Metrônomo de Timbre Ajustável (ART2372)

Este metrônomo, além de possuir uma faixa de operação bastante ampla, também pode ter o seu timbre ajustado de modo a produzir batidas que vão desde o som seco de dois blocos de madeira até o som ressonante de um sino. Com a escolha dos valores dos componentes podemos fazê-lo imitar o tambor, o bongô ou o surdo.

Na verdade, contrariando os projetos de metrônomos comuns, este não é simples, não só em vista dos recursos, como também em função do volume.

De fato, o desempenho deste circuito tem sido apreciado pelo usuário do protótipo que é músico profissional, e que o utiliza há bom tempo.

Conforme os leitores sabem, os metrônomos são instrumentos destinados a marcação do ritmo ou compasso, produzindo uma batida constante e ritmada que deve ser tomada como referência na execução de uma peça.

O modelo tradicional de metrônomo mecânico usado por estudantes de música possui uma haste que balança, produzindo um estalido audível em cada oscilação.

Pelo deslocamento de um contrapeso nesta haste, podemos variar sua velocidade e, portanto, o ritmo das batidas. Este tipo de metrônomo funciona com corda semelhante a dos relógios. (figura 1)

Figura 1 – Metrônomo mecânico

A finalidade do nosso metrônomo é a mesma, com a diferença que o estalido é mais “sofisticado" e que ele é totalmente eletrônico.

Como Funciona

Dividiremos o circuito em três etapas para fazer sua análise. A primeira etapa consta de um oscilador de relaxação que dá os pulsos intervalados ou o compasso básico.

Usamos um oscilador com transistor unijunção para esta finalidade, em vista da faixa de frequências que ele pode produzir.

O Controle desta faixa é feito por um potenciômetro e a determinação do seu centro é dada por C1.

Entretanto, o pulso produzido pelo unijunção não é forte, não podendo ser aplicado diretamente a um alto-falante com resultados satisfatórios.

Além disso, estes pulsos são agudos, resultando em simples estalidos, mesmo que amplificados.

Para termos um timbre diferente, aplicamos estes pulsos a um oscilador de duplo T que por eles é comandado.

O diagrama deste oscilador é dado na figura 2.

Figura 2 – Oscilador de duplo T

Veja que os componentes deste oscilador determina o tipo de som que o metrônomo imita, mas estes devem manter uma certa relação dada em forma de tabela.

A imitação do instrumento também depende do amortecimento do sinal. Se o sinal for bem amortecido teremos o som seco, enquanto que se o amortecimento for menor o som será ressonante.

O potenciômetro R8 é usado como controle de amortecimento e, portanto, de timbre neste circuito.

Na figura 3 temos algumas formas de onda encontradas no circuito.

Figura 3 – Formas de onda no circuito

O sinal deste oscilador já corresponde ao efeito que desejamos, mas precisa ainda de uma amplificação adicional.

A terceira etapa consiste, portanto, num amplificador de dois transistores.

Temos uma etapa Darlington para maior simplicidade, mas mesmo assim ela fornece excelente fidelidade e potência num alto-falante de 5 a 10 cm.

A alimentação do circuito é feita com uma tensão de 12 a 18 V que pode vir da fonte dada na figura 4.

Figura 4 – Fonte para o circuito

Esta fonte usa um transformador de 9 + 9 V ou 12 + 12 V, com pelo menos 250 mA de corrente.

Montagem

O circuito completo do metrônomo é dado na figura 5.

Figura 5 – Circuito completo

Para uma montagem em ponte de terminais temos a sugestão da figura 6.

Figura 6 – Montagem em ponte de terminais

Na figura 7 temos a versão em placa de circuito impresso.

Figura 7 – Placa para a montagem

São os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados com a montagem:

a) Ao soldar o transistor unijunção observe a sua posição. O mesmo ocorre em relação aos demais transistores. Para o transistor de potência (4) será conveniente montá-lo numa pequena chapinha de metal para facilitar a irradiação de calor. Se a caixa for metálica ela pode ser usada para esta finalidade, desde que isolada,já que o coletor do transistor vai diretamente à alimentação positiva do circuito.

b) O diodo D1 é de uso geral, podendo ser usado o 1N4148 ou 1N914. Observe a polaridade na ligação deste componente.

c) Os potenciômetros são comuns e os valores admitem até pequenas variações se o leitor encontrar dificuldades em obter os recomendados.

d) Os resistores são todos de 1/8 W ou ¼ W e os capacitores não eletrolíticos podem ser cerâmicos ou de poliéster, conforme o valor. O capacitor eletrolítico deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25 V, e sua polaridade deve ser observada.

e) Para a fonte o transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 9 + 9 ou 12 + 12 V com pelo menos 250 mA.

f) O alto-falante pode ser de 5 ou 10 cm com 4 ou 8 Ω de impedância. Os alto-falantes maiores proporcionarão maior rendimento.

Terminando a montagem, o teste de funcionamento é imediato.

Prova e Uso

Para provar, basta ligá-lo à rede e abrir o controle de volume depois de acionar o interruptor geral.

Imediatamente devem ocorrer as batidas cuja velocidade pode ser ajustada em R2 e o timbre em R8. Se notar alguma anormalidade siga os seguintes procedimentos:

- Verifique se a tensão de alimentação está entre 12 e 18 V. Caso não esteja, veja se o transistor Q4 está em ordem Desligue sua base e veja novamente a tensão da fonte. Se subir é porque este componente ou Q3 podem estar com problemas.

- Verifique agora se há oscilação em Q1. Para isso ligue a entrada de um amplificador em D1 ou no emissor de Q1. Deve haver a reprodução de pulsos. Se isso não ocorrer, o problema pode estar em Q1 que deve ser testado ou trocado.

- Verifique também se o oscilador de duplo T está em operação. Para isso 4 curto-circuite R7 e ajuste R6 até que ocorra um som contínuo no alto-falante.

Se isso não acontecer esta etapa do aparelho está com problemas.

- Para testar a etapa amplificador você pode aplicar sinal de um injetor no cursor do potenciômetro de volume que é R9.