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https://hdl.handle.net/10216/176565| Author(s): | Tomás Alves Moreira |
| Title: | Helian: Gathering Solar Energy for Musical Expression |
| Issue Date: | 2026-07-20 |
| Abstract: | This project details the design and development of the Helian, an autonomous, solar-powered analog synthesizer designed to explore the intersection of green energy and generative music electronics. Inspired by the natural, element-driven mechanics of the Aeolian harp, the Helian aims to create a self-sustaining musical ecosystem independent of the traditional power grid, treating solar energy as a dynamic expression medium rather than a static power supply. The development cycle progressed through four distinct prototyping iterations, transitioning from digital microcontrollers to an analog-focused architecture. By pivoting to a CMOS-driven design utilizing the CD40106 hex inverter and TL084 operational amplifier, the system was able to successfully harness "power starvation" and voltage fluctuations as primary modulation tools. Acoustically and operationally, this configuration yielded the most compelling and musically viable sonic profile of the entire developmental cycle. The harmonic balance achieved by this CMOS architecture was successful enough that the core schematic was preserved and integrated directly into the final design. Ultimately, observing how this circuit reacted to volatile light levels solidified the architecture of the modular effects rack, dictating the exact analog filters, delay circuits, and modulation parameters selected for the definitive, polyphonic version of the Helian. |
| Description: | Este projeto detalha o design e o desenvolvimento do Helian, um sintetizador analógico autónomo e alimentado a energia solar, concebido para explorar a interseção entre energias verdes e a eletrónica musical generativa. Inspirado na mecânica natural e movido pelos elementos da harpa eólica, o Helian visa criar um ecossistema musical autossustentável e independente da rede elétrica tradicional, tratando a energia solar como um meio de expressão dinâmica e não apenas como uma fonte de alimentação estática. O ciclo de desenvolvimento progrediu ao longo de quatro iterações distintas de prototipagem, transitando de microcontroladores digitais para uma arquitetura focada no domínio analógico. Ao pivotar para um design baseado em tecnologia CMOS, utilizando o inversor hexadecimal CD40106 e o amplificador operacional TL084, o sistema conseguiu, com sucesso, utilizar fenómenos de "privação de energia" (power starvation) e as flutuações de tensão como ferramentas primárias de modulação. Acusticamente e operacionalmente, esta configuração proporcionou o perfil sonoro mais cativante e musicalmente viável ao longo de todo o ciclo de desenvolvimento. O equilíbrio harmónico alcançado por esta arquitetura CMOS foi suficientemente bem-sucedido para que o esquema elétrico principal fosse preservado e integrado diretamente no design final. Em última análise, a observação da forma como este circuito reagia a níveis de luz voláteis solidificou a arquitetura do rack de efeitos modular, ditando os filtros analógicos, circuitos de delay e parâmetros de modulação exatos selecionados para a versão polifónica definitiva do Helian. |
| Subject: | Engenharia electrotécnica, electrónica e informática Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering |
| Scientific areas: | Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering |
| URI: | https://hdl.handle.net/10216/176565 |
| Document Type: | Dissertação |
| Rights: | restrictedAccess |
| Appears in Collections: | FEUP - Dissertação |
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| File | Description | Size | Format | |
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| 795042.pdf Restricted Access | Helian: Gathering Solar Energy for Musical Expression | 59.97 MB | Adobe PDF | View/Open |
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