Come Costruire un Theremin

Un theremin è uno strumento musicale che si suona senza toccarlo. In pratica si sfruttano i campi magnetici generati da un’antenna modificandoli con le mani. Questo strumento è più conosciuto come generatore di effetti speciali nei film di fantascienza, piuttosto che in campo musicale, nonostante il suo inventore abbia girato gli Stati Uniti esibendosi in concerti suonando pezzi classici e anche composizioni originali di musica eterea. È stato usato in canzoni di Beach Boys, Led Zeppelin e Pixies; puoi costruire un theremin usando degli oscillatori di frequenza radio e altri elementi facilmente reperibili presso i negozi di elettronica. Sebbene sia necessario avere delle buone conoscenze di base di elettronica e di collegamenti elettrici, puoi imparare a creare un circuito di base e a montare un theremin da solo.

Parte 1

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Progettazione

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Conosci gli elementi essenziali che formano un theremin. Si tratta di una scatola con due antenne, una delle quali controlla il tono dello strumento e l’altra il volume. Le antenne creano dei campi elettromagnetici che vengono "suonati" manipolandoli con le mani. Delle bobine di filo elettrico avvolto molto stretto funzionano da oscillatori, producendo i segnali che vanno verso le antenne. Sebbene possa sembrare una magia spaventosa, in realtà i campi magnetici sono creati da un circuito piuttosto semplice. Per creare un theremin sono necessari i seguenti componenti, la maggior parte dei quali è disponibile nei negozi di elettronica:
- Oscillatore di riferimento per il tono.
- Oscillatore per il controllo del tono.
- Mixer.
- Oscillatore per il controllo del volume.
- Circuito di risonanza per il volume e amplificatore controllato in tensione.
- Amplificatore audio.
- Generatore elettrico da 12 volt.
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Sviluppa le capacità essenziali per costruire un theremin. Costruire questo strumento da zero non è un progetto per “progettisti della domenica” con la passione per i suoni strani. Se vuoi costruirne uno in maniera semplice ed economica, compra un kit e, seguendo il manuale di istruzioni, assemblalo. Se invece vuoi costruirne uno interamente con le tue mani, allora ci sono molte cose che devi sapere. Per prima cosa, devi essere in grado di leggere uno schema elettrico semplice. Ecco le conoscenze di base indispensabili al tuo progetto:
- Devi saper leggere uno schema elettronico.
- Devi saper stagnare i componenti elettrici.
- Devi essere in grado di collegare un potenziometro.
- Devi essere capace di costruire un circuito elettrico.
- Se vuoi montare un theremin, esistono molti kit con un’ampia gamma di modelli e prezzi; alcuni sono semplici da assemblare, altri invece sono più complessi. Si tratta di una soluzione più facile rispetto alla creazione da zero e alla progettazione individuale di tutte le schede e circuiti elettronici che ti serviranno. A meno che tu non abbia una buona esperienza in creazione di circuiti elettronici, sarà molto difficile – se non impossibile – realizzare un theremin senza un kit.
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Comincia creando la struttura di alloggiamento dei circuiti. Trova o costruisci una scatola abbastanza grande per contenere tutti i circuiti interni. Un theremin professionale, di quelli che possono essere suonati comodamente, dovrebbe essere grande a sufficienza da stare davanti a te mentre tieni le braccia allargate tanto quanto le spalle (per la maggior parte degli adulti circa 60 cm).
- Il coperchio andrebbe fissato con delle cerniere in modo da poterlo aprire per montare i componenti ed effettuare le dovute modifiche. Esistono dei kit a questo scopo, e possono essere un’ottima soluzione per il case, anche se poi vorrai personalizzare i circuiti.
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Installa le antenne. Quella monopolo per il tono deve essere fissata nella parte alta della scatola, in posizione verticale. Quella invece ad anello, che controlla il volume, va montata sul lato della scatola. Questa seconda antenna è un po’ più difficile da trovare, ma dovresti riuscire a comprarla nei negozi di elettronica molto specializzati.
- Sebbene tu possa credere che la cosa più importante da cui iniziare siano i circuiti, sappi invece che è molto più semplice costruire l’alloggiamento prima di pensare ai cablaggi, così da essere certo che ogni elemento sia al posto giusto e comodo da “suonare”. Il processo è simile a quello della costruzione di una chitarra elettrica: devi assemblarne il corpo prima di pensare ai cavi e ai pickup; in fin dei conti stai realizzando uno strumento musicale, non una radio.
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Parte 2

