Mais simples do que isso, só se não usar nenhum componente! Mais interessante do que isso, só se for de verdade! Assim podemos introduzir este brinquedo eletrônico, um órgão que sem dúvida alguma, servirá para despertar os talentos musicais dos pequenos e divertir os marmanjos em festa de fim de ano, reuniões familiares, etc. O nosso “órgão eletrônico ” é ultra simples e barato, porém muito atrativo para os que desejam uma montagem acessível de um brinquedo de efeitos musicais atrativos.
Obs. O artigo é de 1982.Na época era vendido um kit deste projeto.
Nada mais do que 4 transistores, um capacitor e um conjunto de resistores para fazer o instrumento musical básico numa placa de circuito impresso. O alto-falante, a ponta de prova e a bateria completam o conjunto necessário à construção do Tok-Music, um simples órgão eletrônico de brinquedo para estudantes e hobistas e também para “avançados" que gostam de divertir-se.
Mesmo sendo muito simples, o leitor se surpreenderá com o que pode ser feito com este brinquedo já que ele cobre duas oitavas com 13 notas musicais.
Músicas simples podem ser tiradas com facilidade mesmo pelos menos habilidosos.
Recomendamos a montagem deste brinquedo aos leitores que desejam um instrumento musical simples para animar as festas de fim de ano, para dar de presente às crianças, ou que simplesmente gostam de projetos simples e baratos, mas de grande efeito final.
O Tok-Music é alimentado por uma única bateria de 9 V, sendo portanto bastante compacto e portátil. Sua placa de circuito impresso já é um teclado para ser tocado pela ponta de prova não sendo, portanto, exigida habilidade mecânica para esta parte de projetos mais avançados de órgãos eletrônicos.
FUNCIONAMENTO
Como são produzidos os sons musicais pelos instrumentos eletrônicos?
Um som musical distingue-se por sua frequência e pelo seu timbre. A frequência é o número de vibrações (Hertz) que este som "tem" em cada segundo.
Um som de 300 Hz (300 vibrações por segundo) é diferente em frequência ou altura de um som de 400 Hz.
O timbre é dado pela forma da onda do som. Instrumentos musicais diferentes podem emitir a mesma nota, ou seja, sons de mesmas frequências, mas de timbres diferentes em vistas de suas características físicas, ou seja, o modo como são construídos.
Assim, mesmo tendo a mesma frequência (número de vibrações), a nota DÓ de um violão é diferente da nota DÓ de um piano.
As frequências dos instrumentos musicais são bem determinadas e possuem valores que seguem uma regra matemática.
Cada nota tem uma frequência 1/8 maior que a frequência da nota que a antecede. Assim, partindo do LA 440 Hz, o SI que é a nota seguinte tem a frequência de 493,88 Hz, o DÓ 523, 25 Hz e assim sucessivamente até que chegamos a um novo LÁ que terá exatamente o dobro da frequência do anterior, ou seja, 880 Hz.
Dizemos então que começa uma nova oitava, pois a separação entre as notas cujas frequências são dobradas é de 8 notas. (figura 2)
A eletrônica pode criar sons musicais através de circuitos osciladores. Estes circuitos produzem correntes variáveis que têm sua intensidade alterada na mesma frequência dos sons que queremos produzir.
Assim, quando estas correntes circulam por alto-falantes, elas fazem seu cone vibrar na mesma frequência produzindo os sons musicais. (figura 3)
O timbre do som produzido depende de muitos recursos e é justamente a “cor" do som, ou seja, aquele fator que nos permite distinguir um instrumento de outro e que dá riqueza a peça executada.
Com circuitos complicados podemos dotar o som produzido de qualquer timbre, ou seja, podemos modificar sua forma de onda à vontade, mas isso não acontece com nosso projeto. Somente os chamados “sintetizadores" possuem recursos para fazer isso.
