Introducción
En la actualidad tenemos excelentes fabricantes de pastillas piezoeléctricas, conocidos, también, como pickups o sensores, tales como Shadow, TAV Pickups, Fishman, KK sound,
etc. los cuales, nos ofrecen unos transductores de alta calidad, cuyo cometido es convertir las vibraciones mecánicas de los instrumentos de música en señales eléctricas,
las cuales, pueden amplificarse con los métodos convencionales.
Presentamos este texto porque en los últimos tiempos han aparecido unos vídeos en Youtube afirmando que es posible electrificar un instrumento musical
con los discos piezoeléctricos presentes en los relojes despertadores, avisadores y otros artilugios electrónicos.
Como es de común conocimiento, sabemos que la calidad tiene un precio. Un coche de gama alta no es lo mismo que un coche popular, aunque, en ambos casos
tengan cuatro ruedas más la de repuesto. Nos guste o no, así ocurre en la vida. Por otra parte, sabemos que el producto muy barato en muchas ocasiones lo
único que produce es insatisfacción.
Respecto al tema que nos ocupa, empezaremos diciendo que, efectivamente, tanto el piezoeléctrico de un despertador como el pickup piezo para una guitarra
se basan en el mismo principio físico. Pero, mientras que en un despertador el disco piezoeléctrico ha de ofrecer alta salida en una gama de frecuencias muy
estrecha, donde la linealidad de la curva de respuesta es irrelevante, en un instrumento musical la respuesta del piezo, además de otras características, debe de ofrecer
una gama extendida de frecuencias, todas ellas con la misma amplitud. De hecho, si que podemos electrificar un instrumento musical con dichos
piezoeléctricos de despertador, muy baratos, por cierto, pero los resultados obtenidos dificilmente podrán satisfacer a un músico exigente, produciendo
un sonido artificioso, además de una gran tendencia a los acoplamientos (Efecto Larsen).
Evidentemente, cualquier músico es libre de electrificar su instrumento de la manera que más le convenga, aunque nosotros aconsejaríamos que después
realice con el mismo instrumento una prueba comparativa con otro pickup piezo de calidad profesional, tanto del sonido en sí, como de la resistencia a los
acoplamientos cuando aumentamos el volúmen del amplificador. Las pruebas comparativas son cruciales para analizar el fenómeno de la forma más objetiva
posible y este texto pretende demostrar que lo que aquí afirmamos es absolutamente cierto.
Un piezoeléctrico es un transductor reversible
Un transductor reversible convierte las variaciones de voltaje en vibraciones mecánicas pero, a su vez, también las vibraciones mecánicas en variaciones
de voltaje. Desde el punto de vista físico-matemático, podemos dividir este componente en tres partes: el circuito eléctrico de entrada, el sistema mecánico
y, finalmente, cuando el transductor ha de funcionar como altavoz, el circuito acústico de salida. También vale el caso opuesto: el circuito acústico de
entrada, el sistema mecánico y el circuito eléctrico de salida. Este último caso es el que nos ocupa en este momento.
Falta añadir que, desde este punto de vista, entre el circuito electrico y el mecánico existe lo que llamamos el transductor eléctrico-mecánico y, entre el
circuito mecánico y el acústico tenemos el transductor mecánico-acústico.
No vamos aquí a desarrollar ninguna teoría físico-matemática sobre todo lo dicho porque no es el lugar adecuado. Basta decir, que cualquier incidencia física
en alguno de los tres sistemas se verá reflejada en los otros dos gracias a los transductores virtuales de acoplamiento descritos hace un momento.
La primera medición: La impedancia eléctrica
En este campo, una de las primeras mediciones que se realizan en el laboratorio es la gráfica de la impedancia eléctrica, la cual, teniendo presente
todo lo dicho en el apartado anterior reflejará, también, el comportamiento mecánico-acústico del sistema. Para ello, podemos realizar determinado arreglo
con un disco piezoeléctrico conectado a un registrador que nos mostrará la variación de la impedancia eléctrica a medida que aumentamos la frecuencia de barrido. Es decir, expresamos
gráficamente la función: Z = f(fr).
La gráfica adjunta se ha obtenido con una cerámica de tamaño medio, la cual presenta dos fuertes resonancias, fiel reflejo de la parte mecánica.
Estas frecuencias son 900Hz y 3300Hz.
También, observamos que estas resonancias son muy puntiagudas, esto es, tienen un factor Q muy elevado, lo cual, hace muy difícil eliminarlas.
Por otra parte, estas resonancias nefastas se trasladarán hacia los graves o los agudos según sea el tamaño del disco o grosor del sustrato pero no
desaparecerán, es decir, siempre están presentes.
La segunda medición: La respuesta de frecuencia
Si, por ejemplo, medimos la respuesta de frecuencia de la cerámica, sin modificar ninguna de sus características, las resonancias también aparecen
en la gráfica de respuesta en frecuencia, un tanto desplazadas según el tipo de fijación, haciendo impracticable su utilización en el campo musical.
Con el disco piezoeléctrico anterior obtenemos el siguiente resultado:
Si, ahora, utilizamos este disco para reproducir y amplificar electricamente, las vibraciones mecánicas producidas por una guitarra, ocurren dos fenómenos
nefastos:
- Con una gráfica de respuesta tan irregular, el timbre del instrumento quedará enmascarado. Con instrumentos acústicos de gran calidad esta respuesta
es inadmisible. Reproducir, en estas condiciones, el sonido de una guitarra acústica, no digamos un violín, es una auténtica aberración. Algunas notas
sonarán más fuertes, otras con un nivel más bajo que el resto, desapareciendo el equilibrio tonal y timbre del instrumento.
- Los picos positivos presentes en la grafica son puntos donde aparecerá el acoplamiento o efecto Larsen cuando incrementemos el volúmen, tal como
comentamos más arriba. La solución será bajar el nivel pero, entonces, el resto del sonido del instrumento será demasiado bajo para una audición cómoda.
De hecho, si aumentamos mucho el volúmen de reproducción, este efecto siempre aparece, pero con un disco piezoeléctrico standard aparecerá mucho, muchísimo
antes que con un pickup profesional.
Estas cerámicas de respuesta irregular (todas) son útiles para, por ejemplo, los relojes despertadores donde el ingeniero diseñador hará coincidir
la gama de frecuencias del oscilador electrónico con uno de los picos positivos.
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La solución
Así, pues, los ingenieros, trabajando con el tamaño, espesor y tipo de cerámica (circonato de plomo, titanato de bario o ambos en las proporciones adecuadas).
También, escogiendo el tipo de material más adecuado para el sustrato y añadiendo, además, resistencia mecánica al conjunto, puede logarse una excelente
respuesta en frecuencia, tal como la gráfica que presentamos: (TAV - TB38)
Conclusiones
Si usted es un músico aficionado sin recursos económicos y, además, muy poco exigente con el sonido producido, puede utilizar un piezo de despertador o
alarma pero tenga presente que los resultados, desde el punto de vista acústico serán muy mediocres, perjudicando a la propia música, puesto que muchos
oyentes se cansaran del timbre producido por su instrumento. Ni usted ni ellos sabrán el motivo, pero lo cierto es que una respuesta tan irregular
acabará produciendo en el oyente cansancio auditivo, además de los consabidos acoplamientos acústicos (Efecto Larsen).
Si, por el contrario, usted es un músico exigente, poseedor de un buen instrumento acústico, deseará que nada distorsione ese magnífico sonido que tanto
le ha costado conseguir ensayando duro y gastando su dinero en un instrumento musical de gran calidad.
Le aconsejamos que, si es excéptico, haga la prueba y saque sus propias conclusiones al respecto.
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