Unità portatile amplificata "theremin"

INDICE

PREMESSA…………………………………………………………………………………...p. 3

LA NASCITA DEL THEREMIN……………………………………………………………p. 4

IL CONTESTO STORICO…………………………………………………………………..p. 5

IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO…………………………………………………....p. 6

IL MIO THEREMIN………………………………………………………………………….p. 9

L’OSCILLATORE A FREQUENZA FISSA………………………………………………p. 10

L’OSCILLATORE A FREQUENZA VARIABILE……………………………………….p. 11

Il MISCELATORE…………………………………………………………………………..p. 12

L’AMPLIFICATORE DI POTENZA………………………………………………………p. 15

L’ALIMENTAZIONE……………………………………………………………………….p. 17

LO SCHEMA A BLOCCHI…………………………………………………………………p. 20

COSTRUZIONE DEI CIRCUITI STAMPATI……………………………………………p. 21

COSTRUZIONE DELLA CASSA………………………………………………………….p. 23

FOTO DELLA REALIZZAZIONE………………………………………………………...p. 24

FONTI E BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………p. 29 2

PREMESSA

Il theremin è conosciuto come il primo strumento musicale totalmente elettronico ed è stato

inventato da Leon Theremin agli inizi del 1900.

Questo strumento nella sua versione originaria è formato da un contenitore con due antenne, una di

forma appuntita posta verticalmente, una di forma circolare posta orizzontalmente che permettono il

controllo rispettivamente della tonalità e dell’ampiezza del suono, all’interno del contenitore vi

alloggia tutta la circuteria elettronica necessaria per il funzionamento dello strumento.

Lo strumento inoltre necessita di un apparato di

riproduzione che trasforma il segnale elettrico

proveniente dall’elettronica in un’onda sonora

percepibile dall’orecchio umano.

Il suono del theremin può variare molto a seconda

della tipologia del circuito elettronico e dalla

costruzione delle antenne, si può ottenere un suono

simile a quello di un violino o al timbro vocale.

Figura 1 Leon Theremin che suona un esemplare di theremin

La difficoltà nel suonare il theremin risiede nel fatto che si suona senza toccarlo e richiede una

notevole abilità nel saper coordinare i movimenti di due mani in direzioni diverse e con tempi

diversi. 3

LA NASCITA DEL THEREMIN

Il theremin fu originariamente il prodotto della ricerca sui sensori di prossimità sponsorizzata dal

Lev Sergeivich Termen

governo russo. Lo strumento fu inventato dal giovane fisico russo di nome

(conosciuto nell'Ovest come Léon Theremin) nel 1919 dopo lo scoppio della guerra civile russa.

Theremin ebbe l’idea dello strumento musicale mentre compiva alcuni esperimenti per l’esercito

con gli amplificatori a valvole termoioniche, si accorse infatti che in alcune occasioni a causa di

imperfezioni di costruzione o progettazione gli impianti producevano un fischio che cambiava

frequenza variando la distanza delle mani dalle valvole, da qui sviluppò l'idea fino a giungere alla

costruzione di un vero e proprio strumento musicale battezzato Theremin che era un

eterofono.

violoncellista approfittò dei circoli musicali che frequentava per far conoscere la sua invenzione che

riscosse un notevole interesse. Successivamente alle conferenze di elettronica di Mosca, Theremin

mostrò l'apparecchiatura al leader bolscevico Vladimir Lenin.

Lenin fu così entusiasmato dall'apparecchiatura che cominciò a

prendere lezioni per suonarlo, fece commissionare la costruzione di

seicento strumenti per la distribuzione in tutta l'Unione sovietica, e

spedì Theremin in un viaggio in tutto il mondo per dimostrare

l'ultima tecnologia sovietica e l'invenzione della musica elettronica.

Figura 2 Vladimir Lenin

Dopo un lungo periodo in tour in Europa durante il quale Theremin dimostrò la sua invenzione a

delle serate dove ci fu il tutto esaurito soprattutto a Parigi dove si ricorda che ci furono dei disordini

per prendere gli ultimi posti a teatro, egli trovò la sua strada in America, dove brevettò la sua

invenzione nel 1928 che per l’occasione venne ribattezzata “theremin” (US1661058).

RCA

Theremin accordò i diritti di produzione commerciali alla ma a causa della crisi economica di

quegli anni, il prezzo di vendita dello strumento era talmente alto da impedirne la diffusione. 4

IL CONTESTO STORICO

Lo Zar, per difendere l’impero ed evitare una rivolta sociale decise di fare entrare la Russia in

guerra, questo rese evidente l’impreparazione dell’esercito russo e i contadini allontanandosi dalle

campagne generarono carestie. Inoltre la Russia rimase isolata dal mercato mondiale a causa della

chiusura degli stretti dei Dardanelli, del mar di Marmara e del Bosforo. Questa situazione sfociò, il

di Febbraio”

7 marzo 1917, in un movimento che prese il nome di “Rivoluzione perché in Russia

era in uso il calendario giuliano. Scioperarono gli operai delle officine Putilov a Pietrogrado

(l’odierna San Pietroburgo), poi quelli di altre fabbriche fino a divenire manifestazioni di massa

contro la guerra. Il 12 marzo si ammutinarono le truppe di difesa della capitale. I manifestanti

divennero padroni della città e si organizzarono in un (consiglio). Intanto lo Zar ordinò lo

soviet

scioglimento della Duma (parlamento russo) ma questa non obbedì, e nominò un governo

Nicola II

provvisorio. Lo zar abdicò il giorno stesso (15 marzo). Al governo provvisorio si oppose

il soviet di Pietrogrado costituito da rappresentanti di sinistra che riuscì ad ottenere: l’elezione di

una Costituente, un’amnistia generale, la giornata lavorativa di 8 ore e la libertà di espressione ed

Lenin

organizzazione. Il 16 aprile rientrò dalla Svizzera il capo dei bolscevichi il quale nelle sue

tesi di aprile propose di sostituire il governo provvisorio con un governo dei soviet, così come

socialismo.

chiedevano le masse, con la speranza di portare il paese verso il Il 9 agosto si formò un

nuovo governo provvisorio guidato da Aleksander F. Kerenskij allora i bolscevichi nella notte del 6

d’Ottobre”

novembre fecero la cosiddetta “Rivoluzione occupando militarmente Pietrogrado e il

giorno stesso il costituì un nuovo governo presieduto da Lenin.

Congresso panrusso dei soviet Brest-Litovsk

Il 5 gennaio 1918 sciolse l’Assemblea Costituente e firmando la pace di con la

Germania ruppe l’alleanza tra i bolscevichi e l’ala sinistra del governo. Il partito comunista

guerra civile

bolscevico russo rimase solo al potere. L’armata rossa si concentrò quindi nella

interna contro le “armate bianche” anticomuniste. Il 10 luglio 1918 venne approvata la Costituzione

Repubblica Socialista Federativa Sovietica Russa.

della 5

IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

battimento

Il funzionamento del theremin si basa sul principio fisico del di due oscillazioni, per

capire il concetto fondamentale si può prendere in esame il caso più facile che è quello in cui tali

V(t)

oscillazioni abbiano un andamento sinusoidale, un’onda sinusoidale può essere descritta con

l’espressione matematica V(t) =V sen(ωt)

0

dove:

V è l’ampiezza espressa in volt (nel nostro caso si parla di segnali elettrici)

0

sen é l’operatore matematico del seno ω

ω )

è la pulsazione espressa in radianti al secondo (la frequenza in Hertz è uguale a 2 π

t è il tempo espresso in secondi

ora supponiamo di sovrapporre due segnali con medesima ampiezza e pulsazione diversa

V (t) =V sen(ω t)

1 0 1

V (t) =V sen(ω t)

2 0 2

avremo V (t) =V [ sen(ω t) + sen(ω t) ]

tot 0 1 2

applichiamo la regola trigonometrica α - β α β

+

  



( ) ( )

sen α sen β 2 cos sen

+ = 

   2

2  

 

si può quindi riscrivere ω ω ω ω

− +

   

)

(

V t V 2 cos t sen t

1 2 1 2

=    

tot 0 2 2

   

ω ω ω ω

− +

Ω Ω

Poniamo ora e 2

2

1 1

= =

1 2

2 2

«

Ω Ω ω ω

nel caso in cui ovvero quando sono molto vicine la somma di dei due segnali

e

1 1 2

2 Ω Ω

può essere vista come un segnale che abbia frequenza e ampiezza modulata da frequenza .

