AFINADOR ELECTRONICO PARA INSTRUMENTOS MUSICALES

El circuito que proponemos en este artículo es un indicador "de frecuencia" a través de la lectura de un instrumento: la aguja o el display dará una indicación máxima cuando la frecuencia del sonido captado por un micrófono de electret sea la misma para la cual el aparato ha sido previamente ajustado. Una característica interesante es su bajo consumo, razón por la cual puede ser alimentado con pilas para obtener un instrumento portátil.

DESARROLLO

La indicación precisa de la frecuencia de emisión de una nota de un instrumento musical es la mejor manera de hacer su afinación.

Los procesos más usados de afinación hacen uso de un patrón que debe ser comparado con el sonido emitido por el instrumento, lo que requiere el "buen oído" del músico o afinador. Existe entonces un oscilador patrón que tanto puede ser electrónico, como el tradicional diapasón que debe activarse para que dé normalmente la nota (LA) de 440Hz.

Lo 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 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):

 
 
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 capacitares 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 capacitares 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 capacitares 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 12kohm 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.

 
Adaptación de Horacio D. Vallejo
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
MATERIAL