Geradores de Percussão (ART1957)

Embora existam circuitos integrados dedicados que reúnam não só os circuitos capazes de gerar sons de percussão como também ritmos e até tons puros, usados em órgãos eletrônicos, não são poucos os leitores que gostariam de ter osciladores simples para elaborar seus próprios projetos ou para aplicações específicas. Neste artigo abordamos alguns circuitos interessantes que podem ser usados como base para uma bateria eletrônica, um gerador de efeitos especiais ou ainda um gerador de ritmos. A sofisticação em torno das montagens que apresentamos depende exclusivamente da imaginação de cada leitor.

A síntese de sons de qualquer tipo a partir de recursos eletrônicos é um dos mais apaixonantes trabalhos com que pode contar o projetista eletrônico.

Circuitos relativamente simples, quando unidos, com base nas teorias de Fourier permitem a obtenção de qualquer forma de onda a partir de osciladores com sinais padronizados fáceis de obter.

Os sons de percussão, em especial, oferecem uma gama de aplicações muito grande, e por isso são usados de forma bastante ampla na eletrônica.

Estes circuitos, normalmente incorporados a integrados dedicados, geram sons de baterias, sinos, gongos, tambores, marimbas, campainhas, blocos de madeira, pingos d'água caindo e muitos outros.

No entanto, a configuração básica não é acessível ao montador que deseja o efeito apenas para uma aplicação específica: um simulador de goteira, por exemplo.

Neste artigo damos alguns circuitos básicos com a montagem completa, e que podem ser usados para esta finalidade.

Os circuitos apresentados podem gerar os seguintes sons:

a) sino pequeno

b) triângulo

c) sino médio

d) sino grande

e) taça de cristal

f) tamborim

g) tambor

h) surdo ou bumbo

i) gongo

j) goteira (pingo d'água)

k) blocos de madeira

l) marimba

As configurações são simples de montar e, por isso, multiplicadas à vontade.

Os componentes usados são bastante flexíveis, permitindo que o montador encontre facilmente o som desejado. Os ajustes são simples, não necessitando de recursos especiais.

FUNCIONAMENTO

Os sons puros são caracterizados por formas de ondas senoidais de amplitude constante, conforme mostra a figura 1.

Fig. 1 - Sinal Senoidal de amplitude constante.

As deformações deste sinal, que se devem a harmônicas ou sinais de frequências múltiplas, se superpõem ao sinal original. Fourier, um matemático francês, demonstrou matematicamente que qualquer forma de onda pode ser obtida pela superposição de sinais senoidais de frequências múltiplas e intensidades variáveis, conforme sugere a figura 2.

Figura 2 – Composição harmônica de um sinal

Os sons dos instrumentos de percussão não fogem a esta análise, e suas formas de onda são bem definidas podendo ser sintetizadas de diversas formas.

O que caracteriza um som de percussão, entretanto, é que ele é uma oscilação amortecida, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Som amortecido

Quando batemos num sino, a pancada inicial o faz entrar em oscilação e, à medida que o tempo passa, a oscilação diminui de intensidade, alterando pouco sua frequência, até desaparecer.

Se o tempo de prolongamento da oscilação (reverberação) for longo temos um som metálico ou de cristal, como o sino, gongo, uma taça de cristal etc. No entanto, se o prolongamento for mais curto temos um som mais "seco", como a batida de dois blocos, um tamborim, tambor etc.

Eletronicamente, podemos gerar sinais amortecidos com diversos tipos de circuitos. O modo mais simples é com o duplo T, havendo um elemento ativo que proporcione a realimentação, conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – O circuito de duplo T

Os elementos do duplo T determinam a sua frequência e, com isso, o tipo de som que ele vai gerar. O resistor à terra pode ser um trimpot, e nele podemos ajustar o grau de amortecimento da oscilação e, com isso, obter o som desejado.

Os projetos que damos a seguir se baseiam todos no duplo T, mas seus elementos ativos variam, podendo ser escolhidos segundo as necessidades de projeto de cada leitor.

