Цифров терминвокс: 4 стъпки

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 14:36

Thereminvox (известен още като термин, етерфон/етерфон, терминофон или терменвокс) е чист електронен музикален инструмент, който няма нито струни, нито бутони. Той реагира на позиции на административни ръце.

Инструментът е изобретен от руския инженер по електроника и изобретател Леон Теремин през 1920 г. Тук можете да намерите как Леон демонстрира своя инструмент. Всеки ден инструментът не е толкова популярен, колкото електронното пиано или китара, но музикантите все още го използват.

Този проект е написан в памет на Леон Теремин, почти 100 години след неговото изобретение.

Проектът е дигитална реализация на същия принцип - безконтактен музикален инструмент. Оригиналният Thereminvox използва капацитет на човешкото тяло, за да определи позицията на ръцете спрямо две антени, но тук използвам вместо това два сензора VL53L1X. Тези сензори измерват разстоянието, използвайки принципа за време на полет на лазерния лъч, т.е. те са невероятно малки инфрачервени радари, способни да измерват разстояние до 4 метра (13 фута). Микроконтролерът, споен към демо платката Nucleo-L476, контролира сензора и преобразува измерванията в звук.

Консумативи

• MCU платка Nucleo64-L476RG
• X-NUCLEO-53L1A1 сензорен щит
• Мини жак 3,5 мм щепсел и кабел
• Някои проводници
• Високоговорител с линеен вход и USB захранване (използвах високоговорител JBL Charge и за двете)

Общ бюджет: $ 60 - $ 100

Стъпка 1: Мигащ фърмуер

За да мигате фърмуера на MCU, свържете MCU платката към компютъра си с Mini-USB кабел. Платката ще бъде открита като ново флаш устройство. Изтеглете най-новия файл l4-thereminvox.bin от github и го запазете на това флаш устройство. Файлът ще се мига автоматично към MCU. Не забравяйте да изключите USB кабела преди следващата стъпка.

Стъпка 2: Сглобяване на инструмента

Комплектът X-NUCLEO-53L1A1 съдържа съвместима с arduino щитова платка с един сензор за обхват и още два сензора на сателитни платки, които могат да бъдат свързани към щита като втори слой. Ще използвам само основни и леви сензори, а лявото трябва да е ориентирано хоризонтално. Сателитната платка е свързана със стандартен 10-пинов DIP конектор и аз съм използвал пет F-M щифтови проводника като разширител за връзка. Пинове 2-6 (GND, VDD, I2C шина + сигнал за изключване) е минималният набор за работа на сензора. Thereminvox е монофоничен инструмент, и звукът се извежда с един канал от MCU на чип DAC. ЦАП се комуникира вътрешно с операционен усилвател на чипа. Изходният щифт на усилвателите е PB0, който е свързан към щифт 34 на конектора на платката CN7 MCU. Следващото парче е кабел за мини жак, който разрязах на две части и след това запоявах L и R звукови канали към един женски конектор с един щифт и заземителен щифт към друг. Сега можете да свържете миниджек към високоговорител и да захранвате устройството с USB кабел.

Стъпка 3: Музика

Инструментът произвежда еднотонен синусоидален обхват в диапазона 20-1200Hz Разстоянието между лявата ръка на играча и сензора контролира честотата, височината на дясната ръка контролира силата на вълната. За съжаление изобщо не съм музикант, не мога пускайте всякаква музика, както можеше Леон Теремин. Мога просто да демонстрирам как работи инструментът.

Стъпка 4: Изходни кодове

Те са публикувани на github: https://github.com/elmot/l4-thereminvox Използвах CLion IDE (писането е моя работа), gcc набор от инструменти, генератор на кодове STM32CubeMX, библиотека VL53L1X от st.com.

Чувствайте се свободни да направите вашите промени, например проектът може да бъде преобразуван в пълнофункционален MIDI инструмент. Някои ръководства за това как се извършва вграденото програмиране се намират тук: