Um circuito integrado que possui programadas duas melodias e que as toca de modo agradável quando acionado? Um verdadeiro “computador musical “ que substitui as velhas caixinhas mecânicas de música com som muita mais agradável e que não "desafina“ porque não precisa de corda. Você poderá montar sua própria caixinha de música, repouso para telefone um cofrinho musical ou ainda uma campainha diferente para sua residência os que quiserem poderão ainda obter um som diferente em seu carro, quer seja recebendo os passageiros, ou ainda de outro modo.
Obs. Este artigo é de 1982. O circuito integrado é o componente crítico sendo atualmente muito difícil de encontrar.
O que a eletrônica não pode fazer? Esta será sem dúvida a expressão de admiração de quem quer que veja esta “maravilha" da eletrônica funcionando.
Substituindo os velhos mecanismos de corda das caixinhas de música, chegamos ao máximo da sofisticação: um circuito integrado que contém um microprocessador programado para tocar duas melodias diferentes com milhares de componentes numa pastilha não maior do que alguns milímetros.
Tudo isso é possível porque este circuito integrado está ao seu alcance e com ele você poderá ter a mais moderna caixinha de música.
Funcionando com apenas uma pilha, além de tocar duas melodias diferentes, segundo sua escolha, e sem desafinar (não há corda para acabar ou reduzir a velocidade), ele produz ainda dois tons interessantes: o plim-plom das campainhas domésticas e o pi-pi-pi dos telefones.
Isso quer dizer que o circuito em questão pode ser usado em mais de uma aplicação (figura 1):
a) Caixinha de música eletrônica.
b) Repouso para telefone (toca enquanto a pessoa do outro lado da linha espera que você chame quem lhe quer falar).
c) Cofrinho eletrônico.
d) Buzina de efeitos musicais.
e) Campainha de dois tons para residências.
f) Alarme ou circuito de chamada.
O circuito integrado básico usado neste projeto é o 7910CF que possui as melodias Para Elisa (Beethoven) e A Maiden's Player.
Sendo alimentando por apenas 1,5 V e com um mínimo de consumo de energia; o circuito pode ser adaptado em qualquer caixinha com facilidade ocupando um espaço menor ou equivalente ao dos mecanismos comuns.
A montagem é muito simples não oferecendo dificuldades aos leitores interessados.
Observamos que o componente básico deste projeto que é o circuito integrado 7910CF está a disposição dos leitores em um número limitado de revendedores, segundo pudemos constatar.
Os leitores interessados devem portanto antes de iniciar a montagem do aparelho certificar-se de que na sua localidade pode ser obtido o circuito integrado.
COMO FUNCIONA
O circuito da "caixinha de música" é mostrado de maneira simplificada na figura 2.
Sua base é o gerador de música formado pelo integrado 7910CF que tem sua estrutura interna em blocos mostrada na figura 3.
Este circuito é um verdadeiro “computador" que já tem em sua estrutura duas melodias programadas as quais podem ser selecionadas por meio de uma ação externa, ou seja, o simples acionamento de uma chave.
Para obtermos a execução automática da música programada, precisamos além da estrutura complexa mostrada, de uma interligação lógica entre elas bem definida.
De uma maneira simplificada podemos então dar o funcionamento do circuito integrado do seguinte modo:
Temos inicialmente um oscilador de ritmo que tem por finalidade determinar o espaçamento entre as notas ou ainda a velocidade com que as melodias devem ser tocadas.
Um segundo oscilador tem por função determinar as oitavas em que a melodia é executada. Este circuito opera no caso em torno de 47,5 MHz e permite um alcance de 2,5 oitavas.
As notas são obtidas pela divisão de frequência sucessiva, como nos circuitos convencionas de órgãos eletrônicos.
Para se obter o timbre característico das caixinhas de música, inclusive com maior riqueza, uma série de circuitos adicionais trabalha a forma de onda de cada nota.
A sequência de notas que forma cada melodia está “programada" numa memória ROM (Read Only Memory), de 12 bits x 128 palavras. Nesta memória temos um circuito ”extrator" ligado justamente ao oscilador que determina a velocidade com que a peça deve ser tocada.
A cada pulso deste oscilador, extrai-se então uma “nota" de melodia a qual é então usada para acionar o oscilador correspondente, ou seja, aquele que dá a frequência que a caracteriza.
Como as notas estão "gravadas" de modo permanente e sempre são extraídas na mesma sequência e velocidade, temos sempre a execução da mesma música.
No caso, o circuito tem duas sequências de notas, o que significa que ele pode gerar duas melodias diferentes.
Além disso, os geradores de som podem ser usados separadamente para produzir os efeitos especiais de campainha musical (pIim-plom) ou ainda o som de telefone (pi-pi-pi), caso em que a memória não é usada.
