Instrumentação eletrônica

Instrumentação eletrônica
Projeto de um afinador de contrabaixo
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Metrônomo
Professor: Luciano Fontes
Alunos: Alfredo Rodrigues de Lima, Cézar Augusto Paiva, Felipe
Gabriel
Introdução
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Todos os sons que ouvimos são produzidos
por vibrações externas que excitam as
moléculas de ar ao nosso redor,as quais
transmitem essas vibrações para moléculas
vizinhas e assim por diante até que as
vibrações sejam percebidas pelo ouvido.
Ao serem captadas pelo ouvido são levadas
para o sistema nervoso central, onde são
processadas e entendidas como “som”.
Física e música
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Fisicamente falando,o som possui
características interessantes pelas quais
podemos identificar a fonte sonora,
distinguir sensações musicais e observar
diferenças entre um ou mais sons emitidos.
Principais características do som
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Intensidade  É dada pela amplitude da
onda emitida
Timbre è a combinação das freqüências
emitidas em um único sinal sonoro,ou seja,
os harmônicos.
Freqüência Determina a “altura” do som.
Isto significa que quanto mais agudo é um
som, maior é a sua freqüência
Afinação de instrumentos musicais
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Para unificar a afinação de instrumentos
musicais foram adotadas freqüências
padrão.
A partir de 1939 foi adotado nos EUA o
valor de 440Hz como referência (que
corresponde ao lá da quarta oitava de um
piano).
Com base nessa referência foram criados
aparelhos acústicos para este propósito.
Afinação acústica
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Para instrumentos monofônicos basta
comparar uma de suas notas com a
referência e todas as outras estarão
afinadas (se o instrumento for de boa
qualidade ).
Para instrumentos polifônicos todas as
fontes de som(ex: cordas) devem ser
comparadas com a referência.
Diapasão
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Este objeto é projetado para vibrar com
uma freqüência igual a 440Hz
Afinação eletrônica
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A afinação eletrônica ,que é o objetivo
deste trabalho, já é uma realidade dos
instrumentistas a um certo tempo.É
extremamente útil em vista da facilidade e
rapidez com que se pode obter uma ótima
afinação.
Para os músicos experientes, há a
exigência quanto a uma alta fidelidade
principalmente nas gravações.
Para os iniciantes há uma maior
dependência desses equipamentos devido a
maior dificuldade de afinar de “ouvido”.
Contrabaixo
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Os contrabaixos mais usuais possuem de
quatro a seis cordas.
A freqüência de cada corda é:
1ª corda dó  130,8 Hz
2ª corda sol  97,9 Hz
3ª corda  ré  73,4 Hz
4ª corda lá  55 Hz
5ª corda  mi  41,2 Hz
6ª corda  si  38,6 Hz
Funcionamento do circuito
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O sinal de áudio oriundo dos captadores do
baixo passa por uma etapa de controle de
ganho.
Segue para um filtro passa-faixa
sintonizado em uma freqüência estratégica.
O próximo bloco gera uma tensão
proporcional a freqüência de entrada.
O último bloco consiste numa espécie de
circuito comparador indicador.
A interface é feita através de três leds e e
uma letra para cada nota.
Diagrama simplificado de blocos
Para cada corda:
amp
FPF
Conv
Freq / tens
Comparador
indicador
informação
Continuação
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O amplificador pode ser uma configuração
para pequenos sinais.
Filtros ativos são necessários pois há uma
necessidade de corte brusco.
Os conversores freq/tensão são os Ci’s
4098.
O bloco indicador possui circuitos
comparadores e é ajustado através de
resistores variáveis para que cada
freqüência desejada ascenda o led central
da respectiva nota.
Circuito
Organização
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Para simplificar o projeto trabalharemos
com um equipamento destinado a
contrabaixos de quatro cordas,pois dessa
forma evitamos um trabalho repetitivo e
obtemos o mesmo aprendizado,visto que
para cada corda existe um mesmo circuito
distinguindo-se apenas na frequência de
operação do filtro e nos ajustes do
potenciômetro do bloco comparador.
Alternativas simplificadoras
A junção dos quatro circuitos será feita
através de uma chave seletora que
permitirá ao usuário enviar o sinal elétrico
para o filtro correspondente a freqüência da
corda.
O uso de chave seletora trás uma grande
vantagem em relação ao modelo proposto
anteriormente* pelo simples fato de o
circuito (completo) não necessitar de faixas
de freqüências super definidas.Assim, os
filtros passa-faixa poderão ser substituídos
por filtros passa-baixas e não precisam ter
ordem elevada
Diagrama completo
amp
Filtro
mi
conv +
comp
Filtro
lá
..
Filtro
ré
..
Filtro
sol
..
seleção
Leds
E
símbolos
Interface
E
A
D
G
Outros projetos de afinadores
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Existe também outros projetos de
afinadores, como o da figura abaixo:
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Este afinador é constituído de um PIC com
programação Assembly, o 16C84. Utiliza
também um filtro de 3ª ordem passa baixa
para a filtragem do sinal. Porém utiliza um
display HD44780, de LCD com duas linhas
de 8 caracteres, que não é tão trivial de se
encontrar.
Metrônomo
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Para acompanhar o ritmo de uma música,
para determinar o compasso dos
movimentos numa dança ou em ginástica,
ou ainda simplesmente para cronometrar
operações rápidas, utiliza-se um aparelho
chamado metrônomo.
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O circuito proposto produz estalidos de
bom volume num alto-falante num ritmo
constante que pode ser ajustado desde
uma batida a cada 3 ou 4 segundos até
mais de 10 batidas por segundo.
A alimentação do circuito pode ser feita
com tensões de 3 a 6 V (conforme o
volume desejado) e todos os componentes
são comuns. Existem inclusive alguns
componentes que podem ser aproveitados
de aparelhos fora de uso como o altofalante, potenciômetro, etc.
Como funciona?
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Em um oscilador, parte do sinal de saída é
aplicada à entrada num processo
denominado realimentação. É a
realimentação dada por C1 e R2 que
determina, juntamente com a polarização,
dada por R1 e P1, a freqüência das
oscilações.
Com um capacitor de 1 μF (eletrolítico ou
poliéster) temos uma faixa baixa de
freqüências ou pulsos conforme o exigido
para um metrônomo.
Continuação
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Os dois transistores, um NPN e outro PNP,
fornecem a amplificação do sinal e assim
mantêm as oscilações. Na figura anterior,
vimos o diagrama completo do oscilador de
baixa freqüência que forma o metrônomo.
Modelo utilizado
Metrônomo pronto
Especificação dos Componentes
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Para P1 podemos usar tanto um trimpot
como um potenciômetro e valores entre 1 e
4,7 MW são permitidos. É claro que o uso
de um potenciômetro facilita a montagem
numa caixa, com um ajuste simples da
velocidade.
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Os resistores são de 1/8 W ou maiores, e o
alto-falante pode ser de qualquer tamanho
tanto com 4 como 8 ohms. Uma escala no
potenciômetro, feita com a ajuda de um
cronômetro comum ou mesmo um
metrônomo “de verdade” como padrão,
ajudará bastante no uso do aparelho.
Para provar o metrônomo, basta colocar as
pilhas no suporte e acionar S1. O altofalante deve emitir pulsos intervalados que
serão ajustados em velocidade através de
P1.
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Se desejar mudar a faixa de velocidades é
só trocar o capacitor C1. Valores entre 220
nF e 10 μF podem ser experimentados sem
problemas.
Para maior potência Q2 pode ser trocado
por um BD135, montado num pequeno
radiador de calor, e o circuito alimentado
por uma tensão maior, 9 ou 12 V.
Bibliografia
Metrônomo: Artigo originalmente publicado
na revista Eletrônica Total Ano 18 - Número
121 Janeiro/Fevereiro 2007
 Afinadores elétricos:
http://www.myplace.nu/avr/gtuner/index.ht
m
http://mattzz.dyndns.org/wiki/bin/view/Proje
cts/GuitarTuner
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