Instrumentação eletrônica Projeto de um afinador de contrabaixo + Metrônomo Professor: Luciano Fontes Alunos: Alfredo Rodrigues de Lima, Cézar Augusto Paiva, Felipe Gabriel

Introdução Todos os sons que ouvimos são produzidos por vibrações externas que excitam as moléculas de ar ao nosso redor,as quais transmitem essas vibrações para moléculas vizinhas e assim por diante até que as vibrações sejam percebidas pelo ouvido. Ao serem captadas pelo ouvido são levadas para o sistema nervoso central, onde são processadas e entendidas como “som”.

Física e música Fisicamente falando,o som possui características interessantes pelas quais podemos identificar a fonte sonora, distinguir sensações musicais e observar diferenças entre um ou mais sons emitidos.

Principais características do som Intensidade  É dada pela amplitude da onda emitida Timbre è a combinação das freqüências emitidas em um único sinal sonoro,ou seja, os harmônicos. Freqüência Determina a “altura” do som. Isto significa que quanto mais agudo é um som, maior é a sua freqüência

Afinação de instrumentos musicais Para unificar a afinação de instrumentos musicais foram adotadas freqüências padrão. A partir de 1939 foi adotado nos EUA o valor de 440Hz como referência (que corresponde ao lá da quarta oitava de um piano). Com base nessa referência foram criados aparelhos acústicos para este propósito.

Afinação acústica Para instrumentos monofônicos basta comparar uma de suas notas com a referência e todas as outras estarão afinadas (se o instrumento for de boa qualidade ). Para instrumentos polifônicos todas as fontes de som(ex: cordas) devem ser comparadas com a referência.

Diapasão Este objeto é projetado para vibrar com uma freqüência igual a 440Hz

Afinação eletrônica A afinação eletrônica ,que é o objetivo deste trabalho, já é uma realidade dos instrumentistas a um certo tempo.É extremamente útil em vista da facilidade e rapidez com que se pode obter uma ótima afinação. Para os músicos experientes, há a exigência quanto a uma alta fidelidade principalmente nas gravações. Para os iniciantes há uma maior dependência desses equipamentos devido a maior dificuldade de afinar de “ouvido”.

Contrabaixo Os contrabaixos mais usuais possuem de quatro a seis cordas. A freqüência de cada corda é: 1ª corda dó  130,8 Hz 2ª corda sol  97,9 Hz 3ª corda  ré  73,4 Hz 4ª corda lá  55 Hz 5ª corda  mi  41,2 Hz 6ª corda  si  38,6 Hz

Funcionamento do circuito O sinal de áudio oriundo dos captadores do baixo passa por uma etapa de controle de ganho. Segue para um filtro passa-faixa sintonizado em uma freqüência estratégica. O próximo bloco gera uma tensão proporcional a freqüência de entrada. O último bloco consiste numa espécie de circuito comparador indicador. A interface é feita através de três leds e e uma letra para cada nota.

Diagrama simplificado de blocos Para cada corda: amp FPF Conv Freq / tens Comparador indicador informação

Continuação O amplificador pode ser uma configuração para pequenos sinais. Filtros ativos são necessários pois há uma necessidade de corte brusco. Os conversores freq/tensão são os Ci’s 4098. O bloco indicador possui circuitos comparadores e é ajustado através de resistores variáveis para que cada freqüência desejada ascenda o led central da respectiva nota.

Circuito

Organização Para simplificar o projeto trabalharemos com um equipamento destinado a contrabaixos de quatro cordas,pois dessa forma evitamos um trabalho repetitivo e obtemos o mesmo aprendizado,visto que para cada corda existe um mesmo circuito distinguindo-se apenas na frequência de operação do filtro e nos ajustes do potenciômetro do bloco comparador.

Alternativas simplificadoras A junção dos quatro circuitos será feita através de uma chave seletora que permitirá ao usuário enviar o sinal elétrico para o filtro correspondente a freqüência da corda. O uso de chave seletora trás uma grande vantagem em relação ao modelo proposto anteriormente* pelo simples fato de o circuito (completo) não necessitar de faixas de freqüências super definidas.Assim, os filtros passa-faixa poderão ser substituídos por filtros passa-baixas e não precisam ter ordem elevada

Diagrama completo Filtro mi conv + comp Leds E símbolos Filtro lá .. amp seleção Filtro ré .. Filtro sol ..

Interface E A D G

Outros projetos de afinadores Existe também outros projetos de afinadores, como o da figura abaixo:

Este afinador é constituído de um PIC com programação Assembly, o 16C84. Utiliza também um filtro de 3ª ordem passa baixa para a filtragem do sinal. Porém utiliza um display HD44780, de LCD com duas linhas de 8 caracteres, que não é tão trivial de se encontrar.

Metrônomo Para acompanhar o ritmo de uma música, para determinar o compasso dos movimentos numa dança ou em ginástica, ou ainda simplesmente para cronometrar operações rápidas, utiliza-se um aparelho chamado metrônomo.

O circuito proposto produz estalidos de bom volume num alto-falante num ritmo constante que pode ser ajustado desde uma batida a cada 3 ou 4 segundos até mais de 10 batidas por segundo. A alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 3 a 6 V (conforme o volume desejado) e todos os componentes são comuns. Existem inclusive alguns componentes que podem ser aproveitados de aparelhos fora de uso como o alto-falante, potenciômetro, etc.

Como funciona?

Em um oscilador, parte do sinal de saída é aplicada à entrada num processo denominado realimentação. É a realimentação dada por C1 e R2 que determina, juntamente com a polarização, dada por R1 e P1, a freqüência das oscilações. Com um capacitor de 1 μF (eletrolítico ou poliéster) temos uma faixa baixa de freqüências ou pulsos conforme o exigido para um metrônomo.

Continuação Os dois transistores, um NPN e outro PNP, fornecem a amplificação do sinal e assim mantêm as oscilações. Na figura anterior, vimos o diagrama completo do oscilador de baixa freqüência que forma o metrônomo.

Modelo utilizado

Metrônomo pronto

Especificação dos Componentes Para P1 podemos usar tanto um trimpot como um potenciômetro e valores entre 1 e 4,7 MW são permitidos. É claro que o uso de um potenciômetro facilita a montagem numa caixa, com um ajuste simples da velocidade.

Os resistores são de 1/8 W ou maiores, e o alto-falante pode ser de qualquer tamanho tanto com 4 como 8 ohms. Uma escala no potenciômetro, feita com a ajuda de um cronômetro comum ou mesmo um metrônomo “de verdade” como padrão, ajudará bastante no uso do aparelho. Para provar o metrônomo, basta colocar as pilhas no suporte e acionar S1. O alto-falante deve emitir pulsos intervalados que serão ajustados em velocidade através de P1.

Se desejar mudar a faixa de velocidades é só trocar o capacitor C1 Se desejar mudar a faixa de velocidades é só trocar o capacitor C1. Valores entre 220 nF e 10 μF podem ser experimentados sem problemas. Para maior potência Q2 pode ser trocado por um BD135, montado num pequeno radiador de calor, e o circuito alimentado por uma tensão maior, 9 ou 12 V.

Bibliografia Metrônomo: Artigo originalmente publicado na revista Eletrônica Total Ano 18 - Número 121 Janeiro/Fevereiro 2007 Afinadores elétricos: http://www.myplace.nu/avr/gtuner/index.htm http://mattzz.dyndns.org/wiki/bin/view/Projects/GuitarTuner