PrLo que proponemos con este montaje es un sistema
que elimina la necesidad de contar con un buen oído
de músico, pues la indicación de que
la nota se encuentra en la frecuencia correcta es
dada por un instrumento electrónico.
Básicamente nuestro indicador de afinación
consiste en un micrófono, conectado a un filtro
selectivo, que sólo dejará pasar la
señal para el microamperímetro si la
misma está exactamente en la frecuencia preajustada.
Calibrando el filtro para una determinada nota patrón,
como por ejemplo el LA de 440Hz, todas las veces que
el micrófono capte un sonido de esta frecuencia
tendremos la indicación máxima sobre
el instrumento.
El circuito es muy sensible y puede ser usado con
cualquier tipo de instrumento, pues su acción
no depende del timbre y sí de la frecuencia
(altura) de la nota.
Cabe aclarar que una vez montado en una cajita plástica
y alimentado por pilas (y luego de haber sido vez
calibrado), no necesita ningún tipo de ajuste
aparte de conectarlo y desconectarlo.
La base del circuito es un filtro activo "doble
T", cuya estructura se puede observar en el circuito
general de la figura 1 (conectado entre pata 2 y pata
6 del amplificador operacional). El filtro proporciona
una fuerte realimentación negativa sobre un
amplificador en toda la banda, menos en la frecuencia
para la cual es sintonizado.
Así, mientras en la frecuencia exacta del ajuste
su ganancia es del orden de 200 veces, con un factor
de mérito Q = 50, la ganancia para cualquier
otra frecuencia es prácticamente unitaria.
Si hiciéramos un análisis teórico,
veríamos que apenas una octava más abajo
de la frecuencia de resonancia del filtro, la ganancia
cae hasta solamente 1/3, lo que significa que las
notas adyacentes son “casi” rechazadas por
el circuito.
La frecuencia en que un doble T actúa depende
de los valores de sus componentes, de acuerdo con
la siguiente fórmula (los valores corresponden
a los componentes de la figura 1, donde “siempre”
se debe cumplir que R6 = R7, C3 = C4 y VR1 = R6 /
2):
f = 1 / 2 . p . R6 . C3
Haciendo variable uno de los componentes, podemos
ajustar sensiblemente la frecuencia de operación
pero, en la práctica, debido a la tolerancia
principalmente de los capacitores, puede ser necesaria
una adaptación más crítica
a fin de obtener el funcionamiento deseado.
Esta adaptación consiste en la conexión
experimental de capacitores de valores bajos en
el doble T, en paralelo con C4, para bajar la frecuencia
hasta el valor exacto de la nota patrón,
o bien hacer su cambio en un lote hasta llegar al
punto deseado. En el procedimiento para calibración
veremos cómo hacer esto. Para excitar esta
etapa de filtro a partir del sonido del instrumento,
usamos un micrófono de electret, conectado
a una etapa amplificadora con un único transistor.
No precisamos mayor amplificación que esto,
pues el ajuste no debe hacerse lejos del indicador.
Con un único transistor, tendremos sensibilidad
para que en el caso de una guitarra, por ejemplo,
el mismo puede quedar a 30 ó 40 cm del micrófono,
y con esto, obtendremos deflexión total de
la aguja del instrumento cuando se consigue la nota
correcta.
El indicador es un microamperímetro de 0-200µA
que puede ser aprovechado de un VU-metro común
de bajo costo.
Observe que la utilización de un amplificador
operacional en la configuración indicada
exige el empleo de una fuente de alimentación
simétrica. Esta fuente consiste en dos juegos
de cuatro pilas pequeñas, que tendrán
excelente durabilidad dado el bajo consumo de corriente
del aparato y al hecho de que su utilización
se hará en intervalos de tiempo cortos.
El diagrama completo del indicador aparece en la
figura 1. Para el montaje podemos emplear una placa
de circuito impreso como la mostrada en la figura
2. El integrado 741 se puede montar en un soporte
(zócalo o base) DIL, lo que facilitará
su sustitución y evitará el calor
en el proceso de soldado.
Los resistores son todos de 1/8W ó 1/4W y
los capacitores de filtro (C3, C4y C5) pueden ser
de poliéster o cerámica, así
como los demás, excepto C6 y C7, que son
electrolíticos para 16V ó más.
El micrófono de electret es del tipo de dos
terminales, debiendo observarse su polaridad mientras
que Q1 puede ser cualquier transistor de silicio
de uso general.
VR1 y VR2 son trimpots multivuelta cuyo ajuste deberá
hacerse solo una única vez después
del montaje del aparato.
Para la alimentación usamos dos soportes
de 4 pilas pequeñas.
Como tenemos una fuente de alimentación simétrica,
el interruptor usado es doble (SW1). Podemos usar
para este fin una llave doble inversora, aprovechando
cuatro de sus seis terminales.
El ajuste es algo crítico y puede hacerse
tomando como base dos fuentes de señal. Una
de ellas sería un generador de audio conectado
a un amplificador y ajustado para la frecuencia
exacta de 440Hz. La utilización de un frecuencímetro
en su salida sería importante para obtener
esta frecuencia con precisión.
Otra posibilidad es a partir de un instrumento previamente
afinado o de diapasones mecánicos (silbato
o tipo horquilla).
Debemos ajustar el potenciómetro VR1 para
obtener la máxima indicación de IC3.
Si la aguja tiende a pasar del final de la escala,
ajustamos VR2, que limita su curso.
Si no se consigue la frecuencia exacta de ajuste,
será preciso modificar los valores de los
componentes del doble T. En este punto, con el frecuencímetro,
las cosas son más sencillas, pues podemos
saber cuál es la diferencia de frecuencia
que existe entre el punto de funcionamiento y el
punto deseado.
Si la frecuencia está por arriba de lo esperado,
el accionamiento ocurre con una nota más
alta, entonces debemos aumentar C5 y eventualmente
C3 y C4, conectando en paralelo capacitores de menor
valor (de 220pF a 1nF) hasta obtener el punto correcto.
Si la frecuencia estuviera por debajo de lo esperado,
entonces debemos cambiar C3 y C4 por otros capacitores
de un mismo lote, esperando encontrar unidades con
valores menores dentro de un mismo lote, esperando
encontrar unidades con valores menores dentro de
la banda de tolerancia, o bien reducir sus valores
de 15 ó 20nF e ir conectando capacitores,
de 4nF ó 5n6 en el caso de 15nF y de 1n5
a 2n2 en el caso de 20nF, hasta obtener la afinación
exacta retocada en VR1.
Otra posibilidad menos crítica consiste en
cambiar R6 y R7 por trimpots de 4k7 en serie con
resistores de 12kž y hacer el ajuste fino en
estos componentes. Para usarlo, después de
ajustado, basta conectar la unidad y afinar el instrumento
delante del micrófono. Al dar la nota correcta
(LA = 440Hz) la aguja se moverá hasta la
indicación máxima.
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