sábado, 29 de agosto de 2020

Pocket Piano

Además de mi videojuego portátil Play & Time Dragon, otro pequeño aparato electrónico que tuve de niño fue un pequeño piano de bolsillo. Su construcción es muy parecida al videojuego Dragon, con la diferencia de que no tiene pantalla, tiene muchos más botones y emite más sonidos.

El piano tiene 24 teclas. Dos de ellas, las de la derecha, sirven para hacer sonar un ritmo (rhythm) de acompañamiento y fijar su velocidad (speed). El resto son notas musicales.

Si levantamos el frontal que está sujeto mediante pestañas podemos ver el interior del piano electrónico. Arriba a la izquierda se encuentra el altavoz piezoeléctrico y abajo el teclado de goma. En el frontal hay unas rendijas para dejar salir el sonido del altavoz y el hueco para que las teclas del teclado queden accesibles en el exterior.

Si quitamos el teclado, que está sujeto a la carcasa por dos pivotes a cada lado, podemos ver debajo la placa con los circuitos electrónicos que hacen funcionar el aparado. El altavoz y la placa están pegados a la carcasa.

En el centro de la placa se encuentra un microcontrolador que recibe las pulsaciones de las teclas y envía las notas musicales al altavoz. Está recubierto por epoxy u otro tipo de resina o plástico para protegerlo.

En la placa podemos ver como debajo de cada una de las teclas del teclado llegan dos pistas desde el microcontrolador con tres apéndices enfrentados y encajados. En la parte de atrás del teclado cada tecla tiene un círculo de material conductor de la electricidad. Cuando se presiona una tecla este círculo hace contacto con los apéndices, se cierra el circuito entre las dos pistas y el microcontrolador detecta la pulsación de la tecla.

En la parte de arriba a la derecha de la placa hay dos alojamientos para dos pilas AG3 de 1,5 V. El piano se guardó con las pilas puestas y cuando lo encontré había salido de las pilas una sustancia que había manchado las pistas cercanas. Me sucedió algo similar con un portátil que compré de segunda mano. Es muy importante no guardar los aparatos con las pilas puestas.

Limpié la placa con cuidado y vi que las pistas del altavoz estaban cortadas. Tuve que soldar dos cables a las pistas antes del corte y conectarlos a los cables de los altavoces. Por último compré nuevas pilas y el piano volvió a funcionar.

El siguiente paso era probarlo y saber que notas producían cada una de las teclas. Para ello usé el programa para afinar instrumentos Lingot. Este programa además muestra la frecuencia de la nota. Debemos colocar el piano cerca del micrófono del ordenador o usar un micrófono externo de la mejor calidad posible. Al pulsar la tecla número uno vemos que la nota es D5 según el sistema de notación musical anglosajón e índice acústico científico. En el sistema de notación musical latino e índice acústico científico es Re5 (Re quinta octava).

También podemos ver que la frecuencia es 603,22 Hz cuando la frecuencia de referencia para Re5 es 587,33 Hz. Está un poco alta, acercándose a la siguiente nota, Re#5 (Re sostenido quinta octava), con 622,25 Hz de referencia. Se puede ver como la aguja está muy girada a la derecha.

Cada una de las notas musicales es una serie de ondas sonoras con una frecuencia determinada. Esta es la frecuencia que debe enviar el microcontrolador al altavoz piezoeléctrico para generar el sonido de la nota pulsada. El altavoz vibra con la frecuencia de las ondas electromagnéticas y crea ondas sonoras análogas. Si miramos con un osciloscopio la corriente eléctrica que llega al altavoz veremos que el ciclo de la onda es de aproximadamente 1651,68 µs y la frecuencia 1000000 µs / 1651,68 µs = 605.44 Hz, aproximadamente lo marcado por el programa Lingot.

Si grabamos la nota con un programa de audio como Audacity y hacemos un análisis de frecuencias veremos como junto a otras frecuencias del ruido de fondo está la frecuencia de la nota. Para ello debemos seleccionar el trozo de audio donde suena la nota y en el menú "Analyce" seleccionar "Plot spectrum...".

Las notas se distribuyen en las teclas del teclado, empezando por la izquierda, de menor a mayor frecuencia. A menor frecuencia el sonido es más grave y a mayor frecuencia más agudo. Las notas de las teclas negras tienen una frecuencia intermedia entre las blancas anterior y posterior. Reciben el nombre de sostenido en relación a la nota anterior o bemol en relación a la nota posterior, por ejemplo la nota de la tecla negra entre Do y Re debe ser Do sostenido (Do#)/Re bemol (Reb).

El piano venía con un librito con partituras en las que se indica el número de tecla de cada nota. A la tecla uno le correspondería un Do5 (523,25 Hz) en lugar de un Re5 cercano al Re#5. El resto de teclas también tiene la frecuencia demasiado alta. El piano parece estar desafinado o las notas del librito ser erróneas. Puede que al ser un juguete, en su diseño y fabricación no importara que la afinación fuera muy precisa, o quizás alguno de sus componentes se haya deteriorado con el tiempo. Comprobé que las resistencias estaban bien y cambié todos los condensadores pero la onda se mantiene prácticamente igual.

Usando condensadores y resistencias de otros valores quizás se podría bajar la frecuencia de las notas pero ya no voy a desoldar y soldar más componentes por miedo a romper el aparato. Otro día haré un articulo sobre frecuencias y notas utilizando una placa de pruebas y/o el altavoz del ordenador. Esta es la base de la música electrónica, luego se pueden añadir efectos, conectar instrumentos eléctricos, utilizar grabaciones de instrumentos y todo lo que permite el sistema MIDI.

No hay comentarios:

Publicar un comentario