O Theremin

O Theremin

O que é o theremin.

“Através de um batimento de freqüência entre dois osciladores são obtidas diversas freqüências audíveis ou notas musicais que podem ser facilmente variáveis. Através da modificação de sintonia na antena externa vertical. A aproximação da mão a asta antena modifica o campo magnético adjacente alterando a freqüência do oscilador e gerando uma nota audível. Desta forma um “toque” invisível faz com que se possam produzir sons como otoque numa harpa ou um violoncelo. E da mesma forma que estes anota mais alta será obtida quanto mais próximo estivermos do ponto de amarração das cordas. No theremin a nota mais alta se obtém ao quase tocar a antena”.

Leon Theremin

O theremin é um inatrumento musical eletrônico de primeira geração. Ele produz música sem contacto com o artista. Seu nome é devido ao inventor russo Léon Theremin que o patenteou em 1928 nos Estados Unidos. Tinha originalmente os nomes de termenvox ou aetherphone.

Dmitri Shostakovich o famoso compositor russo foi o primeiro a utilizá-lo em suas pecas orquestrais, incluindo-o na trilha musical do filme “Odna”. Filão onde encontrou muitas utilizações.

Leopold Stokowsky também organizou uma orquestra com dez theremins.

Lev Sergeyevich Termen, em russo Лев Сергеевич Термен adotou o nome de Léon Theremin (Lev=Leão ou Coração; Theremin é o som em inglês de Termen em língua russa) ) quando foi aos Estados Unidos em 1927. Foi um dos pioneiros da época áurea do rádio e descobriu o principio da heterodinização em suas experiências quando se aproximava do oscilador regenerativo e observava sua mudança de freqüência. Era também músico e o theremin foi um passo que combinava sua duas facetas. O primeiro aparelho data de 1919. A sua viagem e permanência nos Estados Unidos foi inicialmente custeada pela embaixada da União Soviética por dois motivos: Primeiramente pelo fato da URSS estar lançando seu primeiro plano qüinqüenal e precisar de tecnologia industrial americana, como foi o caso da Ford, depois específicamente os russos queriam desenvolver a televisão em seu país junto com a RCA, por isto foi cedida a licença para a patente nos Estados Unidos. Theremin trabalhou durante um tempo na RCA e inventou o processo interlace, ou seja, das imagens interlaçadas na transmissão de televisão, o que melhorou bastante a qualidade de imagem recebida. A outra atividade era além de se apresentar em público demonstrando e divulgando seu instrumento, a de ensinar a muitos outros interessados. Provavelmente a mais famosa e virtuosa foi o prodígio Clara Rockmore que já era uma excelente violinista aos cinco anos de idade.

Duas imagens de audiências solo de Leon Theremin.

Na foto à esquerda vemos o alto-falante no pedestal.

Leon Theremin com seu primeiro protótipo.

Theremin demonstrando o funcionamento de seu primeiro protótipo.

Observe o alto-falante em caixa suspensa de forma triangular.

Mischa Tulin do Boston Symphony Orchestra. Grande Virtuose em theremin.

Clara Rockmore. Grande Virtuose em theremin.

Clara Rockmore e Leon Theremin.

Outra audiência solo de Leon Theremin

Wireless Age, Maio de 1930

Anna Freeman e Eugene Hegy - Radio News Julho de 1931

Leon Theremin Em 1993

As Invenções de Léon Theremin.

Léon Theremin foi uma presonalidade inventora por natureza. Inventou o “Buran” (Tempetade) que era um sistema com raios infravermelhos que eram refletidos pelos vidros das janelas para onde eram enviados. Um sistema engenhoso com célula foto elétrica detetava as vibrações dos vidros e à distância podia-se saber o que se conversava lá dentro. Dizem que o famoso Laventiy Beria chefe da KGB usava este sistema para espionar as embaixadas dos Estados Unidos Inglaterra e França, mas foi pego espionando o próprio Stalin. Por esta invenção Theremin recebeu o prêmio Stalin. O Detetor de Presença e o Alarme Contra Ladrões também foram invenções de Theremin, A Televisão Eletromecânica com Espelhos também desenvolvida na RCA. Outro interessantíssimo invento foi o “Terpsitone” (Termen Psicological Tone Generator) que é exatamente o contrário do “dançar conforme a música”. Neste invento a pessoa sobe numa plataforma especial e a música é gerada conforme o movimento do corpo. Outro interessantissimo invento foi o “Polivox” que repetia com pequena defasagem, quantas vezes se desejassem a voz do cantor transformando-a num coral sem erros ou dissonâncias! O Violoncelo de Theremin onde uma fita colocada no lugar das cordas muda de tonalidade de acordo com a posição em que é tocada, uma alavanca modula a intensidade do som. O Piano de Theremin que é uma adaptação do teclado de piano com capacitores para produzir os sons do theremin originalmente produzidos pela antena. No pedal realiza-se o efeito do anel da mão esquerda. O Rhytmicon que é o acompanhador musical eletrônico para qualquer instrumento, marcando o compasso da música como um baterista.

