Drawdio o Lápiz musical

Qué es

Es un proyecto en el que una placa electrónica montada sobre un lápiz permite producir sonidos audibles mientras se escriben palabras en una hoja de papel con el lápiz.
El circuito fue originalmente diseñado por Jay Silver
Te dejo un archivo de cómo construir el lápiz musical en PDF



drawdio_img 009.JPG
Lápiz musical con placa cuadrada

drawdio_img 011.JPG








Mientras más pequeña sea la placa donde se monta el circuito mejor se podrá acoplar al lápiz. Evidentemente, es mucho más difícil soldar en una placa pequeña los componentes que en una grande, por eso, para este proyecto de instituto trabajamos sobre una placa de 5 x 5 cm.

Listado de Componentes

número
COMPONENTES
Cantidad
0
Porta pilas para 2x R03
1
1
Pilas R03 (AAA )
2
2
Interruptor
1
3
Transistor 2N3906
1
4
Placa perforada BC10x16 cm
base de 5 x 5 cm
5
Altavoz pequeño 0,2 W, 8Ω
1
6
Timer TLC551 CPE4
1
7
Zócalo torneado 8 pin
1
8
C1 570 pF
1
9
C2 0.1 µF
1
10
C3 electrolítico 100 µF, 16V
1
11
R1 10 KΩ, 0.25W
1
12
R2 270 KΩ, 0.25W
1
13
R3 10 MΩ, 0.25 W
1
14
R4 10 Ω, 0.25W
1
15
Cable Rojo 0.25 mm2
20 cm
16
Cable Negro 0.25 mm2
20 cm
17
Cable Blanco 0.25 mm2
20 cm
18
Cable Amarillo 0.25 mm2
20 cm
19
Chincheta
1
20
Lápiz
1
21
Cinta aislante
5 cm

Circuito eléctrico


drawdio_tr_patillaje.jpg
Esquema del Lápiz musical y patillaje del Transistor



Placa acabada: montaje real


drawdio placa con etiquetas.JPG
Componentes soldados en placa


Funcionamiento del Oscilador 551


El núcleo de este circuito es el chip TLC551, un temporizador hermano del conocido 555 pero que funciona a bajo voltaje (1 V, frente a los 5 V del 555). El 551 es un circuito integrado diseñado específicamente para crear temporizadores y osciladores.
El chip 551 va alimentando lentamente con corriente un condensador (C1) que se va cargando hasta que está lleno, entonces se vacía completamente de carga eléctrica y empieza de nuevo el ciclo de carga. La frecuencia de esta oscilación depende de dos resistencias (R1 y R2) y de un condensador (C1). Los valores óhmicos de las resistencias determinan la rapidez con que se carga y descarga el condensador y el tamaño del condensador, medido en faradios, indica cuánto tiempo necesita para llenarse. Las cargas eléctricas que cargan el condensador son electrones muy veloces, así el 551 puede oscilar miles de veces por segundo, esto es miles de Hertzios, como el oído humano es capaz de oír frecuencias entre 20 – 20.000 Hz, si amplificamos las oscilaciones del 551 con un transistor y las convertimos en sonido mediante un altavoz podremos oírlas. Este es el principio del lápiz musical que vamos a construir.
La frecuencia de oscilación se puede calcular en nuestro circuito a partir de la fórmula siguiente:
frecuencia del drawdio.pngC1 = 570 pF = 570 x 10-12 F = 0.00000000057 F
R1 = 10 000 Ω
R2 = 270 000 Ω + Rhombre+ Rgrafito (R2 vale hasta 1 MΩ)
En nuestro circuito, usamos dos resistencias R1 y R2 y una conexión abierta (cables blanco y azul) cuya resistencia se suma a R2. Tenemos dos casos posibles:
1.- Cuando ambos cables, blanco y azul, se cortocircuitan entre sí...
  • R2 = 270 000 Ω + 0 Ω = 270 000 Ω y la frecuencia de oscilación será...
  • f =1 / (ln2 · 570 x 10-12 F · ( 10 000 Ω +2· 270 000 Ω)) = 4600 Hz
2.- Si entre ambos cables, blanco y azul, ponemos a una persona cogiendo el lápiz con mina de grafito con la mano, el valor de R2 aumentará mucho. El cuerpo humano tiene una resistencia aproximada de 200 000 Ω y el grafito de la mina del lápiz tiene sólo 1 Ω por pulgada, pero cuando se escribe en un papel su resistencia sube mucho, hasta 1000 000 Ω por pulgada. Para nuestros cálculos, si llegamos a una resistencia conjunta de 1 MegaΩ entre R2, el grafito y un humano, la frecuencia de oscilación se puede calcular de nuevo:
  • f =1 / (ln2 · 570 x 10-12 F · ( 10 000 Ω +2· 1 000 000 Ω)) = 1260 Hz

En resumen, generaremos con el lápiz musical frecuencias audibles entre 1000 Hz y 4000 Hz.


Vídeos de su funcionamiento