без снятия левой руки с подставки. Подставка (диаметр 30…35 мм, высота 15…25 мм) может быть изготовлена из любого изоляционного материала. Сверху на подставку наклеивают фетровый кружок, на который перед работой музыканта накладывают сменный кружок большего диаметра из байки или фланели. Кнопки манипулятора выступают над поверхностью пульта приблизительно на 5 мм. Соединительные провода уложены в гибкую хлорвиниловую трубку. Ручной пульт управления также собран в пластмассовом корпусе размерами 90×42×20 мм. Кнопки манипулятора и перехода на струнное звучание расположены на боковой стенке корпуса и обслуживаются указательным, средним пальцем и мизинцем левой руки.

Окончание следует

Лев Королев,
[email protected]

Литература:

  1. Л. Д. Королев. Звуковысотный орган терменвокса как емкостный датчик охранного устройства, Сб. докл. научно-техн. юбил. конф. ЦНИИРЭС. – Москва, 1997, ч. 1, с. 175–181.
  2. Л. С. Термен, Л. Д. Королев. Электромузыкальный инструмент типа терменвокс. – Авт. с вид. СССР, № 1048503, 1983.
  3. Л. Д. Королев. Современный терменвокс. – Радио, 1985, № 2, с. 43– 46, № 3, с. 38–40.
  4. Л. Д. Королев. Визуализация пространственного грифа терменвокса. – Радио, 1982, № 5, с. 44–46.

Ультразвуковой «терменвокс»

Действие настоящего терменвокса основано на измерении ёмкости. Перемещая ладонь по одной координате, можно менять частоту, а перемещая по другой - громкость. Всё, что использует другие физические принципы, можно назвать "терменвоксами" лишь в кавычках. Но это тоже интересные ЭМИ. Так, в семидесятых и восьмидесятых годах некоторые авторы экспериментировали с конструкциями, состоящими из фотодиода и мультивибратора, позволяющими регулировать частоту, загораживая свет от расположенного сверху светильника, а громкость - меняя силу нажатия на сенсорные контакты. Ну а в наши дни автор Instructables под ником dhawan.sunidhi10 изготовил "терменвокс", определяющий расстояние при помощи ультразвукового дальномера. Играют на нём, перемещая большую пластину (частота) и вращая ручку переменного резистора (громкость). Поднимая пластину, чтобы она оказывалась вне "поля зрения" дальномера, можно получать паузы между нотами.



[center]

Схема устройства приведена ниже:

Способ регулировки громкости применён не самый энергоэффективный, но самый простой - при помощи переменного резистора, включённого последовательно с динамической головкой. При 16-омной головке и 10-килоомном переменном резисторе диапазон регулировки громкости получается широким, вплоть до очень тихого, почти неслышного звука. Прошивку для повторения самоделки можно взять здесь. Она использует библиотеки Ultrasonic и toneAC. Ранее мастер вместо первой из них экспериментировал с библиотекой NewPing, но с ней не удалось получить требуемый диапазон расстояний - до 1,2 м, к тому же, при поднятии пластины звук не прекращался, а оставался той же частоты. После смены библиотеки пришлось переделать программу, так как NewPing передаёт программе задержку в микросекундах, а Ultrasonic - сразу вычесленное по ней расстояние в сантиметрах. Формула пересчёта расстояния в частоту в программе подобрана такая, чтобы диапазон у ЭМИ получился близким к полутора октавам. Собранный и отлаженный музыкальный инструмент мастер помещает в корпус:

Колонка с динамической головкой - внешняя, также самодельная, она показана на КДПВ. Далее приведено видео, где мастер играет на инструменте:

Чтобы устройство стало более похожим на терменвокс без кавычек, можно переделать код, схему и конструкцию инструмента таким образом, чтобы ультразвуковых дальномеров было два, расположенных под прямым углом друг к другу. Тогда можно будет регулировать частоту, перемещая ладонь по одной координате, а громкость - перемещая её по другой. В этом случае придётся для получения звуков различной громкости применить ШИМ.


Источник Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Терменвокс на транзисторах | Авторская платформа Pandia.ru

Листовка N 96

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ ПРИ ЦЕНТРАЛЬНОМ РАДИОКЛУБЕ СССР

Терменвокс на транзисторах

В 1921 году советский инженер Л. С. Термен на восьмом электротехническом съезде в Москве впервые в мире продемонстрировал исполнение концертной програм­мы на электронном музыкальном инструменте, который впоследствии получил наз­вание терменвокса. Принцип действия терменвокса нетрудно уяснить при рассмотре­нии структурной схемы, приведенной на рис. 1.

Генератор электрических колебаний создает высокочастотные колебания с фикси­рованной частотой 90 кГц. Управляемый генератор создает колебания с частотой 90, 016 кГц, которая может изменяться до 94 кГц из-за изменения емкости антенного контура при поднесении руки исполнителя к штыревой антенне Ан во время игры на инструменте. Колебания, создаваемые генераторами 1 я 2, поступают на контур 3 формирования тембра, в результате чего в нем возникают биения двух высокочастот­ных колебаний. После детектирования этих колебаний детектором 4 на его нагрузке выделяются низкочастотные колебания, частота которых при игре на инструменте мо­жет изменяться в пределах 16 — 4000 Гц Напряжение разностной частоты подается на манипулятор 5, управляемый устройством формирования и затухания звука 6, и да­лее через регулятор громкости 7 — на вход отдельного усилителя низкой частоты.

Высшая звуковая частота в терменвоксе, равная 4000 Гц, примерно соответствует верхнему звуку рояля, а нижняя (16 Гц) — порогу слухового восприятия. При необ­ходимости этот диапазон может быть расширен или сжат.

Использование метода биений в терменвоксе позволяет получать требуемый диа­пазон звуковых частот без каких-либо переключений. Из всех известных нам люби­тельских схем терменвоксов, пожалуй, наиболее интересна схема, разработанная ин-женепом Л. Королевым, краткое описание которой мы и приводим здесь.

Как видно из принципиальной схемы терменвокса (рис. 2), генератор фиксирован­ной частоты выполнен на транзисторе 77. Его контур ЫС1СЗС4 настраивают ферри-товым сердечником катушки Ы на частоту 90 кГц. Управляемый генератор собран на транзисторе Т2. Контур этого генератора образован катушкой индуктивности L2 и конденсаторами С8 — С10. Оба генератора выполнены по схеме с емкостной обратной связью. Частоту управляемого генератора можно изменять в пределах 90,016 — 94 кГц путем изменения емкости антенного контура L3L4Cau. Поднося в процессе игры на инструменте руку к антенне Ан1, исполнитель изменяет емкость антенного контура L3L4Call. В результате изменяется частота управляемого генератора в пределах 90,016 — 94 кГц.

Собственная частота настройки антенного контура выбирается близкой к частоте управляемого генератора. Величина связи между катушками индуктивности L2, L.3 и частота настройки контура L3L4C3H определяют мензуру инструмента.

Высокочастотные колебания .с обоих генераторов через развязывающие цепи R5C6 и R10C12 поступают на контур формирования L5C13R11. Переменным конден­сатором С13 контур можно настроить на высшие гармоники сигналов генераторов. Причем в положении максимальной емкости на конденсаторе присутствуют только первые гармоники генераторов, я в других положениях, наряду с первыми гармони­ками, имеются вторые, третьи или четвертые. С части катушки индуктивности L5 вы­сокочастотные колебания подаются на усилитель (транзистор ТЗ), усиливаются им, а затем детектируются транзисторным детектором Т4. В результате детектирования напряжения биений между первыми, а также высшими гармониками сигналов гене­раторов на выходе детектора — нагрузке R17 — образуются основной тон (разност­ной частоты) и соответствующие обертоны.

С выхода детектора низкочастотное напряжение поступает на манипулятор, кото­рый должен обеспечить надежное закрывание канала в паузах, отсутствие щелчков при игре на инструменте и возможность регулировки атаки и затухания звука. Надеж­ное закрывание канала достигается применением двойного каскада затухания. Первая ступень выполнена на диодах ДЗ, Д4, а вторая — на транзисторе Т5. Работа диод­ной ступени основана на зависимости сопротивления кремниевых диодов по перемен­ному току от величины приложенного к ним напряжения. В паузах между звуками, когда кнопка Кн1 разомкнута, постоянное напряжение на диодах ДЗ. Д4 отсутствует; поэтому эти диоды оказываются закрытыми и на вход транзистора Т5 переменное на­пряжение не подается. При замыкании кнопки Кн1 диоды ДЗ, Д4 открываются, и на вход транзисторной ступени поступает низкочастотное напряжение с выхода детек­тора.

