Quanta potenza emettono gli oscillatori dei Theremin?

[Kagliostro]

Ogni tanto mi vien voglia di ......

http://www.theremin.us/126/126revised.html

tempo fa avevo raccolto quanto serviva per questo

http://www.leradiodisophie.it/Download/prodigi_e_misteri_delle_radio.pdf

Solo che ho difficoltà a reperire il filtro ceramico a 455KHz con 3 connessioni, ne ho uno a due, ma non ho la più pallida idea se possa funzionare con quei circuiti

K

[MarcoD]

Grazie Kagliostro,
http://www.theremin.us/126/126revised.html
ho letto che per il tono avvicinando la mano da 18 a 2 pollici, il tono varia da 50 a 1200 Hz.
per il volume da 2 a 9 pollici il segnale varia da -14 a -56 dB.
La mia era solo una curiosità ora soddisfatta.

[Theremino]

Lo schema (anzi i due schemi per Etherwave e per CapSensor) sono all'inizio di questo thread, sia in formato FidoCadJ che in formato LTSpice.

Ok, li ho visti ma intendevo il "sensore" il circuito, la cosa, che riceve la 300 kHz e converte il segnale in forma "audio"

Gli schemi dei Theremin più importanti sono nell'articolo "Le antenne del Theremin":
http://www.electroyou.it/theremino/wiki ... l-theremin

Nei Theremin classici l'oscillatore viene miscelato con un secondo oscillatore e il battimento risultante è direttamente l'audio che (dopo qualche filtraggio) si invia alla uscita.

Invece il nostro Theremin misura la frequenza dell'oscillatore (con una specie di frequenzimetro digitale molto elaborato che si trova nel firmware del CapSensor) e da li in poi tutto è software. I suoni vengono sintetizzati completamente in software. Le spiegazioni sono nell'articolo.

[Theremino]

...anche perché se una antenna emette molta energia con onde elettromagnetiche allora ne riceve anche molta da altre antenne e questo comporta fenomeni di trascinamento tra diversi Theremin o tra trasmissioni radio e Theremin.
condivido: meno è la potenza irradiata, meno disturba altri apparati. Meno l'antenna è sensibile meno viene disturbata...

La mia è solo una curiosità: quale è il massimo tono (frequenza fondamentale) emesso dai vecchi theremin analogici? (supponevo al massimo 20 kHz, o sono 5k ) il Theremino digitale è lo stesso ?

Nei Theremin quello che chiami 20 kHz o 5 kHz solitamente si misura in ottave. Alcuni Theremin fanno solo tre ottave, molti ne fanno quattro, alcuni arrivano fino a otto.

Nel caso che le ottave siano otto il rapporto tra frequenza minima a massima è 256, per cui se la frequenza minima viene impostata a 50 Hz la massima sarà 12800 Hz. Ma, come già scritto, molti Theremin hanno un range di sole 4 ottave e vanno circa da circa 100 Hz a circa 2 kHz.

Con molte ottave si possono produrre effetti più "spaziali" ma diventa difficile suonare con precisione. Per cui il nostro Theremino Theremin (essendo completamente digitale) permette di scegliere il numero di ottave e abbinare questa scelta ad ogni strumento (timbro).

[IsidoroKZ]

L'unico post in cui viene indicata una stima della potenza trasmessa e` il [17] che hai liquidato con "apri un altro thread" perche' non diceva quello che ti aspettavi di sentirti dire oppure non hai capito che cosa stava dicendo.

Il primo valore indicato e` antenna a stilo con capacita` di 8pF e potenza emessa di 50mW. Vediamo se sono valori ragionevoli. Uno stilo con capacita` di 8pF e` all'incirca lungo 1m (essenzialmente e` . Uno stilo si 1m alla frequenza di 300kHz ha una resistenza di radiazione di frazioni di milliohm, ad esempio potrebbero essere 0.2mΩ, dipende dal fatto che ci sia il piano di ground oppure no.

Ora, perche' una resistenza da 200µΩ dissipi 50mW deve essere percorso da una corrente di 15.8A. Questa corrente deve anche passare attraverso la capacita` di 8pF che a 300kHz ha una reattanza di 66kΩ, e questo genera una tensione alla base dell'antenna di circa 1MV (un MEGAvolt!). A me pare che questa tensione sia un po' fuori dal ragionevole! E non ci vuole un grande intuito, bastano conoscenze elementari sulle antenne!

Adesso proviamo a cercare una stima della potenza irradiata. Ammesso che la tensione efficace alla base dell'antenna sia di 120V (*), si ha una corrente di antenna di 2mA, che quando passano attraverso la resistenza di radiazione da` una potenza emessa di circa 1nW. Se poi fossero anche 10nW, comunque siamo molti ordini di grandezza distanti dalla stima che avevi fatto.