PROJETO 1 - Gerador de Percussão Transistorizado

Nosso primeiro circuito é bastante simples e tem por elemento ativo apenas um transistor NPN de uso geral. A alimentação deste circuito pode ser feita com tensões entre 6 V e 12 V, e o disparo para se obter a oscilação amortecida admite diversas opções.

Uma delas consiste num sensor de toque ou interruptor de pressão ao terra, ligado no ponto X. Outra opção é a ligação deste ponto à saída de alguma função lógica, por exemplo, CMOS.

Na figura 5 temos o diagrama completo do primeiro oscilador de percussão.

Figura 5 – Diagrama do primeiro oscilador

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 6.

Figura 6- Placa para a montagem

Os sons obtidos dependem dos valores dos capacitores usados e também dos ajustes no trimpot. Temos então a seguinte tabela:

 

O montador pode fazer experiências com outros valores de capacitores, sempre mantendo a relação de que C3 seja o dobro de C1 e C2. Tanto maiores os valores destes componentes, mais grave será o som produzido.

O transistor admite equivalentes, como o BC547, BC549 etc.

A alimentação pode ser feita com pilhas ou bateria, para um único oscilador.

O sinal do circuito deve ser aplicado à entrada de um bom amplificador.

PROJETO 2 - Gerador de Percussão Com Circuito Integrado

O elemento ativo deste circuito é um amplificador operacional tipo 741

Se forem montadas diversas unidades podem ser usados operacionais duplos como o LM1458 ou 1448, para maior economia e compacidade.

A fonte de alimentação de 9 a 12 V deve ser simétrica. Conforme os valores do duplo T temos os instrumentos ou sons sintetizados.

Em X podemos ligar um sensor de toque ou ainda a saída de funções lógicas para acionamento automático.

Evidentemente, também neste caso experiências com valores diferentes dos indicados e com o ajuste podem levar a sons intermediários.

 

Na figura 7 temos o diagrama completo do aparelho.

Figura 7 – Diagrama para o projeto 2

Na figura 8 temos a disposição dos componentes, para uma unidade geradora, numa placa de circuito impresso.

Figura 8 – Placa para o projeto 2

Sugerimos a utilização de soquetes para o circuito integrado. Para os sons mais graves C4 deve ser aumentado para 470 nF.

Na figura 9 damos sugestão de fonte simétrica que pode alimentar diversas unidades do tipo indicado.

Figura 9 – Sugestão de fonte simétrica

O transformador tem primário conforme a rede local e secundário de 9+9 V com pelo menos 200 mA de corrente. Os diodos são 1N4002 ou equivalentes, e os eletrolíticos são de 16 V. Este circuito deve ser ligado na entrada de um bom amplificador de áudio.

Na figura 10 temos um mixer que pode ser usado com os dois projetos para se obter uma bateria eletrônica, admitindo diversas entradas, sem problemas.

Figura 10 – Mixer para diversos geradores

A alimentação por meio de fonte com circuito não blindado pode resultar em roncos quando usado um sensor de toque.

Um sensor de toque "infalível", com um integrado CMOS, é mostrado na figura 11.

Figura 11 – Sensor de toque CMOS

O disparador produz pulso único de disparo sem repiques, ajudando a obter uma ação melhor para este circuito.

Outra possibilidade de circuito de disparo monoestável tem por elemento básico um circuito integrado 555 e é mostrada na figura 12.

Figura 12 – Disparo com o 555

O capacitor determina o tempo de ação do monoestável, devendo ser dimensionado conforme a aplicação ou som gerado. Um circuito muito interessante, derivado dos dois projetos indicados, é um simulador de goteira que pode servir de base para uma brincadeira.

Este circuito entra em ação quando a luz é apagada, produzindo o som semelhante ao do cair de gotas de água, perturbando a pessoa que estiver no local. Quando a pessoa acender a luz para verificar de onde vem o som, ele pára imediatamente!

Na figura 13 temos esta brincadeira, cuja frequência é ajustada em P1.

Figura 13 – Um gotejador

O potenciômetro P2 ajusta o ponto de disparo, regulando, portanto, a sensibilidade do LDR.

O LDR pode ser de qualquer tipo, redondo comum.