Diseño y prototipado de un theremín

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Resumen
Un theremín es un instrumento musical electrónico que se toca sin tocar. La electrónica que lo compone se sitúa a medio camino entre la de un instrumento de medición, un receptor de radio y un sintetizador analógico primitivo.
Dentro del campo de la síntesis de sonido electrónica, el theremín destaca por varias razones: además de ser uno de los primeros instrumentos de música electrónica (1919), constituye uno de los antecedentes directos de los primeros sintetizadores analógicos. Esta aparición tan temprana en el panorama de la electrónica musical ha provocado que su diseño apenas haya variado desde entonces y que, además, sea especialmente compacto.
En el presente proyecto se analiza y cuestiona el diseño clásico del theremín, para posteriormente rediseñarlo y prototiparlo, respetando en todo momento la esencia de su arquitectura analógica. Como aportación principal, se ha dotado al instrumento de un enfoque modular, lo que permite aislar y desarrollar cada uno de sus bloques funcionales fundamentales de forma independiente. Estos bloques han sido resueltos utilizando técnicas más precisas y actuales, facilitando su integración en sistemas más complejos y flexibles, como un sintetizador analógico modular.
Con el objetivo de garantizar su compatibilidad con otros sistemas, se ha optado por diseñar los módulos del theremín siguiendo el estándar Eurorack en lo relativo a especificaciones eléctricas, rangos de voltaje de entrada y salida, entre otros parámetros.
Por razones de tiempo, el alcance del proyecto se ha limitado al desarrollo de un theremín de una sola antena, destinada al control del tono. El theremín completo incluye una segunda antena para el control del volumen del instrumento.
A lo largo del trabajo se documenta todo el proceso de ideación, fundamentación teórica, cálculo, simulación y validación de los diferentes niveles de prototipado. También se exponen los errores detectados y las correspondientes revisiones del diseño que han tenido lugar durante el desarrollo. Como parte final del proyecto, se ha elaborado un protocolo de verificación aplicable tanto en el momento de validación inicial como en futuras revisiones periódicas, según el plan de mantenimiento. Toda esta información se ha recopilado en un manual de servicio, que incluye la documentación técnica propia de este tipo de dispositivos.
Tras analizar los resultados obtenidos, se concluye que varios de los bloques funcionales han podido ser rediseñados satisfactoriamente, mientras que en otros casos se ha optado por mantener aproximaciones más convencionales. En cualquier caso, se considera un éxito la modularización del theremín, por las ventajas que ello supone en términos de flexibilidad, mantenimiento y escalabilidad.
Abstract
A theremin is an electronic musical instrument that is played without physical contact. The electronics behind it lie somewhere between those of a measuring instrument, a radio receiver, and a primitive analog synthesizer.
Within the field of electronic sound synthesis, the theremin stands out for several reasons: in addition to being one of the first electronic musical instruments (1919), it represents a direct precursor to the earliest analog synthesizers. Its early appearance in the landscape of electronic music has resulted in a design that has remained largely unchanged over time and is notably compact.
This project analyzes and questions the conventional design of the theremin, and subsequently undertakes its redesign and prototyping while preserving the essence of its analog architecture. As a key contribution, the instrument has been reimagined with a modular approach, allowing each of its core functional blocks to be isolated and developed independently. These blocks have been implemented using more precise and modern techniques, enabling integration into more complex and flexible systems, such as a modular analog synthesizer.
To ensure compatibility with other systems, the theremin modules have been designed following the Eurorack standard in terms of electrical specifications, including input and output voltage ranges, among other parameters.
Due to time constraints, the scope of the project has been limited to the development of a single-antenna theremin, dedicated to pitch control. A complete theremin includes a second antenna used to control the instrument’s volume.
Throughout the project, the entire process is documented, from initial ideation, theoretical foundations, calculations, and simulations, to the validation of various levels of prototyping. Errors encountered and subsequent design revisions are also detailed. As part of the final deliverables, a verification protocol has been developed, applicable both during the initial validation and in periodic maintenance reviews. All this information has been compiled into a service manual, which includes the technical documentation typically required for this type of device.
Based on the results obtained, it can be concluded that several of the functional blocks have been successfully redesigned, while in other cases more conventional solutions have been retained. In any case, the modularization of the theremin is considered a success, due to the advantages it offers in terms of flexibility, maintainability, and scalability.

​Resumen
Un theremín es un instrumento musical electrónico que se toca sin tocar. La electrónica que lo compone se sitúa a medio camino entre la de un instrumento de medición, un receptor de radio y un sintetizador analógico primitivo.
Dentro del campo de la síntesis de sonido electrónica, el theremín destaca por varias razones: además de ser uno de los primeros instrumentos de música electrónica (1919), constituye uno de los antecedentes directos de los primeros sintetizadores analógicos. Esta aparición tan temprana en el panorama de la electrónica musical ha provocado que su diseño apenas haya variado desde entonces y que, además, sea especialmente compacto.
En el presente proyecto se analiza y cuestiona el diseño clásico del theremín, para posteriormente rediseñarlo y prototiparlo, respetando en todo momento la esencia de su arquitectura analógica. Como aportación principal, se ha dotado al instrumento de un enfoque modular, lo que permite aislar y desarrollar cada uno de sus bloques funcionales fundamentales de forma independiente. Estos bloques han sido resueltos utilizando técnicas más precisas y actuales, facilitando su integración en sistemas más complejos y flexibles, como un sintetizador analógico modular.
Con el objetivo de garantizar su compatibilidad con otros sistemas, se ha optado por diseñar los módulos del theremín siguiendo el estándar Eurorack en lo relativo a especificaciones eléctricas, rangos de voltaje de entrada y salida, entre otros parámetros.
Por razones de tiempo, el alcance del proyecto se ha limitado al desarrollo de un theremín de una sola antena, destinada al control del tono. El theremín completo incluye una segunda antena para el control del volumen del instrumento.
A lo largo del trabajo se documenta todo el proceso de ideación, fundamentación teórica, cálculo, simulación y validación de los diferentes niveles de prototipado. También se exponen los errores detectados y las correspondientes revisiones del diseño que han tenido lugar durante el desarrollo. Como parte final del proyecto, se ha elaborado un protocolo de verificación aplicable tanto en el momento de validación inicial como en futuras revisiones periódicas, según el plan de mantenimiento. Toda esta información se ha recopilado en un manual de servicio, que incluye la documentación técnica propia de este tipo de dispositivos.
Tras analizar los resultados obtenidos, se concluye que varios de los bloques funcionales han podido ser rediseñados satisfactoriamente, mientras que en otros casos se ha optado por mantener aproximaciones más convencionales. En cualquier caso, se considera un éxito la modularización del theremín, por las ventajas que ello supone en términos de flexibilidad, mantenimiento y escalabilidad.
Abstract
A theremin is an electronic musical instrument that is played without physical contact. The electronics behind it lie somewhere between those of a measuring instrument, a radio receiver, and a primitive analog synthesizer.
Within the field of electronic sound synthesis, the theremin stands out for several reasons: in addition to being one of the first electronic musical instruments (1919), it represents a direct precursor to the earliest analog synthesizers. Its early appearance in the landscape of electronic music has resulted in a design that has remained largely unchanged over time and is notably compact.
This project analyzes and questions the conventional design of the theremin, and subsequently undertakes its redesign and prototyping while preserving the essence of its analog architecture. As a key contribution, the instrument has been reimagined with a modular approach, allowing each of its core functional blocks to be isolated and developed independently. These blocks have been implemented using more precise and modern techniques, enabling integration into more complex and flexible systems, such as a modular analog synthesizer.
To ensure compatibility with other systems, the theremin modules have been designed following the Eurorack standard in terms of electrical specifications, including input and output voltage ranges, among other parameters.
Due to time constraints, the scope of the project has been limited to the development of a single-antenna theremin, dedicated to pitch control. A complete theremin includes a second antenna used to control the instrument’s volume.
Throughout the project, the entire process is documented, from initial ideation, theoretical foundations, calculations, and simulations, to the validation of various levels of prototyping. Errors encountered and subsequent design revisions are also detailed. As part of the final deliverables, a verification protocol has been developed, applicable both during the initial validation and in periodic maintenance reviews. All this information has been compiled into a service manual, which includes the technical documentation typically required for this type of device.
Based on the results obtained, it can be concluded that several of the functional blocks have been successfully redesigned, while in other cases more conventional solutions have been retained. In any case, the modularization of the theremin is considered a success, due to the advantages it offers in terms of flexibility, maintainability, and scalability. Read More