Dr.Godfried-Willem RAES

Kursus Experimentele Muziek: Boekdeel 2: Live electronics

Hogeschool Gent: School of Arts [1982-2014]

<Naar algemene inhoudstafel>

2005: De Kraakdoos

Een kraakdoos is de algemene naam voor een analoog elektronisch muziekinstrument dat bespeeld wordt door via rechtstreekse aanraking van uitgekozen punten in de schakeling zelf verbindingen tot stand te brengen gebruik makend van de huidweerstand. De huid -en bij extensie het lichaam zelf- wordt hier gebruikt als elektronisch onderdeel. Het is vooral de weerstand die daarbij een rol speelt. De werking van het lichaam als (radio)antenne speelt eveneens een rol, vooral dan bij het op gang brengen van oscillaties in bepaalde verbindingen tot stand gebracht door aanraking van de kontakten. Ook de capaciteit van het lichaam ten opzichte van de schakeling speelt een zekere rol.

Uiteraard kunnen dergelijke schakelingen slechts veilig zijn wanneer ze uit een laagspanningsbatterij worden gevoed. Netvoedingen zijn hier dan ook geheel uit den boze. Dit laatste overigens niet alleen om veiligheidsredenen maar bovendien ook omdat zij onvermijdelijk tot netbrom in het uitgangssignaal aanleiding zullen geven.

De benaming 'kraakdoos' dateert van midden jaren '70, maar het idee zelf van een open schakeling die met de vingers wordt bespeeld is heel wat ouder en vinden we terug in de uitvoeringspraktijk van heel wat experimentele muziekgroepen uit de jaren zestig. Zowat elk transistor radiootje voor de AM band, kan wanneer de schakeling wordt opengemaakt en blootgesteld, met de vingers worden bespeeld. Wanneer het radiootje ook nog kortegolf ontvangst ondersteund, zijn de resultaten nog beter. De verklaring van het 'kraakdoos'-gedrag van radio-ontvangers berust op de principiele werking van de ontvanger: het hoogfrekwent radiosignaal wordt via een antenna en een resonantiekring (LC) opgepikt en dan middels een mixerschakeling getransponeerd naar een middenfrekwenie (meestal 455 kHz). Deze mixerschakelling werkt zowat als een ringmodulator. De afgestemde kringen rond het middenfrekwent gedeelte van de schakeling zijn erg gevoelig voor kleine wijzigingen van de kondensatorwaarden en derhalve ook gemakkelijk via aanraking en zelfs nabijheid te beinvloeden. Verschuivingen van de middenfrekwentie leiden tot piep- en fluittoontjes na AM-demodulatie. Op de foto hiernaast staat zo'n tot kraakdoos omgebouwde radio-ontvanger, die bij de Logos werkgroep in gebruik was in 1971. 'Circuit bending' heet dat tegenwoordig. Vergeten we niet dat de Theremin, schakeltechnisch gesproken, eigenlijk ook een radio-ontvanger is...

Hier is een foto van een bij Logos gebouwde kraakdoos uit 1973: Hierbij werd gebruik gemaakt van gerecycleerde printplaten voor radio-ontvangers uit de buizentijd.

De schakeling zoals hierna weergegeven werd bedacht in 1975 door de nederlandse experimentele komponist Michel WAISVISZ (+), verbonden aan de Amsterdamse STEIM-studio, en maakt gebruik van wat stilaan een prehistorische operationele versterker mag gaan heten: de 709. Dit is een voorloper van de 741 met als merkwaardige bijzonderheid, dat frekwentiekompensatie extern dient te gebeuren. In deze schakeling mag deze veteraan dus niet vervangen worden door een moderner frekwentiegekompenseerd type.

Merk op dat de schakeling geen massa heeft! De +9V en -9V aansluitingen worden verbonden met de overeenkomstige polen van de batterij. Willen we de kraakdoos extern verder versterken, dan moeten we de luidspreker vervangen door een 8Ohm-10kOhm transformator (uit een oud transistorradiotje bvb.) en de sekondaire aansluiting naar de versterker brengen (symmetrisch of assymetrisch, naar keus).

Als luidspreker kan eender welk piepklein luidsprekertje uit een oude transistorradio of uit een kassetterecorder worden gebruikt. De impedantie moet wel 8 Ohm zijn.

