アルミ缶でテルミンを作る

物理的な接触なしで演奏できる電子楽器「テルミン」。 その演奏操作の仕組みは次の通りです。まずテルミンから伸びている２つの金属アンテナで奏者のそれぞれ手の動きを感知します。この時、一方の手が発振器の周波数に、もう一方の手が振幅 (音量) を、それぞれ制御するように動作します。 テルミンからの電気信号は増幅され、スピーカーに送られます。 

今回の記事では、アルミ缶をアンテナとして使用しするシンプルなテルミンを、Digilent製 Electronics Explorer** Board を使って構築してみたいと思います。

アンテナ (アルミ缶) は、コンデンサの 1 つのプレートとして機能します。 あなたの手は、コンデンサのもう一方のプレートとして機能します。 したがって、手を缶に近づけたり遠ざけたりすると、回路の静電容量が変化します。 これは、回路の可変周波数発振器部分内で行われます。 発振器の静電容量が変化すると、発振器の出力周波数も変化します。 この周波数の変化は、回路の最後にあるスピーカーで聞くことができます。

Digilent製 Electronics Explorer** を使用して回路に電力を供給します。 Electronics Explorer** ボードは、デジタル回路やアナログ回路の設計・構築・テストに必要な、計測評価ツールが搭載されています。ブレッドボード上に手軽に構築した回路に対し、4 チャンネルの混合信号 USB オシロスコープ、波形発生器、可変電源、電圧計、基準電圧発生器、およびロジック アナライザー、パターン ジェネレーターと繋げることができます。これら一連の作業を、はんだ付けをすることなく実現することができます。

アルミ缶テルミンに必要な部品群 

• Digilent製 Electronics Explorer**

          （注：↑このアイテムは販売終了しています。代替として Analog Discovery Studio をご使用ください）。

• From Digilent Analog Parts Kit: (184-0451)
  • OP27 オペアンプ (x2) (709-5550)
  • OP37 オペアンプ (522-8770)
  • Small Speaker (188-2197)
  • 100pF セラミックコンデンサ (831-2916)
  • 0.047uF セラミックコンデンサ (906-0691)
  • Small-signal Diode (1N3064)
  • 10kΩ 抵抗器 (x2) (707-8300)
  • 20kΩ 抵抗器 (x2) (125-1166)
  • 47kΩ 抵抗器 (x2) (707-8369)
  • 100kΩ 抵抗器 (x3) (707-8748)
  • Breadboard pins
  • ジャンパ線 (189-2274)
• アルミ缶
• WaveForms Software

アルミ缶テルミンを作る

 Electronics Explorer** のブレッドボード上に回路を構築しましょう。部品はブレッドボードの右側に詰めて配置することをお勧めします。

ステップ 1 - オシレーター

可変周波数発振器には、OP27 オペアンプを使用します。 ブレッドボードの溝にまたがり、ノッチがブレッドボードの上部に向くようにオペアンプを配置します。 オペアンプに+5Vと-5Vを供給します。 また、100pF コンデンサと 3 つの 100KΩ 抵抗を使用する必要があります。 オペアンプへの電源供給には Electronics Explorer** のプログラマブル電源を使用します。 

ブレッドボードのスペースを節約するために、Electronics Explorer** の Arbitrary Waveform Generator を固定発振器として使用します。 ここに正弦波を適用するには、WaveForms ソフトウェア アプリケーションを使用します。 正弦波の周波数が可変周波数発振器の周波数に近いとします。 このプロジェクトでは、約 25.5 kHz です。

ステップ 2 - 重み付き加算器

回路の次の部分である加重加算器は、固定周波数発振器と可変周波数発振器からの信号を混合します。 別の OP27 を使用します。 オシレーターからブレッドボードの下にいくつかの穴を移動し、OP27 がボードの谷にまたがり、ノッチ側がボードの上部に向くように OP27 を配置します。 また、2 つの 47kΩ 抵抗と 1 つの 20kΩ 抵抗を使用する必要があります。 Electronics Explorer** の Arbitrary Waveforms Generator は、オペアンプの電源として機能します。

ステップ 3 - エンベロープ検出器

発振信号を加重加算器と混合することにより、「鼓動」信号が生成されます。 加重加算器から出力された新しい信号は、鼓動パターンを追跡するエンベロープ検出器を通過します。エンベロープ検出器の入力は、加重加算器 また、ダイオードを使用する必要があります。 0.47uF コンデンサと 10kΩ 抵抗. ダイオードの向きは非常に重要です。アナログ部品キットのダイオードはオレンジ色で、片側に黒い帯があります。黒い側バンドは「ネガティブ」です。

ステップ 4 - アンプ

エンベロープ検出器の出力信号は、実際にはスピーカーに送信する準備ができていますが、結果はそれほど大きくありません.そうは言っても、信号をスピーカーに送信する前の最後のステップはアンプです。ここで使用されるアンプはOP37 オペアンプで構築された反転増幅器. OP37 は、OP27 と比較して同一のピン配列を持っています。同様に動作します。また、10kΩ 抵抗と 20kΩ 抵抗を使用する必要があります。

ステップ 5 - 回路全体を完成させます。 

アンプの出力をスピーカーの正のピンに接続します。 スピーカーのもう一方のピンを Electronics Explorer** の接地レールの 1 つに接続します. ソー. にワイヤを接続し、金属同士の接触があることを確認します。 もう. の端このワイヤの 1 つを Electronics Explorer** のグラウンド レールに接続する必要があります。 オシレータの緑色のワイヤは手に持っています。 もう片方の手をアルミ缶の周りに動かして、テルミンを演奏してみましょう！

***注: Digilent Electronic Explorer は販売終了となりました。 代替として Analog Discovery Studioをご使用ください。

Analog Discovery Studio: ポータブル回路実験室

Analog Discovery Studio とは何ですか?

Analog Discovery Studio は、学習机上でラボ環境を実現できるポータブル計測デバイスです. オシロスコープ、ロジック アナライザー、スペクトラム アナライザー、波形ジェネレーターなどを含む 13 の計測機能を装備しています。Analog Discovery Studio は、学生がどこでも学習できるよう、交換可能ブレッドボードをインターフェースとして使えるフル計測環境を実現します。

ポータブルなデザイン

Analog Discovery Studio は、ベンチトップ機器のスタックに代わるコンパクトな代替品となるように設計されています。 耐久. ある筐体は、1.25 x 9.25 x 7.5 インチの大きさで、ベンチ、デスクトップ、またはバックパックに収まります. 学生. ブレッドボード可能な MTE を介してオシロスコープと波形発生器にアクセスできます。ケーブル、または業界標準の BNC ケーブル、およびロジック アナライザー、パターン ジェネレーター、およびトリガーには、MTE ケーブルを介してアクセスできます。

回路または設計は、同梱の磁気的に接続されたブレッドボード キャンバス上に構築でき、輸送のために簡単に交換または取り外しできるため、ラボでの作業から自宅での作業への移行を可能な限りシームレスに行うことができます.スイッチ、共通の I/O ビルトイン、およびブレッドボード可能な大きな表面. 追加. 要な場合、またはブレッドボードが摩耗した場合に備えて、ブレッドボード キャンバスとコストが最適化されたブランク キャンバスを個別に購入できます。