Esta é a primeira versão de órgão eletrônico que publicamos. Ela saiu numa publicação de 1976 e depois diversas outras baseadas no mesmo circuito, mas com melhorias foram saindo ao longo do tempo. Se bem que use transistor unijunção, hoje poucocomum, ela ainda pode ser montada com facilidade.
Para o principiante montar e tocar!
Órgãos eletrônicos, sintetizadores, geradores eletrônicos de ritmos e sons diferentes chamam a atenção de todos, quando colocados em funcionamento.
Se bem que a música na sua forma mais tradicional seja ainda a preferida da maioria, garantimos que muitos manifestarão um certo desejo subconsciente de executar esta interessante montagem, para ver “que espécie de som pode-se tirar desta coisa". Evidentemente, não garantimos uma perfeição, já que se trata de montagem simples, dirigida ao principiante com finalidade recreativa.
Entretanto, mesmo sabendo pouco de eletrônica e apenas os rudimentos de música, o leitor poderá executar este interessante órgão e dele tirar algumas músicas mais simples, o que faz desta montagem ser ideal para uso como brinquedo, como experiência por parte dos estudiosos de música, e mesmo para professores de música em demonstração dos sons simples para os estudantes.
O órgão que descrevemos neste artigo, é na realidade, o primeiro de uma série progressiva de circuitos deste tipo que pretendemos explorar.
Começando com um modelo bastante rudimentar, um brinquedo simplesmente, dotado com os mínimos recursos para a execução de peças mais simples, iremos desenvolvendo em complexidade os circuitos de modo que cada vez maior variedade de sons e a possibilidade de acordes, além de outros recursos técnicos (vibrato, trêmulo, desvanecimento, eco, reverberação) possam ser obtidos.
Com relação ao volume, para esta versão temos um pequeno amplificador incorporado, que fornece intensidade suficiente para excitar um alto-falante, mas não aborrecendo ainda, os vizinhos. Entretanto, também damos a possibilidade de se conectar o circuito a um amplificador mais potente, e aí...
Outro ponto a ser observado é em relação ao teclado. Na versão original, optamos pela utilização de uma simples ponta de prova que ao ser encostada em terminais de uma ponte de ligações, produz os diferentes sons.
Uma única ponta de prova deve ser usada, visto que somente em um terminal de cada vez, deve ser tocado, já que a configuração básica do circuito, não permite a obtenção de acordes.
Se tocarmos simultaneamente em dois terminais, o som obtido não será equivalente ao simultâneo das duas teclas, mas sim um terceiro, completamente dissonante.
Caso o leitor queira, poderá montar um teclado mais apropriado para um órgão, podendo fazê-lo de diversas maneiras, segundo sugestões que daremos no decorrer do artigo. (fig. 1)
De qualquer maneira, considerando que se trata de montagem experimental, destinada ao principiante e que, com pouco material pode obter sons bastante interessantes, longe de apresentar todas as perfeições de um órgão profissional, sua montagem pode ser justificada, pelos momentos alegres que lhe proporcionará.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Evidentemente, como se trata de um brinquedo, e de configuração bastante simples, algumas limitações existem neste projeto, o que poderá ser observado pelas suas características técnicas.
a) NÚMERO DE OITAVAS DE ACORDO COM A VONTADE DO MONTADOR
O número, de terminais ou teclas, que podem ser colocadas, e portanto de notas musicais que serão obtidas é bastante grande, o que permite que se obtenham notas de frequências que vão desde os 16 Hz (limite inferior de nossa audição), até perto dos 10 000 Hz.
Com isso, pode-se com facilidade abranger até 9 oitavas! Evidentemente, usado como brinquedo, o ajuste deve ser feito de modo que apenas uma ou duas oitavas, sejam obtidas o que significa uma disposição de 8 ou 16 terminais ou teclas.
b) AFINAÇÃO INDEPENDENTE DE QUALOUER NOTA
Cada nota possui um circuito independente, o que poderá ser verificado através de seu princípio de funcionamento, e também um componente ajustável que determina sua frequência. Deste modo, a afinação do órgão pode ser feita tecla-por-tecla através de trimpots independentes.
c) IMPOSSIBILIDADE DE SE OBTER ACORDES
Pelo fato de ser utilizado apenas um circuito oscilador, só pode ser usado para gerar um tom de cada vez, de modo que a excitação de duas teclas simultaneamente não produz dois sons que se combinam, como num instrumento convencional, mas sim, um terceiro completamente dissonante.
Em configuração mais elaborada poderemos usar um circuito para cada tecla, como nos circuitos profissionais de funcionamento independente, ou ainda pares de circuitos osciladores, o que pelo menos nos dá a possibilidade de obter acordes entre terças.
d) VOLUME SUFICIENTE PARA EXCITAR UM ALTO-FALANTE
O alto-falante usado é do tipo comum, e nele se obtém um volume compatível com a finalidade do projeto. Daremos também, informações de como proceder para a sua ligação num amplificador de maior potência.
e) ALIMENTACAO A PARTIR DE PILHAS COMUNS
O circuito pode ser alimentado com tensões de 6 a 9 Volts, que podem ser obtidas de 4 a 6 pilhas ligadas em série. Como o consumo do aparelho é bastante pequeno, as pilhas, mesmo do tipo pequeno, terão uma durabilidade bastante prolongada.
f) SOM DE TIMBRE AGRAOAVEL
Evidentemente, o nome órgão eletrônico, não é muito apropriado para este circuito, pois seu som não pode ser comparado ao produzido por um órgão profissional.
Entretanto, o instrumento tem um timbre bastante agradável, conforme o leitor poderá constatar após sua montagem. A estabilidade do som produzido, é também uma característica que deve ser incluída.
Mesmo com o esgotamento gradativo das pilhas, a tonalidade e a afinação, praticamente não sofrem alteração.
g) POSSIBILIDADE DE LIGAÇÃO NUM AMPLIFICADOR DE MAIOR POTENCIA
Uma saída adicional para um amplificador de maior potência, é incluída de modo a permitir a obtenção de som com maior intensidade.
h) UTILIZAÇÃO DE COMPONENTES DE BAIXO CUSTO E FÁCIL OBTENÇÃO
Essa característica, na realidade, tem sido uma norma de todas as montagens práticas que publicamos. Com isso tornamos a execução possível, mesmo por parte dos que pouco recursos tenham para isso, ou ainda tenham dificuldade na obtenção de componentes eletrônicos.
COMO FUNCIONA
Para produzir sons, utiliza-se em eletrônica um circuito denominado ”oscilador de áudio" ou seja, um circuito que gera uma corrente alternada, cuja frequência e forma de onda correspondente ao som que se deseja obter.
No nosso caso, o oscilador de áudio, atua basicamente em função das propriedades do transistor unijunção, cujo principio de operação é dado em artigos teóricos neste site.
Vejamos como funciona o transistor unijunção neste circuito, gerando o sinal que se converterá em som posteriormente:
O transistor unijunção opera como um oscilador de relaxação gerando pulsos que correspondem em frequência ao som que queremos produzir. Aplicamos estes pulsos a um amplificador, de onde, com intensidade aumentada, são reproduzidas por um alto-falante, com as mesmas características iniciais.
Assim, o som obtido no alto-falante, corresponde em frequência e em forma de onda (timbre), ao som gerado pelo oscilador com transistor unijunção (figura 2).
Analisamos o funcionamento do oscilador:
O transistor unijunção atua como um interruptor acionado por tensão ou seja, um dispositivo, que conduz intensamente a corrente quando a tensão em seu terminal de emissor (E) atinge certo valor pré-determinado, dependente de suas características elétricas (veja artigos teóricos) - figura 3.
No emissor deste transistor, encontramos um capacitor e um resistor, este de valor ajustável, que determinarão uma certa constante de tempo T, ou seja, um circuito que se carrega numa velocidade pré--determinada (figura 4).
Assim, se ligarmos este circuito a uma fonte de alimentação a tensão na junção do resistor com o capacitor e, portanto, no emissor do transistor, crescerá gradativamente até atingir o valor de disparo.
Nesse instante, o transistor ”liga" e o capacitor se descarrega através dele produzindo um pulso de tensão. Ocorrendo a descarga, o transistor desliga e um novo ciclo se inicia. (figura 5)
Pois bem, se calcularmos o valor do resistor e do capacitor de modo que o processo de disparo do unijunção ocorre com uma determinada frequência desejada, como por exemplo 440 vezes por segundo (440 Hertz), teremos pulsos de saída no circuito a razão de 440 por segundo que, amplificados e aplicados ao alto-falante resultarão num som de 440 Hz, ou seja, a nota "La" da oitava central.
Num órgão melhor elaborado, teríamos um circuito oscilador, formado por um transistor e demais acessórios, para cada nota que quiséssemos produzir, o que nos asseguraria uma independência de funcionamento.
No nosso caso, entretanto, como se trata de uma versão de brinquedo, usamos um único transistor como base, trocando apenas o valor do resistor responsável pela nota emitida de modo que só podemos colocar no circuito uma resistência de cada vez (figura 6).
Daí ser este circuito incapaz de produzir acordes. Evidentemente, se o leitor desejar poderá fazer um circuito oscilador para cada oitava, o que lhe permitirá um melhor comportamento para o aparelho.
A faixa de frequências que o oscilador unijunção pode produzir, e bastante extensa, podendo ir desde os 16 Hertz, limite inferior de nossa audição, até perto dos 10000 Hertz, o que é suficiente para cobrir uma boa quantidade de oitavas.
Quem determinará a frequência do oscilador, será a resistência do trimpot já que o capacitor fixo. Ajustando o trimpot para uma resistência máxima, a carga do capacitor será lenta e, portanto, a frequência da nota produzida será baixa, obtendo-se sons graves.
Se ajustarmos o trimpot para uma resistência mínima, a carga do capacitor será rápida, e a frequência do som produzido será mais elevada, com o que teremos a produção de sons mais agudos.
Entre os pontos de mínimas e máxima resistência dos trimpots, podemos então obter notas musicais em algumas oitavas.
O amplificador da etapa seguinte do circuito tem por função, tomar os pulsos bastante fracos produzidos pelo oscilador unijunção e aumentar sua intensidade, sem alterar suas características de modo que possam ser aplicados a um alto-falante. São usados dois transistores comuns em acoplamento direto (Darlington), com o que se simplifica ao máximo a configuração do circuito (figura 7).
OBTENÇÃO DOS COMPONENTES
Os componentes eletrônicos são todos comuns em nosso mercado. Para sua aquisição o leitor deve orientar-se pela lista de material, evitando ao máximo os equivalentes.
Como são componentes de baixo custo e bastante utilizados em aparelhos comerciais, não haverá dificuldade em obtê-los.
O TRANSISTOR UNIJUNÇÃO
O transistor unijunção, pode ser considerado o coração desta montagem e, portanto, deve ser o primeiro componente a ser procurado pelo leitor. O tipo usado é 2N2646, um dos mais populares e que portanto pode ser encontrado com a mesma denominação de diversas procedências.
Quase todas as empresas fabricantes de semicondutores têm na sua linha de produção (figura 8).
Os trimpots são os resistores ajustáveis por onde a afinação do órgão é feita.
São encontrados com bastante facilidade, já que se trata de componente bastante comum. Face ao baixo custo o leitor não deve ser preocupar com a quantidade de notas que o órgão terá, já que para cada uma, deverá haver um trimpot correspondente (figura 9).
Na versão original, de uma única oitava, utilizamos 8 trimpots de 100 k.
DEMAIS COMPONENTES
A base de montagem, ou caixa, assim como o teclado poderão ser confeccionados pelo próprio montador, a partir de diversos materiais como, por exemplo, madeira compensada, acrílico, PVC, etc.
As pontes de terminais onde são montados os componentes e do tipo miniatura.
Para a fixação dos trimpots também é usada uma ponte de terminais. Se o órgão tiver diversas oitavas, mais; de uma ponte deverá ser usada.
O suporte de pilha será em função do número de pilhas usadas para a alimentação.
A MONTAGEM
Como ferramentas para a montagem da parte eletrônica, tudo que o leitor necessitará, será de um soldador de pequena potência (30 Watts no máximo), um alicate de corte, um alicate de ponta e uma chave de fenda.
As conexões entre os componentes são feitas com fio rígido (único condutor interno), sendo flexível o que faz a ligação da ponta de prova para maior liberdade de movimento (figura 10).
