Quanta potenza emettono gli oscillatori dei Theremin?

[Theremino]

Perdonami Theremino ma ho perso il filo. Gli oscillatori di cui parliamo in che modo sentono la mano del suonatore? Variazione di frequenza o che? E come viene separata l'esecuzione della intonazione dalla esecuzione della dinamica, se c'è, o comunque delle pause, se ci sono?

I Theremin analogici sono basati su due oscillatori per ogni funzione (due per la nota e due per il volume). Gli oscillatori lavorano a frequenza ultrasonica (circa 300 kHz). Il battimento tra i due oscillatori della nota produce una frequenza udibile, che il musicista può modificare variando leggermente le capacità di uno dei due circuiti oscillanti. Invece i due oscillatori del volume operano in modo leggermente diverso, non producono un battimento udibile, ma una variazione delle caratteristiche del circuito amplificatore, regolando quindi la sua funzione di trasferimento in modo continuo tra una attenuazione molto alta (silenzio) e il massimo volume di uscita.

Avvicinando una mano a una cosiddetta "antenna" si varia la nota musicale, mentre avvicinando l'altra mano a una seconda antenna si varia il volume del suono. I sottotitoli di questo video lo spiegano bene:
https://www.youtube.com/watch?v=X-ywH1V ... u.be&t=140

Le ho chiamate "antenne" anche se in realtà di antenna hanno molto poco dato che, come molti hanno spiegato in questo stesso thread, emettono e ricevono onde elettromagnetiche con una efficienza molto bassa.

In pratica queste "antenne" sono solo una delle due armature di un condensatore variabile e la seconda armatura è la mano del musicista.

La capacità delle antenne è intorno ai 4..8 pF e aumenta di circa 1 pF quando si avvicina la mano fino a un centimetro da esse.

Il nostro Theremino Theremin, che non è analogico ma digitale, funziona in modo leggermente diverso. Non ha due oscillatori per ogni funzione ma uno solo. Puoi trovare informazioni più approfondite nell'articolo "Le antenne del Theremin": http://www.electroyou.it/theremino/wiki ... l-theremin

[MarcoD]

Inizio un gioco duro su un argomento tecnico di archeologia elettronica , vediamo quanti mi seguono

Pongo un quesito/problema abbastanza difficile, che al momento non so risolvere:

Quale è il valore dell'induttanza L2 ( volume control coil) dello schema del Theremin di Robert Moog -
Moog Melodia 1961, riportato nell'articolo di Theremino su EY ? (mi complimento con Theremino per il gradevole articolo).

Nell'elenco componenti dello schema si rimanda al testo dell'articolo che è mancante.

Mi interessa perché vorrei capire perfettamente come funziona il circuito di controllo volume. E' un circuito
a transistore di 50 anni fa, ora dovremmo avere dei mezzi di progetto e analisi in grado di rivoltare il circuito come un calzino, si chiama "reverse engineering" , ma non ne sono del tutto sicuro.
Ho capito che la tensione interdice in modo controllato il transistore, ma lavorando in questo modo non introduce una distorsione di secondo ordine ? La distorsione è modesta ed è trascurabile?
Ovvio che dipende dall'ampiezza del segnale battimento. Quanto potrebbe valere in Vpp?

[Theremino]

La distorsione è parte del timbro dello strumento e il suo suono è stato giudicato eccellente. Se non ci fosse quella distorsione suonerebbe come una sinusoide e non sarebbe un buon Theremin.

Riguardo alle bobine per ora ti ho trovato questo:

La qualità è appena sufficiente ma dovrebbe bastarti per calcolare la impedenza. Fa parte delle istruzioni che si trovavano nelle scatole di montaggio. Forse cercando bene in Internet si potrà trovare di meglio.

In futuro potrei anche prepararti la simulazione completa in LTSpice. La avevo in un vecchio simulatore chiamato "Circuit Maker" per cui devo andare a recuperarla e tradurla. Ci vorrà un po'.

[MarcoD]

Grazie Theremino per la risposta sulla bobina e sul timbro del suono.

Trovo stimolante cercare di analizzare il funzionamento dallo schema elettrico.

Ho fatto un piccolo passo avanti:
La bobina L3 pare costituita da 130 spire avvolte "scrambled" ( strapazzate ? una spira sull'altra a caso? )
su una bobina diametro mezzo pollice per una altezza uguale ( 1/2 pollice = 12 mm ?)
Filo avg36 smaltato e ricoperto di cotone.

Il pistoncino di taratura dovrebbe essere di ferrite; quale è il mu relativo ? (supponiamo 10 ?)

Qualcuno sa quale come calcolare il valore dell'induttanza ?
Io saprei calcolare l'induttanza di una bobina a un singolo strato, o bobine su nuclei toroidali, ma non di bobine cilindriche multistrato in aria. Qualche suggerimento ?

Da qualche parte è scritta quale è la frequenza in kHz dell'oscillatore ?

Moog nel 1961 per misurarla non avrà adoperato un frequenzimetro digitale (esistevano ma erano a valvole e costosissimi) un ondametro eterodina ? un ondamentro a semplice LC ? Un ricevitore radio ?

[gammaci]

Nell'elenco componenti dello schema si rimanda al testo dell'articolo che è mancante.

C'è per quello, archivi Moog, non dicono la L ma una ipotesi dai dettagli costruttivi nel testo...

http://www.moogarchives.com/therem61.htm

[EcoTan]

In un apparecchio così empirico io non sostituirei semplicemente i transistor al germanio col silicio.

[Theremino]

La frequenza era 300 kHz.

Le frequenze si misuravano con i "Grid Dip Meter". Oscillatori variabili con scala tarata, anzi molte scale, il mio andava se ben ricordo da 100 kHz a 300 MHz in sei scale (si cambiavano le bobine con un connettore a quattro pin). E non costava nemmeno molto, forse 30 mila lire. Poi vennero i "Gate Dip Meter" a Transistor o a FET.

E infine vennero infine i frequenzimetri digitali. Quando ero adolescente ne costruii uno dei primi con sei Nixie e integrati ancora RTL (Resistor Transistor Logic) per la ditta di mio zio a Milano, la F.I.M.A. (Fabbrica Italiana Membrane Acustiche), che produceva bobine mobili e coni per altoparlanti. I loro tecnici del laboratorio misure non erano riusciti e io l'ho costruito per loro, funzionava e lo hanno usato a lungo.

I "Grid Dip Meter" potevano sia emettere che ricevere e vedevi quando arrivavi sulla frequenza giusta da una deflessione dell'ago dello strumentino (in inglese DIP).

[Theremino]

Ho trovato una immagine di Grid Dip Meter a transistor, quelli a valvole erano un po' più grandi ma simili.

GridDipMeter.jpg (45.79 KiB) Osservato 2805 volte

[Theremino]

In un apparecchio così empirico io non sostituirei semplicemente i transistor al germanio col silicio.

Garantisco che funziona anche sostituendo i transistor con dei normali silicio tipo BCxxx. Non è per niente critico. Al massimo la frequenza sarà un po' maggiore ma questo non cambierà niente.

Se proprio si vuole arrivare a 300 kHz esatti e il nucleo non basta allora si può aggiungere qualche spira o aumentare i condensatori.

[Theremino]

Ho finalmente individuato dove finiscono i 16 mW che mancavano all'appello. Sono proprio perdite dalle bobine di accordo verso il ferro del contenitore. Allontanando le bobine dal contenitore la tensione cresce gradualmente fino a oltre 50 volt, non sono proprio i 60 volt previsti dalla simulazione ma ci siamo molto vicini.

Ringrazio gammaci per avermi dato lo spunto iniziale con le parole "Se una bobina "in aria" possa aver perdite... dipende, se ad esempio è vicina ad un corpo, facciamo pure un piano, e il piano è interessato dal suo campo elettromagnetico, e detto piano è ad esempio di un materiale dissipativo, è certo che ne avrà sotto le speciali considerazioni fatte."

Prima di scrivere questo post ho aspettato di essere ben sicuro, mi sembrava impossibile che il ferro della scatola formasse una spira con resistenza sufficiente da poterlo considerare "materiale dissipativo". Ma poi ho capito che c'è un alto rapporto di spire, tra le migliaia di spire che formano i 40 mH e la singola spira del contenitore. E che quindi la corrente nel ferro del contenitore è abbastanza alta da compensare la resistenza della spira di ferro che è sicuramente molto bassa (W = I*I*R).

Se qualcuno riesce a fare i conti, tenendo conto del rapporto spire e approssimativamente della resistenza di una scatola di ferro, li scriva, grazie. Io mi accontento delle misure fatte e considero la caccia finita. Allontanando le bobine dal metallo, a parte piccole tolleranze trascurabili, ora tutti i valori simulati corrispondono ai valori misurati sul circuito reale.

E' interessante notare come far quadrare la simulazione con la realtà sia un mezzo potente per capire e imparare. L'ho notato più volte in passato e in questo caso mi ha permesso di individuare un aspetto che scartavo a priori, cioè che, secondo i dogmi, una bobina senza nucleo non ha perdite. Ma come al solito la realtà è più complessa di tutte le nostre formule ed è facile dimenticarne dei pezzi.