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Intercomunicador (ART527)

Uma montagem que pode ser implementada com facilidade com componentes discretos e por isso tem finalidades experimentais e didáticas (além de utilidade) é a de um sistema em que se fala num microfone e se obtém o som amplificado num alto-falante. O circuito que apresentamos usa um alto-falante comum como microfone e pode ser usado em experiências, ou ainda num intercomunicador de uso geral bastante simples. Sua alimentação pode ser feita com 4 pilhas, bateria ou ainda uma fonte de 12 volts.

A base de qualquer intercomunicador, sistema de aviso ou ainda um megafone é um amplificador de áudio.

De um lado temos um microfone para falar e do outro um alto-falante para fazer a reprodução dos sons.

Existem uma enorme quantidade de modos de se fazer um circuito para esta finalidade, dependendo da potência, da sensibilidade, do custo e de outros fatores envolvidos.

Como existem muitos leitores que desejariam um circuito simples com componentes discretos com finalidades didáticas, acessível sugerimos este projeto.

Além disso, os componentes podem ser aproveitados de velhos aparelhos, e sua potência é suficiente para permitir seu uso num intercomunicador doméstico ou mesmo porteiro eletrônico.

Usando um alto-falante comum como microfone e sendo alimentado com 4 pilhas ou 12 V de bateria ou fonte, existem muitos pontos interessantes a serem considerados neste projeto, os quais logo ficarão claros para o leitor que acompanhar este texto.

 

COMO FUNCIONA

Um alto-falante também funciona "ao contrário", ou seja, como microfone.

Na figura 1 temos um corte de um alto-falante a partir de onde o leitor vai descobrir porque isso é possível.

 

Esquema de um alto-falante.
Esquema de um alto-falante.

 

Quando uma corrente elétrica, que corresponde a um sinal de áudio, ou seja, um som, passa pela bobina, é criado um campo magnético que interage com o campo do imã permanente que todo alto-falante possui.

Esta interação faz com que surja uma força que tende a empurrar a bobina e com ela o cone de papelão ou plástico do alto-falante.

Como a corrente é variável, o resultado é uma força que muda constantemente e que faz o cone vibrar pressionando e distendendo o ar na sua frente e parte de trás também.

O resultado final de tudo isso é a produção de ondas de compressão e descompressão do ar, o que corresponde justamente ao som na mesma freqüência e forma de onda da corrente original.

Invertendo agora as coisas, se uma onda sonora incide no cone, ele tende a vibrar e com isso faz com que a bobina corte as linhas de força do campo magnético do imã.

O resultado é que este corte induz tensões que aparecem na saída do circuito ou seja, nos terminais da bobina do alto-falante.

Estas tensões traduzem o som incidente e podem ser amplificadas.

Se aplicadas novamente num outro alto-falante, estas correntes fazem com que ele reproduza o som original.

Num amplificador comum não obtemos bons resultados se ligarmos um alto-falante diretamente na sua entrada e tentarmos usá-lo como microfone, pois as tensões geradas com os sons captados são muito baixas.

Isso ocorre porque a bobina móvel do alto-falante possui poucas espiras de fio grosso e isso a torna uma fonte de baixa impedância incapaz de excitar os circuitos de entrada da maioria dos amplificadores de áudio.

Um amplificador comum precisa de pelo menos 50 mV de sinal de áudio para poder funcionar e um alto-falante usado como microfone gera aproximadamente 0,5 mV.

Para poder usar o alto-falante como microfone devemos ter um amplificador com características que se casem com o alto-falante, ou seja, tenha uma boa sensibilidade, uma boa amplificação e uma baixa impedância de entrada.

Isso é conseguido com a utilização de uma etapa transistorizada numa configuração de base comum, como a mostrada na figura 2.

 

Etapa transistorizada.
Etapa transistorizada.

 

Nesta configuração, em lugar de aplicarmos o sinal na base do transistor e o tirarmos do coletor ou do emissor, o que fazemos é aplicar o sinal no emissor (baixa impedância) e tirá-lo amplificado do coletor do transistor onde ele aparece em alta impedância.

Uma característica importante desta configuração é que o ganho de corrente é baixo, ou seja, menor que 1, mas em compensação a amplificação de tensão é boa e é dela que precisamos.

Esta etapa, bastante simples, pode ser usada com outros amplificadores caso o leitor deseje usar um alto-falante como microfone em alguma aplicação prática.

No nosso caso, usamos um amplificador bastante simples com dois transistores complementares.

O primeiro transistor tem o sinal aplicado diretamente a partir de seu coletor à base do segundo.

Obtemos uma pequena potência com alimentação de 6 V, da ordem de 50 mW, mas com 12 V este circuito pode fornecer algo em torno de 500 mW o que é suficiente para dar uma reprodução com bom volume num alto-falante de 10 cm.

Esta aplicação com alimentação de 12 V é interessante no caso da utilização do circuito como porteiro ou intercomunicador de escritório ou residência.

Como o rendimento do circuito é baixo, dada a corrente de repouso relativamente elevada no transistor de saída, na configuração de 12 V temos de empregar um transistor de média potência dotado de radiador de calor.

Esta mesma característica de maior consumo impede que esta versão seja usada com pilha na alimentação se o aparelho tiver de ficar ligado muito tempo.

No entanto, para aplicações de uso eventual, em demonstrações ou sistemas de aviso, pilhas comuns na versão de 6 V podem ser empregadas.

 

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do amplificador.

 

Diagrama completo do intercomunicador.
Diagrama completo do intercomunicador.

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso ‚ mostrada na figura 4.

 

Sugestão de montagem em placa de circuito impresso.
Sugestão de montagem em placa de circuito impresso.

 

Observe cuidadosamente a disposição dos transistores.

Podem ser usados equivalentes e no caso de Q3 temos as seguintes possibilidades conforme a tensão de alimentação:

Para 6 V (4 pilhas) podemos usar o BC558 enquanto que para uma alimentação de 12 V (fonte) devemos usar o BD136 ou TIP32 observando que estes dois transistores têm disposições de terminais diferentes.

Os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho um pouco maior que a usada na alimentação.

O alto-falante usado como microfone pode ser pequeno (2,5 ou 5 cm) enquanto que o FT2 deve ser maior, com pelo menos 10 cm de diâmetro para maior qualidade de som.

Na figura 5 temos uma sugestão de instalação de sistema de aviso unilateral.

 

Sugestão de montagem.
Sugestão de montagem.

 

Os fios de conexão à estação remota dvem ter, no máximo, uns 20 metros de comprimento, pois dada a baixa impedância as perdas podem ser grandes acima desta distância.

 

PROVA E USO

Ligue a alimentação e fale diante de FT1 (bem próximo).

Deve haver a reprodução clara do som no FTE2.

Um controle de volume pode ser agregado conforme mostra a figura 6.

 

Adicionando um controle de volume.
Adicionando um controle de volume.

 

Para utilização do sistema como intercomunicador, com uma chave falar/ouvir, temos a ligação mostrada na figura 7.

 

Adicionando uma chave falar/ouvir.
Adicionando uma chave falar/ouvir.

 

Neste caso, os dois alto-falantes devem ser iguais, pelo menos 10 cm, montados em uma pequena caixa acústica com chave falar/ouvir (2 x 2 de pressão com retorno) deve comandar o funcionamento a partir da estação local.

A estação remota apenas recebe chamados, mas pode responder quando solicitada.

 

Semicondutores:

Q1, Q2 - BC548 ou equivalente - transistores NPN de uso geral

Q2 - BC558 ou TIP32 - transistor PNP - ver texto

 

Resistores: (1/4 W, 5%)

R1 - 1 M ? - marrom, preto, verde

R2 - 150 k ? - marrom, verde, amarelo

R3 - 4,7 k ? - amarelo, violeta, vermelho

R4 - 100 ? - marrom, preto, marrom

R5 - 2,2 M ? - vermelho, vermelho, verde

 

Capacitores:

C1 - 10 µF/12 V - eletrolítico

C2 - 10 a 47 µF/12 V - eletrolítico

C3 - 220 nF - cerâmico ou poliéster

 

Diversos:

S1 - Interruptor simples

B1 - 6 a 12 V - pilhas, fonte ou bateria - ver texto

FTE1, FTE2 - Alto-falantes de 4 ou 8 ? - ver texto

 

Placa de circuito impresso, suporte de 4 pilhas ou fonte de alimentação de 12V com pelo menos 500 mA, caixa acústica para montagem, fios, chave comutadora para a versão intercom, fios, solda, etc.

 

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