A quantidade enorme de componentes usados no integrado só é possível com a técnica LSI (Large Scale lntegration).
Milhares de transistores, diodos e resistores são montados numa pastilha de apenas alguns milímetros quadrados a qual pode ser alojada num invólucro comum de 16 pinos (figura 4).
Uma característica importante deste circuito é o fato de que dois sons podem ser gerados simultaneamente, o que significa que temos um acompanhamento para a música.
Outra característica importante, é que uma vez ligado, o circuito sempre começa do início de cada música.
A saída do circuito integrado é ligada ao segundo bloco que consiste num amplifica- dor de áudio. Este amplificador leva dois transistores, conforme mostra a figura 5, e pode acionar com um bom volume um alto-falante pequeno.
Para uma aplicação de alta-potência, daremos um circuito adicional de amplificador.
O circuito integrado é projetado para ser alimentado com uma tensão de no máximo 2 V,o que significa um funcionamento normal com apenas uma pilha pequena (1,5 V). O consumo com esta única pilha é extremamente baixo.
Os valores que daremos para os componentes no circuito são os que permitem uma operação que segundo verificamos é a mais próxima do timbre de uma caixinha de música comum.
Entretanto, daremos os componentes que podem ser alterados para se modificar o timbre, a frequência e a velocidade de operação do circuito.
OS COMPONENTES
Conforme alertamos, em primeiro lugar o leitor deve procurar obter o circuito integrado básico. A designação 7910 refere-se ao tipo básico enquanto que as duas letras finais estão relacionadas com as músicas que ele executa.
O tipo existente em nosso comércio é o 7910CF que tem as músicas “Para Elisa" (Beethoven) e "A Maiden's Player". Se o leitor encontrar outros tipos, nada impede de usá-los no mesmo circuito.
A caixa dependerá evidentemente da aplicação a ser dada ao circuito.
Temos então as seguintes opções:
a) Porta joias ou cofre, conforme mostra a figura 6.
Nesta versão, um interruptor do tipo “normalmente fechado" (usado em portas de geladeira) ou ainda um interruptor improvisado, é utilizado para acionar o circuito (XY) quando a tampa é aberta.
b) Espera para telefone. Esta versão é mostrada na figura 7 sendo usado um interruptor comum de pressão ou ainda um micro-switch que é colocado de tal modo que o peso do telefone faz o seu acionamento.
c) Campainha musical. Para esta versão será preciso uma caixa que aloje não só o circuito do gerador de sons mas também seu amplificador e o sistema de acionamento externo para o qual daremos o circuito. Esta caixa é mostrada na figura 8.
d) Para as outras versões, cabe ao leitor imaginar uma caixa conforme o seu caso.
Para Os demais componentes eletrônicos não existe qualquer dificuldade de obtenção.
Os transistores são apenas dois para as versões de pequena potência: um NPN de uso geral que pode ser o BC548, BC547, BC238 ou BC237, e outro PNP de uso geral que pode ser o BC558, BC557, BC308 ou BC307.
O alto-falante é de 8 ohms x 5 cm, para caber na caixa de joias ou cofre nessas versões. Evidentemente nas versões de maior potência um alto-falante maior deve ser usada.
São usados dois tipos de capacitores: os de mais de 1 uF são eletrolíticos para 3 V ou mais, e os de menos de 1 uF são cerâmicos com qualquer tensão de trabalho, já que todos suportam neste caso mais de 1,5 V que é a alimentação usada.
Os resistores são de 1/8 W com os valores indicados na relação de material.
A chave de 1 polo x 2 posições é do tipo miniatura, servindo para fazer a troca das melodias. O interruptor geral depende da instalação a ser feita, ou seja, pode ser uma chave comum, um interruptor normalmente aberto ou normalmente fechado, dependendo do acionamento.
Temos finalmente o suporte para uma única pilha pequena que será a fonte de alimentação.
Para a versão de campainha de dois tons, os elementos adicionais são dados no próprio circuito.
O leitor precisará ainda de uma placa de circuito impresso para a montagem, fios, solda, etc.
MONTAGEM
A montagem deve ser feita em sua parte básica numa placa de circuito impresso.
Com isso o conjunto adquire dimensões reduzidas podendo facilmente ser adaptado em cofres, porta-joias ou ainda no descanso-espera para telefone.
Evidentemente, o leitor deve ter os recursos para a elaboração da placa de circuito impresso.
Para a soldagem dos componentes na placa, principalmente o circuito integrado, deve ser usado um soldador de pequena potência e ponta fina. A solda deve ser de boa qualidade e, como componentes adicionais, deve-se ter um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina, chaves de fenda e descascador de fios.
O circuito completo da versão de pequena potência é dado na figura 9.
A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 10.