Per quanto riguarda invece le antenne del sistema theremino, la capacita` e` di 4pF, non so come la abbia misurata ma la prendo per buona, con una tensione efficace di 10V (*). La corrente alla frequenza di 3MHz e` di circa 0.8mA. La resistenza di radiazione pero` e` molto piu` alta perche' l'antenna e` relativamente piu` lunga, probabilmente siamo dalle parti delle decine di milliohm, e la potenza irradiata e` di nuovo dalla parte dei nanowatt.

Morale: credere ai simulatori porta sempre male, a meno di non sapere molta piu` elettronica di loro. Seconda morale: se hai lavorato a lungo con le antenne e i dovresti avere un minimo di conoscenza dell'impedenza di una antenna corta.

(*) Le misure delle tensioni alla base delle antenne con che sonda dell'oscilloscopio l'hai fatta? Voglio sperare non con una normale sonda 10x, vero?

[MarcoD]

Seguito con correzione:

Se il theremino originale ha una bobina di carico di 40 mH e 120 ohm in serie resistenza degli avvolgimenti,
XL = 6,28 * 333*10^3 * 40 * 10^-3 = 83650 ohm pare compensare la reattanza capacitiva.

Il rendimento in tensione dell'antenna è 0,05 / 120 = 0,4 * 10^-3
in potenza è il quadrato ossia circa 1 ^ 10-6

Ho sbagliato il quadrato :
corretto è: 0,4*0,4 = 0,16*10^-6 circa dieci volte minore

ossia se la potenza elettrica dell'oscillatore è dell'ordine del watt quella irradiata è dell'ordine del decimo di microwatt.

Per confrontarmi con i valori di theremino che ha considerato non una resistenza capacità serie, ma quella equivalente di resistenza, capacità parallelo (1 Mohm, 8 pF) , devo cercare le formule di conversione o ricavarmele.

ho recuperato le formule da un vecchio manuale:
Rp = (Rs^2 + Xs^2)/Rs; Xp= (Rs^2+Xs^2)/Xs

Rs = 0,05 ohm; Xs = circa 10000
Rp = (quasizero + 10000^2)/0,05 = 100*10^6/0,05 = 2000 Mohm molto maggiore del 1 Mohm stimato da Theremin. Ma sono tutti calcoli che si basano su valori mo..oolto appprossimati....
saluti a tutti e buone prove....

[Theremino]

1) Avete notato che negli schemi ho aggiunto un resistore da 1 mega ohm in parallelo alla capacità della antenna.

2) Questo resistore con in parallelo un condensatore da 8 pF costituiscono un bipolo che è approssimativamente equivalente alla impedenza complessa della antenna. Ci sarebbe di mezzo anche una induttanza ma a queste frequenze e con queste lunghezze è talmente minima che la possiamo sicuramente trascurare,

3) Se si collega questo bipolo al circuito reale dell'Etherwave si ottengono quasi esattamente le stesse tensioni che si ottengono collegando la antenna vera.

4) Chi non è d'accordo su questo bipolo (da vedere come scatola nera) dovrebbe disegnare il bipolo equivalente, con il resistore da 0.2 milliohm e poi ci ragioneremo sopra.

5) Infine proveremo a collegare all'oscillatore dell'Etherwave questo bipolo e il mio e verificheremo quale dei due assomiglia di più alla antenna (ci vuole anche poco a capire che 0.2 milliohm spegnerebbero all'istante l'oscillatore).

Una volta che saremo d'accordo sul dipolo equivalente procederemo con i calcoli.

Probabilmente avete ragione ma voglio capire! Li voglio vedere questi calcoli e li voglio vedere su un circuito reale (un bipolo equivalente costituito da un resistore e un condensatore) e non su una fantomatica resistenza di radiazione da 0.2 milliohm che non riesco nemmeno a capire come la si dovrebbe posizionare (in parallelo o in serie al condensatore o dove?).


Per IsidoroKZ:

1) Da notare che tutto questo ragionamento si sostiene anche da solo, o utilizzando transistor, resistori e saldatore. Per cui le tue continue osservazioni su SPICE, ripetute ossessivamente un thread dopo l'altro, e ulteriormente esaltate della continua ripetizione della parola SPICE e delle valutazioni su di esso nella tua firma stessa... sono abbastanza noiose.

2) Le frecciate gratuite (ad esempio sulla sonda dell'oscilloscopio) non meriterebbero una risposta, ma sarò buono.

Di solito le sonde le faccio io stesso, ad hoc, vicine al punto di misura. Per frequenze alte e commutazioni veloci utilizzo un cavo da 50 ohm terminato con 50 ohm vicino al BNC dell'oscilloscopio e un resistore molto vicino al punto da misurare, in serie al filo centrale del cavo schermato. Questo resistore fa da partitore con i 50 ohm puramente resistivi che sono alla fine del cavo. E questo resistore lo scelgo tanto più alto quanto maggiore deve essere il rapporto di divisione e quanto più bassa deve essere l'influenza di questo carico, considerata l'impedenza di quel che devo misurare.

In questo caso invece, dato che dovevo misurare una tensione alta, influenzando il meno possibile il circuito in esame e dato che le frequenze in gioco sono basse, ho semplicemente usato la versione SMD della sonda da 1 gigaohm che abbiamo pubblicato qui: http://www.theremino.com/blog/gamma-spe ... e-tests#hv

Soddisfatto della spiegazione?
Se ne servono altre, su altre frecciate gratuite, sono pronto a darle.

[gammaci]

Si anche a me sembra corretto l'esposto di MarcoD con il corretto ricalcolo del quadrato.
Rimane l'incognita del grafico da cui è stata dedotta l'impedenza, a naso sembra accettabile ma ...

[Theremino]

Ho il massimo rispetto per i vostri calcoli, ma mancano sempre circa 16 mW all'appello e vorrei sapere dove vanno a finire.

Per aiutare i ragionamenti ecco due schemi con resistenza serie e resistenza parallelo.

Pregasi IsidoroKZ di evitare le solite noiose considerazioni su SPICE. Siamo tutti grandi e vaccinati contro gli abbagli che si possono prendere usandolo, per cui ripetere ancora le solite considerazioni è del tutto inutile.

Parliamo invece di questo dipolo di antenna. Se la resistenza la metto in parallelo deve essere da circa 1 mega ohm.

Attenzione IsidoroKZ qui Spice non c'entra!!! Lo uso solo per mostrare gli schemi. Le prove le può fare chiunque, bastano due transistor, quattro componenti e mezzo metro di filo a fare da antenna. E chiunque può facilmente verificare che la antenna abbatte la tensione da oltre 600 volt p.p. a circa 320 volt p.p.

Basta fare quattro calcoli per verificare che un dipolo equivalente deve essere circa 8 pF con circa 1 mega ohm in parallelo. Oppure con circa 5 k in serie.

E questo comporta circa 16 mW che mancano all'appello (sempre senza utilizzare Spice ma solo transistor e saldatore per dimostrarlo).

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Ora, come già scritto, ho la massima considerazione per i calcoli che avete fatto. Ma non è proprio questo il punto che mi ha spinto a scrivere questo Thread, cioè... Dove vanno a finire i 16 mW mancanti?

Se non vanno in onde elettromagnetiche allora ci deve essere qualche "perdita" che non riesco a immaginare, e sono proprio queste "perdite" che sto chiedendo di aiutarmi a trovare.

Non credo assolutamente che sia l'effetto corona o l'aria umida. L'effetto corona a queste tensioni è impensabile e se fosse l'umidità allora ci dovrebbero essere grandi variazioni nei giorni di pioggia, ma posso assicurare che non è così.

[MarcoD]

non su una fantomatica resistenza di radiazione da 0.2 milliohm che non riesco nemmeno a capire come la si dovrebbe posizionare (in parallelo o in serie al condensatore o dove?).

Secondo me in serie al posto del resistore da 5,1 kohm dello schema di sinistra

In ogni modo:

Dallo schema di destra con 8,3 pF e 1 Mohm in parallelo, a 300 kHz
Calcolo la Rs serie equivalente:
Xp = 1/(6,28*300*10^3*8,3*10^-12) = 64 kohm raattanza del condensatore a 300 kHz.

Rs = (Rp*Xp^2)/(Rp^2 + Xp^2) = ( 10^6*(64*10^3)^2 ) / ( (10^6)^2 + (64*10^3)^2) =
= (10^12 * 4096)/( 10^12 + 4096*10^6) = (10^12 * 4096)/( 10^12*(1 + 0,004096)) = 4080 ohm.

diverso, ma non moltissimo dai 5,1 kohm dello schema di sinistra.

La Xs cambia di pochissimo rispetto alla Xp.

Verificate i miei conti e rintracciate le formule

Come tecnici, abbiamo di fronte la realtà fisica che è l'unica con cui dobbiamo confrontarci.
Poi in realtà, la realtà fisica è già interpretata da uno schema elettrico a parametri concentrati che la approssima. Schema elettrico su cui un programma di simulazione di cui non conosciamo bene il funzionamento calcola delle condizioni di lavoro....

tutti noi abbiamo competenze e capacità differenti ma limitate. Ho preso il grafico della resistenza reattanza seire di radiazione da un articolo, non l'ho verificato, non ne ho il tempo, la voglia e la capacità, di qualcosa dobbiamo fidarci...ma controllare da fonti indipendenti è sempre una cosa buona.

Relativamente alla potenza irradiata dalle antenne, tale potenza è probabilmente sufficentemente bassa per non provocare interferenze fra due theremin vicini; però quello che conta è la realtà fisica. Sono stati riscontrati disturbi nel funzionamento dovuti a interferenze ??