De cirkeltjes in de schakeling zijn geen ‘officiele’ schemasimbolen! Zij staan voor aanraakpunten. Die kunnen best worden uitgevoerd als dik vertinde soldeervlakjes op een gedrukte schakeling.

Niet getekend in dit schema: beveiligingsdiode over de voedingsspanning, aan/uit schakelaar, bufferelko over de voedingsspanning (neem zo’n 220mF/10V) ter stabilisatie.

De uitgangselko moet de min pool gericht hebben naar de luidspreker en de plus-pool dus naar het knooppunt van de vier eindtransistoren.

Opbouw van de originele Sziklai eindtrap met 4 transistoren (onderaanzicht, soldeerkant):

De dikke streep komt overeen met de afgeplatte kant van de transistoren waarbij we uitgaan de de plastic behuizing. Deze schakelwijze van transistoren gedraagt zich een beetje zoals darlington-transistoren (dwz. De totale stroomversterking wordt het produkt van de stroomversterkingsfaktoren van de PNP/NPN transistoren) met dit verschil dat de basis-emittor spanningsval in deze konfiguratie beperkt blijft tot 1 enkele diodeovergang, waar dat in de darlington konfiguratie 2 diodeovergangen is.

Darlingtontransistoren zijn ook te koop in 1 enkele transistorbehuizing, de Sziklai is -bij ons weten- niet als dusdanig te verkrijgen. In plaats van de transistor schakeling kan ook een buffer chip gebruikt worden. De BUF634 is een geschikte kandidaat.

Ter informatie:

De darlingtonkonfiguratie ziet er intern uit zoals hieronder getekend. Heb je geen kleine darlingtontransistoren in huis, dan kan je deze ook zelf samenstellen uit afzonderlijke NPN transistoren (genre BC107 of BC547) alsvolgt:

Deze kraakdoos is nog steeds verkrijgbaar bij STEIM in Amsterdam. Enkele originele exemplaren (1975) bevinden zich in de instrumentenverzameling van Stichting Logos. Hier is een foto:

Wie de schakeling graag zelf wil opbouwen, kan gebruik maken van volgend PCB ontwerp, waarbij voor de eindversterkertrap een bufferchip werd toegepast:. Op een enkele eurokaart printplaat (100 mm x 160 mm) is plaats voor twee kraakdozen. Het ontwerpje is hier op 200% afgebeeld en moet dus bij het printen op transparante film naar 50% worden teruggebracht. Het bedradingsschema voor deze gedrukte schakeling is: Aangezien de originele 709 chip niet meer verkrijgbaar is, hebben we wat gezocht naar alternatieven, en zo kwamen we uit bij de CA3130 opamp, een type dat net zoals de 709 geen frekwentiekompensatie heeft. Bovendien is het een C-MOS type, wat de schakeling zelfs nog wat gevoeliger maakt dan het origineel. De te gebruiken vingerkombinaties zijn niettemin verschillend dan die bij gebruik van de 709. Hier is een foto van een tweestemmige kraakdoos, naar dit ontwerp:

Hier is een andere versie uit 1976 , deze keer voorzien van een transformator gekoppelde lijnuitgang, waardoor aansluiting op een versterker of mengpaneel mogelijk wordt. : Aan de speelkant ziet het er dan zo uit: Het extra aanraakvlakje is hier via een 1k2 weerstand met pin 5 van de opamp verbonden. De gebruikte transfo (type 437-049) werd gerecycleerd uit een oude transistorradio en heeft een 3:1 transformatie verhouding (ingangsimpedantie is 61 Ohm, uitgangsimpedantie 20 Ohm), Hier is het schema:

Ook in de 'VCS2000', een parodie op de EMS VCS3 synthesiser gebouwd bij Logos, werd een kraakdoos ingebouwd: Deze kraakdoos maakt echter gebruik van CMOS chips en niet van operationele versterkers..

Verdere literatuur:

'Musica Futurista, een kennismaking net experimentele instrumenten', ed. Stichting Logos & Matrix, Leuven, 2017.

Raes, Godfried-Willem 'Logos @ 50', ed. Stichtting Kunstboek, Oostkamp 2018.

Filedate: 1980-10-18/1997-04-12/ 2019-04-08

Terug naar de inhoudstafel

Naar homepage dr.Godfried-Willem RAES