Цифровой терменвокс: 4 шага

Терменвокс (он же терменвокс, æтерфон / эфирный телефон, терменвокс) - это чистый электронный музыкальный инструмент, в котором нет ни струн, ни кнопок. Он реагирует на положение рук терменвокса.

Инструмент был изобретен российским инженером-электронщиком и изобретателем Леоном Терменом в 1920 году. Здесь вы можете узнать, как Леон демонстрирует свой инструмент. В наши дни инструмент не так популярен, как электронное пианино или гитара, но музыканты все еще им пользуются.

Этот проект написан в память о Леоне Термене, спустя почти 100 лет после его изобретения.

Проект представляет собой цифровую реализацию того же принципа - бесконтактный музыкальный инструмент. Оригинальный терменвокс использует емкость человеческого тела для определения положения рук относительно двух антенн, но здесь я использую вместо этого два датчика VL53L1X. Эти датчики измеряют расстояние, используя принцип времени пролета лазерного луча, т.е. расстояние до 4 метров (13 футов). Микроконтроллер, припаянный к демонстрационной плате Nucleo-L476, управляет датчиком и преобразует измерения в звук.

Запасы

• Плата микроконтроллера Nucleo64-L476RG
• Плата экрана датчика X-NUCLEO-53L1A1
• Мини-джек 3,5 мм штекер и кабель
• Некоторые провода
• Динамик с линейным входом и питанием от USB (для обоих я использовал динамик JBL Charge)

Общий бюджет: 60-100 долларов

Шаг 1. Прошивка прошивки

Чтобы прошить микропрограммное обеспечение MCU, подключите плату MCU к компьютеру с помощью кабеля Mini-USB. Плата будет обнаружена как новая флешка. Загрузите последний файл l4-thereminvox.bin с github и сохраните его на эту флешку. Файл будет автоматически записан в MCU. Не забудьте отключить USB-кабель перед следующим шагом.

Шаг 2: Сборка инструмента

Набор X-NUCLEO-53L1A1 содержит совместимую с Arduino плату экрана с одним датчиком дальности и еще два датчика на сателлитных платах, которые могут быть подключены к экрану в качестве второго слоя. Я собираюсь использовать только главный и левый датчики, а левый должен быть ориентирован горизонтально. Плата сателлита подключается с помощью стандартного 10-контактного DIP-разъема, и я использовал пять контактных проводов F-M в качестве расширителя подключения. Контакты 2-6 (GND, VDD, шина I2C + сигнал выключения) - это минимальный набор для работы датчика. Терменвокс - это монофонический инструмент, а вывод звука осуществляется с помощью одного канала микроконтроллера на кристалле ЦАП. ЦАП внутренне связан с операционным усилителем на кристалле. Выходной контакт усилителя - PB0, который подключен к контакту 34 разъема платы MCU CN7. Следующая часть - это кабель с мини-разъемом, который я разрезал на две части, а затем припаял оба звуковых канала - левый и правый - к одному однополюсному разъему-розетке, а заземляющий контакт - к другому. Теперь вы можете подключить миниджек к динамику и запитать устройство с помощью USB-кабеля.

Шаг 3: Музыка

Инструмент выдает однотональную синусоидальную волну в диапазоне 20-1200 Гц. Расстояние между левой рукой игрока и датчиком регулирует частоту, высота правой руки регулирует громкость волны. К сожалению, я совсем не музыкант и не могу. играть любую музыку так, как умел Леон Термен. Я могу просто продемонстрировать, как работает инструмент.

Шаг 4: исходные коды

Они опубликованы на github: https://github.com/elmot/l4-thereminvox Я использовал CLion IDE (писать это моя работа), набор инструментов gcc, генератор кода STM32CubeMX, библиотеку VL53L1X с st.com.

Не стесняйтесь вносить свои изменения, например, проект может быть преобразован в полнофункциональный MIDI-инструмент. Некоторые инструкции по выполнению встроенного программирования находятся здесь: