A finalidade deste circuito é produzir estalos ritmados que servem para dar o compasso ao se tocar algum instrumento musical ou ainda controlar o modo como um exercício de ginástica é feito ou ainda o ritmo de operações numa experiência no laboratório de física.
Numa feira de ciências ou ainda como trabalho escolar este circuito pode ser usado para demonstrar o princípio de funcionamento deste aparelho que é usado no ensino de música e em atividades Outra aplicação interessante para este aparelho é na a determinação da velocidade de caminhadas ou marchas.
Artigo publicado na edição Revista Mecatrônica Jovem - Edição 25 - Projetos dos anos 80
O metrônomo descrito é alimentado por pilhas, bateria ou ainda uma fonte de 6 a 12 volts. A tensão escolhida vai determinar a intensidade dos estalos produzidos. A única alteração no projeto original ocorre se desejarmos alimentar o circuito com 12 volts, caso em que devemos usar um TIP32 em lugar do transistor BC558. O montador, entretanto deve observar que este componente tem uma disposição de terminais diferente do original. O ajuste da frequência ou velocidade das batidas é feito em P1 que abrange uma enorme gama de valores e que ainda pode ter alterações se trocarmos C1.
COMO FUNCIONA
O circuito consiste basicamente num oscilador com dois transistores complementares onde o capacitor C1 juntamente com R2 formam o elo de realimentação. Este elo aplica de volta à entrada do circuito o sinal obtido na saída de modo que ele oscila. Estes componentes, juntamente com P1 e R1 determinam a frequência das oscilações. Como P1 é variável podemos ajustar neste componente a frequência das oscilações. A carga usada no transistor Q2 de saída é um alto-falante que reproduz as oscilações na forma de pulsos gerando estalos audíveis de boa intensidade.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do metrônomo.
A disposição dos componentes numa ponte de terminais e placa de circuito impresso é mostrada na figura 2
Os resistores são de 1/8W ou maiores com qualquer tolerância e os transistores admitem equivalentes. Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho iguais ou maiores que as indicadas na lista de material. O potenciômetro pode ser de qualquer tipo e na realidade seu valor não é crítico podendo ficar entre 470 k ohms e 2,2 M ohms. O alto-falante influenciará no volume obtido. Podem ser usados pequenos alto-falantes de 5 cm para uma montagem portátil, mas para maior intensidade de som é interessante usar um alto-falante maior montado numa caixa acústica. Para a versão de 12 V em que Q2 deve ser um TIP32, este componente deve ser dotado de um radiador de calor que consiste numa chapinha de metal dobrada em "U". Na versão de 9 V não recomendamos o usado de bateria mas sim de 6 pilhas ou fonte já que o consumo é algo elevado.
Simulação no Tinkercad
Você poderá montar o seu metrônomo numa matriz de contatos, como mostra a figura 3. O Tinkercad tem um problema na hora de fazer a simulação, pois ela não tem um alto-falante em sua base de dados, logo podemos fazer um pequeno ajuste, onde colocamos um Piezo para gerar o ruído , e s em série colocamos um pequeno indutor de 1 a 10 kH e um resistor de 8 ohms para simularmos um alto-falante. Na vida real o circuito funciona, mas na simulação não, o C2 até estoura mas a simulação prossegue. Para você fazer experimentos temos o arquivo disponível para cópia ou teste.
https://www.tinkercad.com/things/itXjfBOfjgi-metronomo
PROVA E USO
Para testar o aparelho basta colocar as pilhas no suporte ou ligar a alimentação externa observando a polaridade e ajustar P1 para que os estalos ocorram na frequência desejada. Se não alcançar a frequência desejada altere o valor de C1. Se o leitor quiser pode calibrar a escala do potenciômetro com base num cronômetro comum ou ainda um metrônomo de verdade. A escala será feita em número de estalos por segundo. Para usar basta ajustar o aparelho para produzir os estalos na frequência desejada. Se desejar uma montagem portátil, para usar em caminhadas por exemplo, o alto-falante pode ser trocado por um fone de baixa impedância (8 a 32 ohms) e a alimentação feita por duas pilhas pequenas.
O QUE EXPLICAR
Se o projeto for utilizado como trabalho ou numa feira de ciências, o aluno deve pesquisar antes a finalidade dos metrônomos no ensino de música e se possível até conseguir um tipo antigo de vareta (uma vareta que vibra acionada por um mecanismo de mola). Depois, deve explicar o princípio de funcionamento dos circuitos osciladores eletrônicos e comparar com os metrônomos antigos. Faça uma analogia entre o comprimento da vareta que determina a frequência nos tipos antigos mecânicos e o valor do capacitor C1 que determina a frequência no tipo eletrônico. Num trabalho de eletrônica tenha em mãos diversos valores de capacitores para usar em lugar de C1 mostrando então como esse componente influi na frequência do aparelho.
OUTRAS APLICAÇÕES
Coloque algumas bolinhas de isopor dentro do cone do alto-falante virado para cima. As bolinhas saltarão ritmadamente a cada estalo. Use este experimento para explicar como funcionam os alto-falantes.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
Q2 - BC558 ou TIP32 - transistor PNP - ver texto
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 10 k ohms - marrom, preto, laranja
R2 - 10 k ohms - marrom, preto, vermelho
P1 - 1 M ohms - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 10 uF/12V - eletrolítico
C2 - 100 uF/12 V - eletrolítico
Diversos:
FTE - 4/8 ohms - alto-falante de 5 a 10 cm
S1 - Interruptor simples
B1 - 6, 9 V - bateria ou fonte - 12 V - fonte - ver texto
Ponte de terminais ou placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte de pilhas ou fonte de alimentação, botão para o potenciômetro, etc.