Резисторы R22, R24 — R26 и сопротивление транзистора Т5 образуют мост, в одну из диагоналей которого включена первичная обмотка I трансформатора Tpl. В дру­гую диагональ этого моста через устройство формирования атаки и затухания звука подается напряжение от стабилизированного выпрямителя. При замыкании кнопки Кн1 и при сбалансированном мосте (это достигается установочным резистором R26) ток коммутации практически не проходит через обмотку I трансформатора Tpl, и пе­реходные процессы (щелчки) на выходе терменвокса не прослушиваются. Напряжение же низкой частоты с выхода диодной ступени поступает на вход транзистора Т5 и далее через вторичную обмотку трансформатора Tpl на регулятор громкости R34 и выходные гнезда Гн1, Гн2.

Атака и затухание звука формируются специальным устройством, выполненным на резисторах R28 — R33, конденсаторах С23 — С25 и диодах Д10, Д11. При замыкании контактов Кн1 напряжение с выпрямителя поступает на делитель R28 — R30. Конден­сатор С23 через переменный резистор R31 заряжается до напряжения, снимаемого с делителя. Время заряда конденсатора С23 определяет время атаки. Напряжение с этого конденсатора через диод Д11 поступает на конденсатор С24 и манипулятор. Полярность падения напряжения на резисторе R31, обусловленная током заряда кон­денсатора С23, обратна полярности включения диода Д10, а время заряда конденса­тора С24 невелико. Поэтому диод Д10 и конденсатор С24 фактически не участвуют в формировании атаки.

При отпускании кнопки Кн1 в процессе игры на инструменте конденсатор С23 (через резисторы R29, R30) и прямое сопротивление диода Д10 быстро разряжаются,, а конденсатор С24 начинает медленно разряжаться через резисторы R32, R33 и ма­нипулятор. Характер спада напряжения на конденсаторе С24 определяет затухание сигнала, время которого можно регулировать переменным резистором R32.

Выпрямитель и стабилизатор собраны по типовым схемам. Потребляемый ток в паузе равен 13 мА, при открытом манипуляторе — 100 мА. Выход терменвокса под­ключается к высокоомному входу отдельного усилителя, в качестве которого можно, например, использовать усилитель, описанный в листовке № 94.

В конструкции применены стандартные малогабаритные детали. Все катушки ин­дуктивности и трансформаторы самодельные. Размеры каркасов катушек LI — L3 ука­заны на рис. 3. Катушки LI, L2 содержат по 450 витков провода ПЭВ-1 0,12, ка­тушка L3 намотана тем же проводом до заполнения каркаса. Индуктивность катушки L1 — 1,1 мГ, L2 — 1,1 мГ, L3 — 58 мГ. Внутри каркасов имеются ферритовые сер­дечники 600 НН диаметром 3,5 мм с напрессованной резьбовой втулкой. .Катушки L4, L5 выполнены на унифицированных каркасах, которые размещены в отдельных броневых сердечниках Б18М (с внутренним зазором 0,1 мм) из феррита 1500НМЗ. Катушка L4 содержит 350 витков провода ПЭВ-1 0,12. Катушка L5 намотана прово­дом ПЭВ-1 0,23. Секции 1 — 2 и 2 — 3 содержат соответственно 12 и 55 витков. Индук­тивность катушки L4 — 27 мГ, L5 — 1,5 мГ.

Трансформатор Tpl выполнен на унифицированном каркасе, который размещается в сердечнике Б36М из феррита 2000НМ1. Обмотка I содержит 1450 витков, обмотка II — 2320 витков провода ПЭВ-1 0,08. Трансформатор Тр2 собран на сердечнике Ш16Х31 из трансформаторной стали. Обмотка 1а содержит 1270 витков провода ПЭВ-1 0,23; 16 — 930 витков провода ПЭВ-1 0,17; II — 136 витков провода ПЭВ-1 0,64. Детали, входящие в состав колебательных контуров, и транзисторы Tl, T2 долж­ны быть идентичными. Конденсаторы С1, СЗ, С4, С8 — С10 слюдяные, с малым ТКЕ. Конденсатор С13 — фирмы «Тесла» (секции соединены между собой параллельно). Переменные резисторы R34 (педального регулятора громкости), R31, R32 — группы «В». Антенна Ан1 — телескопическая от приемника «Банга» или ему подобного. Вы­сота антенны при настройке может изменяться от 40 до 80 см. Стабилитроны Д1, Д2 должны быть идентичными.

