ENGLISH

Borut Savski - Theremicro, Teremini - Kapacitivni senzor bližine I (ogledov: 89111, nakupov: 9)
prosto pretočno
 Vprašanja in odgovori Close
 
Vprašaj prodajalca

 Copy this code to the field on the left
Opis

Naziv: Theremicro - kapacitivni senzor telesne bližine I
Avtor: Borut Savski
Years of production: 2004/2008

Ta prispevek je del t.i. DIY serije projektov, principi pa so bolj podrobno opisani tukaj. Znanje in izkušnje, ki jih delimo, so tesno povezani z našimi umetniškimi projekti - ker so pač naše igrišče mediji in tehnologija.

Dve tu predstavljeni različici so le zaradi različnih izvedb dveh skupin integriranih vezij, ki vsebujejo po štiri dvojna NAND vrata (CMOS 4011 in 74C00), ki so srce sistema. CMOS vezja lahko napajamo z do 15 volti napetosti, dosegajo pa frekvence okoli 1MHz. Enak razpored nožic kot  74C00 ima tudi 74HC00 (high speed CMOS) ali 74LS00 (LS: low power schottky), ki se ju lahko uporablja do skoraj 100 MHz, vendar pa jih napajamo z napetostjo 5 voltov (največ 5,5 V). Ker teremini običajno delujejo v bližini 100 KHz, je osnovna CMOS tehnologija povsem v redu.

Na kratko, tu je spisek elementov:

Upori:
R12: 22 Kohmov
R13: 27 Kohmov
R14: 2,7 Kohmov
R15: 22 Kohmov
R16: 270 Kohmov 
R17: kratkostičnik
R22: 220 ohmom
R23: 22 Kohmov
R24, R25, R26: 270 Kohmov
R27: kratkostičnik

Kondenzatorji:
C2: 10 nF
C3, C4 (ali C6, C7): 100 pF
C5: 180 pF
C8: 100 nF
C9: 2,2 uF
še nekaj kondenzatorjev služi za glajenje napetosti med napajalno vejo in maso- ti imajo vrednosti 10 - 100 uF. Ti so polarizirani in imajo za povezavo z maso oznako  - .

Potenciometri:
P1: 1 Kohmov linearni (ga lahko izpustimo)
P2: 10 Kohmov linearni
P3: 10 Kohmov linearni (ga lahko izpustimo)

Diode:
D3: 1N4001
D4: 5,1 V Zener dioda (za IC serije HS ali LS potrebujemo to vrednost, za CMOS pa jo lahko izpustimo)

Integrirana vezja:
- za ploščico 74C00_pcb: 2 kosa 74xx00 - vsak vsebuje štiri dvojna NAND vrata  (xx je lahko C za CMOS, LS ali HC)
- za ploščico 4011_pcb: 2 kosa 4011 - vsak vsebuje štiri dvojna NAND vrata 

V primeru večjega interesa lahko pripravimo tudi kit izvedbo s ploščico in vsemi potrebnimi elementi.






Povezane stvari

Ozadje

THEREMICRO/ TEREMINI je vzdevek za najpreprostejši kapacitivni senzor, ki je v preteklosti dobil ime "teremin"  (originalno "termenvox" - po svojem izumitelju Levu Nikolajeviču Termenu). Izum sodi v pionirska leta radia - oziroma elektronske ojačitve - v leta po 1920. Gre pravzaprav za stranski produkt pri razvoju radia - predvsem raziskovanje elektronskega mešanja frekvenc (heterodinski princip) in izkušnje, da ima bližina človeškega telesa vpliv na sprejem radijskih valov - torej kapacitivnosti telesa. Pri termenvoxu je izumitelj izjemno lucidno uporabil predvsem sicer nezaželene pojave.

Prvi "termenvoxi" so bili narejeni s pomočjo elektronk, tu pa uporabljamo najbolj preprosta in najbolj razširjena CMOS logična vezja, ki so se pojavila na po letu 1970. Če naše vezje uporabimo neposredno kot instrument takoj vidimo, da ne ustvarja nežnega zvoka po vzoru starega termenvoxa - vendar pa ga lahko uspešno uporabimo kot senzor bližine telesa. Načrt sem prvič našel pred mnogimi leti v reviji za elektronike v času nekdanje Jugoslavije, kjer so ga povzeli po neki ruski reviji. V malo predelani obliki je na voljo tu.

Termenvox je v osnovi kapacitivni senzor, ki deluje na način primerjave frekvenc dveh oscilatorjev. En oscilator je stalne frekvence, drugi pa je prek antene povezan z neposredno okolico. Človek, ki približa roko deluje kot kondenzator in postane del nihajočega sistema oscilatorja. Čim bližja je roka, tem višja skupna kapacitivnost in tem nižja frekvenca nihanja. Prosto nihajoča frekvenca (telesa ni v bližini...) tega spremenljivega oscilatorja mora biti enaka kot frekvenca fiksnega oscilatorja - njuna razlika je tedaj nič.

Torej:     F_fix - F_var = F_avdio

Frekvenci primerjamo tako, da jih zmešamo skupaj (intermoduliramo) in izločimo vse višje intermodulacijske rezultate - pustimo le osnovno razliko med obema frekvencama - ki so v glavnem v slišnem spektru (okoli 20Hz do 20KHz).

Theremicro je najmanjši in najenostavnejši "termenvox" - elektronski detektor bližine. Prvič sem ga uporabil v objektu (in projektu) imenovanem "Okrogla miza" - izdelanem za nastop na avstrijskem radiu ÖRF 1 - v programu Kunstradio, drugič pa v nadgrajeni obliki pri projektu Marije Mojce Pungerčar imenovanem Singer, kjer so bili pripeti na tri šivalne stroje in poleg svojih šumov povzročali tudi mešanje treh zvočnih virov. Nekaj podobnih enostavnih vezij je moč najti na spletu - v glavnem so si v osnovi vsa zelo podobna - zgrajena z enakimi CMOS NAND vezji.

Kar nekaj teh vezij sem že sestavil, drugi so jih zgradili nekaj na  delavnici iniciative Cirkulacija 2 na festivalu Sajeta 2008. S predpisanimi  vrednostmi elementov so vsa delovala takoj in dovolj dobro - torej lahko rečemo, da je to že zrela "produkcijska faza".

Za antene smo uporabili različne kovinske stvari, zato pa je potrebno široko območje uglasitve. Glavni vzrok za zmanjšanje občutljivosti na bližino roke je bila vedno bližina sten ali tal. Med preizkušanjem različnih oblik žic kot antene se je najbolje obnesla "kačja" oblika, ki ima verjetno kaj opraviti z "yagi" antenami. Če kdo želi, lahko preveri optimalen razmak med valovi (valovnimi dolžinami) in višino valov (amplitudami)...

Zvok iz mešalnika je zelo oster in "umazan" zaradi vseh neparnih harmonikov, ki sestavljajo kvadraten signal. To je tudi glavni problem pri uporabi digitalnih logičnih vrat. Lahko bi skušali izločiti višje harmonske komponente, vendar zaradi širokega spektra, ki znaša nekaj oktav, to ni mogoče.

Kljub temu smo nekateri na koncertih v preteklih letih uporabljali neposreden zvočni izhod. Sam sem ga uporabil nekajkrat povezanega na avdio vhod računalnika kot kontrolno napetost (za programe kot so Ableton Live ali Pure data), kar je po mojem mnenju tudi prav način - uporabiti termenvox kot vmesnik...