Para a montagem, guie-se pelo desenho principal (figura 11), e para aprender a interpretar diagrama, observe também o circuito dado na figura 12.
Depois de fixar as pontes de terminais conforme mostra a figura, comece por soldar o transistor unijunção e os demais transistores observando cuidadosamente sua posição.
A soldagem desses componentes deve ser rápida, e não muito rente a sua parte plástica, já que um excesso de calor pode danificá-los.
No caso do transistor unijunção a sua posição deve ser observada em função do ressalto existente em seu invólucro, que deve ficar voltado para cima, ligeiramente para a esquerda.
Para os demais a parte achatada é que deve ficar para cima.
A seguir, solde os demais componentes inclusive os trimpots. Realize depois as interligações com fio rígido, que deve ser dobrado e cortado no tamanho apropriado.
Para completar a montagem, corte dois pedaços de fio flexível de uns 30 cm e faça a conexão do alto-falante. Solde também os terminais do suporte de pilhas, observando cuidadosamente sua polaridade (normalmente o fio preto é o polo negativo).
AFINAÇÃO
Completada a montagem confira todas as ligações só então coloque as pilhas dos terminais da ponte. Se tudo estiver bem, o órgão deverá emitir algum som.
Se isso não ocorre procure girar o trimpot correspondente até que o som seja emitido. Feito isso, é sinal que o circuito oscila normalmente podendo ser feita a afinação.
Para a afinação, de preferência, o leitor deve ter alguma noção de música e um ouvido razoavelmente bom. Se tiver dificuldade, peça para alguém que tenha noção de música "quebrar o galho".
A afinação é feita da seguinte maneira:
Comece pela primeira nota, que será o DÓ (mais grave), tocando com a ponta de prova no terminal correspondente, e girando em seguida por meio de uma chave de fenda o trimpot correspondente até obter o som desejado.
b) Uma vez obtida a tonalidade desejada, passe para a segunda tecla ou terminal que será RE, girando novamente O trimpot correspondente até obter O som desejado, e assim sucessivamente.
Uma vez afinado, o leitor não precisará tocar mais nos trimpots e com um pouco de prática poderá executar algumas músicas mais simples.
CONSTRUÇÃO DE UM TECLADO
Se o leitor quiser, e tiver um pouco de habilidade manual, poderá construir um teclado para este órgão. Diversas são as possibilidades para sua execução.
Poderá partir, por exemplo, de contactos do tipo usado em chaves comutadoras que serão fixados em teclas de madeira esmaltada, articuladas por meio de molas apropriadas que poderão ser lâminas de metal rígido (figura 13).
Com este tipo de teclado, o órgão pode ter seu circuito instalado numa caixa, com o que uma aparência "profissional" pode ser dada ao brinquedo (figura 14).
Um teclado mais econômico, pode ser feito com lâminas de alumínio que fazem diretamente o contacto elétrico correspondente e servem de articulação. Sobre essas lâminas pode ser colada uma tecla de plástico ou de madeira, conforme sugere a figura 15.
O contacto dessas teclas pode ser feito em parafusos presos na base de madeira inferior.
LIGAÇÃO A UM AMPLIFICADOR
A conexão do órgão a um amplificador de maior potência pode ser feita diretamente do oscilador principal, ou seja, da saída do transistor unijunção.
Para isso usamos um capacitor de acoplamento de 0,05 uF (poliéster), conforme mostra a figura 16.
Q1 - 2N2646 - transistor unijunção
Q2 e Q3 - BC548 ou equivalente - transistores de silício
C1 - C2 - capacitor de 0,05 uF ou 0,047uF de poliéster
R1 - 470 Ohms - resistor (amarelo, violeta, marrom) x 1/4 W
R2 - 100 Ohms - resistor (marrom, preto, marrom) x 1/4 W
R3 - 4,7 Megohms - resistor (amarelo, violeta, verde) x 1/4 W
P1 a P8 - 100 k - trimpots
FT1 - Alto-falante de 4 Ohms - (10 cm)
Diversos: ponte de terminais, suporte de pilhas, ponta de prova, solda,
fios flexíveis e rígido, parafusos, base de montagem, etc.