Термен.вокс .смонтирован на металлическом шасси размером 220X120X33 мм. Монтаж выполнен на печатной плате из фольгиоованного гетинакса размерами 120X120X2 мм. На шасси установлены печатная плата, детали Тр2, В1. Пр1, С21, С22 и антенное гнездо. В подвале шасси находятся выпрямитель и стабилизатор. Транс­форматор Tpl размещен в подвале шасси вдали от трансформатора Тр2.

Терменвокс помещен в футляр, изготовленный из текстолита. В футляре имеются отверстия для антенны, ручки конденсатора С13 и вентиляции. Устройство формиро­вания атаки и затухания с органами управления (R31, R32. Knl, B2, ВЗ) собрано в отдельном выносном пульте размером 120X80X30 мм, который соединяют с инстру­ментом с помощью разъема.

Налаживание терменвокса начинают с проверки работоспособности выпрямителя, стабилизатора и с установки требуемых режимов работы транзисторов. Далее, убедив­шись в работоспособности генераторов, с помощью сердечников . катушек LI — L3 по общепринятой методике устанавливают частоту 90 кГц. При настройке управляемого генератора вместо антенны подключают конденсатор Сан (10 — 15 пФ), а катушку свя­зи L3 располагают на Каркасе L2 (расстояние между ними равно 3 мм).

Следующий этап налаживания — настройка трактов формирования тембра и низ-кок частоты. Для этого конденсатор С13 устанавливают в положение максимальной емкости, к коллектору транзистора Т4 подключают осциллограф и, изменяя индуктив­ность катушек L2, L3, по фигурам Лиссажу устанавливают разностную частоту 300 Гц. Затем по волномеру конденсатором С13 перестраивают контур на частоту второй гармоники одного из генераторов и подбором резистора R17 получают на вы­ходе детектора амплитуду напряжения звуковой частоты 0,3 В. После этого конденса­тор С13 снова переводят в положение максимальной емкости и сердечником катуш­ки L5 на резисторе R17 устанавливают амплитуду низкочастотного напряжения 0,3 В.

Затем резистором R26 производят балансировку манипулятора по минимуму щелчков при нажатии и отпускании кнопки Кн1. Эту операцию можно произвести на слух, подключив внешний усилитель. При нормальной работе генераторов, детектора и манипулятора на частоте 300 Гц амплитуда напряжения НЧ на резисторе R34 дости­гает 0,6 В.

Заключительным этапом налаживания являются уточнение настройки генерато­ров и подбор необходимой связи между катушками L2. L3. Для этого к терменвоксу подключают антенну (предварительно отключают ее эквивалент) и, изменяя индук­тивность катушек L2, L3 и расстояние между ними, устанавливают частотный диапа­зон 4,5 — 5 октав. Если инструмент настроен правильно, то при игре на нем звук дол­жен повышаться по мере приближения правой руки исполнителя к антенне (пальцы левой руки должны иметь контакт с. металлическими частями пульта управления). ! олебания генератора должны срываться в момент резонанса антенного контура и

контура генератора управляемой частоты при приближении плоскости ладони правой руки к антенне на расстояние нескольких миллиметров

Заканчивая краткое описание терменвокса, отметим, что игра на нем требует не только хорошего музыкального слуха, но и специальных технических знаний. Радио­любителям, которые заинтересуются вопросами конструирования и постройки тер-мсивоксов, рекомендуем ознакомиться со следующей литературой:

Бондаренко Е. Терменвокс на транзисторах. — «Радио», 1965, № 10, с. 33.

Королев Л. И снова терменвокс. — «Радио», 1972., № 9, с. 17 — 19 и вкладка.

Корсунский С. и Симонов И. Электромузыкальные инструменты (МРБ, вып 271). М. — Л., «Энергия», с. 13 — 21.

Симонов И. и Шиванов А. Терменвокс. — «Радио», 1964, № 10, с. 36, 37.

Москва, Издательство ДОСААФ СССР, 1976 г. Г-80685 от 18/Ш-1976 г. Изд. № 2/760з Зак. 793

OCR Pirat

Sale "Box damaged" Theremin Premium Gakken

Обзор покупки необычного музыкального инструмента от человека, далекого от музыки.

Сам я музыку только слушаю. Лишь немного «бренчу» на татарском кубызе. И музыкального образования у меня никакого нет, слуха, наверно, тоже. Так уж получилось. Однако, в свое время удалось немного попеть в школьном хоре.

Итак, терменвокс — необычный инструмент, играть на котором можно не касаясь его руками. В подробную историю, принцип работы инструмента и игры на нем вдаваться не буду. Все хорошо изложено в википедии и на профильном сайте.

Кому лениво ходить по ссылкам - смотрите лекцию на 15 минут


Хороший инструмент, естественно, стоит хороших денег. Обозреваемый терменвокс скорее игрушка, нежели полноценный инструмент. Однако, что любопытно, и эту игрушку охотно используют профессиональные музыканты.

В общем, я тоже решил побаловаться. Тем более, что цена на этот «игрушечный» терменвокс оказалась довольно приемлемая — всего около ста долларов.

Поиск на ebay вывел на этого японского продавца. Он продавал несколько терменвоксов. Некоторые были помечены в названии как «Box damaged», т.е. с повреждением упаковочной коробки. Цена от неповрежденных отличалась на минус 10$. Я решил немного сэкономить и заказал товар с «Box damaged». Забегая вперед скажу, что я так и не нашел на картонной коробке никаких критичных повреждений, кроме нескольких царапин, которые могли появиться и в недрах Почты России при доставке.

Оплатил лот и вы не поверите, но уже через 15 минут продавец пометил товар как отправленный и выдал трек. А через пару часов посылка начала активно трекаться по территории Японии. А ко мне в город в Центральной России товар дошел за 14 дней!

В красивую бумагу, однако, пакуют посылки японцы:

Срываем ее:

Внутри еще одна коробка-суперобложка:

А в ней еще коробка:

Открываем. Инструмент лежит в пенопласте да еще и запаянный в пленку.

Внутри сама музыкальная коробочка, две антенны, заземляющий шнурок, инструкция и пластмассовая отвёрточка для точной настройки.

Инструмент сделан в Китае для рынка Японии. Все собрано отлично, не скрипит и не ломается.
Размер белой коробочки 22x12x4см (без антенн). Длина антенны-петли 18 см, тонкой антенны 26 см.
На лицевой панели видны прорези для динамика, дырка для тонкой антенны, переключатель ON/OFF и расположены всякие ручки управления — для громкости и не только:

С левого боку отверстия для антенны-петли и заземляющего шнурка. С правого боку выход мини-джек на наушники или колонки.

На дне коробочки отверстие для вкручивания стойки и отсек для 4-х AA батареек. Производителем заявлено время работы от одного комплекта батареек в 20 часов. Проверить сие сложно, т.к. не хватит никаких сил слушать звуки, извлекаемые этим инструментом, столько времени.

Инструкцию на английском в формате PDF можно взять на сайте производителя: otonanokagaku.net/english/products/theremin/detail.html

Собираем все вместе. Родной динамик показался мне слишком писклявый, поэтому я подключил к терменвоксу мини-колонку.

Ну и посмотрите теперь как это всё звучит:

UPDATE. Посмотрите как профи играет на терменвоксе из этого обзора

Всем приятных покупок!

Эксперимент 4. Терменвокс [Амперка / Вики]

Прочтите перед выполнением

Список деталей для эксперимента

Принципиальная схема

Схема на макетке

Обратите внимание

  • В данной схеме мы используем резистор нового номинала, посмотрите таблицу маркировки, чтобы найти резистор на 10 кОм или воспользуйтесь мультиметром
  • Полярность фоторезистора, как и обычного резистора, не играет роли. Его можно устанавливать любой стороной

  • В данном упражнении мы собираем простой вариант схемы включения пьезодинамика
  • Полярность пьезопищалки роли не играет: вы можете подключать любую из ее ножек к земле, любую к порту микроконтроллера

  • На Arduino Uno использование функции tone мешает использованию ШИМ на 3-м и 11-м портах. Зато можно подключить ее к одному из них

  • Вспомните как устроен делитель напряжения: фоторезистор помещается в позицию R2 — между аналоговым входом и землей. Так мы получаем резистивный фотосенсор.

