Ritmador para Ginástica (MA087)

O que este circuito faz é gerar um pulso sonoro de alta intensidade em intervalos regulares de modo a dar o ritmo para seus exercícios físicos. Trata-se de um metrônomo eletrônico mas com um sinal de alta potência, diferente dos tipos usados para prática de música, que não necessitam de um volume sonoro tão grande pelo tipo de aplicação.

O circuito também tem um indicador visual que permite ao ginasta se orientar pelas piscadas de um LED, caso não queira se concentrar nos sons produzidos.

O tom dos bips produzidos pode ser ajustado com facilidade e sua duração modificada pela simples troca de um componente.

 

Como Funciona

O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 1.

 

Figura 1 – Diagrama completo
Figura 1 – Diagrama completo

 

A base do aparelho é um circuito integrado 4093 que possui quatro portas que podem ser usadas como osciladores, inversores ou ainda como amplificadores digitais. No nosso projeto, a primeira porta funciona como um gerador de impulsos de curta duração, cuja frequência depende basicamente do capacitor C1.

Este capacitor carrega-se pelo potenciômetro e descarrega-se pelo diodo, de modo que temos um ciclo ativo variável. No potenciômetro ajustamos a frequência, mas a duração dos pulsos mantém-se constante, dada pelo valor do resistor em série com o diodo.

Os pulsos deste oscilador controlam dois circuitos separadamente.

O primeiro circuito usa duas portas do 40938 ligadas em paralelo como um amplificador digital, que tem por finalidade excitar o LED indicador.

Este LED vai acender todas as vezes que as saídas das portas forem ao nível baixo, o que corresponde ao pulso de saída do oscilador aparecendo.

O segundo circuito utiliza a última porta do circuito integrado como um oscilador de tom, de modo a produzir o bip todas as vezes que o pulso do primeiro oscilador aparecer. O capacitor C2 deste circuito é que determina o tom do bip, o qual pode ser ajustado no potenciômetro P2.

Como o sinal obtido na saída deste circuito é muito fraco para excitar um alto-falante, agregamos um amplificador de potência que consiste num transistor Darlington.

No coletor deste transistor ligamos um tweeter, que é o reprodutor ideal para os bips agudos que são produzidos pelo circuito. A potência de vários watts deste circuito e suficiente para preencher de som mesmo uma academia com muitas pessoas fazendo ginástica.

A alimentação do circuito, para maior rendimento, deve ser feita com uma tensão entre 9 e 12 volts e a corrente deve ser de pelo menos 1 A.

Para um ginasta em que se faz exercícios sozinho, num ambiente pequeno, a alimentação pode ser feita com 4 pilhas médias.

 

Montagem

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

 

Figura 2 – Placa para a montagem
Figura 2 – Placa para a montagem

 

Para maior segurança e comodidade será interessante instalar o circuito integrado, observando sua posição, num soquete DIL de 14 pinos.

O transistor deve ter um radiador de calor que consiste numa placa de metal dobrada em U e fixada no seu invólucro com um pequeno parafuso com porca.

O tweeter é do tipo comum ou piezoelétrico com 4 ou 8 Ω. Também pode ser usado um alto-falante, mas neste caso ele deve estar numa pequena caixa acústica para maior rendimento.

Os resistores são de ¼ W e o eletrolítico deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V. Os demais capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos.

O aparelho pode ser instalado numa caixa de madeira, metal ou plástico de tamanho conveniente e juntamente com a fonte de alimentação.

No painel desta caixa ficarão acessíveis os controles de frequência e tonalidade do pulso de áudio.

Para os que desejarem agregar um controle de volume, na figura 3 temos o modo de fazer isso.

 

Figura 3 – Agregando um controle de volume
Figura 3 – Agregando um controle de volume

 

O potenciômetro que serve de controle de volume deve ser montado no painel do aparelho, para maior facilidade de acesso.

 

Prova e Uso

Para provar a unidade basta ligá-la à rede de energia e acionar o interruptor geral.

Atuando sobre P1 teremos a variação do ritmo dos pulsos sonoros e atuando sobre P2 teremos a variação da frequência dos pulsos.

A duração dos pulsos poderá ser aumentada com o aumento do resistor R1, que pode ter valores até 22 k Ω, tipicamente.

Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho. Ligue-o no ambiente de ginástica e ajuste P1 para o ritmo desejado e P2 para o tom das batidas mais agradável.

 

Semicondutores:

Cl-1 - 40938 - circuito integrado

Q1 - TIP115, BD331 ou BD333 - transistor NPN Darlington de potência ou equivalente

D1 - 1N4148 ou equivalente – diodo de uso geral

LED - LED vermelho comum

 

Resistores (1/4 W, 5%)

R1, R2, R4 - 1 kΩ - marrom, preto, vermelho

R3, R5 - 10 kΩ - marrom, preto, laranja

P1 - 1 MΩ - potenciômetro

P2 - 100 kΩ - potenciômetro

 

Capacitores:

C1 – 1uF - eletrolítico ou poliéster

C2 - 47 nF - cerâmico ou poliéster

C3 - 100 µF/16V - eletrolítico

 

Diversos:

FTE - tweeter piezoelétrico de 4 ou 8 Ω

Placa de circuito impresso, material para fonte de alimentação, caixa para montagem, fios, solda, botões para os potenciômetros, placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte de pilhas ou conector de bateria, solda, eletrodos, fios, etc.

 

DATASHEET

Digite o número do componente para localizar o Datasheet

mouser

Como usar este quadro de busca


Surdos
Não há piores surdos que aqueles que não querem ouvir. (Il n y a point de pires sourds que ceux qui ne veulent pás entendre.)
Molire (1622 - 1673) - O Amor Médico - Ver mais frases

Instituto Newton C Braga - 2014 - Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site
Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)