Digitale Thereminvox: 4 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Thereminvox (ook bekend als theremin, ætherphone/etherphone, thereminophone of termenvox) is een puur elektronisch muziekinstrument, dat geen snaren of knoppen heeft. Het reageert op thereministische handposities.

Het instrument is in 1920 uitgevonden door de Russische elektronica-ingenieur en uitvinder Leon Theremin. Hier kun je zien hoe Leon zijn instrument demonstreert. Novadays is het instrument niet zo populair als elektronische piano of gitaar, maar muzikanten gebruiken het nog steeds.

Dit project is geschreven ter nagedachtenis aan Leon Theremin, bijna 100 jaar na zijn uitvinding.

Het project is een digitale implementatie van hetzelfde principe: contactloos muziekinstrument. Originele Thereminvox gebruikt de capaciteit van het menselijk lichaam om de positie van de handen te bepalen ten opzichte van twee antennes, maar hier gebruik ik in plaats daarvan twee VL53L1X-sensoren. Die sensoren meten de afstand met behulp van het time-of-fly-principe van de laserstraal, dwz het zijn verbazingwekkend kleine infraroodradars, die afstand tot 4 meter (13ft). De microcontroller die op het Nucleo-L476-demobord is gesoldeerd, bestuurt de sensor en zet metingen om in geluid.

Benodigdheden

• Nucleo64-L476RG MCU-kaart
• X-NUCLEO-53L1A1 sensorafschermingskaart
• Mini-jack 3,5 mm stekker en kabel
• Sommige draden
• Luidspreker met lineaire ingang en USB-voeding (ik heb voor beide de JBL Charge-luidspreker gebruikt)

Totaal budget: $60 - $100

Stap 1: Knipperende firmware

Om MCU-firmware te flashen, sluit u de MCU-kaart aan op uw computer met een mini-USB-kabel. Het bord wordt gedetecteerd als een nieuwe flashdrive. Download het nieuwste l4-thereminvox.bin-bestand van github en sla het op die flashdrive op. Het bestand wordt automatisch naar de MCU geflitst. Vergeet niet de USB-kabel los te koppelen voor de volgende stap.

Stap 2: Het instrument monteren

X-NUCLEO-53L1A1-set bevat een arduino-compatibel schildbord met één bereiksensor en nog twee sensoren op satellietborden, die als een tweede laag op het schild kunnen worden aangesloten. Ik ga alleen hoofd- en linkersensoren gebruiken en links moet horizontaal worden georiënteerd. Het satellietbord is aangesloten met een standaard 10-pins DIP-connector en ik heb vijf FM-pindraden gebruikt als verbindingsverlenger. Pinnen 2-6 (GND, VDD, I2C-bus + uitschakelsignaal) is de minimale set om de sensor te laten werken. Thereminvox is een monofoon instrument, en de geluidsuitvoer wordt uitgevoerd met één kanaal van MCU's op de chip DAC. De DAC wordt intern gecommuniceerd naar de operationele versterker op de chip. De uitgangspin van de versterker is PB0, die is aangesloten op pin 34 van de CN7 MCU-kaartconnector. Het volgende stuk is een mini-jackkabel, die ik in twee delen heb gesneden en vervolgens zowel de L- als de R-geluidskanalen heb gesoldeerd aan een enkele pin vrouwelijke connector en een aardingspin aan een andere. Nu kunt u de mini-jack aansluiten op een luidspreker en het apparaat van stroom voorzien met een USB-kabel.

Stap 3: Muziek

Het instrument produceert eentonige sinusgolf binnen een bereik van 20-1200Hz. De afstand tussen de linkerhand van de speler en de sensor regelt de frequentie, de hoogte van de rechterhand regelt het golfvolume. Helaas ben ik helemaal geen muzikant, en dat kan ik niet speel alle muziek zoals Leon Theremin dat kon. Ik kan alleen demonstreren hoe het instrument werkt.

Stap 4: Broncodes

Ze zijn gepubliceerd op github: https://github.com/elmot/l4-thereminvox. Ik heb CLion IDE gebruikt (het schrijven ervan is mijn taak), gcc-toolset, STM32CubeMX-codegenerator, VL53L1X-bibliotheek van st.com.

Voel je vrij om je wijzigingen aan te brengen, het project kan bijvoorbeeld worden geconverteerd naar een volledig MIDI-instrument. Enkele handleidingen over hoe embedded programmering wordt gedaan, vind je hier: