Projeto 11 – Produzindo sons (KIT001-011)

Existem circuitos denominados osciladores que podem ser usados para gerar sons. Podemos ouvir sons de 20 a 15 000 Hz aproximadamente (vibrações por segundo). Se um circuito que gere sinais nestas frequências for ligado a um transdutor que vibre eles podem ser convertidos em sons.

É o que faremos neste projeto. Vamos fazer um multivibrador astável gerar sinais nestas frequências e em lugar de aplicar a um LED vamos aplicar a um transdutor, um fone que converte sinais elétricos em sons. Ouviremos então esse som na forma de um apito.

Estes pequenos transdutores consistem em cerâmicas que possuem propriedades piezoelétrica, ou seja, se deformam quando submetidos a um sinal elétrico. Na figura 1 temos exemplos de transdutores desse tipo, que podem ser usados nos nossos experimentos.

Figura 1 – transdutores piezoelétricos

Este tipo de circuito é usado em buzzers ou sinalizadores que emitem sons de aviso, campainhas, etc.

Explicação

Conforme vimos no projeto anterior, num multivibrador astável, os dois transistores ficam constantemente trocando de estado e com isso, um sinal é produzido.

Este sinal, como denominamos uma corrente que varia, no caso dos LEDs é de frequência muito baixa e com isso, eles acendem e apagam numa velocidade muito baixa.

Mas, trocando os capacitores, e retirando os LEDs, podemos fazer com que a frequência ou velocidade com que os transistores ligam e desligam seja muito mais alta, da ordem de centenas, milhares e até milhões de vezes por segundo.

Quando a frequência está na faixa de 20 a 20 000 Hertz (20 a 20 000 vezes por segundo) os sinais estão no que se denomina faixa audível, ou áudio.

Estes sinais, se aplicados a um transdutor apropriado, ou seja, um dispositivo que converte sinais elétricos em sons, como um alto-falante ou uma cápsula piezoelétrica, produzem sons audíveis. O som será tanto mais agudo quanto mais alta for a frequência do sinal produzido.

No nosso caso, escolhemos capacitores de valores apropriados que, conjuntamente com os resistores de base dos transistores, vão resultar em sinais da faixa de áudio. Aplicando então estes sinais no transdutor piezoelétrico, teremos a produção de um som contínuo ou um “apito”.

Montagem

Na figura 2 temos o diagrama completo de nosso multivibrador astável que opera na faixa de áudio.

Figura 2- Diagrama do multivibrador de áudio | Clique na imagem para ampliar |

A montagem é feita na matriz de contatos com a disposição mostrada na figura abaixo .

Montagem na matriz de contatos | Clique na imagem para ampliar |

Para acessar a simulação deste circuito no Tinkercad – acesse https://www.tinkercad.com/things/eCT0Y1vZdlX-p11-produzindo-sons

Ao realizar a montagem, observe a posição dos transistores e a polaridade das pilhas que alimentam o circuito. O transdutor é ligado no coletor de um dos transistores, de onde retiramos o sinal para a reprodução.

Veja que este sinal também pode ser retirado do coletor do outro transistor e os resultados obtidos são os mesmos. Observe com atenção os valores dos resistores que são dados pelas faixas coloridas.

Procedimento

Ao ligar os fios do suporte de pilhas na matriz, se sua montagem estiver correta o transdutor deve emitir um apito contínuo.

A seguir temos a foto da montagem na matriz de contatos.

| Clique na imagem para ampliar |

Desafio

Experimente capacitores com valores entre 4,7 nF e 47 nF para verificar como o som depende desses componentes.

Os resistores R2 e R3 também podem ser alterados na faixa entre 10 k e 100 k ohms para se verificar como eles influem no som produzido.

- Retire R2 ou R3 e em seu lugar ligue dois fios com as pontas descascadas. Não deixe as pontas encostarem uma na outra. Segurando uma ponta numa mão e a outra ponta na outra mão você controlará o som com a resistência de seu corpo.