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Theremin
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Dernière mise à jour : 11/02/2024Présentation
Ce theremin est le quatrième type de Theremin que j'ai testé.
En terme de complexité, il se situe entre le Theremin 001 (qui m'avait un peu déçu) et le Theremin 002 (Theremax de PAIA qui me plait bien). Il ne fait appel qu'à des composants courants, et les réglages qu'il comporte sont intuitifs. Question performances, je dirais qu'il est à la hauteur de sa simplicité; la distance de jeu n'est pas élevée. Après l'avoir laissé en chauffe quelques minutes (attente stabilisation thermique), il est assez stable et il y a peu besoin de retoucher aux réglages.
Schéma
Le schéma de base (la section principale) est de Arthur Harrison. Par rapport à son schéma original, je n'ai changé que le régulateur de tension (j'ai mis un 78L05) et j'ai ajouté un petit ampli BF à base de LM386 (câblage). Je n'ai donc absolument rien à revandiquer. Sauf le circuit imprimé que j'ai refait pour m'amuser, et surtout pour y inclure l'ampli BF.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de ce theremin est le même que celui adopté pour les autres modèles. Deux oscillateurs sont mis en oeuvre : un de fréquence fixe (centré sur les deux portes logiques U2:A et U2:B), l'autre dont la fréquence varie quand on approche la main d'une antenne qui lui est relié (centré sur les deux portes logiques U1:A et U1:B). Le mélange des signaux produits par ces deux oscillateurs, qui travaillent à une fréquence élevée, produit une somme et une différence au point commun R3 / R4.Sortie BF
Les signaux somme et différence issus du mélange sont dirigés vers un filtre passe-bas (couple R6 / C5) dont le rôle est de bloquer le signal somme et de ne laisser passer que le signal différence, qui correspond à un signal de fréquence basse et audible. On dispose ainsi entre la borne Out et la masse d'un signal BF apte à être routé sur l'entrée BF d'un amplificateur audio - ou pourquoi d'une table de mixage. Si vous souhaitez disposer d'une prise de sortie (jack ou cinch), c'est ici qu'il faut opérer. La prise de sortie peut être posée même si vous décidez de garder l'ampli BF interne qui sera vu plus loin. Notez que je n'ai pas essayé de connecter ce thérémin sur un équipement externe, mais il n'est pas impossible que vous rencontriez des problèmes de stabilité de l'instrument qu'on ne trouve pas quand on l'utilise en autonome (avec ampli intégré). A essayer !Réglages
Les réglages se limitent aux trois potentiomètres RV1 à RV3, qui ont les fonctions suivantes :- RV1 : réglage fréquence oscillateur de référence
- RV2 : réglage annulation son au repos (astuce de l'auteur Arthur Harrison)
- RV3 : réglage volume niveau sonore
Ces potentiomètres peuvent être de type ajustables ou de tableau. Dans le second cas, limiter le plus possible la longueur des fils de liaison.
Remarques
- Important : les portes logiques CD4069 doivent impérativement être de type non bufférisées. Les CD4069AE, CD4069UB, CD4069UBE, CD4069CN ou CD4069UBCN (sorties non bufférisées) conviennent, alors que les CD4069BE ou CD4069BCN (sorties bufférisées) ne conviennent pas.
- Important : le CD4069 (6 inverseurs non bufférisés) ne peut pas et ne doit pas être remplacé par un CD4049 (6 inverseurs bufférisés).
- Les trois portes logiques D, E et F de U2 (U2:D, U2:E et U2:F) n'étant pas utilisées, il convient de ne pas laisser leur entrée en l'air. En les branchant en série et en reliant l'entrée de la première porte à la masse ou au pôle positif d'alimentation (ici c'est à la masse), on s'assure qu'elles ne pourront pas fonctionner "à vide" en oscillant de façon parasite.
- Si le circuit intégré U1 est alimenté de façon conventionnelle (broches 7 et 14 respectivement connectées à la masse et au pôle positif de l'alim), il n'en est pas de même de U2 dont la broche 14 est reliée au curseur du potentiomètre RV2. C'est une astuce de l'auteur Arthur Harrison qu'il convient de respecter.
- A
l'origine, Arthur Harrison avait utilisé des résistances pour la
sommation des signaux "HF", il s'agit de R3 et R4 sur le schéma publié
ici. Par la suite, il a remplacé ces résistances par des diodes
silicium classiques de type 1N4148 nommées CR1 et CR3 sur son schéma le plus récent. Les changements en question sont résumés ci-après :
- Remplacement R3 par diode CR1. Anode CR1 sur broche 6 de U1 et cathode CR1 sur broche 13 de U1.
- Remplacement R4 par diode CR3. Anode CR3 sur broche 6 de U2 et cathode CR3 sur broche 13 de U1.
- Ajout d'une résistance de 27 kO entre masse et cathodes CR1 / CR3 / broche 13 de U1.
- Suppression de la résistance R5 de 270 kO qui était câblée entre les broches 13 et 12 de U1. La porte logique U1:D travaille de la sorte en tout ou rien et non plus en amplification analogique (sans doute tout simplement pour disposer d'un gain plus élevé).
Je ne connais pas les raisons de ces modifications mais je pense qu'elles doivent conduire à une amélioration quelque part...
Amplificateur BF
Le schéma de l'ampli BF à base de LM386 utilisé ici est identique à celui présenté en page Ampli BF 003.
L'entrée de cet ampli BF est raccordé au point marqué "Out" sur le schéma du Theremin lui-même. Notez en passant que la résistance R10 n'a plus lieu d'être, puisqu'un potentiomètre de volume a été prévu. J'ai toutefois préféré laisser cette résistance pour le cas où les composants de l'ampli BF ne seraient pas cablés. C'est pour la même raison que le connecteur de sortie OUT est laissé sur le circuit.
Prototypes
Premier prototype réalisé sur plaque d'expérimentation (2009), second prototype réalisé sur PCB (2024).Prototype #1 (2009)
Bien qu'à l'époque des faits il existait déjà un dessin de circuit imprimé, j'ai réalisé ce theremin sur une plaque d'expérimentation à bandes cuivrées. Comme le montre la photo suivante, il faut vraiment peu de composants pour cette réalisation.
Le montage complet ne m'a demandé que quelques heures de travail... Sur la partie droite du circuit imprimé, à côté du potentiomètre de volume, on aperçoit le petit ampli BF intégré LM386 et ses quelques composants périphériques. Les deux potentiomètres de réglages (bleu et blanc) sont côte à côté. Une LED volontairement sous-alimentée (2 mA) suffit pour indiquer la présence d'une tension en sortie du régulateur de tension +5V.
Le soir venu, un de nos enfants n'a pas voulu aller se coucher sans avoir joué quelques notes. Notez que pour ce proto, l'antenne, de type téléscopique, n'est pas vraiment adaptée. Mais comme on arrive à jouer avec l'instrument...
Mise en boîte
J'ai rangé ce theremin dans un boitier plastique, afin de permettre à mes enfants de le manipuler plus aisement.
L'antenne est une récup. d'un vieux récepteur radio FM, je l'ai montée en externe afin de pouvoir la plier.
L'interieur n'est guère condensé, il y a largement la place pour tout le matériel requis. Le HP est immobilisé avec de la ficelle de cuisine, fixées sur des petites cosses à souder (j'ai du faire des noeuds parce que la soudure ne collait pas).
Prototype #2 (2024)
Il est certain qu'un PCB pro donne meilleure allure. Mais cela fonctionne-t-il mieux pour autant ?
Certes, cela fonctionne. Mais de là à dire que cela fonctionne mieux que mon vieux proto de 2009, j'hésite beaucoup.
J'ai envie de conclure en disant que ça reste un jouet sympathique et que je ne m'en servirai pas pour faire de la musique traditionnelle ;)
Circuit imprimé (PCB)
Réalisé en simple face avec quelques straps pour la version de 2009 (je n'ai plus de complexe de ce côté-là) et réalisé en double face pour la version de 2024 (je n'ai plus de complexe de ce côté-là non plus).
PCB du 19/02/2009
PCB du 29/01/2024
PCB au format PDF - (29/01/2024)
Historique
11/02/2024
- Ajout photos prototype.
- [PCB] Ajout d'un plan de masse sur la face supérieure.
31/07/2011
- Allez donc savoir ce que j'ai modifié à cette date...
19/02/2009
- [PCB] Ajout point de raccordement de
l'antenne (ANT, point commun R1 / R2 / C3) que j'avais omis.
- Première mise à disposition.