Generadores de Percusión (ART858S)

Aunque existen circuitos integrados dedicados que reúnan no sólo los circuitos capaces de generar sonidos de percusión, como también ritmos y hasta tonos puros, usados en órganos electrónicos, no son pocos los lectores que les gustaría tener osciladores simples para elaborar sus propios proyectos o para aplicaciones específicas . En este artículo abordamos algunos circuitos interesantes que se pueden utilizar como base para una batería electrónica, un generador de efectos especiales o un generador de ritmos. La sofisticación en torno a los montajes que presentamos depende exclusivamente de la imaginación de cada lector.

La síntesis de sonidos de cualquier tipo a partir de recursos electrónicos es uno de los más apasionantes trabajos con que puede contar el proyectista electrónico.

Los circuitos relativamente simples, cuando se unen, basándose en las teorías de Fourier, permiten la obtención de cualquier forma de onda a partir de osciladores con señales estandarizadas fáciles de obtener.

Los sonidos de percusión, en especial, ofrecen una gama de aplicaciones muy grande, y por eso se utilizan de forma bastante amplia en la electrónica.

Estos circuitos, normalmente incorporados a integrados dedicados, generan sonidos de baterías, campanas, gongos, tambores, marimbas, timbres, bloques de madera, gotas de agua que caen y muchos otros.

Sin embargo, la configuración básica no es accesible al montador que desea el efecto sólo para una aplicación específica: un simulador de goteo, por ejemplo.

En este artículo damos algunos circuitos básicos con el montaje completo, y que se pueden utilizar para este propósito.

Los circuitos presentados pueden generar los siguientes sonidos:

a) campana pequeña

b) triángulo

c) campana media

d) campana grande

e) copa de cristal

f) tamborim

g) tambor

h) sordo o bumbo

i) gongo

j) goteo (pingo de agua)

k) bloques de madera

l) marimba

 

Las configuraciones son simples de montar y, por lo tanto, se multiplican a voluntad.

Los componentes usados son bastante flexibles, permitiendo que el montador encuentre fácilmente el sonido deseado. Los ajustes son simples, no necesitando recursos especiales.

Los circuitos también pueden ser controlados por un microcontrolador funcionando como shields. Con ellos es posible crear un generador de percusión o un instrumento musical microcontrolado.

 

FUNCIONAMIENTO

Los sonidos puros se caracterizan por formas de onda senoidal de amplitud constante, como se muestra en la figura 1.

 

Fig. 1 - Señal Senoidal de amplitud constante.
Fig. 1 - Señal Senoidal de amplitud constante.

 

Las deformaciones de esta señal, que se deben a armónicos o señales de frecuencias múltiples, se superponen a la señal original. Fourier, un matemático francés, demostró matemáticamente que cualquier forma de onda puede ser obtenida por la superposición de señales senoidales de frecuencias múltiples e intensidades variables, como sugiere la figura 2.

 

Figura 2 - Composición armónica de una señal
Figura 2 - Composición armónica de una señal

 

 

Los sonidos de los instrumentos de percusión no escapan a este análisis, y sus formas de onda son bien definidas pudiendo ser sintetizadas de diversas formas.

Lo que caracteriza un sonido de percusión, sin embargo, es que es una oscilación amortiguada, como muestra la figura 3.

 

Figura 3 - Sonido amortiguado
Figura 3 - Sonido amortiguado

 

Cuando golpeamos una campana, el golpe inicial lo hace entrar en oscilación y, a medida que el tiempo pasa, la oscilación disminuye de intensidad, alterando poco su frecuencia, hasta desaparecer.

Si el tiempo de prolongación de la oscilación (reverberación) es largo tenemos un sonido metálico o de cristal, como la campana, el gongo, una copa de cristal, etc. Sin embargo, si la prolongación es más corta tenemos un sonido más "seco", como el golpe de dos bloques, un tambor, barril, etc.

De forma electrónica, podemos generar señales amortiguadas con diversos tipos de circuitos. El modo más simple es con el doble T, habiendo un elemento activo que proporcione la retroalimentación, como muestra la figura 4.

 

Figura 4 - El circuito de doble T
Figura 4 - El circuito de doble T

 

 

Los elementos del doble T determinan su frecuencia y, con ello, el tipo de sonido que va a generar. La resistencia a la tierra puede ser un trimpot, y en él podemos ajustar el grado de amortiguación de la oscilación y, con ello, obtener el sonido deseado.

Los proyectos que damos a continuación se basan todos en la doble T, pero sus elementos activos varían, pudiendo ser elegidos según las necesidades de proyecto de cada lector.

 

PROYECTO 1 - Generador de Percusión Transistorizado

Nuestro primer circuito es bastante simple y tiene por elemento activo sólo un transistor NPN de uso general. La alimentación de este circuito puede ser hecha con tensiones entre 6 V y 12 V, y el disparo para obtener la oscilación amortiguada admite diversas opciones.

Una de ellas consiste en un sensor de toque o interruptor de presión a tierra, conectado en el punto X. Otra opción es la conexión de este punto a la salida de alguna función lógica, por ejemplo, CMOS.

En la figura 5 tenemos el diagrama completo del primer oscilador de percusión.

 

Figura 5 - Diagrama del primer oscilador
Figura 5 - Diagrama del primer oscilador

 

 

La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 6.

 

Figura 6- Placa para el montaje
Figura 6- Placa para el montaje

 

 

Los sonidos obtenidos dependen de los valores de los condensadores usados y también de los ajustes en el trimpot. Entonces tenemos la siguiente tabla:

 


 

 

 

El montador puede hacer experimentos con otros valores de condensadores, siempre manteniendo la relación de que C3 sea el doble de C1 y C2. Tanto mayores los valores de estos componentes, más grave será el sonido producido.

El transistor admite equivalentes, como el BC547, BC549, etc.

La alimentación se puede realizar con pilas o batería, para un solo oscilador.

La señal del circuito se debe aplicar a la entrada de un buen amplificador.

 

Semicondutor:

Q1 - BC548 o equivalente - transistores NPN de uso general

 

Resistores (5%, 1/8 W):

R1, R2 - 47 k ohms

R3 - 6,8 k ohms:

P1 - trimpot de 47 k ohms

 

Capacitores:

C1, C2 - ver el texto (cerámicos o poliéster)

C3 - ver texto (cerámico o poliéster)

C4 - 4,7 uF - electrolítico de 16 V

C5 - 100 uF - electrolítico de 16 V

 

Varios:

Placa de circuito impreso, jack de salida, hilos, soldadura, etc.

 

PROYECTO 2 - Generador de Percusión Con Circuito Integrado

El elemento activo de este circuito es un amplificador operacional tipo 741

Si se montan varias unidades se pueden utilizar operaciones dobles como el LM1458 o 1448, para mayor economía y compacidad.

La fuente de alimentación de 9 a 12 V debe ser simétrica. Conforme los valores del doble T tenemos los instrumentos o sonidos sintetizados.

En X podemos conectar un sensor de tacto o la salida de funciones lógicas para el accionamiento automático.

Evidentemente, también en este caso experiencias con valores diferentes de los indicados y con el ajuste pueden llevar a sonidos intermediarios.

En la figura 7 tenemos el diagrama completo del aparato.

 

Figura 7 - Diagrama para el proyecto 2
Figura 7 - Diagrama para el proyecto 2

 

 

En la figura 8 tenemos la disposición de los componentes, para una unidad generadora, en una placa de circuito impreso.

 

Figura 8 - Placa para el proyecto 2
Figura 8 - Placa para el proyecto 2

 

 

Sugerimos el uso de sockets para el circuito integrado. Para los sonidos más graves C4 se debe aumentar a 470 nF.

En la figura 9 damos sugerencia de fuente simétrica que puede alimentar diversas unidades del tipo indicado.

 

Figura 9 - Sugerencia de fuente simétrica
Figura 9 - Sugerencia de fuente simétrica

 

 

El transformador tiene primario según la red local y secundaria de 9 + 9 V con al menos 200 mA de corriente. Los diodos son 1N4002 o equivalentes, y los electrolíticos son de 16 V. Este circuito debe conectarse a la entrada de un buen amplificador de audio.

En la figura 10 tenemos un mezclador que puede ser usado con los dos proyectos para obtener una batería electrónica, admitiendo diversas entradas, sin problemas.

 

Figura 10 - Mezclador para varios generadores
Figura 10 - Mezclador para varios generadores

 

 

La alimentación por medio de fuente con circuito no blindado puede resultar en roncos cuando se utiliza un sensor de tacto.

Un sensor de tacto "infalible", con un CMOS integrado, se muestra en la figura 11.

 

Figura 11 - Sensor de tacto CMOS
Figura 11 - Sensor de tacto CMOS

 

El disparador produce un solo pulso de disparo sin repiques, ayudando a obtener una acción mejor para este circuito.

Otra posibilidad de circuito de disparo monoestable tiene por elemento básico un circuito integrado 555 y se muestra en la figura 12.

 

 

Figura 12 - Disparo con el 555
Figura 12 - Disparo con el 555

 

El condensador determina el tiempo de acción del monoestable, debiendo ser dimensionado conforme la aplicación o sonido generado. Un circuito muy interesante, derivado de los dos proyectos indicados, es un simulador de goteo que puede servir de base para una broma.

Este circuito entra en acción cuando la luz se apaga, produciendo el sonido similar al de la caída de gotas de agua, perturbando a la persona que está en el lugar. Cuando la persona enciende la luz para comprobar de dónde viene el sonido, se detiene inmediatamente!

En la figura 13 tenemos esta broma, cuya frecuencia se ajusta en P1.

 

Figura 13 - Un goteador
Figura 13 - Un goteador

 

El potenciómetro P2 ajusta el punto de disparo, regulando, por lo tanto, la sensibilidad del LDR.

El LDR puede ser de cualquier tipo, redondo común.

 

Semiconductor:

Cl1 - 741 - circuito integrado amplificador operacional

 

Resistores (1/8 W, 5%):

R1, R2 - ver texto y tabla

P1 - trimpot de 1 M ohms

 

Condensadores:

C1, C2 - 10 nF - cerámicos o de poliéster

C3 - 4,7 nF - cerámicos o de poliéster

C4 - 100 nF o mayor - ver texto - cerámico o de poliéster

C5, C6 - 100 uF - electrolíticos de 16 V

 

Varios:

Placa de circuito impreso, zócalo para el circuito integrado, fuente simétrica, jack de salida, sensor, hilos, soldadura, etc.