‘SUONARE’ LE ONDE ELETTROMAGNETICHE

Quando la fisica incontra la musica

Alberto OccelliUniversità degli Studi di Torino – dipartimento di Fisica

IL THEREMIN

Strumento musicale basato su onde elettromagnetiche

Modulazione del campo elettromagnetico prodotto da un’antenna con la mano dell’esecutore, per il controllo del volume e dell’intonazione

UN PO’ DI STORIAIl Theremin fu inventato nel 1919 dal fisico e violoncellista sovietico Leon Termen.

Sviluppato lo strumento, lo chiamò eterofono.

L’illuminazione gli giunse mentre eseguiva esperimenti per la misura della densità di gas nel vuoto, e si accorse che lo strumento di misurazione emetteva un fischio che variava al variare della posizione delle mani.

UN PO’ DI STORIAGrazie all’interessamento di Lenin, Leon portò lo strumento in turnèe per tutta Europa (soprattutto a Parigi), come mezzo di propaganda soietico, e, successivamente, in America.

In tempi più recenti questo strumento è stato utilizzato per la musica rock-pop o per colonne sonore di film di fantascienza

IL THEREMIN - ELETTROTECNICA

Questo strumento si basa sui circuiti oscillanti

Un circuito oscillante a sua volta si basa su due componenti fondamentali: CONDENSATORE (C) e INDUTTORE (L)

CIRCUITO LC

Ue = MAXUp = MAX

CIRCUITO LC

Um = MAX Ecin = MAX

CIRCUITO LC

Ue = MAXUp = MAX

CIRCUITO LC

Um = MAX Ecin = MAX

CIRCUITO LC

CIRCUITO OSCILLANTE REALE

Moto armonico smorzato

CIRCUITO OSCILLANTE REALE

TRANSISTOR

Circuito oscillante «colpitts»

IL THEREMINIn un theremin, ci sono dei circuiti oscillanti simili a quelli appena visti, nei quali un condensatore (C) è formato dall’antenna e dalla mano dell’esecutore. Variando la capacità, varia la frequenza di oscillazione (e quindi del suono prodotto).

=

La capacità di un condensatore dipende da:•TIPOLOGIA DEL MEZZO•AREA DELLE ARMATURE•DISTANZA TRA LE ARMATURE

Nel nostro caso, i primi due rimangono costanti: la variazione di capacità si ha esclusivamente

IL THEREMIN

PROBLEMA

Da un circuito oscillante colpitts, è possibile generare solo onde dell’ordine di grandezza dei 100~200kHz, che non sono udibili dall’uomo (essendo superiori a 20kHz)

BATTIMENTIImportante caratteristica delle onde: se «mescoliamo» due onde di frequenze simili otteniamo una terza onda.

+

PROGETTAZIONE

MODULO DEL VOLUME: regolazione dell’intensità del suono

MODULO DELL’INTONAZIONE: modulazione della frequenza del suono

PROGETTAZIONE: MODULO INTONAZIONE

OSCILLATORE FREQUENZA FISSA (~180kHz)

OSCILLATORE FREQUENZA VARIABILE

(~179-180kHz)

MIXER (0-1000Hz)

MISCELATORE

FILTRO PASSA BASSO

PROGETTAZIONE: MODULO INTONAZIONE

MISCELATORE

FILTRO PASSA BASSO

PROGETTAZIONE: MODULO INTONAZIONE

OSCILLATORE FREQUENZA VARIABILE

PROGETTAZIONE: MODULO INTONAZIONE

OSCILLATORE FREQUENZA FISSA

MISCELATORE

FILTRO PASSA BASSO

PROGETTAZIONE: MODULO INTONAZIONE

MIXER

FILTRO PASSA BASSO

OSCILLATORE FREQUENZA VARIABILE (~380kHz)

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

MIXER (0-1000Hz)

MIXER (0-1000Hz)

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

OSCILLATORE FREQUENZA VARIABILE

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

ARDUINO UNO (ATMEGA328)

PROGETTAZIONE: MODULO VOLUME

LED - FOTORESISTORE

SVILUPPO E TEST

SVILUPPO E TESTTEST:•Oscillatori per l’intonazione•Onda in uscita dal mixer ()•Oscillatore del volume•Arduino:– Scrittura sketch– Verifica dei valori di

frequenza in entrata tramite monitor seriale

– Test del controllo luminosità del led tramite la mano sinistra

SVILUPPO E TEST

SVILUPPO E TEST

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

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