Para um som mais potente, nas versões para o carro ou para sua casa damos o amplificador mostrado na figura 11, cuja placa de circuito impresso é mostrada na figura 12.
Para que a montagem saia perfeita os seguintes cuidados devem ser observados:
a) Solde em primeiro lugar o circuito integrado, observando sua posição que é dada pela marca que identifica o pino 1. Ao soldá-lo use pouca solda e seja rápido.
Evite o espalhamento de solda que pode colocar em curto os terminais adjacentes. Se isso acontecer, aqueça a solda que se espalhou com o próprio ferro e limpe-a usando um palito.
b) Solde os transistores, observando que estes têm posições certas para serem colocados. Cuidado para não fazer a troca, pois os dois são de tipos diferentes. Seja rápido na sua soldagem, pois estes componentes são sensíveis ao calor.
c) Solde em seguida os capacitores eletrolíticos, observando também sua polaridade. Seja rápido para que o calor não os afete.
d) Para soldar os demais capacitores você não precisa observar sua polaridade, mas deve ser rápido nesta operação para que o calor não os danifique.
e) Complete a montagem na versão básica com a soldagem da chave na própria placa, se esta for suficientemente pequena, ou com sua ligação; com a ligação do alto-falante e também do suporte da única pilha de 1,5 V. O interruptor geral, ligado em série com a pilha depende na sua Iigação do modo como será feito o acionamento do aparelho.
f) Se sua versão for apenas de caixa de música, ou seja, para tocar as duas músicas indicadas, os pontos1, 2, 3 e 4 devem permanecer desconectados. Se sua versão for para campainha de dois tons (pIim-plom) então você deve interligar com um jumper (ou ligar uma chave) entre os pontos 1 e 2 da placa. Se quiser o pi-pi-pí de telefone, os pontos que devem ser interligados são os de números 3 e 4.
Terminada a montagem básica, é só conferir as ligações. Se tudo estiver em ordem, faça uma prova de funcionamento.
PROVA E USO
Para colocar em funcionamento o aparelho, basta colocar a pilha no suporte, observando sua polaridade e depois, acionar o interruptor geral (ligado entre X e Y).
Para modificar o comportamento do circuito existem as seguintes opções:
a) Para aumentar o volume, deve-se alterar o valor de R4. Para algumas pessoas este valor pode chegar até 100 k sem que se note distorção, para outras entretanto, a distorção já será notada com pouco mais de 50 k.
b) Para modificar o timbre, pode-se alterar o valor de C8 até 1nF.
c) A velocidade da música é controlada por R6 e por C9. Estes valores podem ser sensivelmente alterados.
d) C1 e R1 controlam a música principal enquanto que C2 e R2 controlam o acompanhamento. R1 e R2 podem ter valores mínimos de 10 k enquanto C1 e C2 podem ter valores máximos de 10 uF.
OUTRAS VERSÕES
Para usar no carro, ou ainda em sua casa como campainha musical, interligando os pontos 1 e 2 da placa, é preciso fazer um amplificador de maior potência, o qual não será alimentado com apenas 1,5 V evidentemente.
Damos então na figura 13 um circuito de alimentação duplo, em que obtemos dos 12 V do carro os 1,5 V para este circuito, não sendo preciso usar pilha separada, portanto.
Na figura 14 damos o modo de se fazer um circuito de campainha doméstica em que a fonte comum tanto serve para acionar o dispositivo musical como seu amplificador.
Tanto neste circuito como no anterior aproveita-se a queda de tensão de 0,6 à 0,7 V de diodos de silício polarizados no sentido direto, que funcionam como zeners improvisados, obtendo-se com dois deles entre 1,2 e 1,4V, o que serve perfeitamente para o integrado musical.
Lista de Material
C1-1 - 791oCF - circuito integrado
Q1 - BC558 - transistor PNP de uso geral
Q2 - BC548 - transistor NPN de uso geral
C1, C2 - 4,7 uF x 3 V - capacitores eletrolíticos
C3, C5, C6 - 1 nF - capacitor cerâmico
C4 - 22 nF - capacitor cerâmico
C7 - 56 pF - capacitor cerâmico
C8 - 47 uF x 3V - capacitor eletrolítico
C9 - 51 pF - (ou 47 pF) capacitor cerâmico
R1, R2 – 120 k x 1/8 W - resistores (marrom, vermelho, amarelo)
R3 – 560 R x1/8 W - resistor (verde, azul, marrom)
R4 – 100 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R5, R6 – 120 k x 1/8 W - resistor (marrom, vermelho, amarelo)
S1 - Chave de 1 polo x 2 posições miniatura deslizante
FTE – alto-falante de 8 ohms x 5 cm
B1 - 1,5 V - pilha pequena
Diversos: placa de circuito impresso, suporte de pilhas, caixa para montagem, fios, solda, etc.
