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Minuteria Sonora (ART2016)

Minuterias podem ser usadas numa infinidade de aplicações práticas, como por exemplo: o controle de processos industriais, controle de banho de placas de circuito impresso, revelação de fotos, cozimentos de alimentos, determinação de jogadas em partidas de xadrez, tempo de respostas em interrogatórios ou exames escolares, e outros.

O circuito que apresentamos cronometra intervalos que podem a ser ajustados entre alguns segundos até 20 minutos, com grande eficiência, produzindo um bip intermitente no final.

O aparelho que apresentamos neste projeto é alimentado por pilhas ou bateria comum de 9 V, com consumo extremamente baixo.

O tom é produzido por um pequeno "buzzer", o que possibilita a realização de uma montagem muito compacta que torna o aparelho totalmente portátil.

Para uma aplicação mais crítica uma escala de tempos pode ser acrescentada com base num cronômetro comum, elevando assim a precisão do aparelho.

As características deste aparelho são:

Tensão de alimentação: 6 ou 9 V

Corrente de repouso: 0,5 mA (tip)

Corrente com emissão de som: 5 mA (tip)

Faixa de tempos: 10 segundos a 20 minutos, (com possibilidade de alteração)

Tipo de sinal: intermitente sonoro

Número de integrados: 1

A base deste projeto é o circuito integrado CMOS 4093 que consta de 4 portas NAND disparadoras Schmitt.

A primeira porta (CI-1a) é usada como temporizador propriamente dito, operando da seguinte forma:

O pino 1 é ligado ao positivo da alimentação de modo a termos um inversor onde a entrada passa a ser o pino 2 e a saída no pino 3.

Quando ligamos a alimentação e pressionamos S2 para descarregar completamente o capacitor C1, eliminando qualquer carga residual de uma operação anterior, damos inicio ao processo de temporização.

Nestas condições, o capacitor Cl começa a carregar-se via R1 e P1 passando lentamente a tensão na entrada do inversor (pino 2), do nível alto para o nível baixo.

Quando a tensão no capacitor atinge o ponto de comutação do circuito integrado, o que ocorre com aproximadamente 2/3 da tensão de alimentação, ele passa a interpretar o nível lógico como baixo e a saída que inicialmente estava no nível baixo passa para o nível alto.

A transição de um integrado deste tipo, pelas características de disparador (Schmitt Trigger), é muito rápida e tem uma histerese.

Isso faz com que imediatamente ocorra uma mudança de nível na saída que serve para acionar os circuitos seguintes.

Os circuitos seguintes consistem inicialmente em duas portas que são ligadas como osciladores.

A primeira, formada por Cl-l1b opera numa freqüência de áudio, em torno de 1 kHz e que pode ser alterada tanto modificando-se R2 como C2, gerando o tom básico de aviso de final de tempo decorrido.

Este oscilador só entra em funcionamento quando na entrada de controle que é o pino 5, neste caso, passa do nível baixo, para o nível alto.

Da mesma forma, CI-1c forma um oscilador de muito baixa freqüência, em torno de 1 Hz que pode ser alterado por R3 ou C3 e que também é controlado por CI-1la. Ele entra em ação somente quando a saída de CI-1a passa do nível baixo para o nível alto.

Combinando os sinais dos dois osciladores na última porta (CI-1d), obtemos um tom modulado que aparece somente no final do tempo programado.

O tom é obtido a partir de um pequeno transdutor piezoelétrico.

Se o leitor quiser um nível maior de áudio pode usar uma etapa de potência.

Na figura 1 temos o diagrama completo desta simples minuteria.

 

   Figura 1 – Diagrama da minuteria
Figura 1 – Diagrama da minuteria

 

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

 

Recomendamos a utilização de um soquete para o circuito integrado.

Para alimentação use 4 pilhas pequenas ou então uma bateria de 9 V.

O transdutor X1 é um buzzer de qualquer tipo, mas um fone de cristal também pode ser utilizado. Não use alto-falante, pois a baixa impedância pode sobrecarregar a saída do circuito integrado causando-lhe danos.

Coloque P1 na posição de menor resistência (menor tempo), ligue S1 e pressione por um instante S2.

Depois de algum tempo o transdutor deve emitir bips intervalados. Altere os componentes dos osciladores para mudar os bips. Maiores valores de C2 dão sons mais graves e menores valores de R3 dão bips mais rápidos

Verificado o funcionamento, com base num cronômetro ou relógio pode ser feita a calibração do botão de P1.

Altere C1 se quiser outras faixas de tempo.

Depois disso e só usar o aparelho.

Para temporizações sucessivas não se esqueça de pressionar S2 para descarregar totalmente C1.

 

Cl-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

X1 - transdutor cerâmico - S1 - interruptor simples

S2 - interruptor de pressão

B1 - 6 ou 9 V - pilhas ou bateria

P1 - 1 M ohms ou 2,2 M ohms - potenciômetro linear (com ou sem chave - S1)

 

Resistores de 1/8 W

R1 - 10 k ohms

R2 - 47 k ohms

R3 - 220 k ohms

 

Capacitores

C1 - 100 uF a 1000 pF x 12 V ou mais - eletrolítico

C2 - 22 nF (223 ou 0,022) - cerâmico ou poliéster

C3 - 2,2 uF x 12 V - eletrolítico

C4 - 47 uF x 12 V – eletrolítico

 

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