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Cablaggi

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Collega il controllo del tono. Il tono del theremin viene gestito creando un circuito fra l’oscillatore variabile e l’oscillatore di riferimento che puoi trovare nei negozi di elettronica come pezzi singoli. Entrambi andrebbero regolati sulla stessa frequenza, in teoria a metà della banda delle onde a bassa frequenza.
- L’oscillatore di riferimento per il tono dovrebbe funzionare a circa 172 kHz e utilizzato in associazione con un potenziometro da 10k. Il segnale creato da questo oscillatore dovrebbe essere indirizzato nel mixer attraverso un cavo schermato. Anche l’oscillatore variabile per il tono andrebbe regolato a 172 kHz e sarà influenzato dalla capacità parassita dell’unità di riferimento.
- I potenziometri devono essere collegati al circuito per creare una relazione più lineare fra il movimento delle mani e il cambio di tono. Senza di essi, sarebbe quasi impossibile riuscire a controllare il tono dello strumento, dato che si modificherebbe in maniera abnorme rispetto ai microscopici movimenti del tuo corpo.
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Collega l’oscillatore variabile all’antenna del tono. Utilizza sempre un cavo schermato e cabla gli elementi che compongono il controllo del tono all’antenna, una volta che hai finito di realizzarli. Quando suoni il theremin, le mani alterano la capacità dell’antenna facendo cambiare la frequenza dell’oscillatore variabile. In pratica, mandi all’antenna un segnale che può essere manipolato.
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Collega l’oscillatore variabile all’antenna del volume. Anche questo dovrebbe essere regolato nella banda di onde a bassa frequenza e funzionare a un livello prossimo ai 441 kHz. Devi installare un trimmer da 10k che permetta all’operatore di “accordare” il theremin in maniera corretta.
- Collega l’uscita di questo oscillatore variabile al circuito di risonanza del volume. Questo deve essere a corrente continua, che cambia in base al segnale inviato dall’oscillatore variabile.
- Se regolata correttamente, la frequenza dell’oscillatore corrisponderà a quella del circuito di risonanza del volume nel momento in cui l’operatore avvicina la mano all’antenna, interrompendo gradatamente il segnale. In altri termini, più la mano è vicina all’antenna, più basso è il volume del suono.
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Inserisci il segnale di uscita di ogni oscillatore nel mixer. Lo scopo del mixer è quello di comparare la frequenza dell’oscillatore variabile con quello di riferimento. L’output dovrebbe essere un segnale audio compreso fra i 20 Hz e i 20 kHz. Il montaggio del mixer è il passaggio più semplice di tutto il processo. Quando viene alimentato con due frequenze leggermente diverse dai due oscillatori, il mixer produce un segnale di uscita con una forma d’onda complessa, conferendogli il classico suono un po’ spettrale tipico dei film di fantascienza.
- Il segnale di uscita contiene due frequenze distinte che hanno bisogno di un filtro passa basso utilizzato per estrarre il segnale di uscita e aumentare la gamma di frequenza udibile. Un filtro passa basso è composto da due condensatori da 0,0047uF e un resistore da 1k.
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Indirizza il segnale dal mixer all’amplificatore. Dirigi i segnali di uscita del mixer e del circuito di risonanza del volume verso un amplificatore controllato in tensione. La tensione elettrica del circuito di risonanza del volume cambia l’ampiezza del segnale audio proveniente dal mixer aumentando il suono e controllando il volume dello strumento.

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Parte 3

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Fase Finale

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Installa l’altoparlante. Invia il segnale di uscita dell’amplificatore controllato in tensione verso un amplificatore audio e poi all’altoparlante per amplificare il suono creato dai campi magnetici modificati da te. In pratica, puoi usare i componenti interni o l’amplificatore di una chitarra collegati al theremin tramite un jack installato alla base della scatola.
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Alimenta il theremin con corrente alternata a 12 volt. A questo scopo avrai bisogno di un trasformatore che generi una corrente da 12 volt per azionare questo tipo di theremin. Puoi costruirne uno che riduca il normale voltaggio della corrente di casa oppure comprare un cavo con un trasformatore integrato.
- Stai molto attento se non sei molto esperto con l’elettricità. La quantità di energia che attraversa i circuiti è piuttosto alta, e un errore potrebbe generare un incendio o degli infortuni. Ripassa le tue conoscenze di elettronica come descritto all’inizio di questo tutorial prima di collegare il theremin a una fonte di energia elettrica.
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Regola i componenti del theremin con un oscilloscopio. Se ti sei preso tutto il tempo necessario per costruire un theremin da zero, sappi che è di fondamentale importanza intonarlo accuratamente e accertarti di avere realizzato un prototipo che può essere suonato. Ogni elemento dovrebbe essere costruito, testato e intonato in modo che la fase finale sia un semplice processo di montaggio dei vari pezzi e regolazioni.
- Per verificare e intonare i vari moduli, collega il theremin a un oscilloscopio per mezzo delle prese jack, per poter vedere le onde sonore che crei man mano che manipoli i campi magnetici. Regola i moduli di conseguenza, se le onde sonore sono fuori tono.
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Unisciti a una community di appassionati. È fondamentale partire da uno schema elettronico molto dettagliato e rispolverare le abilità necessarie per cablare un circuito, se vuoi costruire interamente un theremin da solo. In internet puoi trovare migliaia di schemi, consigli e trucchi per questo progetto. Puoi fare qualche semplice ricerca online e troverai molti forum e siti dedicati a questo strumento.

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