Digital Thereminvox: 4 βήματα

2025 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2025-01-23 14:39

Το Thereminvox (αλλιώς theremin, hertherphone/etherphone, thereminophone ή termenvox) είναι ένα καθαρό ηλεκτρονικό μουσικό όργανο, το οποίο δεν έχει ούτε χορδές, ούτε κουμπιά. Αντιδρά στις θέσεις των ναρμινιστών.

Το όργανο εφευρέθηκε από τον Ρώσο μηχανικό ηλεκτρονικών και εφευρέτη Leon Theremin το 1920. Εδώ μπορείτε να βρείτε πώς ο Leon επιδεικνύει το όργανο του. Σήμερα, το όργανο δεν είναι τόσο δημοφιλές όσο το ηλεκτρονικό πιάνο ή κιθάρα, αλλά οι μουσικοί εξακολουθούν να το χρησιμοποιούν.

Αυτό το έργο γράφτηκε στη μνήμη του Leon Theremin, σχεδόν 100 χρόνια μετά την εφεύρεσή του.

Το έργο είναι μια ψηφιακή υλοποίηση της ίδιας αρχής - μουσικό όργανο χωρίς επαφή. Το Original Thereminvox χρησιμοποιεί χωρητικότητα ανθρώπινου σώματος για να καθορίσει τη θέση των χεριών σε σχέση με δύο κεραίες, αλλά εδώ χρησιμοποιώ δύο αισθητήρες VL53L1X αντί για αυτούς τους αισθητήρες μετρούν την απόσταση με βάση την αρχή της δέσμης λέιζερ του χρόνου πτήσης, δηλαδή είναι εκπληκτικά μικροσκοπικά υπέρυθρα ραντάρ, ικανά να μετρήσουν απόσταση έως 4 μέτρα (13 πόδια). Ο μικροελεγκτής που συγκολλήθηκε στην δοκιμαστική πλακέτα Nucleo-L476 ελέγχει τον αισθητήρα και μετατρέπει τις μετρήσεις σε ήχο.

Προμήθειες

• Πλακέτα MCU Nucleo64-L476RG
• Πίνακας ασπίδας αισθητήρα X-NUCLEO-53L1A1
• Μίνι βύσμα 3.5mm βύσμα και καλώδιο
• Κάποια σύρματα
• Ηχείο με γραμμική είσοδο και τροφοδοτικό USB (χρησιμοποίησα ηχείο φόρτισης JBL και για τα δύο)

Συνολικός προϋπολογισμός: $ 60 - $ 100

Βήμα 1: Αναβοσβήνει το υλικολογισμικό

Για να αναβοσβήνει το υλικολογισμικό MCU, συνδέστε την πλακέτα MCU στον υπολογιστή σας με καλώδιο Mini-USB. Ο πίνακας θα εντοπιστεί ως νέα μονάδα flash. Κατεβάστε το πιο πρόσφατο αρχείο l4-thereminvox.bin από το github και αποθηκεύστε το σε αυτήν τη μονάδα flash. Το αρχείο θα μεταφερθεί αυτόματα στο MCU. Μην ξεχάσετε να αποσυνδέσετε το καλώδιο usb πριν από το επόμενο βήμα.

Βήμα 2: Συναρμολόγηση του οργάνου

Το σετ X-NUCLEO-53L1A1 περιέχει έναν πίνακα ασπίδας συμβατό με arduino με έναν αισθητήρα εμβέλειας και άλλους δύο αισθητήρες σε δορυφορικές πλακέτες, οι οποίοι θα μπορούσαν να συνδεθούν με την ασπίδα ως δεύτερο στρώμα. Θα χρησιμοποιήσω μόνο κύριους και αριστερούς αισθητήρες και ο αριστερός θα πρέπει να είναι οριζόντια. Η δορυφορική πλακέτα είναι συνδεδεμένη με τυπικό βύσμα DIP 10 ακίδων και έχω χρησιμοποιήσει πέντε καλώδια καρφιτσών F-M ως επέκταση σύνδεσης. Οι ακίδες 2-6 (GND, VDD, I2C bus + σήμα απενεργοποίησης) είναι το ελάχιστο σετ για να λειτουργεί ο αισθητήρας. Το Thereminvox είναι μονοφωνικό όργανο και η έξοδος ήχου πραγματοποιείται με ένα κανάλι MCU στο τσιπ DAC. Το DAC επικοινωνείται εσωτερικά με τον λειτουργικό ενισχυτή στο τσιπ. Ο πείρος εξόδου των ενισχυτών είναι PB0, ο οποίος είναι συνδεδεμένος στην ακίδα 34 του συνδετήρα της πλακέτας CN7 MCU. Το επόμενο κομμάτι είναι ένα καλώδιο μίνι υποδοχής, το οποίο έκοψα σε δύο μέρη και στη συνέχεια συγκολλούσα και τα δύο κανάλια ήχου L και R σε έναν θηλυκό σύνδεσμο μίας ακίδας και τον πείρο γείωσης σε έναν άλλο. Τώρα μπορείτε να συνδέσετε minijack σε ηχείο και να τροφοδοτήσετε τη συσκευή με καλώδιο USB.

Βήμα 3: Μουσική

Το όργανο παράγει ημιτονοειδές κύμα ενός τόνου εντός εύρους 20-1200Hz Η απόσταση μεταξύ των παικτών του αριστερού χεριού και του αισθητήρα ελέγχει τη συχνότητα, το ύψος του δεξιού χεριού ελέγχει την ένταση του κύματος. Δυστυχώς, δεν είμαι καθόλου μουσικός, δεν μπορώ παίξτε οποιαδήποτε μουσική όπως μπορούσε ο Leon Theremin. Μπορώ απλώς να δείξω πώς λειτουργεί το όργανο.

Βήμα 4: Κωδικοί πηγής

Έχω δημοσιευτεί στο github: https://github.com/elmot/l4-thereminvoxΧρησιμοποιήσα το CLion IDE (το να γράψω είναι η δουλειά μου), το σύνολο εργαλείων gcc, τη γεννήτρια κώδικα STM32CubeMX, τη βιβλιοθήκη VL53L1X από το st.com.

Μη διστάσετε να κάνετε τις τροποποιήσεις σας, για παράδειγμα το έργο μπορεί να μετατραπεί σε πλήρες MIDI όργανο. Ορισμένα εγχειρίδια για το πώς γίνεται ο ενσωματωμένος προγραμματισμός βρίσκονται εδώ: