Терменвокс по-русски

Мы постоянно добавляем новые материалы на сайт и мы постоянно нуждаемся в вашей помощи.

Пожалуйста, помогите нам с переводом материалов на русский язык.

Переведите пару абзацев >>

И снова терменвокс

Л. Королев. Журнал: «Радио», №9, 1972 год, стр. 17-19

Это первая статья Льва Дмитриевича Королёва (15.09.1930 - 15.04.2012), посвященная терменвоксу собственной конструкции.

На следующий год в рубрике «Наша консультация» (Журнал «Радио» №2 1973, стр. 60) Лев Дмитриевич отвечает на вопросы читателей по конструкции терменвокса.

В 1976 году схема была опубликована в Листовке № 96 Радиотехнической консультация при Центральном радиоклубе СССР.

В 2000 году в журнале «Радиоконструктор» № 10 неизвестным автором описана схема Льва Королёва, но уже на транзисторах марки КТ.

Первенец электромузыкальных инструментов – терменвокс появился впервые в нашей стране более 50 лет назад. За это время было создано целое семейство новых ЭМИ, но радиолюбительский интерес к нему не ослабел. В последнее время в журнале «Радио» дважды публиковались описания радиолюбительских конструкций терменвоксов на лампах («Радио», 1964, № 10) и на транзисторах («Радио», 1965, № 10).


Терменвокс конструкции инженера Л. Королева.

Терменвокс, предлагаемый вниманию читателей в этом номере журнала, имеет ряд существенных преимуществ перед опубликованными ранее. В нем используется новая схема манипулятора с независимой плавной регулировкой переднего и заднего фронтов сигнала, вместо двухконтурной схемы гармонического синтеза применена более простая одноконтурная, введена стабилизация напряжения источника питания. Все это позволило значительно расширить исполнительские возможности инструмента, без соответствующего усложнения его схемы.


Функциональная схема терменвокса.

Функциональная схема нового терменвокса приведена на 2-й странице вкладки. Он состоит из штыревой антенны 1, неуправляемого 2 и управляемого 3 генераторов, контура формирования тембра 4, детектора 5, манипулятора 6, устройства формирования атаки и затухания звука 7, регулятора громкости 8. Неуправляемый генератор генерирует колебания с частотой 90 кгц. Частота колебаний управляемого генератора изменяется в пределах от 90,016 до 94 кгц. Управление частотой этого генератора осуществляется изменением емкости антенного контура при поднесении руки исполнителя к антенне во время игры на инструменте.

Колебания с обоих генераторов поступают на суммирующий контур формирования тембра 4. Напряжение биений, поступающее с контура 4, детектируется детектором 5. На нагрузке образуется напряжение, частота которого изменяется в пределах от 16 гц до 4 кгц, что соответствует диапазону основных звуков музыкальной шкалы. Продетектированное напряжение подается на манипулятор, управляемый устройством формирования атаки и затухания звука, и через регулятор громкости поступает далее на усилитель НЧ.


Рис. 1. Принципиальная схема терменвокса.

Принципиальная схема терменвокса приведена на рис. 1. Неуправляемый генератор постоянной частоты собран на транзисторе Т1 по схеме с емкостной обратной связью. Настраивается он ферритовым сердечником контурной катушки L1. Управляемый генератор собран на транзисторе Т2 также по схеме с емкостной обратной связью. Катушки L3 и L4 совместно с паразитными емкостями и емкостью антенны образуют антенный контур, резонансная частота которого близка к резонансной частоте контура генератора L2, С8. Контурная катушка генератора L2 индуктивно связана с одной из катушек антенного контура L3.

Величина этой связи, а также настройка антенного контура, определяют мензуру инструмента. Все катушки L2, L3, L4 настраиваются ферритовыми сердечниками. Связь между катушками L2 и L3 регулируется изменением расстояния между ними.

Выходные напряжения с генераторов через цепи R5, С6 и R10, С12 поступают на контур формирования тембра L5C13. Резисторы R5, R10 служат для развязки генераторов и исключения шунтирования контура L5C13. С помощью конденсатора переменной емкости С13 контур настраивается на высшие гармоники сигналов генераторов. Причем, в положении максимальной емкости конденсатора, на контуре присутствуют только первые гармоники сигнала, а в других положениях, наряду с первыми гармониками, присутствуют вторые, третьи или четвертые. Напряжение, снимаемое с части витков катушки L5 поступает на вход усилителя, выполненного на транзисторе Т3. Конденсатор С15 служит для подъема частотной характеристики усилителя на частотах, соответствующих высшим гармоникам сигналов генераторов.

Детектор собран на транзисторе Т4 по схеме триодного детектирования. В результате детектирования напряжения биений между первыми и высшими гармониками сигналов генераторов, на выходе детектора образуются основной тон и соответствующие обертоны. Напряжения высших частот фильтруются конденсатором C18.

С выхода детектора напряжение НЧ поступает на манипулятор. Манипулятор должен обеспечить падежное запирание канала в паузах (не хуже – 60 дб относительно номинального уровня сигнала), отсутствие переходных процессов (щелчков) при манипуляции и возможность регулировки атаки и затухания звука. Надежное запирание канала достигается применением двойной ступени затухания.

Первая ступень выполнена на диодах Д3, Д4, а вторая – на транзисторе Т5. Включается манипулятор при помощи кнопки Кн1. Работа диодной ступени основана на зависимости дифференциальных сопротивлений кремниевых диодов от величины приложенного к ним напряжения. При разомкнутых контактах кнопки Кн1 (в паузе между звуками) и отсутствии напряжения на катодах диодов Д3, Д4, они закрыты и напряжение звуковой частоты на выходе транзисторной ступени практически отсутствует. При замыкании контактов кнопки Кн1 диоды открываются и на входе транзисторной ступени появляется соответствующее напряжение. Резистор R22, транзистор Т5, резистор R24 и резисторы R25, R26 образуют мост, в одну из диагоналей которого включена первичная обмотка выходного трансформатора Тр1, а в другую, через устройство формирования атаки и затухания звука и контакты кнопки Кн1, подается напряжение от стабилизированного источника питания. При замыкании контактов кнопки Кн1 потенциалы коллектора транзистора Т5 и точки соединения резисторов R24, R25 изменяются примерно одинаково (в случае, если мост сбалансирован), ток коммутации не проходит по первичной обмотке трансформатора Тр1 и переходные процессы в его вторичной обмотке практически отсутствуют. Балансируется мост переменным резистором R26. Напряжение звуковой частоты с выхода диодной ступени поступает на транзисторную диагональ моста, и далее на трансформатор Тр1 и на педальный регулятор громкости R34.

Атака и затухание звука формируются специальным устройством, собранным на резисторах R28 – R33, конденсаторах С24 – С26 и диодах Д10, Д11. При замыкании контактов кнопки Кн1 питающее напряжение поступает на делитель R28, R29, R30. Конденсатор С24 через резистор R31 заряжается до напряжения, снимаемого с делителя.

Время заряда конденсатора и определяет время атаки звука. Напряжение с конденсатора С24 через открытый диод Д11 поступает на конденсатор С25 и манипулятор. Ввиду того, что постоянная времени заряда конденсатора С25 весьма мала, он не участвует в формировании атаки.

Полярность напряжения на резисторе R31, обусловленная током заряда конденсатора С24, обратна полярности включения диода Д10, поэтому диод также не оказывает никакого влияния на формирование атаки. Резистором R31 устанавливают фронт нарастания напряжения на конденсаторе С24, а следовательно, и характер атаки звука. При отпускании кнопки Кн1, конденсатор С24 через резисторы R29, R30 и прямое сопротивление диода Д10, быстро разряжается. Потенциал катода таков, что диод Д11 закрыт и конденсатор С25 начинает медленно разряжаться через резисторы R32, R33 и подключенное к ним параллельно внутреннее сопротивление манипулятора. Кривая спада напряжения на конденсаторе С25 обуславливает затухание сигнала. Резистором R32 устанавливают требуемое время затухания. Подключение конденсатора С26 позволяет существенно увеличить время затухания. Этот режим используется для имитации звучания гавайской гитары.

