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Digitaltheremin

Ein Theremin ist ein Musikinstrument, das ohne körperliche Berührung gespielt werden kann. Es hat in der Regel zwei Antennen, die Tonhöhe und die Lautstärke werden durch Abstand der Hände von diesen Antennen eingestellt. Das Original-Theremin wurde 1919 vom russischen Physikprofessor Leon Theremin erfunden. Da der Abstand der Hände von diesen Antennen beim Spielen immer leichten Schwankungen unterliegt, klingen die gespielten Melodien darauf etwas "schwammig".

Nun war die Idee, ein digitales Theremin zu bauen, das anstatt dieser schwammigen Tonfolgen sauber getrennte, einzelne Töne erzeugt. Auch hier sollte die Tonhöhe mit dem Abststand einer Hand von der Antenne und das Ein- und Ausschalten der Töne durch Änderung des Abstands der anderen Hand von der Antenne erfolgen. Das Digitaltheremin wurde wie auf dem folgenden Bild zu sehen auf einer Eurokarte aufgebaut, zwei große Metallflächen bilden die Antennen, im unteren Teil ist Platz für eine 9V-Blockbatterie vorgesehen.

Digitaltheremin

Das Digitaltheremin enthält zwei Schwingkreise, die aus jeweils einem NOT-Gatter und einem Kondensator aufgebaut sind. Die erzeugte Frequenz der Schwingkreise variiert geringfügig durch die Kapazität der Antennen, die wiederum vom Abstand der Hand abhängig ist. Der ATmega16-Mikrocontroller wertet diese Frequenzänderungen aus, erzeugt aus der Information des einen Schwingkreises Töne und benutzt die Information des anderen Schwingkreises für deren Ein- und Ausschalten. Zusätzlich wird der erzeugte Ton über 12 Leuchtdioden angezeigt, weitere vier Leuchtdioden zeigen den aktuellen Status des Theremins sowie die Tonart an. Diese kann über einen Taster gewecheselt werden, so dass der Spieler sich nicht um Halbtöne kümmern muss. Die gesamte Platine ist als SMD aufgebaut, es sind keine Bohrungen erforderlich. Mangels Verfügbarkeit einiger SMD-Bauteile wurden stattdessen THT-Bauteile verwendet..

Nahaufnahme des Digitaltheremins

Im Prinzip hat dieses Digitaltheremin funktioniert, es wies jedoch zwei Mängel auf: Zum Einen wurde eine SMD-Variante des 7805-Spannungsreglers verwendet, welcher zwar platzsparend ist, aber sich wegen der schlechten Wärmeabfuhr signifikant erwärmt und so seine Ausgangsspannung geringfügig verändert. Dies führt zu einer variierenden Frequenz des Schwingkreises und so zu einem Drift der Nullstellung. Ein weiterer Mangel ist, dass er verwendete ATmega16-Mikrocontroller nur einen 16-Bit-Timer enthält. Die geringen Frequenzveränderungen der Oszillatoren lassen sich jedoch mit 8-bit-Timern nur schlecht auswerten, wodurch der Tonumfang auf ca. eine Oktave beschränkt ist, bzw. zwischen den Oktaven ein Ton fehlt, da beim Zurücksetzen des Timers ein paar Takte verloren gehen.

Bei Zeiten werde mal ein neues Theremin bauen, bei dem die Mängel behoben werden...