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Sirene modulada para o carro (ART384)

Uma sirene que tenha um som diferente, e que o produza com boa potência a partir de alimentação de 12 V pode ser usada no carro. No carro, esta sirene pode atender à diversas finalidades como por exemplo chamar a atenção se o veículo for uma viatura de socorro ou mesmo em desfiles, quando usada num carro particular. Mas, o melhor uso certamente é em alarmes. Seu som, mais suave e diferente das buzinas realmente chamará a atenção se o veículo for alvo de uma tentativa de roubo.

Todos que gostam de instalar efeitos especiais de som no carro procuram circuitos que gerem sons diferentes. O circuito apresentado gera tons modulados em frequência e tonalidade que são alternados em um ritmo que pode ser ajustado.

Algumas características do projeto facilitam seu uso no carro e o tornam acessível a qualquer montador como, por exemplo, o uso de componentes comuns, a alimentação de 12V e a possibilidade de se ajustar os efeitos segundo uma ampla gama de valores.

Uma aplicação doméstica também pode ser sugerida, por exemplo, em conjuntos musicais e salões de festas. Neste caso, apenas o circuito de efeito pode ser aproveitado, injetando-se seu sinal via mixer num amplificador de maior potência que seja usado na sonorização ambiente.

É claro que os leitores que gostam de fazer experiências com sons diferentes terão neste projeto um "prato-cheio" já que as combinações de posições dos 5 trimpots permitem a obtenção de uma quantidade quase que infinita de sons, o que tornam o aparelho uma verdadeira caixa de efeitos.

Na verdade, montado o aparelho numa caixa maior e trocando-se os trimpots por potenciômetros, o aparelho pode facilmente sofrer uma transformação neste sentido, podendo ser usado em estúdios ou com finalidades puramente experimentais.

 

Características:

* Tensão de alimentação: 3 a 15V (típico: 12V)

* Corrente máxima sem o amplificador: 1 mA (tip)

* Número de ajustes: 3 (min)

* Tipo de modulação: em frequência e intermitente

 

COMO FUNCIONA

O circuito integrado 4093B, que é a base do projeto, consiste em 4 portas NAND disparadoras de 2 entradas que tanto podem ser usadas na sua função lógica normal como também em osciladores e inversores.

No caso dos osciladores, usamos apenas um resistor e um capacitor para obter esta configuração.

Para termos um oscilador de frequência variável, que pode varrer a faixa de 0,01 Hz ou menos até perto de 1 MHz, precisamos apenas trocar o resistor fixo por um potenciômetro em série com um resistor de valor apropriado.

No nosso projeto usamos então três das quatro portas como osciladores de frequências diferentes.

CI-1a é o oscilador mais lento que vai justamente determinar a cadência das variações dos sons gerados. Trata-se, portanto do oscilador usado na modulação da sirene.

A frequência deste oscilador é basicamente determinada por C1 que pode ser alterado e pelo trimpot P1. Mudanças nos valores de C1 na faixa de 1 µF a 47 µF permitem alterar a faixa de frequências varrida pelo ajuste de P1. Se o leitor quiser fazer experiências, estes valores podem ser experimentados.

O sinal deste oscilador é usado para controlar os dois outros osciladores que geram sinais de frequências mais elevadas, já na faixa de áudio e que são ajustadas por P3 e P5.

Quando CI-1a tem sua a saída ativada (tensão alta ou nível lógico HI), entra em ação CI-1b que é habilitado e ao mesmo tempo via P2 ocorre a modulação do tom gerado que passa a aumentar gradualmente de frequência. O ajuste de P2 vai determinar então a profundidade da modulação deste oscilador.

No mesmo instante, quando a saída de CI-1a vai ao nível alto (ativada), o inversor formado por CI-1c, inverte o nível lógico e o CI-1d, que está ativado, é desligado. Quando CI-1b é desativado é a vez de CI-1d ser ativado e ele entra em funcionamento de modo similar a CI-1b, com o tom e modulação ajustados em P4 e P5.

Temos então a operação alternada dos dois osciladores, com os seus sons modulados em frequência.

Os sinais dos dois osciladores são misturadores pelos capacitores C3 e C5 de modo a poderem ser aplicados a um amplificador externo de boa potência para excitação de um ou mais alto-falantes.

A intensidade do sinal obtido neste ponto é de pequena intensidade não servindo para excitar diretamente um alt0-falante, mas pode perfeitamente excitar um pequeno transdutor piezoelétrico, caso o leitor queira ter um pequeno circuito de efeitos para colocar num brinquedo ou ainda num enfeite de mesa.

Com a utilização deste tipo de transdutor, o consumo total de energia será muito baixo e um jogo de 4 pilhas pequenas poderá alimentar a sirene por muito tempo.

 

MONTAGEM

Começamos por dar o diagrama do setor de efeitos que leva apenas o circuito integrado como base, já que para eventuais etapas de amplificação teremos circuitos separados. Este diagrama é mostrado na figura 1.

