Indicador de Afinação para Instrumentos Musicais (INS299)

Que tal dispor de um sensível indicador eletrônico de afinação para seu instrumento musical (guitarra, violão ou outro) sem a necessidade de recorrer a diapasões ou outro recurso? O circuito que propomos é um indicador preciso de freqüênciaz a agulha de um instrumento dará uma indicação máxima quando a freqüência do som captado por um microfone for exatamente aquela para a qual ele estiver previamente ajustado. Alimentado por pilhas, este indicador pode ser montado de forma compacta, o que facilita muito seu uso.

Uma indicação precisa da freqüência de emissão de uma nota de um instrumento musical é a melhor maneira de se fazer sua afinação.

Os processos mais usados de afinação fazem uso de um padrão que deve ser comparado com o som emitido, o que leva em conta o “bom ouvido“ do músico.

Existe então um oscilador padrão que tanto pode ser eletrônico, como o tradicional diapasão ou o apito (figura 1), que deve ser ativado para se obter normalmente a nota de 440 Hz (LA).

Figura 1 – Um diapasão

O que propomos é um sistema que elimina a necessidade de se contar com o bom ouvido do músico, pois a indicação de que a nota se encontra na freqüência certa é dada por um instrumento eletrônico.

Basicamente nosso indicador de afinação consiste num microfone, ligado a um filtro seletivo, que só deixa passar o sinal para o indicador se ele estiver exatamente na freqüência pré-ajustada.

Ajustando o filtro para uma determinada nota padrão como, por exemplo, o LA de 440 Hz, todas as vezes que um som desta freqüência for captado, teremos a indicação máxima.

O circuito é muito sensível e pode ser usado com qualquer tipo de instrumento, pois sua ação não depende do timbre mas sim da freqüência (altura) da nota.

Montado numa pequena caixa plástica e alimentado por pilhas, uma vez calibrado, não necessita de qualquer tipo de ajuste a não ser o liga/desliga.

O CIRCUITO

A base do circuito é um filtro aceptor de duplo T, cuja estrutura é mostrada na figura 2.

Figura 2 – Filtro de duplo T

Montado em torno de um amplificador operacional, ele fornece uma forte realimentação negativa, a não ser na freqüência para a qual for sintonizado.

Assim, enquanto na freqüência exata do ajuste seu ganho é da ordem de 200 vezes, com um fator Q de 50, para qualquer outra freqüência, o ganho é praticamente unitário.

Na figura 3 te- mos a curva de ação deste filtro.

Figura 3 – Curva de resposta do filtro

Veja que, apenas uma oitava abaixo, o ganho já cai para apenas 3 vezes, o que significa que as notas adjacentes mal são respondidas pelo circuito.

A frequência em que um duplo T atua depende dos valores de seus componentes, que devem manter as relações mostradas na figura 4, em que também temos as fórmulas relativas ao circuito.

Figura 4 – Valores do duplo T

Tornando um dos componentes variável, podemos ajustar sensivelmente a freqüência de operação, mas, na prática, devido à tolerância principalmente dos capacitores, pode ser necessário uma adaptação mais crítica a fim de se obter o funcionamento desejado.

Esta adaptação consiste na ligação experimental de capacitores de valores baixos no duplo T, em paralelo com C4, para abaixar a freqüência até o valor exato da nota padrão, ou então fazer sua troca num lote até se chegar ao ponto desejado.

No procedimento para calibração veremos como fazer isso.

Para excitar esta etapa de filtro a partir do som do instrumento, usamos um microfone de eletreto, ligado a uma etapa amplificadora com um único transistor.

Não precisamos maior amplificação que isso, pois o ajuste não deve ser feito longe do indicador.

Com um único transistor, teremos sensibilidade para que no caso de um violão, por exemplo, ele possa ficar a 30 ou 40 cm do microfone e, com isso, obteremos deflexão total da agulha do instrumento quando a nota certa for conseguida.

O indicador é um microamperímetro de 0-200 µA que pode ser aproveitado de um VU-meter comum de baixo custo.

Observe que a utilização de um amplificador operacional na configuração indicada exige o emprego de uma fonte de alimentação simétrica

Esta fonte consiste em dois jogos de quatro pilhas pequenas, que terão excelente durabilidade dado o baixo consumo de corrente do aparelho e ao fato de que sua utilização será feita em curtos intervalos de tempo.

MONTAGEM

O diagrama completo do indicador é dado na figura 5.

Figura 5 – Diagrama completo do indicador

Para a montagem optamos pela utilização de uma placa universal com padrão de matriz de contatos, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Placa universal para a montagem

O integrado 741 pode ser montado num suporte DIL, o que facilitará sua substituição e evitará o calor no processo de soldagem

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W e os capacitores do filtro (C3, C4 e CS) podem ser de poliéster ou cerâmica, assim como os demais, exceto C6 e C7, que são eletrolíticos para 6 V ou mais.

O microfone de eletreto é do tipo de dois terminais, devendo ser observada sua polaridade, enquanto que Q1 pode ser qualquer transistor de silício de uso geral

P1 e P2 são trimpots cujo ajuste deverá ser feito apenas uma única vez após a montagem do aparelho.

Para a alimentação usamos dois suportes de 4 pilhas pequenas e seu tamanho vai influir diretamente na caixa a ser usada, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Ligação das pilhas

Como temos uma fonte de alimentação simétrica, o interruptor usado é duplo.

Podemos usar para esta finalidade uma chave reversível, aproveitando quatro de seus seis terminais.

AJUSTE E USO

O ajuste é algo crítico e pode ser feito tomando como base duas fontes de sinais.

Uma delas seria um gerador de áudio ligado a um amplificador e ajustado para a freqüência exata de 440 Hz a utilização de um frequencímetro na sua saída seria importante para se obter esta freqüência com precisão (figura 8).

Figura 8 – Ajuste com o frequencímetro

Outra possibilidade é partir de um instrumento previamente afinado ou de diapasões mecânicos (apito ou forquilha).

Devemos ajustar o potenciômetro P1 para obter a máxima indicação de M1. Se a agulha tender a passar do final da escala, reajustamos P2, que limita seu curso.

Se não for conseguida a frequência exata de ajuste, será preciso modificar os valores dos componentes do duplo T.

Neste ponto, com o frequencímetro, as coisas ficam mais fáceis, pois podemos saber qual é a diferença de freqüência que existe entre o ponto de funcionamento e o ponto desejado.

Se a frequência estiver acima do esperado, o acionamento ocorre com uma nota mais alta, então devemos aumentar C5 e eventualmente C3 e C4, ligando em paralelo capacitores de menor valor (de 220 pF a 1nF) até obter o ponto certo.

Se a freqüência estiver abaixo do esperado, então devemos trocar C3 e C4 por outros capacitores de um mesmo lote, esperando encontrar unidades com valores menores dentro da faixa de tolerância (um capacímetro ajudaria muito nisso), ou então reduzir seus valores para 15 ou 20 nF e ir ligando capacitores, de 4n7 ou 5n6 no caso de 15 e de1n5 a 2n2 no caso de 2onF, até obter a afinação exata retocada em P1.

Outra possibilidade menos crítica consiste em se trocar R6 e R7 por trimpots de 4k7 em série com resistores de 1,2 k e fazer o ajuste fino nestes componentes (figura 9).

Figura 9 – Usando trimpots

Para usar, depois de ajustado, basta ligar a unidade e afinar o instrumento diante do microfone.

Na nota certa (440 Hz = LA) a agulha terá a indicação máxima.