Скетч

p040_thermenvox.ino
// даём имена для пинов с пьезопищалкой (англ. buzzer) и фото-
// резистором (англ. Light Dependent Resistor или просто LDR)
#define BUZZER_PIN  3
#define LDR_PIN     A0
 
void setup()
{
  // пин с пьезопищалкой — выход...
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
 
  // ...а все остальные пины являются входами изначально,
  // всякий раз при подаче питания или сбросе микроконтроллера.
  // Поэтому, на самом деле, нам совершенно необязательно
  // настраивать LDR_PIN в режим входа: он и так им является
}
 
void loop()
{
  int val, frequency;
 
  // считываем уровень освещённости так же, как для
  // потенциометра: в виде значения от 0 до 1023.
  val = analogRead(LDR_PIN);
 
  // рассчитываем частоту звучания пищалки в герцах (ноту),
  // используя функцию проекции (англ. map). Она отображает
  // значение из одного диапазона на другой, строя пропорцию.
  // В нашем случае [0; 1023] -> [3500; 4500]. Так мы получим
  // частоту от 3,5 до 4,5 кГц.
  frequency = map(val, 0, 1023, 3500, 4500);
 
  // заставляем пин с пищалкой «вибрировать», т.е. звучать
  // (англ. tone) на заданной частоте 20 миллисекунд. При
  // cледующих проходах loop, tone будет вызван снова и снова,
  // и на деле мы услышим непрерывный звук тональностью, которая
  // зависит от количества света, попадающего на фоторезистор
  tone(BUZZER_PIN, frequency, 20);
}

Пояснения к коду

  • Функция map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh) возвращает целочисленное значение из интервала [toLow, toHigh], которое является пропорциональным отображением содержимого value из интервала [fromLow, fromHigh]

  • Верхние границы map не обязательно должны быть больше нижних и могут быть отрицательными. К примеру, значение из интервала [1, 10] можно отобразить в интервал [10,-5]

  • Если при вычислении значения map образуется дробное значение, оно будет отброшено, а не округлено

  • Функция mapне будет отбрасывать значения за пределами указанных диапазонов, а также масштабирует их по заданному правилу.

  • Если вам нужно ограничить множество допустимых значений, используйте функцию constrain(value, from, to), которая вернет:

    • value, если это значение попадает в диапазон [from, to]

    • from, если value меньше него

    • to, если value больше него

  • Функция tone(pin, frequency, duration) заставляет пьезопищалку, подключенную к порту pin, издавать звук высотой frequency герц на протяжении duration миллисекунд

  • Параметр duration не является обязательным. Если его не передать, звук включится навсегда. Чтобы его выключить, вам понадобится функция noTone(pin). Ей нужно передать номер порта с пищалкой, которую нужно выключить

  • Одновременно можно управлять только одной пищалкой. Если во время звучания вызвать tone для другого порта, ничего не произойдет.

  • Вызов tone для уже звучащего порта обновит частоту и длительность звучания

Вопросы для проверки себя

  1. Каким сопротивлением должен обладать фоторезистор, чтобы на аналоговый вход было подано напряжение 1 В?

  2. Можем ли мы регулировать яркость светодиода, подключенного к 11-му порту, во время звучания пьезопищалки?

  3. Что изменится в работе терменвокса, если заменить резистор на 10 кОм резистором на 100 кОм? Попробуйте ответить без эксперимента. Затем отключите питание, замените резистор и проверьте.

  4. Каков будет результат вызова map(30,0,90,90,-90)?

  5. Как будет работать вызов tone без указания длительности звучания?

  6. Можно ли устроить полифоническое звучание с помощью функции tone?

Задания для самостоятельного решения

  1. Уберите из программы чтение датчика освещенности и пропищите азбукой Морзе позывной SOS: три точки, три тире, три точки

  2. Измените код программы так, чтобы с падением освещенности звук становился ниже (например, падал от 5 кГц до 2,5 кГц)

  3. Измените код программы так, чтобы звук терменвокса раздавался не непрерывно, а 10 раз в секунду с различимыми паузами


← Светильник с управляемой яркостью | Оглавление | Ночной светильник →

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *