Um dos projetos de maior sucesso que publicamos nesta revista foi o DIGIGRAV em que o registro dos sons era feito numa memória na forma digital. Infelizmente, o componente usado naquela montagem não mais pode ser encontrado com facilidade no mercado o que levou muitos leitores a nos escreverem pedindo um projeto equivalente. Pois bem, com o o desenvolvimento de novos componentes, não só temos um equivalente mais moderno como de melhor desempenho e até circuito mais simples e que descrevemos neste artigo.
A idéia de se gravar sons numa memória digital já é amplamente explorada nos computadores pessoais (PC) principalmente na multimídia em que existem tanto os CD-ROMs disponíveis com gravações nesta modalidade como as interfaces para música e voz que digitalizam a voz e outros sons captados por um microfone.
Evidentemente, tanto o hardware como o software para se fazer isso está disponível no PC e sua utilização numa montagem mais simples ou num gravador portátil não é possível com a simples separação de componentes.
No entanto, com base na mesma tecnologia é possível fazer a montagem de pequenos gravadores digitais que podem ser usados numa infinidade de aplicações práticas interessantes.
De fato, sem conter partes móveis, estes gravadores usam um único chip que digitaliza sons e os grava com um tempo máximo da ordem de 20 segundos.
Este tempo, que pode parecer curto, serve perfeitamente para muitas aplicações como:
* Secretárias eletrônicas, na emissão da mensagem que avisa o usuário do outro lado da linha.
* Sistemas de anúncio de produtos em mercados feito de modo automático.
* Avisos de comandos em máquinas ou mesmo no carro: "feche a porta, por favor"!
* Avisos de perigo, alerta ou chamada em alarmes.
* Como gravador simples para estudo de línguas (verificação de pronúncia).
COMO FUNCIONA
Para se gravar sons (que são informações analógicas) numa memória digital é preciso fazer uma conversão. Essa conversão é feita por um circuito que deve funcionar numa certa frequência de amostragem.
Assim, o que se faz é "pegar" um sinal digital, como o mostrado na figura 1 que, para efeito didático, consiste numa senóide, e de instante em instante medir seu valor instantâneo.
Assim, nos instantes sucessivos a,b,c,d, etc., o sinal vai adquirindo as intensidades crescentes que são convertidas em valores digitais.
Esses valores digitais são então "jogados" em sequência numa memória que os registra.
Para reproduzir o som original, basta ler a memória e converter os valores instantâneos, na mesma velocidade com que foram gravados, na tensão analógica que corresponde e depois de filtrar o sinal, amplificá-los para que possam ser reproduzidos num alto-falante, conforme mostra a figura 2.
Um ponto importante neste processo é que a velocidade de leitura e de gravação devem ter um valor que vai determinar a resposta de frequência do circuito.
Um critério mostra que a frequência de amostragem deve ser pelo menos 3 vezes maior que a maior frequência a ser reproduzida.
O nosso projeto opera numa frequência de amostragem de 6 kHz (6 ksps = 6 mil amostragem por segundo) o que significa que a frequência máxima gravada é da ordem de 2 kHz. Pode parecer pouco, mas esta é justamente a frequência máxima com que trabalham as linhas telefônicas e que permite uma excelente inteligibilidade para a palavra falada.
Assim, os gravadores digitais não servem para gravar música em alta fidelidade, mas apenas mensagens.
Veja, entretanto, que se aumentarmos a velocidade de amostragem vamos reduzir o tempo de gravação, pois existe a limitação de espaço na memória.
Supondo que cada amostragem seja um byte gravado, podemos ver que, para gravar 20 segundos de som com esta velocidade de 6 ksps precisamos de uma memória de 120 k bytes, o que não é pouco.
Tanto a memória como os circuitos de conversão A/D e D/A (analógico para digital e vice-versa) já estão contidos no circuito integrado ISD1000A que é a base deste projeto.
Alimentado com apenas 5 volts este circuito também contém o pequeno amplificador que excita diretamente um alto-falante.
O ISD1000A
O circuito integrado ISD1000A é fabricado pela Information Storage Devices dos Estados Unidos e consiste num componente que incorpora todos os elementos que permitem a gravação e reprodução digital de sons.
O ISD1000A emprega a tecnologia DAST (Direct Analog Storage Technology) e é fornecido em invólucro de 28 pinos.
Este componente, evidentemente, não pode ser encontrado com facilidade no nosso mercado, mas existe um meio de obtê-lo com alguma facilidade.
Podemos comprar produtos pelo correio, sem impostos num valor até 50 dólares sem impostos e a Radio Schack vende este componente pelo reembolso bastando solicitar pelo número de catálogo 276-1325.
Endereço da Radio Schack:
Fort Worth
TX 76102
USA
Este componente possui uma EEPROM (Memória programável de leitura e apagamento elétrico) de 128 k bytes que permite gravar até 20 segundos de sons em uma frequência de amostragem de 6 kHz.
OS CIRCUITOS PRÁTICOS
1) Gravador/reprodutor I
O primeiro circuito que apresentamos utiliza uma configuração simplificada e para a gravação emprega um microfone de eletreto. Este circuito tem apenas duas chaves de comando, o que o torna ideal para a gravação de recados curtos.
O diagrama deste primeiro gravador/reprodutor de mensagens é mostrado na figura 3.
Evidentemente, trata-se de um circuito bastante sensível à instabilidades que podem ocorrer por problemas de acoplamentos de sinais entre as trilhas. Assim, é muito importante tomar alguns cuidados no projeto da placa no sentido de se evitar instabilidades.
Especial atenção deve ser dada ao capacitor C5 junto aos pinos 16 e 28. tente montar o capacitor o mais próximo possível de um dos pinos e fazer a conexão da trilha ao outro bem larga. Se isso não for possível use dois capacitores de 100 nF um perto do pino 16 e outro perto do pino 28.
As trilhas de alimentação positiva e terra devem ser largas para que sirvam também como blindagem, se possível envolvendo todo o restante do circuito.
O microfone de eletreto usado é de dois terminais, devendo ser observada sua polaridade.
A reprodução é obtida diretamente num pequeno alto-falante de 8 ?. Se for possível obter um alto-falante de impedância maior, o resistor R5 pode ser eliminado.
Para gravar aperte o botão "rec" e fale diante do microfone. O tempo de gravação máximo é de 20 segundos.Para ouvir o que foi gravado, basta apertar o botão "play".
A alimentação do circuito deve ser feita com uma tensão de 6V.
Uma forma de obter esta tensão de 4 pilhas consiste em se usar um redutor, conforme mostra a figura 4 com dois diodos de silício comuns.
Os resistores usados na montagem são todos de 1/8W e os capacitores tanto podem ser cerâmicos de poliéster para os valores menores e eletrolíticos de 6V para os maiores.
2)Gravador/reprodutor II
Um gravador mais sofisticado é apresentado na figura 5, pois usa uma chave comutadora adicional além de um LED indicador de funcionamento.
Neste circuito, o LED permanece aceso enquanto houver a gravação, apagando quando terminar o espaço na memória.
Para gravar passe a chave S3 para a posição S e pressione S1.
Para reproduzir o sinal, passe a chave S3 para a posição P e aperte S2.
Os componentes usados são semelhantes aos do circuito anterior, devendo ser tomados os mesmos cuidados com o layout da placa de circuito impresso e principalmente com o posicionamento do capacitor C7 próximo dos pinos 16 e 26.
3) Emissor de mensagens
O circuito da figura 6 apenas reproduz uma mensagem que tenha sido gravada previamente no ISD1000A por qualquer um dos dois circuitos anteriores.
Este circuito pode ser usado então em máquinas de propaganda automáticas, secretárias eletrônicas ou ainda em máquinas e alarmes como avisos de funções.
A gravação pode ser feita utilizando-se um dos circuitos anteriores com o circuito integrado num soquete. Depois, o circuito é montado no aparelho definitivo para emitir a mensagem gravada sempre que o comando for acionado.
Neste circuito também deve ser tomado cuidado especial com o posicionamento dos componentes no sentido de se evitar instabilidade, principalmente com os capacitores junto aos pinos 16 e 28.
4) Acionador Automático de Gravação
Uma aplicação interessante para o circuito ISD1000 tenha uma mensagem fixa gravada consiste num sistema de acionamento pelo corte de luz.
O circuito integrado 555 é temporizado por meio de R e C de modo a gerar o intervalo aproximado da gravação contida no chip.
Sempre que alguém cortar o feixe de luz que incide no LDR (a sensibilidade é ajustada no trimpot), o monoestável tem sua saída levada ao nível alto, o que força o gravador a emitir sua mensagem.
No final do processo a saída do 555 volta ao nível baixo, ficando pronto o circuito para a emissão de uma nova mensagem.
Esta configuração pode ser usada num mercado para atrair a atenção do comprador para um produto sempre que ele passar diante do local em que ele estiver exposto. Uma mensagem de atenção seria gravada no chip, nestas condições.
Obs: Este artigo foi escrito em 1996. Atualmente existem versões muito mais sofisticadas dos circuitos digitais da série ISD, inclusive com tempos muito mais longos de gravação. Sugerimos digitar ISD1000 no Google ou Chip corder para mais informações. (2010)
