A eletrônica é uma presença nos conjuntos musicais e mesmo nas grandes orquestras, que, dia a dia, se acentua ainda mais. Monte este pianinho (só no nome) e descubra mais um recurso da moderna eletrônica. Qualquer circuito que emita sons é bem aceito pelos leitores, devido ao dinamismo que tais circuitos propiciam.
Para atender essa gama de leitores, adultos ou não, resolvemos projetar um pianinho do tipo '3b': bom, bonito e barato! Temos certeza de que o circuito proposto, de baixo custo e fácil construção, só trará satisfações a quem o montar.
Esse pequeno instrumento musical proporcionará momentos felizes, principalmente para as crianças e, em especial, àquelas que querem iniciar-se no fascinante campo da música eletrônica.
Os mais técnicos poderão extrair desta publicação subsídios básicos para a montagem de circuitos mais completos desenvolvidos por eles mesmos e, assim, se desprenderão, aos poucos dos grilhões das revistas técnicas que, afortunadamente, trazem inúmeros conhecimentos em seus artigos.
É certo que o circuito proposto pode exercer outras funções além de piano; uma delas é como campainha eletrônica personalizada, principalmente em residências onde existem várias portas de entrada (casas de veraneio, por exemplo). Cada uma dessas entradas disporá de um interruptor mecânico de forma que ao ser pressionado irá fazer soar certo timbre musical, diferente do timbre proporcionado pelos outros interruptores das entradas restantes. Dessa forma, o morador saberá qual das portas terá de abrir.
São possíveis outras aplicações para este circuito. Que o leitor 'bote' a cabeça para funcionar!
DESCRIÇÃO DO CIRCUITO
Podemos ver na figura 1 o diagrama esquemático do nosso piano eletrônico, apenas utilizando um par de circuitos integrados de um mesmo tipo, ou seja, o 'pau pa-ra toda obra' também conhecido pelo 'apelido' 555! Tanto o primeiro como o segundo 555 se apresentam na clássica configuração astável, gerando um trem de pulsos retangulares cuja frequência de oscilação é provocada por uma rede RC: no primeiro por C2-P1-R3 e no segundo por C3-R5-R2 e um dos potenciômetros P4 a P11 dependendo do contato realizado pela ponta de prova em uma das 8 pontas designadas por '1' até '8' no desenho da figura 1 que correspondem a, digamos, oito notas musicais.
Em bem da verdade, não é utilizado o sinal retangular de saída (pino 3) do primeiro astável (C.I.1 e componentes associados) e sim a dupla exponencial presente nos bornes do capacitor eletrolítico C2. Como é do nosso conhecimento, esse capacitor se carrega exponencialmente, através de R1, R3 e potenciômetro P1, até atingir um potencial ligeiramente superior a 2/3 da tensão de alimentação que suporemos ser igual a 9 volts para efeito de raciocínio; uma vez atingido esse potencial, o integrado C.I.1 dá início à descarga de C2 através de R3, já que o pino 7 desse integrado agora se encontra aterrado.
Acontece que momentos depois, dependendo do valor resistivo de R3 e da capacitância de C2, o potencial no terminal '+' desse capacitor torna-se inferior a 1/3 de Vcc, no caso 3V, e aí o integrado retira o aterramento na entrada 'descarga' (pino 7) com o que o capacitor se vê obrigado a carregar-se, agora através de R1, P1 e R3 (figura 1), chegando o momento em que a diferença de potencial sobre ele é superior a 6 volts (2/3 de 9 volts) com o que Cl provoca a descarga, repetindo o ciclo. A 'brincadeira' assim continuará pelos 'séculos... séculos... amém'!
A forma de onda do sinal gerado sob os bornes de C2 pode ser apreciada na figura 2; vemos que existe periodicidade nesse sinal a partir do, digamos, primeiro pulso e mais, que o tempo gasto pelo capacitor para carregar-se (até 2/3 de Vcc) é bem maior que o de descarga (até 1/3 de Vcc) — atuando sobre o potenciômetro P1, figura 1, pode-se alterar para mais, ou para menos, o tempo de carga, e apenas ele, o que implica em, respectivamente, variar para menos, ou para mais, o valor da frequência dessas oscilações.
EXPONENCIAL
Pois bem, esse sinal, figura 2, é aplicado à entrada 'tensão de controle' ou de 'modulação' (pino 5) do segundo integrado 555 através de R4 e P3, fazendo variar o ponto de disparo desse segundo astável como teremos oportunidade de verificar daqui a pouco. O funcionamento de C.I.2 e componentes associados, é praticamente o mesmo que o descrito para o primeiro astável.
De fato, o capacitor C3 irá carregar-se através de R2, um dos potenciômetros P4 a P11 e resistor R5 — vide figura 1. Enquanto ele se carrega, a saída de C.I.2 assume um potencial próximo ao de alimentação, suposto igual a 9 volts, o qual é transferido via Cl e potenciômetro P2, ao alto--falante FTE1 que (desculpem o 'mau jeito') irá reproduzir auditivamente esse potencial (barbaridade!).
Instantes depois C3 terá alcançado um potencial ligeiramente superior a 6 volts (2/3 de Vcc, ou seja, 2/3 de 9 volts), o qual é 'sentido' pela entrada 'sensor de nível' (pino 6) do C.I., provocando o aterramento da entrada 'descarga' (pino 7). C3 começa, então, a descarregar-se através de R5 e um dos potenciômetros P4 a P11, cuja continuidade elétrica é garantida pelo contato da ponta de prova com um dos oito pontos de acesso '1' a '8' — enquanto C3 se descarrega, a saída do integrado se mantém em um potencial praticamente nulo.
Repare que esta situação não é permanente, pois momentos depois, esse potencial sobre C3 terá decrescido o suficiente para que o integrado retire o aterramento no pino 7 e aí o 'coitado' do capacitor voltará a carregar-se até o máximo de 2/3 de Vcc, mas enquanto isso não ocorre, a saída de C.I.2 se manterá em nível alto, excitando, outra vez, o alto-falante.
As 'coisas' continuarão dessa forma pelo 'resto da vida' e na saída desse integrado poderá apreciar-se, através de um osciloscópio, uma forma de onda semelhante à mostrada na figura 3. Esse sinal é transferido pelo capacitor eletrolítico C1 e pelo potenciômetro P2 ao alto-falante que irá reproduzi-lo sonoramente — cabe a P2 regular a intensidade sonora do mesmo, isto é, o volume.
É 'óbvio' que dependendo da resistência ôhmica introduzida por cada potenciômetro P4 a P11, o valor de frequência das oscilações será alterado obedecendo à equação:
com R2, R4 e Pi em ohms e C3 em farads
— a expressão acima é apenas válida para os casos onde a entrada 'tensão de controle' (pino 5) do integrado for mantida em aberto, o que não ocorre nesta aplicação.
Vemos na figura 1 que o sinal sobre C2, uma dupla exponencial (figura 2), é aplicado ao pino 5 de C.1.2 por R4 e potenciômetro P3, alterando os pontos de disparo deste último que, em vez de 1/3 e 2/3 de Vcc, passarão a ser de outro valor maior ou menor, conforme, respectivamente, o nível do sinal aplicado se torne maior ou menor ao de, digamos, equilíbrio.
A 'profundidade' da interação entre C.I.1 e C.I.2 é conseguida atuando-se sobre o cursor de P3: quanto menor é a resistência ôhmica introduzida pela rede R4-P3 tão maior será o efeito do primeiro astável sobre o segundo, e vice-versa.
A 'velocidade' com que ocorre essa interação é estabelecida pelo potenciômetro P1: se a resistência elétrica é mínima, a cadência será mais rápida, e vice-versa.
O leitor certamente perguntará o que ocorre se a ponta de prova não estabelecer um dos oitos contatos possíveis (figura 1).
Responderemos que não ocorre nada. Absolutamente nada! Isto porque o segundo astável (C.1.2) deixa de oscilar e sua saída ou se apresenta em nível alto ou em nível baixo, dependendo da diferença de potencial existente entre os bornes do capacitor C3; qualquer que seja a situação, o capacitor de acoplamento Cl irá obstruir a passagem de corrente contínua e, portanto, o alto-falante ficará mudo.
É claro que ao se fazer um contato através da ponta exploradora em um dos oito pontos de acesso, dar-se-á início às oscilações que serão transmitidas, via Cl, ao transdutor FTE 1. Se cada potenciômetro associado a tais pontos for devidamente ajustado de acordo com uma escala musical, poderemos executar 'melos' de forma semelhante (pretensão nossa!) a um piano de verdade!
Quanto à alimentação o circuito não é muito crítico: qualquer valor compreendido entre uns 5 volts a 9 volts, oferece excelentes resultados. Esta característica permite a utilização de pilhas (de 4 a 6) que serão devidamente 'sugadas até a última gota' pelo circuito!