Питается терменвокс от стабилизированного выпрямителя. Стабилизатор собран на транзисторе Т6 и стабилитроне Д9, что позволяет уменьшить перепады питающего напряжения, возникающие при манипуляции. Силовой трансформатор взят с достаточно большим запасом по сечению провода и сердечника, что уменьшает нагрев. Потребляемый ток по цепи питания 12 в в паузе равен 13 ма, при открытом манипуляторе – 100 ма. Терменвокс подключают к усилителю НЧ с большим входным сопротивлением (не менее 250 ком).

Детали и конструкция

В инструменте применены в основном стандартные малогабаритные детали. Самодельными являются катушки индуктивности и трансформаторы. Основные данные катушек индуктивностей и трансформаторов приведены в таблице.

Обозначение по схеме
Число витков
Провод
Индуктивность, мгн
Сердечник
L1 450 ПЭВ-1 0,12 1,1 600 НН
L2 450 ПЭВ-1 0,12 1,1 600 НН
L3 до заполнения каркаса ПЭВ-1 0,12 58 600 НН
L4 350 ПЭВ-1 0,12 27 Б18М1500НМЗ
внутренний зазор 0,1 мм
L5
1-2
2-3

12
55
ПЭВ-1 0,23 1,5 Б18М1500НМЗ
внутренний зазор 0,1 мм
Тр1
1–2
3–4

1450
2320
ПЭВ-1 0,08 Б36М2000НМ1
без зазора
Тр2
3–2–1
4–5

1270 + 930
136

ПЭВ-1 0,23
ПЭВ-1 0,17
ПЭВ-1 0,64
Ш16 × 31

Конструкция каркасов катушек L1L3 показана на рис. 2. Их можно изготовить из эбонита, полистирола, фторопласта или органического стекла. Обмотки катушек рекомендуется обернуть несколькими слоями парафинированной бумаги.


Рис. 2. Размеры каркасов катушек L1, L2, L3.

Особое внимание следует обратить на идентичность параметров деталей генераторов. Транзисторы Т1, Т2 должны быть подобраны с близкими значениями параметров. Транзисторы Т3Т5 желательно применять с коэффициентом усиления порядка 40.

Конденсатор переменной емкости – фирмы «Тесла». Конденсатотры С1, С3, С4, С8С10 – слюдяные, с малым ТКЕ. Остальные конденсаторы – любого типа. Стабилитроны Д1, Д2 следует подобрать с одинаковыми напряжениями стабилизации, а диоды манипулятора с близкими вольтамперными характеристиками. Резистор педального регулятора громкости и переменные резисторы R31 и R32 группы В. Резисторы R26 – СП0-1 или любого другого типа.

Антенной служит один из вибраторов комнатной телевизионной антенны. Высота антенны может изменяться при настройке в пределах от 40 до 80 см.


Монтажная плата генератора и манипулятора терменвокса

Терменвокс смонтирован на металлическом шасси размерами 220 × 120 × 33 мм. Вся электрическая часть выполнена на печатной плате размерами 120 × 120 × 2 мм из фольгированного гетинакса. Плата прикрепляется к шасси с помощью трех винтов. Размещение деталей на печатной плате показано па вкладке. Непосредственно на шасси установлены: cиловой трансформатор Тр2, выключатель В1, предохранитель, конденсаторы С21С23 и гнездо для подключения антенны. В подвале шасси смонтирован выпрямитель и стабилизатор. Трансформатор Тр1 размещен в подвале шасси в месте наибольшего удаления от силового трансформатора.

Терменвокс помещен в футляр, изготовленный из текстолита. В футляре имеются отверстия для антенны, ручки управления конденсатором С13 и вентиляции.

Устройство формирования атаки и затухания звука собрано на отдельном выносном пульте управления размерами 120 × 80 × 30 мм (см. вкладку). Кнопка Кн1 может быть любой конструкции, но контакты ее должны выдерживать ток порядка 150 ма. При самостоятельном изготовлении кнопки лучше всего использовать контактную группу от реле. Пульт управления соединяется с инструментом с помощью разъема.

Налаживание

Налаживание терменвокса начинают с проверки режимов транзисторов. Сопротивление резистора R27 необходимо подобрать такой величины, при которой изменения напряжения на выходе стабилизатора при манипуляции не превышали бы 0,3 в.

Далее приступают к настройке генераторов. Грубая настройка производится сердечниками катушек L1L3. При настройке неуправляемого генератора может быть применен метод фигур Лиссажу.

При этом напряжение ВЧ снимается с конденсатора С4 и через резистор сопротивлением 100 – 300 ком подается на вход осциллографа. После установки частоты генератора сердечник катушки L1 необходимо зафиксировать. При настройке управляемого генератора антенну следует заменить конденсатором, емкость которого эквивалентна емкости антенны и равна 10–15 пф. Катушку связи L3 располагают на расстоянии 3 мм от контурной катушки L2. Частоту устанавливают сердечниками катушек L2, L3.


Рис. 3. Формы кривых напряжения на выходе терменвокса:

а – при установке конденсатора С13 в положение максимальной емкоcти;
бС13 установлен в промежуточное положение, соответствующее настройке контура L5C13 на вторую гармонику генератора;
вС13 в промежуточном положении, соответствующем настройке контура L5C13 на третью гармонику генератора;
г – при установке конденсатора С13 в положение минимальной емкости.

Следующий этап налаживания терменвокса – настройка трактов формирования тембра и низкой частоты. С этой целью конденсатор С13 устанавливают в положение максимальной емкости, к выходу детектора (коллектор транзистора Т4) подключают осциллограф и, изменяя индуктивность катушек L2 и L3, устанавливают значение разностной частоты генераторов порядка 300 гц. Затем, перестроив контур L5C13 на вторую гармонику генераторов и подбирая сопротивление резистора R17, устанавливают амплитуду напряжения на выходе детектора около 0,3 в. Далее снова устанавливают конденсатор С13 в положение максимальной емкости, и сердечником катушки L5 устанавливают амплитуду напряжения звуковой частоты около 0,3 в. После этого осциллограф подключают к выходу манипулятора (вторичная обмотка трансформатора Тр1). Балансировка манипулятора производится резистором R26 по минимуму переходных процессов при манипуляции для наиболее крутых переднего и заднего фронтов нарастания звукового сигнала на конденсаторе С24. Эту операцию можно произвести на слух. Амплитуда выходного напряжения должна быть порядка 0,6 в. Формы кривых выходного напряжения при различных частотах настройки контура L5C13 для значения частоты основного тона порядка 300 гц показаны на рис. 3.

Заключительным этапом налаживания является точная настройка генераторов. Для этого антенну подключают к антенному гнезду инструмента и регулируя индуктивность катушек L2, L3 и расстояние (связь) между ними, устанавливают частотный диапазон инструмента – 4,5 – 5 октав. При игре на инструменте звук должен повышаться по мере приближения правой руки исполнителя к антенне (пальцы левой руки должны иметь контакт с металлическими частями пульта управления). Колебания генераторов должны срываться в момент резонанса антенного контура и контура генератора L2C8 при приближении плоскости ладони правой руки к антенне на расстояние нескольких миллиметров. Срыв сопровождается резким изменением высоты звука. Окончательная подстройка инструмента производится регулировкой высоты антенны перед игрой.

При достаточно идентичных деталях генераторов, уход частоты инструмента не должен превышать 10 гц.

И в заключение хотелось бы предупредить радиолюбителей, решивших построить терменвокс, что игра на нем дело непростое и требует не только хорошего музыкального слуха, но и большого опыта в исполнении музыкальных произведений.

См. также «Наша консультация» Журнал «Радио» №2 1973, стр. 60.