Como o que desejamos é um brinquedo, contentamo-nos com o timbre característico de seu circuito simples, deixando apenas a preocupação da frequência para produzir a nota desejada.
No nosso Tok-Music, o som é produzido por um oscilador cujo diagrama básico é mostrado na figura 4.
Temos dois transistores que formam juntamente com um capacitor C e um resistor R um oscilador de relaxação (Os outros dois resistores não interferem no nosso raciocínio sobre o funcionamento).
Estes dois transistores operam como uma chave" que liga quando o capacitor ligado a eles adquire certa carga, ou seja, quando a tensão entre seus terminais chega a um certo valor.
Quando ligamos o aparelho, a tensão no capacitor não atinge de imediato o valor necessário à ligação da chave de imediato.
De fato, o capacitor carrega-se numa velocidade que depende da oposição que o resistor R oferece à passagem de corrente.
O gráfico da figura 5 mostra como a tensão sobe no capacitor até atingir o ponto de disparo.
Quando ocorre o disparo, o capacitor se descarrega até um certo tempo quando então os' dois transistores “desligam". Um novo ciclo de carga começa então.
Conforme o valor do capacitor e do resistor podemos ter a repetição deste ciclo tantas vezes por segundo quanto seja a frequência da nota musical desejada.
Assim, se o ciclo ocorrer 400 vezes por segundo, a nota produzida será de 400 Hz.
O projeto do nosso brinquedo é simples quanto à produção de todas as notas.
O capacitor C é mantido fixo, enquanto que, para cada nota é colocado um valor de R.
Assim, para a primeira nota, a mais baixa, o R tem um valor de 100 k.
Na segunda nota, colocamos no circuito um segundo resistor (R2) que se soma a R de tal modo a obtermos a frequência desejada. (figura 6)
Um problema que ocorre na prática é que o valor necessário a obtenção da nota seguinte, segundo a relação matemática que já vimos, nem sempre corresponde aos valores de resistores que encontramos no comércio.
Temos então de fazer combinações de resistores o que significa que mesmo tendo 13 notas, o número de resistores é na realidade maior.
Como este componente é barato, isso não é problema para o montador.
Completa o circuito um pequeno amplificador de dois transistores para que o som no alto-falante tenha uma intensidade compatível com a finalidade do projeto.
COMPONENTES
Todos os componentes podem ser conseguidos com facilidade. A montagem deve ser feita em placa de circuito impresso, o que significa que o leitor deve ter os recursos para sua elaboração.
Os transistores são comuns, podendo ser os NPN do tipo BC548, BC238 ou seus equivalentes, e os PNP do tipo BC558, BC308 ou seus equivalentes.
O único capacitor usado pode ser tanto cerâmico como de poliéster com 47 nF de valor.
Importantes são os valores dos resistores de 1/8 W que devem ter 10% de tolerância.
O uso de capacitores diferentes (que não tenham o quarto anel dourado) pode prejudicar a obtenção de notas afinadas para seu órgão de brinquedo.
Temos ainda o alto-falante que pode ser de 5 cm, para facilitar a instalação do aparelho numa pequena caixa de madeira ou plástico conforme a figura 7.
Finalmente a ponta de prova que serve para “tocar" nos ilhoses de contacto de cada nota e o conector da bateria de 9 V, completam o conjunto.
MONTAGEM
Comece confeccionando a placa de circuito impresso segundo o desenho em tamanho natural mostrado na figura 8.
Para a soldagem dos componentes na placa você precisará de um soldador de pequena potência e ponta fina além de um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina e chaves de fenda.
Na figura 9 temos o diagrama completo do nosso órgão eletrônico onde todos os componentes aparecem com seus valores.
Para realizar a montagem com perfeição proceda do seguinte modo:
a) Solde em primeiro lugar os transistores observando seu número (a marcação) e também a posição que é dada pela parte achatada, fazendo-a coincidir com os desenhos. Solde os transistores rapidamente, pois eles são sensíveis ao calor.
b) Solde o capacitor C1. Não é preciso observar sua polaridade, mas seja rápido, pois este componente é sensível ao calor. Especial atenção deve ser dada a marcação deste capacitor. As possíveis marcações são: 0,047 - 473 - 47k - 0,05.
c) Solde os resistores observando seus valores que são dados pelas faixas coloridas. Acompanhe a lista de materiais. Seja rápido na soldagem destes componentes.
d) Faça a conexão do alto-falante, usando para esta finalidade dois pedaços de fio flexível de 10 cm cada.
e) Para a ligação do conector da bateria é preciso ter atenção com sua polaridade. O fio vermelho corresponde ao polo positivo e o preto ao polo negativo.
f) Complete a montagem com a ligação da ponta de prova. Esta ponta de prova é do tipo comumente usado em multímetros e outros instrumentos podendo ser conseguida com facilidade nas lojas de materiais. Um pedaço de fio de 25 cm será suficiente para fazer sua ligação e dar mobilidade no seu uso.
Observamos que os pontos em que a ponta de prova toca que corresponde às notas musicais são feitos com ilhoses presos à placa de circuito impresso. Uma versão caseira pode fazer uso de parafusos de latão para esta finalidade devendo o leitor ter especial atenção para seu contacto com a parte cobreada da placa.
Terminada a montagem, confira todas as ligações antes de fazer a prova de funcionamento.
PROVA E USO
Para provar o seu Tok-Music, basta ligar o conector a uma bateria de 9 V em boas condições.
A seguir, toque com a ponta de prova em cada um dos ilhoses da placa de circuito impresso, verificando a emissão de som.
Em todos deve haver a emissão de som, com diferenças de frequências conforme a escala musical.
Se acontecer algum sinal de falha aperte o ilhós correspondente ou passe uma lixa para remover uma eventual camada de óxido que prejudique o contacto.
Obs.: o sistema usado neste brinquedo não permite acordes, ou seja, não podem ser usadas duas pontas simultaneamente em duas notas musicais pois o som será somente da mais alta.
Verificando o funcionamento de seu órgão você poderá instalá-lo em uma caixinha, conforme a sugerida na parte inicial do artigo. Como melhoramentos para o projeto você pode acrescentar um interruptor para ligá-lo e desligá-lo evitando assim o trabalho de tirar a bateria do conector quando fora de uso.
Outra ideia é a ligação de um jaque tipo circuito fechado” junto ao alto-falante, para a ligação de uma caixa acústica externa ou mesmo de- um amplificador.
Lista de Material
Q1 - BC558 - PNP de uso geral
Q2, Q3, Q4 - BC548 - NPN de uso geral
C1 - 47nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
R1 - R10 - R20 - 4k7 (amarelo, violeta, vermelho)
R2 - R4 – 47 k (amarelo, violeta, laranja)
R3 – 1 k (marrom, preto, vermelho)
R5 – R17 – 22 k (vermelho, vermelho, laranja)
R6 - 1k5 (marrom, verde, vermelho)
R7 – 39 k (laranja, branco, laranja)
R8 - R9 - R15 - R23 – 18 k (marrom, cinza, laranja)
R11 – 27 k (vermelho, violeta, laranja)
R12 - R18 - 2k2 (vermelho, vermelho, vermelho)
R13 – 12 k (marrom, vermelho, laranja)
R14 - 8k2 (cinza, vermelho, vermelho)
R16 - 1k8 (marrom, cinza, vermelho)
R19 – 10 k (marrom, preto, laranja)
R21, R22 – 15 k (marrom, verde, laranja)
R24 – 100 k (marrom, preto, amarelo)
R25 - R27 ~ 150 R (marrom, verde, marrom)
R26 – 390 R (laranja, branco, marrom)
Diversos: falante de 8 ohms, bateria de 9 V, placa de circuito impresso, ponta de prova, etc.