Contudo, o elevado custo das pilhas (e baterias de 9 volts) tornam essa opção um pouco antieconômica, a menos que, é claro, o 'pianinho' seja utilizado esporadicamente; mas se isto não acontecer, siga a nossa sugestão: monte uma fonte de alimentação a partir da rede elétrica domiciliar!
Na figura 4 mostra-se o circuito de uma dessas fontes, por sinal bem simples! O investimento inicial será pago em pouco tempo — através do diodo eletroluminescente LED1 o usuário terá uma indicação visual que o circuito está sendo alimentado.
A MONTAGEM
Na figura 5 temos a placa de circuito impresso para o circuito. Veja que o teclado foi confeccionado utilizando-se o próprio cobreado da placa.
Na figura 6 temos uma sugestão de caixa para alojar o circuito. Note o leitor que a placa de circuito impresso será colocada na caixa com o seu lado cobreado voltado para cima.
Para evitar-se danos e até mesmo para facilitar uma eventual substituição dos circuitos integrados, sugerimos que os mesmos sejam montados em soquetes.
A ponta exploradora pode ser confeccionada com o corpo de uma caneta esferográfica esgotada, conforme é descrito a seguir.
Inicia-se a confecção desprendendo-se da bucha de fixação da ponta metálica da caneta, o tubo que contém a tinta (único elemento que não irá ser aproveitado). Retira-se a ponta metálica da bucha de fixação com um alicate e extrai-se toda a tinta lá existente, limpando-se com álcool qualquer resíduo de tinta; a seguir estanha-se essa ponta metálica, tomando cuidado para que a solda fique apenas no seu interior.
O próximo passo resume-se na soldagem do fio flexível à essa peça metálica e, finalmente, o 'chapéu' (bucha de vedação superior) da caneta é furado de forma a possibilitar a passagem do fio. Uma vez tampada a caneta estará encerrada a 'grande' tarefa!
A figura 7 mostra a vista expandida acima relatada. Simples, não?
Obs.: A 'gente' não irá falar na montagem da fonte de alimentação por duas simples razões: em primeiro lugar o leitor poderá optar pela versão a pilhas; em segundo lugar o circuito da mesma (figura 4) é por demais simples e consequentemente o 'lay-out' também é extremamente simples.
VERIFICAÇAO DO FUNCIONAMENTO E UTILIZAÇÃO
É fácil verificar se a montagem está 'OK', isto é, justa e perfeita. Conecta-se o (+) da fonte ao (+) do circuito, figura 5, e o (—) ao terminal (—) assinalado nessa mesma figura; se tudo estiver 'joia', o alto-falante deve permanecer 'mudo'. Em caso contrário tem 'zebra' na montagem! Será que a ponta exploradora está encostando no....'teclado'?
Se não for isso, o 'jeito' é procurar a 'bendita zebra'! E bem provável que o leitor tenha invertido a polaridade de alimentação, ou no momento de introduzir os circuitos integrados nos respectivos soquetes, seus chanfros tenham sido orientados em posição contrária à assinalada no chapeado da figura 5. Talvez alguma solda 'fria'... Um curto entre trilhas adjacentes da plaqueta... Você já verificou a montagem visando detectar a ausência de algum componente ou 'strap'?
Caso o dispositivo tenha passado pela primeira 'prova' acima, encostamos a ponta exploradora em cada 'tecla' e para nossa agradável surpresa veremos, ou melhor, escutaremos um som no alto-falante — se ele for 'fraco' ou não existir, tente abrir o controle de volume, potenciômetro P2, girando seu cursor no sentido horário.
Ao atuar sobre P1 e/ou P3, sentiremos que o som se altera profundamente, tendo a impressão da existência de um som 'vibrato'. O som também se alterará ao mexer no cursor do respectivo 'trimpot' cuja 'tecla' foi... 'apertada'!
Se tudo estiver normal, o leitor ajustará, a seu gosto, o som de cada tecla através do potenciômetro miniatura P4 a P11 (figura 5) — caso o leitor queira uma escala musical, deverá realizar a calibração 'de ouvido' (se o leitor não tiver 'ouvido musical', recorra a alguém que toque piano).
Feito isso, o piano eletrônico está pronto para ser usado, permitindo alterar o vibrato e o timbre de cada nota através dos potenciômetros P1 e P3.
CONCLUSÃO
Conforme podemos ver (e escutar!), o aparelho descrito trata-se de um instrumento musical deveras interessante, sem o inconveniente de um teclado complicado ou “bodoso”. Temos plena certeza de que qualquer criança gostará de ganhar um destes no 'Dia da Criança' ou mesmo no dia de seu aniversário!
