Theremin
El theremínes uno de los primeros instrumentos musicales electrónicos. Inventado en 1919 por el físico y músico ruso Lev Serguéievich Termen (quien luego afrancesó su nombre a León
Apariencia
El diseño clásico consiste en una caja con dos antenas. Se ejecuta acercando y alejando la mano de cada una de las antenas correspondientes, sin llegar a tocarlas. La antena derecha suele ser recta y en vertical, y sirve para controlar la frecuencia o tono: cuanto más cerca esté la mano derecha de la misma, más agudo será el sonido producido. La antena izquierda es horizontal y con forma de bucle, y sirve para controlar el volumen: cuanto más cerca de la misma esté la mano izquierda, más baja el volumen, y viceversa.
Originalmente, su versión más primitiva fue llamada Aetherophone (que se podría traducir comoEterófono), y constaba sólo de la antena de tono. Dicho diseño fue tempranamente mejorado por el inventor, añadiendo posteriormente la antena para controlar el volumen. Actualmente, algunos de los modelos caseros y comercializados de Theremin disponen tan sólo de la antena que controla el tono, lo cual siendo rigurosos les convierte en realidad en un "Eterófono", y su uso frecuentemente es el de un aparato para efectos especiales más que un instrumento musical, al no poder acentuar ni separar las notas producidas.
También se han llegado a producir theremines de forma más o menos artesanal con formas de interactuar muy distintas, como por ejemplo, theremines ópticos que miden la cantidad de luz que les llega a un sensor. También la empresa Roland comercializa en algunos de sus módulos un sensor deinfrarrojos llamado D-Beam, con el cual se puede controlar no sólo el tono, sino alternativamente el parámetro que se elija.
Implementacion de proyecto (Theremin digital )
Se quiere realizar un controlador midi que haga las funciones de un theremin , para ello , se usara la etapa de generación de señales TTL a partir de unas antenas para un theremin digital creado por la universidad de glasglow , el cual brinda una señal de pulsos con una frecuencia igual a la variación que se genere a una onda acercando o alejando las manos de la antena o cualquier tipo de conductor.
Esquemático de adquisición de tonos
Explicación del circuito :
el circuito de volumen y el circuito de pitch o variación de tono , se pueden obtener bajo el mismo sistema y se varia la señal de salida para cada caso .Se basan principalmente en el concepto de oscilacion mediante compuertas NAND trigger
Compuertas Nand trigger Explicacion:
Gracias a que la compuerta niega el resultado de la entrada , se puede ver como un circuito comparador , es decir si la tensión en el condensador es igual a la tensión del otro pin envía 0 si es menor envía a la salida un valor igual a VDD
funcionamiento :
partiendo del estado de una salida con nivel lógico 1 ( 12v para este caso ) el condensador se comenzaría a cargar mediante un circuito rc conectado a una fuente de 12v . Una vez alcanzado el nivel de voltaje V+ , donde la compuerta lo asocia con un 1 lógico , envía un cero a la salida . dejando el condensador cargado conectado a una resistencia a tierra, provocando la descarga del mismo . al bajar al nivel V- gracias a la descarga el condensador, la compuerta asocia este valor con un 0 lógico llevando la salida a 12v comenzando el circuito de carga de nuevo y repitiéndose el proceso generando asi una onda cuadrada a la salida con un periodo de frecuencia de aproximadamente 1.5RC ( dependera de los voltajes de umbral v+ y v- de la compuerta y la tension aplicada ) .
Para este caso Vdd=12v
V+=3.3v
V-=1.8v;
v+/v-=1.8
Vdd-v+=8.7v
Vdd-V-=10.2v
8.7/10.2=0.852
0.852*1.8=1.5
10.2/8.7=1.17
F=1/1.5RC
los periodos son T1= RCLn(1.17)=0.15RC y T2=RCln(1.8)=0.58RC <== onda con duty cicle menor a 50%
Volviendo al circuito utilizado :
la compuerta nand con trigger U1 a esta condicionada como un oscilador , donde la la capacitancia del condensador es variada por la antena generando variaciones de frecuencia en el oscilador, al igual que U1B pero esta se usa como referencia para generar las variaciones y sus cambios en frecuencia son causados por el resistor. U5A y U2A niegan las ondas de entrada y luego U4 como or exclusivo genera una onda que muestra las variaciones entre las entradas . Esta variación es usada con un un primer filtro pasabajo y se obtiene una onda con una frecuencia igual a la diferencia de las dos ondas de entrada al or exclusivo . En físico esta onda sale con cierto ruido por lo que se le aplica un filtro con frecuencia de corte con un valor cercano 250Khz para eliminar el ruido que se genera por la conmutación de la compuerta o por la misma tarjeta donde esta colocado el circuito . Otra manera puede ser , afinar el filtro que genera la onda triangular y así tener un solo filtro , pero , es mucho mas sencillo tener un circuito Rc que genera la onda con la frecuencia de variación y limpiarla en este punto .
Con otra compuerta Nand Trigger a la salida de los filtros ( la onda en el segundo filtro se parece a una onda sinoidal ) se logra obtener una onda cuadrada con variación en frecuencia .Ya esta señal puede ser adquirida por un microcontrolador escalada al nivel necesario o se puede pasar por un 555 y tener un tren de pulsos con un periodo variable y enviar esta información al microcontrolador .
Las antenas para cada caso servirán para variar la capacitancia del condensador del oscilador por lo que deben estar lo mas cercano a este condensador y modificar los valores de las resistencias variables para ajustar la señal de salida a gusto ya que , regula la sensibilidad dando mayor o menor diferencia entre el oscilador de la antena y el de referencia . Sin embargo hay que tratar de tener siempre una diferencia entre las dos señales ya que si son iguales se tendría un nivel dc a la salida y la sensibilidad seria baja.Como se puede ver, se esta usando el circuito como un sensor de proximidad de tipo capacitivo por lo que hay que tener en cuenta que lo que se necesita es tener la mayor variación de frecuencias posibles para mayor rango de valores segun la distancia a la vez que sean frecuencias relativamente rápidas ( por encima del rango uditivo y menor a 1Mhz asi se tiene una señal rápida y que no genera muchas capacitancias e inductancias parásitas por velocidad ) y, una buena sensibilidad de las antenas.
ondas generadas en el circuito