1

2 6

Per capire meglio il fenomeno si immagini di avere due segnali sinusoidali con ampiezza identica

V

V di frequenza 1Hz e di frequenza 1.1 Hz e introdurli in un dispositivo che provveda a fornirci

1 2

V

in uscita un segnale che corrisponda alla somma dei due segnali in ingresso

0

tracciamo un grafico nel dominio del tempo con tutti e tre i segnali disegnati con i loro rispettivi

colori prendendo in considerazione un periodo di tempo limitato

premettendo che due segnali con frequenza diversa hanno una fase non costante ma che varia

periodicamente con il variare del tempo, si può osservare che l’escursione dell’ampiezza del segnale

di uscita dipende dalla differenza di fase tra le due onde in ingresso, analizzando i casi estremi ,

quando sono in fase (φ=0°) si ha la cosiddetta interferenza costruttiva e la ampiezza del segnale in

uscita risulta essere il doppio di quella dei segnali in ingresso, quando le due onde sono in

opposizione di fase (φ=±180°) si ha una interferenza distruttiva e il segnale di uscita risulta essere

zero. Il battimento è considerato una modulazione d’ampiezza come l’AM nelle telecomunicazioni.

Leon Theremin ebbe l’intuizione di accoppiare due circuiti che generassero due segnali sinusoidali

a frequenze ultrasoniche, uno dei quali oscillasse a frequenza fissa, l’altro a frequenza varibile,

quest’ultimo doveva avere la proprietà di variare la propria frequenza di oscillazione in base alla

l’effetto

distanza della mano dall’antenna posta verticalmente. Per fare questo Theremin sfruttò 7

capacitivo delle antenne riuscendo così a variare il valore di capacità di un circuito oscillatore

LC

risonante (induttanza-capacità) e di conseguenza anche la stessa frequenza di oscillazione. I due

segnali generati dall’oscillatore fisso e da quello variabile vengono miscelati per ottenere una forma

prodotti di

d’onda complessa con uno spettro formato dalle singole frequenze e da tutti i

intermodulazione tra cui anche un segnale con frequenza pari alla differenza tra le due frequenze

terzo suono

dei segnali in ingresso, più nota tra i musicisti come il di Tartini. Filtrando il segnale di

uscita e progettando opportunamente i circuiti degli oscillatori si riesce ad ottenere un battimento

lo spettro udibile

con una frequenza che può variare per tutto cioè tra circa 20Hz e 20KHz.

Nello strumento perfezionato per l’esecuzione si ha anche un circuito che permette, con una

seconda antenna, di variare l’ampiezza del segnale audio, questo circuito è composto da un

oscillatore fisso che genera un segnale sinusoidale ad una determinata ampiezza con una frequenza

accordata alla frequenza di risonanza del circuito LC nel quale viene inserito. l’antenna variando la

capacità del circuito risonante varia anche la sua frequenza di risonanza, di conseguenza si riesce ad

ottenere un segnale sinusoidale a frequenza fissa ed ampiezza variabile, successivamente questo

segnale viene reso unipolare e livellato fino ad avere una tensione continua che andrà a pilotare un

VCA

circuito amplificatore ( voltage controlled amplifier) oppure un attenuatore controllato in

tensione. Tramite la scelta di questi due circuiti si può decidere se si vuole che il volume diminuisca

con l’avvicinarsi o con l’allontanarsi della mano all’antenna, un altro modo però è scegliere un

risonante parallelo risonante serie.

circuito piuttosto di uno

Figura 3 curve caratteristiche dell’impedenza nei circuiti risonanti 8

IL MIO THEREMIN

La scelta personale di costruire un theremin è dovuta a vari motivi del tutto indipendenti.

Ultimamente poco conosciuto il theremin ritornò alla ribalta grazie ad una apparizione questa