 

Diagrama do setor oscilador.
Diagrama do setor oscilador.

 

Os componentes deste setor podem ser montados numa pequena placa de circuito impresso com a disposição mostrada na figura 2.

 

Placa da sirene.
Placa da sirene.

 

Para o circuito integrado será conveniente usar um soquete DIL de 14 pinos tanto por segurança como para se obter maior facilidade em caso de necessidade de troca desse componente.

Os resistores são de 1/8W com 5% ou mais de tolerância e todos os capacitores tanto podem ser de poliéster, cerâmicos ou de qualquer outro tipo importando apenas o valor. Apenas C1 é um capacitor eletrolítico que deve ter uma tensão de trabalho um pouco maior do que a usada na alimentação.

Os componentes de P1 a P5 tanto podem ser trimpots comuns como potenciômetros, dependendo da finalidade e da facilidade que o leitor deseje para os ajustes.

Se o circuito for alimentado por pilhas deve ser previsto um suporte e se for ligado no carro, deve ser previsto um cabo de conexão com um fusível de pelo menos 4A já que devemos considerar também a alimentação do amplificador de potência.

Para uma etapa de potência com um transistor Darlington temos o circuito da figura 3 que pode ser usado em alarmes com um bom rendimento.

 

Etapa com Darlington de potência.
Etapa com Darlington de potência.

 

Os componentes desta etapa podem ser facilmente agregados à placa original devendo apenas ser previsto um radiador de calor para o transistor. O alto-falante pode ser de 4 ou 8 ?, mas deve ser usado um tipo de pelo menos 10 cm de bom rendimento e instalado em local onde seu som possa ser facilmente difundido.

Outra possibilidade de se fazer uma etapa de potência simples, mas com maior rendimento que a anterior é mostrada na figura 4.

 

Etapa com FET de potência.
Etapa com FET de potência.

 

Esta etapa tem por base um FET de potência que pode ser o IRF640, IRF620 ou qualquer equivalente, inclusive os de prefixo SPM da SID, e ela pode excitar diretamente um alto-falante de bom rendimento.

O FET de potência deve ter um radiador de calor.

Para uma etapa alimentada por pilhas com tensão de alimentação de até 6 V temos o circuito mostrado na figura 5.

 

Etapa de potência para 6 V.
Etapa de potência para 6 V.

 

Este circuito é ideal para usarmos o aparelho como uma pequena caixa de efeitos sonoros. O radiador usado no transistor de potência nada mais é do que uma chapinha retangular de metal de aproximadamente 3 x 4 cm.

 

 

PROVA E USO

Para provar o aparelho é só ligar sua saída na entrada de um amplificador ou numa das etapas que descrevemos para amplificação de sinal.

Ligando a alimentação, ajuste os trimpots ou potenciômetros até conseguir gerar os sons desejados. Se houver problemas em conseguir as frequências desejadas altere inicialmente os capacitores C1, C2 ou C4, da forma que bem entender.

Depois disso, fecha o aparelho em sua caixa, utilizando-o como quiser. Na verdade, para obter maior variedade de sons o leitor pode até montar outro circuito semelhante e misturar os sinais ou ainda fazer sua comutação por meio de uma chave ou mesmo os capacitores.

 

LISTA DE MATERIAL


Semicondutores:

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS


Resistores: (1/8W, 5%)

R1, R2, R3 - 10 k?

P1, P2, P4 - 220 k a 1 M? - trimpots ou potenciômetros

P3, P5 - 100 k ? - trimpots ou potenciômetros


Capacitores:

C1 - 10 µF x 16V - eletrolíticos

C2, C4 - 47 nF - poliéster ou cerâmico

C3, C5 - 100 nF - poliéster ou cerâmico


Diversos:

Placa de circuito impresso, soquete para o circuito integrado, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

 

Amplificador 1:


Semicondutores:

Q1 - TIP110/111 ou 112 - Darlington de potência NPN

Resistores (1/8W, 5%)

R1 - 1 k?

R2 - 47 k?

R3 - 5,6 k?


Diversos:

FTE - 4/8 ? x 10 cm - alto-falante pesado

Placa de circuito impresso, radiador de calor para o transistor, fios, solda, etc.

 

 

Amplificador 2


Semicondutores:

Q1 - IRF640 ou equivalente - FET de potência


Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 1 k?

R2 - 1 M?


Diversos:

C1 - 1000 µF x 16V - eletrolítico

FTE - 4/8 ? x 10W x 10 - cm - alto-falante pesado ou maior

Placa de circuito impresso, radiador de calor para o transistor, fios, solda, etc.

 

 

Amplificador 3


Semicondutores:

Q1 - BC547 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

Q2 - BD135 ou equivalente - transistor NPN de média potência


Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 470 k?

R2 - 56 k?

R3 - 22 ?


Diversos:

FTE - 4/8 ? x 5 cm - alto falante

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas, fios, solda, caixa para montagem, etc.

 

 

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