Super Ouvido Parabólico (ART4565)

Um refletor parabólico para o som, semelhante aos usados para as antenas de TV satélite permite que os sons sejam superconcentrados aumentando-se assim em milhares de vezes a sensibilidade de um microfone, e proporcionando uma enorme directividade.

O resultado disso aparece no projeto que descrevemos que, usando um refletor, um microfone supersensível e um circuito integrado chegamos a um Super Ouvido capaz de captar sons distantes e mesmo através de paredes, facilitando assim a escuta clandestina, gravações de sons de pássaros e muitos experimentos interessantes.

Novamente a base do projeto é o circuito integrado TBA820M que além de poder alimentado por pilhas comuns, levando-nos a uma unidade totalmente portátil (ideal para um trabalho de campo) também dá uma montagem extremamente compacta e leve, como sugere o aspecto final do aparelho mostrado na figura 1.

 

Observamos que a saída do TBA820 neste projeto tanto pode ser feita em alto-falante como em fone e também aplicada à entrada dé um gravador comum com excelente ganho.

As principais características deste projeto são:

Características

Tensão de alimentação: 6V

Consumo de corrente: 20 a 100 mA (depende da carga)

Impedância de saída: 4 a 32 ohms

Ganho: maior que 80 dB

Funcionamento

O TBA820M já é um amplificador de excelente rendimento quando ligamos na sua entrada um bom microfone, como por exemplo um pequeno microfone de eletreto. No entanto, podemos obter uma grande diretividade e muito maior ganho se usarmos alguns recursos adicionais na captação de sons.

Uma possibilidade interessante que exploramos neste projeto é a de concentrar energia sonora numa espécie de "lente" acústica, um sistema parabólico que funciona exatamente como no caso das antenas parabólicas de TV para recepção via satélite de sinais de TV.

Estas antenas na verdade não são o "prato" parabólico que vemos, mas sim pequenos dispositivos colocados no foco de parábola que, pelas suas pequenas dimensões não podem captar muita energia, Veja figura 2.

 

A finalidade do "prato" parabólico é captar a energia que vem na forma de ondas de curtíssimo comprimento e refletindo-as numa certa direção fazê-las concentrar na antena. O formato parabólico é escolhido justamente por ser este tipo de curvatura que garante a reflexão dos sinais num ponto único denominado foco.

Em óptica, os telescópios refletores funcionam do mesmo modo, concentrando o máximo de luz num pequeno espelho e depois na ocular, obtendo-se assim uma imagem amplificada. Veja figura 3.

 

Podemos fazer o mesmo com sinais acústicos, colocando no foco de um refletor parabólico um microfone, e esta é a finalidade do nosso projeto.

Em refletor que pode ser de qualquer metal duro, concentra os sons no microfone aumentando muito sua sensibilidade, e com isso permitindo também que somente os sons que venham de determinada direção sejam amplificados.

O tamanho do refletor, em relação ao tamanho do microfone determina o ganho do sistema.

Assim, se um microfone de eletreto tem um diâmetro de aproximadamente 8 mm o que equivale a uma área de 1 cm² (aproximadamente), usando uma parábola com 80 cm de diâmetro, o que equivale a 1 m², ou 10000 cm², teremos um ganho efetivo de 10000 vezes (6=20 log (10000/1)).

Em suma, o ganho será tanto maior quanto maior for o tamanho da parábola usada, mas existe um limite. Se a parábola for muito grande, teremos também à amplificação do ruído térmico que aparecerá nos fones ou alto-falante na forma de forte chiado. Com amplificação excessiva o próprio som que queremos gravar será encoberto pelo ruído branco gerado no ambiente e que não pode ser eliminado.

O limite para obtermos um bom funcionamento do sistema está em torno de meio metro de diâmetro para a parábola, mesmo porque uma antena muito grande também será difícil de transportar.

Nosso aparelho prevê uma saída para gravação, que também pode ser ligada num pequeno transmissor de FM, como o mostramos na figura 4, para a transmissão dos sinais a distância.

 

Montagem

O diagrama completo do dispositivo é mostrado na figura 5.

 

Dispondo os componentes numa placa de circuito impresso do modo mostrado na figura 6 obtemos uma montagem muito compacta e portátil.

 

O integrado pode ser montado em soquete e os eletrolíticos são para uma tensão de trabalho de 6V ou mais. Os resistores são de 1/8W e os capacitores menores podem ser cerâmicos ou de poliéster.

A fonte de alimentação consiste em 4 pilhas pequenas. O interruptor geral é conjugado ao controle de volume P1.

A parte mecânica que consta da parábola com o microfone fixado em seu foco é mostrado na figura 7.

 

O amplificador instalado numa pequena caixa de plástico é fixado na parte de traz do refletor, juntamente com um cabo para que possamos apontar o conjunto para o lado de onde provém os sons captados.

O fone de ouvido de baixa impedância deve ser monofônico e preferivelmente acolchoado, já que fones comuns estéreos sem acolchoamento apresentam dois problemas: a reprodução num único canal neste circuito, e a microfonia (forte apito) dada pela sensibilidade muito grande do aparelho. Na figura 8 mostramos o modo de se adaptar um jaque estéreo a um plugue mono para possibilitar o uso deste fone, mas o leitor deverá tomar cuidado para não abrir todo o volume, mas ir somente até o ponto máximo em que não ocorra a microfonia.

 

Utilização

Para escuta simples basta colocar os fones no ouvido, apontar o refletor para a direção que se deseja captar sons e abrir o volume até obter melhor recepção. Eventualmente, em função do tipo de trabalho realizado, ou seja, predominância de graves, médios ou agudos, alguns componentes podem ser alterados para melhor desempenho.

Assim, para gravações de pássaros (sons mais agudos), C4 e 03 podem ser reduzidos, ao mesmo tempo em que para conversão ou sons graves, C3 e C4 eventualmente podem ser aumentados.

Para fazer gravações basta ligar através de um cabo a saída de fone à entrada de um gravador e ligar um fone na saída de monitor do gravador. Ajuste então P1 do ouvido eletrônico para maior sensibilidade sem distorção.