¿Tienes una guitarra acústica, un ukelele o un cavaquinho y te gustaría conectarlo a un amplificador?
Una solución sencilla y muy interesante es construir tu propia pastilla piezoeléctrica, también conocida como pastilla de cristal.
Eso es exactamente lo que hice con uno de mis ukeleles. El instrumento no tenía ningún sistema de captación, así que instalé un cristal piezoeléctrico en su cuerpo y un conector de salida P10 (6,35 mm) para poder conectarlo directamente a un amplificador.
El proyecto es bastante sencillo y, además de transformar el instrumento, es un excelente experimento para comprender cómo un cristal piezoeléctrico puede convertir una vibración mecánica en una señal eléctrica.
¿Qué es una pastilla piezoeléctrica?
El componente principal de este proyecto es el elemento piezoeléctrico.
Probablemente ya te hayas encontrado con este componente dentro de:
zumbadores;
timbres;
juguetes;
alarmas;
pequeños dispositivos que producen sonido.
Pero tiene una característica interesante: el efecto piezoeléctrico puede funcionar en ambos sentidos.
Podemos aplicar electricidad para producir vibración, pero también podemos deformar mecánicamente el material y obtener una diferencia de potencial eléctrico.
Es precisamente esta segunda propiedad la que utilizamos en la pastilla.
La vibración se convierte en electricidad
Cuando tocamos una cuerda del instrumento, producimos una vibración.
Esta vibración se transmite al:
puente;
tapa armónica;
cuerpo del instrumento.
Si colocamos el elemento piezoeléctrico en un lugar adecuado, esta vibración provoca pequeñas deformaciones en el material piezoeléctrico.
Como resultado, aparece una pequeña tensión eléctrica entre sus terminales.
Podemos representar el proceso de la siguiente manera:
La cuerda vibra
↓
El instrumento vibra
↓
El piezoeléctrico se deforma
↓
Se genera una señal eléctrica
↓
La señal viaja por el cable
↓
Amplificador
↓
Altavoz
En mi proyecto, la señal producida por el piezoeléctrico se envía al amplificador, lo que nos permite escuchar el sonido amplificado del ukelele.
¿Por qué se llama pastilla de «cristal»?
En el artículo original utilicé la expresión pastilla de cristal y expliqué que el nombre está relacionado con la estructura piezoeléctrica del componente. Cuando el material se deforma, genera una diferencia de potencial eléctrico entre sus terminales.
Es esta pequeña diferencia de potencial la que transporta la información correspondiente a las vibraciones del instrumento.
No necesitamos instalar una pila en el piezoeléctrico para que produzca esta señal.
Una pastilla pasiva extremadamente sencilla
Esta es una de las grandes ventajas de este experimento.
La pastilla básica no necesita:
pila;
fuente de alimentación;
circuito integrado;
transistor.
En su forma más sencilla, tenemos básicamente:
piezoeléctrico + cable blindado + conector P10.
Es difícil imaginar un sistema de captación mucho más sencillo.
El cristal piezoeléctrico
El componente que utilicé se puede encontrar en tiendas de electrónica.
Normalmente tiene el aspecto de un pequeño disco metálico, con una zona de material piezoeléctrico en uno de sus lados.
Existen diferentes tamaños.
Para un primer experimento, podemos trabajar con un disco piezoeléctrico común y observar cómo responde a las vibraciones.
Haz una prueba antes de instalarlo en el instrumento
Antes de plantearte perforar una guitarra acústica o un ukelele, vale la pena realizar una prueba sencilla.
Conecta provisionalmente el piezoeléctrico a un cable adecuado y envía la señal a una entrada de audio compatible.
Después, da unos golpecitos suaves al disco o colócalo contra una superficie que esté vibrando.
Notarás inmediatamente que puede detectar:
contactos;
golpes;
vibraciones.
Este experimento te ayudará a comprender el principio de funcionamiento antes de instalar definitivamente la pastilla.
El circuito de la pastilla
En la página original también muestro el circuito utilizado para conectar el cristal piezoeléctrico a la salida del instrumento.
El principio es sencillo: necesitamos conectar los dos terminales del piezoeléctrico al conector de salida.
Pero hay un detalle muy importante:
el cable debe ser blindado.
¿Por qué utilizar cable blindado?
En mi proyecto recomendé expresamente utilizar cable blindado para evitar el zumbido de la red eléctrica.
Esto se debe a que estamos trabajando con una señal de audio relativamente pequeña.
Un cable común puede actuar como una especie de antena y captar interferencias presentes en el entorno.
El resultado puede escucharse a través del amplificador como ese conocido:
«hummmmmm…»
Por eso, el cable blindado es una opción mucho mejor.
¿Cómo funciona el cable blindado?
De manera simplificada, tiene:
conductor central → señal
y
malla exterior → referencia/blindaje.
La malla rodea el conductor de señal y ayuda a protegerlo contra las interferencias electromagnéticas.
Este principio se utiliza en prácticamente todos los equipos de audio.
Precisamente por eso, los cables de guitarra no son simplemente dos cables comunes colocados uno al lado del otro.
El conector P10
Para conectar el ukelele a un amplificador, instalé un conector hembra P10 (6,35 mm) en el lateral del instrumento.
De esta manera, la conexión externa quedó extremadamente sencilla:
instrumento → cable P10 → amplificador.
Ahora el instrumento puede conectarse de la misma manera que muchos otros instrumentos electrificados.
¿Dónde instalé el conector en el ukelele?
Este es un detalle interesante de mi montaje.
El ukelele tiene una boca muy pequeña.
Esto dificulta introducir la mano en el instrumento para trabajar durante la instalación.
Por esta razón, hice el agujero e instalé el conector en una zona lateral desde la que podía acceder al interior con mayor facilidad.
Es decir, la posición no se eligió únicamente por motivos estéticos.
También se eligió pensando en el:
montaje.
Antes de perforar tu instrumento
Aquí conviene hacer una recomendación importante.
Perforar el instrumento es una modificación permanente.
Antes de utilizar el taladro, comprueba:
dónde quedará colocado el conector;
si hay suficiente espacio en el interior;
si podrás apretar la tuerca;
si existen refuerzos estructurales en esa zona;
si el conector tiene la longitud suficiente.
En el caso de un instrumento de gran valor o importancia histórica, no haría una modificación permanente sin considerar primero una solución reversible o consultar a un luthier.
Prueba la posición del piezoeléctrico antes de pegarlo
El lugar donde se instala el piezoeléctrico influye considerablemente en el resultado.
Esto se debe a que las distintas zonas del instrumento no vibran exactamente de la misma manera.
Por lo tanto, una estrategia interesante consiste en probar provisionalmente diferentes posiciones antes de fijarlo definitivamente.
Toca el instrumento.
Escucha.
Cambia el piezoeléctrico de posición.
Vuelve a tocar.
Así podemos buscar una zona que proporcione una respuesta más interesante.
No se trata únicamente de «sonido» o «ausencia de sonido»
La posición puede modificar características como:
volumen;
graves;
agudos;
ataque;
ruidos mecánicos.
El piezoeléctrico capta vibraciones estructurales.
Por lo tanto, también puede captar cosas que normalmente no percibimos con tanta intensidad acústicamente.
También puede captar golpes en el cuerpo del instrumento
Esto también puede ser una ventaja.
Si utilizas técnicas percusivas en una guitarra acústica o un ukelele, el piezoeléctrico puede captar los golpes realizados directamente sobre el cuerpo.
Dependiendo de tu forma de tocar, esto abre posibilidades interesantes.
El instrumento deja de proporcionar únicamente el sonido producido por sus cuerdas.
Pero existe un problema: la realimentación acústica
Un sistema de captación instalado en un instrumento acústico puede producir realimentación acústica, especialmente cuando utilizamos amplificación a volúmenes elevados.
En mi ukelele adopté una solución muy sencilla:
Coloqué espuma gruesa dentro del cuerpo del instrumento.
Según la experiencia que describí en el artículo original, la solución funcionó muy bien.
No tuve problemas de realimentación acústica, ni siquiera cuando utilicé el ukelele en el estudio.
¿Qué ocurre durante la realimentación acústica?
Puede producirse un ciclo de realimentación acústica:
El instrumento produce sonido
↓
La pastilla envía la señal al amplificador
↓
El altavoz reproduce el sonido
↓
El sonido del altavoz hace vibrar el instrumento
↓
La pastilla vuelve a captar la vibración
↓
El amplificador vuelve a amplificar la señal
El ciclo puede continuar y aumentar rápidamente de intensidad.
Es el conocido fenómeno de feedback.
La espuma ayuda a controlar las resonancias
En mi montaje, la espuma gruesa colocada dentro del ukelele ayudó a controlar precisamente este comportamiento.
Sin embargo, existe una consecuencia evidente: colocar material dentro de la caja de resonancia también puede modificar la manera en que el instrumento resuena acústicamente.
Por lo tanto, esta solución debe evaluarse según el objetivo que se quiera alcanzar.
En mi caso, funcionó muy bien para el uso que tenía previsto.
Las pastillas piezoeléctricas y magnéticas son diferentes
Una pastilla magnética convencional de guitarra funciona principalmente mediante la interacción entre:
cuerdas metálicas + campo magnético.
El piezoeléctrico funciona de otra manera:
vibración mecánica → deformación del material → señal eléctrica.
Esto permite utilizar un piezoeléctrico en instrumentos para los que una pastilla magnética convencional no sería una solución natural.
Por eso funciona tan bien como experimento para un ukelele
Las cuerdas de muchos ukeleles no son ferromagnéticas.
Por lo tanto, una pastilla magnética convencional no funciona de la misma manera que lo haría en una guitarra con cuerdas adecuadas.
El piezoeléctrico no depende de ese principio.
Lo que le interesa es la:
vibración.
Por eso es una solución tan interesante para:
ukelele;
guitarra acústica;
cavaquinho
y muchos otros instrumentos acústicos.
El piezoeléctrico tiene una característica eléctrica importante
El piezoeléctrico presenta una impedancia relativamente elevada.
Esto significa que la entrada a la que se conecta puede influir considerablemente en su respuesta sonora.
En un experimento sencillo, podemos conectarlo directamente a una entrada adecuada de un amplificador, como hice en este proyecto.
Sin embargo, si queremos desarrollar más el sistema, existe una mejora muy interesante:
añadir un preamplificador con alta impedancia de entrada.
¿Para qué serviría un preamplificador?
Podría funcionar como una interfaz entre:
el piezoeléctrico
y
el equipo de audio.
Además de proporcionar una mejor adaptación de impedancias, un circuito activo podría ofrecer:
ganancia;
control de volumen;
ecualización;
adaptación de la señal mediante un búfer.
En ese momento, nuestra pastilla extremadamente sencilla comienza a convertirse en un sistema electrónico de captación más completo.
Es posible hacer una versión con control de volumen
Después de construir la pastilla, podemos plantearnos añadir un potenciómetro.
De esta manera, el instrumento podría disponer de un control local del nivel de señal enviado al amplificador.
Si queremos desarrollar aún más el proyecto, también podríamos añadir controles de tono.
Tenemos entonces una progresión interesante:
piezoeléctrico sencillo
↓
piezoeléctrico + volumen
↓
piezoeléctrico + preamplificador
↓
piezoeléctrico + preamplificador + ecualización.
Pero empieza por la versión más sencilla
Una de las cosas que me gustan de este proyecto es que no necesitamos comenzar con toda esa electrónica.
Primero construimos:
piezoeléctrico → cable → conector P10 → amplificador.
Escuchamos cómo funciona.
Comprendemos el principio.
Después podemos añadir complejidad.
Esta es una manera muy interesante de aprender electrónica.
Ten cuidado al soldar el piezoeléctrico
El disco piezoeléctrico es relativamente delicado.
No es buena idea mantener el soldador calentando sus terminales durante demasiado tiempo.
Prepara todo de antemano:
cable;
soldador;
estaño.
Realiza una soldadura rápida y limpia.
Evita calentar repetidamente la misma zona.
Proporciona también alivio de tensión al cable
Otra precaución importante es evitar que el cable tire directamente de la soldadura del piezoeléctrico.
El instrumento será:
movido;
transportado;
conectado;
desconectado.
Si todo el esfuerzo mecánico llega al punto de soldadura, la conexión puede romperse.
Sujeta correctamente el cable para que la soldadura no actúe como soporte mecánico.
Aísla las conexiones
Después de soldar, protege las zonas conductoras expuestas cuando sea necesario.
Podemos utilizar materiales adecuados, como tubos termorretráctiles en los puntos donde resulte apropiado.
La idea es evitar:
cortocircuitos;
contactos accidentales;
cables sueltos.
Incluso un montaje sencillo merece un buen acabado.
Prueba todo antes de cerrar el instrumento
No completes la instalación para descubrir después que existe algún problema.
Mientras el sistema todavía esté accesible:
conecta el cable;
conéctalo al amplificador con el volumen bajo;
toca el instrumento;
mueve cuidadosamente el cableado;
comprueba si hay zumbidos;
revisa el conector.
Solo entonces debes finalizar la instalación.
Si aparece demasiado zumbido
Empieza comprobando:
el cable blindado;
la continuidad de la malla;
las soldaduras;
el conector P10;
los cables externos utilizados.
En el proyecto original recomendé específicamente utilizar cable blindado para evitar las interferencias procedentes de la red eléctrica.
Si el sonido es demasiado bajo
Primero, confirma que el piezoeléctrico realmente está produciendo una señal.
Después, comprueba:
las soldaduras;
la posición de la pastilla;
el cable;
la entrada del amplificador.
También es importante recordar la cuestión de la impedancia.
Dependiendo de la entrada utilizada, un preamplificador o búfer adecuado puede mejorar considerablemente la transferencia de la señal.
Si hay demasiada realimentación acústica
En mi caso, la solución fue colocar espuma gruesa dentro del ukelele, lo que produjo excelentes resultados incluso cuando utilicé el instrumento en el estudio.
Sin embargo, también conviene comprobar:
la posición respecto al altavoz;
el nivel de volumen;
la ganancia;
la ecualización;
la posición de la pastilla.
La realimentación acústica es el resultado del sistema completo, no únicamente del componente piezoeléctrico.
Lo mejor de este proyecto es ver la electrónica en acción
Cuando estudiamos el efecto piezoeléctrico únicamente desde el punto de vista teórico, podemos memorizar:
«La deformación mecánica produce una diferencia de potencial eléctrico».
Está bien.
Pero aquí hacemos algo mucho más interesante.
Tomamos un pequeño cristal.
Lo colocamos en un instrumento.
Tocamos una cuerda.
Y escuchamos esa vibración a través de un amplificador.
La teoría se convierte inmediatamente en un experimento real.
Del cristal al altavoz
Podemos seguir toda la cadena de la señal:
el dedo mueve la cuerda
↓
la cuerda vibra
↓
el cuerpo del instrumento vibra
↓
el piezoeléctrico se deforma
↓
se genera una tensión eléctrica
↓
el cable blindado transporta la señal
↓
el amplificador aumenta la señal
↓
el altavoz mueve el aire
↓
escuchamos el instrumento amplificado.
Este pequeño proyecto conecta:
mecánica;
electricidad;
electrónica;
acústica;
música.
Mi ukelele funcionando con la pastilla casera
En la página original muestro el ukelele con la pastilla de cristal instalada, el cristal piezoeléctrico, el circuito utilizado, la posición de la espuma colocada dentro del instrumento y un vídeo que demuestra el resultado.
En el vídeo estoy tocando el ukelele a través de un amplificador de guitarra.
Originalmente, el instrumento no tenía ningún tipo de sistema de captación.
Con un componente electrónico extremadamente sencillo, cable blindado y un conector de salida P10, fue posible amplificarlo.
Un excelente primer proyecto de electrónica aplicada al audio
Este es exactamente el tipo de proyecto que considero muy interesante para quienes están empezando.
No es un circuito construido únicamente para observar una lectura en un multímetro.
Al final, tenemos algo que realmente podemos utilizar:
un instrumento acústico amplificado.
Y durante el proceso aprendemos sobre:
piezoelectricidad;
señales de audio;
cables blindados;
interferencias;
conectores P10;
realimentación acústica;
amplificación.
Todo a partir de un pequeño disco piezoeléctrico.
El vídeo está en portugués. Utiliza la función de traducción de YouTube.
¿Quieres aprender electrónica aplicada al audio?
Este proyecto está directamente relacionado con la electrónica aplicada al audio: comenzamos con una vibración mecánica extremadamente pequeña, la convertimos en una señal eléctrica y después necesitamos transportar y amplificar esa señal adecuadamente.
Es precisamente este tipo de aplicación práctica lo que nos permite comprender por qué son importantes conceptos como captación, impedancia, blindaje, preamplificación y amplificación.
En mi Curso de Electrónica Aplicada al Audio, el objetivo es estudiar electrónica aplicando estos conceptos a situaciones reales, desde los componentes básicos hasta los circuitos de captación y amplificación.
La pastilla piezoeléctrica es un excelente ejemplo de este enfoque:
un componente sencillo, un circuito sencillo y un experimento en el que podemos escuchar literalmente la electrónica en funcionamiento.
Para explorar gratuitamente otros contenidos sobre pastillas, transductores, amplificación, pedales y circuitos de audio, visita también la sección de Electrónica Aplicada al Audio.