Créer un thérémine avec une canette de soda

Le thérémine est un instrument de musique électronique contrôlé sans contact physique. La section de contrôle de l'instrument se compose généralement de deux antennes métalliques qui détectent la position relative des mains du thérémine et contrôlent la fréquence des oscillateurs d'une main et l'amplitude (volume) de l'autre. Les signaux électriques du thérémine sont amplifiés et envoyés à un haut-parleur. Le son de l'instrument est souvent associé à des situations sinistres.

Ce projet va démontrer comment construire un simple thérémine en utilisant la carte Electronics Explorer de Digilent et une canette de soda comme antenne ! Le thérémine ne fera que démontrer la modulation du pas. Le schéma fonctionnel montre la mise en œuvre. 

L'antenne (la canette de soda) agit comme une plaque de condensateur. Votre main agira comme l'autre plaque du condensateur. Ainsi, en rapprochant et en éloignant la main de la canette, vous modifiez la capacité du circuit. Cela se produit dans la partie oscillateur à fréquence variable de notre circuit. Lorsque la capacité de l'oscillateur change, la fréquence de sortie de l'oscillateur change aussi. Ce changement de fréquence peut être perçu par le haut-parleur à la fin du circuit.

Nous utiliserons l’Electronics Explorer de Digilent (194-6458) pour alimenter le circuit. La carte Electronics Explorer comprend tout l'équipement de test et de mesure nécessaire pour concevoir, construire et tester des circuits analogiques et numériques de tous types. Construite autour d'une grande platine sans soudure, elle comprend un oscilloscope USB à signaux mixtes à 4 canaux, un générateur de formes d'onde, une alimentation variable, un voltmètre, un générateur de tension de référence et trente-deux signaux numériques qui peuvent être configurés comme analyseur logique, générateur de motifs ou n'importe lequel de plusieurs dispositifs d'E/S numériques statiques. Tous ces instruments peuvent être connectés à des circuits construits sur les platines sans soudure à l'aide de simples fils de connexion. 

Pièces nécessaires pour le thérémine avec canette de soda

• Electronics Explorer de Digilent (194-6458)
• De la trousse de pièces analogiques Digilent (184-0451)
• Amplificateur opérationnel OP27 (x2) (709-5550)
• Amplificateur opérationnel OP37 (522-8770)
• Petit haut-parleur (188-2197)
• Condensateur céramique de 100 pF (831-2916)
• Condensateur céramique de 0,047 uF (906-0691)
• Diode à faible signal (1N3064)
• Résistance de 10 kΩ (x2) (707-8300)
• Résistance de 20 kΩ (x2) (125-1166)
• Résistance de 47 kΩ (x2) (707-8369)
• Résistance de 100 kΩ (x3) (707-8748)
• Épingles pour plaque d’essai
• Fils de liaison (189-2274)
• Canette de soda
• Logiciel WaveForms

Construire le thérémine de la canette de soda

Le circuit sera entièrement construit sur la plaque d'essai d'Electronics Explorer. Il est préférable de commencer par un côté de la plaque d'essai et de travailler vers la droite pour s'assurer que tout est bien adapté.

Étape 1 : Oscillateurs

Pour l'oscillateur à fréquence variable, nous utiliserons l'amplificateur opérationnel OP27. Placez l'amplificateur opérationnel de manière à ce qu'il chevauche la partie inférieure de la plaque d'essai et que l'encoche soit orientée vers le haut de la plaque d'essai. Fournissez +5V et -5V à l'amplificateur opérationnel. Vous devez également utiliser un condensateur de 100 pF et trois résistances de 100 KΩ. Les alimentations programmables d'Electronics Explorer sont utilisées pour alimenter l'amplificateur opérationnel.

Pour gagner de la place sur notre plaque d'essai, nous utiliserons le générateur de formes d'onde arbitraires d'Electronics Explorer comme oscillateur fixe. Utilisez l'application logicielle WaveForms pour appliquer une onde sinusoïdale ici. Vous devez faire en sorte que l'onde sinusoïdale ait une fréquence proche de celle de l'oscillateur à fréquence variable. Dans ce projet, cela équivaut à environ 25,5 kHz.

Étape 2 : Sommateur pondéré

La partie suivante du circuit, le summateur pondéré, mélange les signaux de nos oscillateurs à fréquence fixe et à fréquence variable. Nous utiliserons un autre OP27. Faites quelques trous dans la plaque d'essai de l'oscillateur et placez l'OP27 de manière à ce qu'il chevauche la partie inférieure de la carte et que la partie encochée soit orientée vers le haut de la carte. Vous devez également utiliser deux résistances de 47 kΩ et une résistance de 20 kΩ. Le générateur de formes d'onde arbitraires de l'explorateur électronique sert d'alimentation pour l'amplificateur opérationnel.  

Étape 3 : Détecteur d'enveloppe

En mélangeant les signaux oscillants avec le summateur pondéré, un signal de battement est produit. Le nouveau signal issu du sommateur pondéré passe par un détecteur d'enveloppe qui suit le rythme de battement. L'entrée du détecteur d'enveloppe est la sortie du sommateur pondéré. Vous devez également utiliser une diode, un condensateur de 0,47 uF et une résistance de 10 kΩ. L'orientation de la diode est très importante. La diode de la trousse de pièces analogiques est orange, avec une bande noire sur un côté. Le côté avec la bande noire est « négatif ».

Étape 4 : Amplificateur

Le signal de sortie du détecteur d'enveloppe est en fait prêt à être envoyé au haut-parleur, mais le résultat ne serait pas très puissant. En effet, la dernière étape avant d'envoyer le signal au haut-parleur est un amplificateur. L'amplificateur utilisé ici est un amplificateur inverseur construit avec un amplificateur opérationnel OP37. L'OP37 a une disposition des broches identique à celle de l'OP27. Il se comporte également de manière similaire. Vous devez en outre utiliser une résistance de 10 kΩ et une autre de 20 kΩ.

Étape 5 : Effectuer le circuit complet

Connectez la sortie de l'amplificateur à la broche positive du haut-parleur. Connectez l'autre broche du haut-parleur à l'un des rails de masse d'Electronics Explorer. Attachez un fil à la canette de soda et assurez-vous qu'il y a un contact métal sur métal. L'autre extrémité de ce fil doit être connectée à un rail de masse d'Electronics Explorer. Tenez le fil vert de l'oscillateur dans la main. Déplacez la main autour de la canette de soda pour jouer du thérémine!

Suivez le guide étape par étape sur la Digilent Wiki et construisez votre propre thérémine.