Um outro invento notável que causou uma crise internacional foi um que se chamou “A Coisa”. Um retransmissor passivo sem válvulas, transistores, baterias ou o que quer que o seja. Apenas uma antena com ¼ de onda ligada a uma bobina sintonizada num microfone capacitivo. Ao incidirem ondas estacionárias na freqüência fundamental, as vibrações no microfone capacitivo modulam as estacionárias em freqüência; um receptor de FM na mesma freqüência deteta os sinais. O serviço secreto russo teve a idéia de colocar as criancinhas de uma escola a oferecer ao embaixador americano uma imagem de madeira do brasão americano (com um aparelho destes dentro) como “prova da amizade” entre as nações. O importante é que o brasão deveria ficar na sala de conferências. Isto foi em 1945, e tudo que se falava lá dentro era ouvido e gravado pelo serviço da KGB.

Apresentando o Theremin.

Do manual de instruções.

Este é o “RCA AR-1264” diretamente desenvolvido por Léon Theremin.

Vista do theremin RCA com três tipos de caixas acústicas opcionais.

Abaixo três desenhos extraídos do manual de manutenção original.

Vista geral do theremin

Vista interna

Detalhe do chassi superior.

Diagrama de ligações no gabinete.

Detalhes dimensionais sugeridos ao gabinete.

Este é o circuito do theremin original, produzido em 1929 pela RCA.

Circuito das caixas de som

Como funciona o theremin RCA:

A produção do som:

O theremin é constituído por um conjunto de osciladores. Três para ser exato.

Dois deles realizam o batimento de freqüências destinado a produzir a nota musical.

Portanto baseia-se o theremin no principio dos osciladores com batimento de freqüência.

Esta nota é produzida pela diferença de freqüência que ocorre em um dos osciladores ao mudar-se a posição da mão em relação à antena vertical.

Dois osciladores idênticos (UY-227 /1 e UY-227 /3) geram duas freqüências idênticas que são injetadas num misturador de sinais (UY-224/ 2).

O primeiro oscilador (UY-227 /1) é susceptível de variação de freqüência por ser ligado a uma antena vertical que capta as variações de capacitâncias externas que são provocadas pela mão do operador. A antena que controla o tom (ou as notas musicais) é conectada a uma grande bobina com alta indutância. Esta se liga a um pequeno condensador e a uma pequena bobina (de concentração*). Todo o circuito está sintonizado a uma freqüência de aproximadamente 172KHz. O fato de não haver capacitor em sua sintonia, faz om qua a mesma seja sintonizada pelas suas capacitâncias distribuídas, tornando-a extremamente sensível a qualquer variação de capacitância externa causada pela proximidade da mão do operador. O circuito seria muito menos sensível se tivesse um grande capacitor e uma bobina de baixa indutância.

O conjunto antena-grande bobina-capacitor-pequena bobina é ligado à grade do oscilador de produção da nota musical. Este é sintonizado numa freqüência ligeiramente maior que a do circuito oscilador. A aproximação da mão aumenta a capacitância do circuito diminuindo a freqüência do oscilador.

O segundo oscilador (UY-227 /3) não possui acoplamento externo, portanto mantém sua freqüência fixa. Quando corretamente calibrado, oscila com uma freqüência de 1400 Hz acima do oscilador variável. Concomitantemente as duas freqüências são injetadas no misturador. A diferença entre o batimento dos dois osciladores produz uma onda senoidal pura cuja freqüência pode ser audível ou não dependendo da faixa de audibilidade em Hz ou da resposta do amplificador. A posição da mão e a sua distância até a antena produzirão esta ou aquela freqüência. Este fenômeno é conhecido como heterodinização, daí o chamado receptor heterodino, aquele que faz a conversão de freqüências.

A freqüência ouvida será tanto mais alta quanto amis próximo a mão estiver da antena. Freqüências baixas terão a mão afastada da antena. Da mesma forma freqüências baixas erao obtidas na ponta da antena e altas na proximidade de sua base.

O misturador de sinais (UY-224/ 2) também chamado de detetor modulador gera assim uma freqüência de áudio quando há uma diferença de freqüências entre os dois osciladores.

Este sinal é amplificado num amplificador de áudio convencional de dois estágios, acoplado a transformadores composto de uma UY-227 /4 e uma UX-171-A /6. Os transformadores são usados para aumentar a eficiência do circuito.

Bobina de concentração*= tem por fim limitar a resposta de freqüências do espectro audível.

O theremin é projetado para resposta na faixa dos 350 à 7500Hz . Faixa de freqüências semelhante ao violino e à harpa.

Temos aqui a parte do circuito descrito para a geração das freqüências de áudio.

Aqui enfatizamos os osciladores formadores do sinal de áudio e a misturadora.

O resistor de 10.000 Ohms é usado para atenuar o sinal na segunda grade que é maior que a grade de sinal tornando equivalentes os sinais injetados na misturadora.

Aqui demonstramos a parte referente ao controle de volume. Consta de um oscilador UX171-A (7) e uma UX120(5) ligada como diodo. Com a perda de sintonia do oscilador de volume UX171-A (7), o filamento de UX120(5) diminui de intensidade aumentando a resistência interna da mesma e conseqüentemente diminuindo a alimentação de UY-227 (4) que logicamente também diminuirá seu ganho e amplificação trabalhando como um controle de volume.

O controle de volume:

A UX171-A (7) é ligada como triodo oscilador de potência. É alimentado por um +B diferenciado dos demais estágios do cisrcuito. Sua alimentação é projetada para que apenas inicie o processo de oscilação sendo quase paralizado ao encontrar maiores capacitâncias externas que tiram da ressonância o circuito sintonizado da antena respectiva. Observamos que esta UX171-A (7) oscila numa freqüência próxima de 420KHz. Da mesma forma que no circuito do oscilador variável que analizamos esta possui um circuito de carga na sua grade. Este é sintonizado um pouco abaixo da freqüência do oscilador UX171-A (7), esta medida foi tomada em função de não sobrecarregar o oscilador senão ele ficaria instável e a alta corrente danificaria a válvula. A relação de indutâncias permanece alta como no circuito da UY-227 (3). Uma bobina de poucas espiras é utilizada para alimentar o filamento da UX-120 (5) que acende aou máximo quando o oscilador não é afetado pela capacitância da mão. e consequentemente diminui de intensidade ou apaga completamente em caso extremo de aproximação da mão esquerda sobre o anel de captação.

A UX-120 (5) é colocada em série na alimentação de alta tensão da UY-227 (4), primeira amplificadora de áudio. Portanto a variação de resistência interna da UX-120 (5) faz com que o ganho da UY-227 (4) varie devido à variação de tensão de anodo, portanto aumentando ou diminuindo o volume.

Esta configuração de circuito foi empregada em muitos televisores onde a válvula de saída horizontal alimentava as válvulas retificadoras de alta tensão 1B3 ou 1X2 e continua em moda em todos os televisores modernos e monitores de vídeo e de PCs onde o transistor de saída horizontal alimenta todos os demais circuitos e também o filamento dos cinescópios (tubo de imagem).

Nos diagramas acima esquematizamos de forma mais objetiva os circuitos osciladores usados no theremin original.

À equerda os geradores de tom (ou áudio) e o oscilador de responsável pelo volume ou nível de amplificação, conforme descrevemos no parágrafo anterior.

Fonte de alimentação.

A fonte de alimentação não apresenta novidades. Na verdade é a mesma fonte usada no conjugado RCA "Radiola 60" lançado em 1928, que foi reaproveitada nete aparelho. Trata-se de uma retificação por onda completa com filtragem a reatores e capacitores. A base da álvula retificadora UX-280 fica sobre o chassi, portanto não é vista pela parte inferior.Suas dimensões são 25cm de largura, 15cm de profundidade e 3cm de altura. A alta tensão é de 235V (2x) e é de 80ma de capacidade. Não possui nenhuma peculiaridade anormal, nem possui montagem crítica.

Alto-falante

O Alto falante é do tipo eletro dinâmico, isto é, não possui imã, mas um eletro imã. Isto é para aumentar sua eficiência.

O eletro-mã é alimentado por dois retificadores seriados perfazendo uma retificação por onda completa. O circuito de áudio é convencional com transformador de saída 2.5 KOhms no primário e 600 Ohms no secundário; portanto o falante é de alta impedância mas nada impede que se use um de baixa impedância com o transformador respectivamente casado. V. observará que existem alto falantes suspensos em pedestal, ou montados em caixa finamente decorada. Esta última por sua vez, possui o fundo, as partes laterais, e a parte trazeira abertas, não se compromentendo, portanto com respostas em baixas freqüências onforme já falamos a respeito.

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Copiamos páginas do manual da RCA RC-10 de 1929 com as características e bases de cada uma das válvulas.

Com alguma aproximação damos as válvulas substitutas atualmente disponíveis que poderiam vir a ser usadas numa nova versão deste aparelho.

Modelo original	Substituta viável	Diferença maior
UY-227	6J5, 6C4, ½ 12AU7	Maior mu
UY-224-A	6SK7 GT, 6BA6	Maior transcondutância
UX-171-A	6V6 GT, 6AQ5	Em conexão triodo
UX-120	3V4, 3Q4	Em conexão triodo
UX-280	5Y3 GT	Idêntica