Diapasão Eletrônico (ART2364)

Reunindo as características dos diapasões mecânicos às possibilidades dos aparelhos eletrônicos obtemos um instrumento de grande intensidade sonora e frequência fixa que pode ser usado em escolas de música, conjuntos e até mesmo em orquestras.

Os diapasões mecânicos consistem em forquilhas de metal cujas dimensões são calculadas para ressoar numa única frequência. Quando excitados mecanicamente, por uma batida ou pelo vergamento de suas hastes, estes instrumentos emitem um som de frequência bem definida que corresponde a notas musicais padrão.

Destacamos o diapasão de 440 Hertz que corresponde ao LA, muito usado na afinação de Instrumentos musicais.

Na figura 1 temos o aspecto de um instrumento deste tipo, montado sobre uma caixa de madeira que serve de ressonador para ampliar o som produzido.

Figura 1 – Um diapasão típico

Diapasões deste tipo também são usados em experiências de acústica e podem ser encontrados em casas especializadas.

Uma das maiores dificuldades no uso de tais instrumentos, entretanto, está no baixo volume do som que produzem.

O que propomos neste artigo não é.só um amplificador que aumente a intensidade do som produzido por este instrumento, mas sim um sistema de realimentação acústica e captação por indução que permite a manutenção das oscilações na frequência desejada com grande precisão e intensidade sonora.

De fato, podemos ter duas modalidades de funcionamento para o nosso diapasão:

- Som único, em que após a excitação temos a emissão de uma oscilação amortecida.

- Som persistente, que se prolonga indefinidamente com grande intensidade. (figura 2)

Figura 2 – Oscilações amortecidas e persistência

A alimentação do circuito é feita com 6V e o conjunto pode ser facilmente instalado numa pequena caixa acústica.

COMO FUNCIONA

Partimos de um diapasão mecânico que consta de uma forquilha cortada para uma determinada frequência e que será montada numa base de madeira.

Na base desta forquilha colocaremos uma bobina captadora que constará de muitas espiras de fio esmaltado fino.

Quando a forquilha for excitada mecanicamente as vibrações mecânicas induzirão uma pequena tensão na bobina, da ordem de microvolts, mas com as mesmas características do som original.

Este sinal é aplicado na entrada de um amplificador operacional de alto ganho que possui transistores de efeito de campo em sua entrada.

O amplificador opera de modo diferencial, de modo que somente o sinal induzido na bobina é amplificado, e com grande intensidade, sendo obtidas algumas dezenas de milivolts na saída, o suficiente para excitar a última etapa do aparelho.

Esta última etapa consta de um amplificador de áudio integrado que leva por base um TBA820S.

Neste ponto, você pode até fazer algumas modificações no circuito como, por exemplo, utilizar um amplificador de maior potência externo ou mesmo substituir o TBA8203 por um LM380 ou TDA1512.

A vantagem do uso do TBA820S está na sua potência relativamente alta para a aplicação, e na possibilidade de ser alimentado por 6 V - a mesma tensão das outras etapas.

Podemos então usar pilhas comuns para a alimentação e tornar o aparelho totalmente portátil.

Na entrada deste amplificador temos um controle de sensibilidade.

Na posição intermediária este controle não realimenta o sinal e obtemos um som de curta duração quando da excitação.

No máximo de sensibilidade, entretanto, obtemos uma realimentação acústica que mantém o som.

Na saída temos um alto-falante de 8 ohms que, para melhor qualidade de som, deve ser montado em caixa acústica e ter pelo menos 1ocm de diâmetro.

MONTAGEM

Começamos por dar o diagrama completo do aparelho na figura 3.

Figura 3 – Diagrama completo do aparelho

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

A bobina X1, que é montada junto ao diapasão, consiste no enrolamento primário de um transformador de alimentação com primário de 110l220 V e secundário de qualquer tensão entre 5 e 12 V, e corrente entre 50 mA e 200 mA.

Tiramos o núcleo do transformador e encaixamos o carretel junto ao diapasão.

Conforme já dissemos, o diapasão é do tipo convencional “forquilha” que pode ser conseguido em casas de música ou de equipamentos de pesquisa.

O cabo de ligação da bobina ao circuito deve ser blindado e não muito longo para não haver captação de roncos.

Na verdade, a sensibilidade do aparelho é tanta que haverá captação de zumbidos pela própria bobina se colocarmos o diapasão nas proximidades de lâmpadas fluorescentes, instalações elétricas, motores ou outros aparelhos.

Até mesmo a passagem rápida de um imã pelas proximidades da bobina gera pulsos de corrente.

Os resistores usados são todos de 1/8 ou ¼ W com qualquer tolerância. Para os capacitores temos duas possibilidades: os eletrolíticos devem ter tensões de trabalho a partir de 6 V e os demais 1 tanto podem ser de poliéster metalizado como cerâmicos.

O potenciômetro P1 pode incorporar o interruptor geral, facilitando assim o manejo e a própria montagem.

Como os sons que devem ser reproduzidos são graves (baixas frequências), o alto-falante usado deve ser pesado e montado numa caixa acústica.

Recomendamos que o alto-falante seja de 10 Cm ou maior.

Para a alimentação podem ser usadas pilhas pequenas, médias, ou grandes com a fixação por meio de suporte apropriado.

Os integrados, pela sua delicadeza, devem ser montados em soquetes.

PROVA E USO

A prova é imediata. Basta ligar a unidade através de S1 e abrir o controle de sensibilidade. Batendo no diapasão levemente, ou então vergando levemente suas hastes e soltando-as, deve haver emissão de som. (figura 5)

Figura 5 – testando o diapasão

Com a abertura total do controle deve haver realimentação com a manutenção do som.

Se houver captação de ronco, procure posição em sua casa que não sofra interferência da rede de alimentação.

Para as experiências de acústica, com a produção de som constante e uma extrema sensibilidade do circuito, podem ser realizadas algumas demonstrações interessantes.

Por exemplo, se tivermos dois diapasões próximos, sendo um da mesma frequência que o eletrônico e outro de frequência diferente, podemos demonstrar o fenômeno da ressonância. (figura 6)

Figura 6 – Demonstrando a ressonância

Batendo no diapasão de frequência diferente não temos resposta do diapasão eletrônico, enquanto que batendo no de mesma frequência temos uma resposta imediata.

Para isso coloque o controle de volume no máximo que o mantenha sem realimentação.