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Projetos com o 4093 (ART534)

As quatro portas NAND do circuito integrado 4093 podem ser configuradas em sua função lógica original como osciladoras, monoestáveis e amplificadores digitais. Essa versatilidade permite o desenvolvimento de milhares de projetos baseados unicamente neste componente. Neste artigo focalizamos 5 circuitos práticos usando o CI CMOS 4093.

O circuito integrado CMOS 4093 é formado por 4 portas NAND disparadoras num invólucro DIL de 14 pinos, com a pinagem mostrada na figura 1.

 

Pinagem do 4093
Pinagem do 4093

 

Cada uma das portas pode ser usada de forma independente, alimentada com tensões de 3 a 15 V e quando configuradas como oscilador operar em freqüências de até 7 MHz (10 V).

Os circuitos que damos a seguir podem ser modificados à vontade para que seu desempenho seja adequado à aplicação.

 

Interruptor Noturno

O circuito mostrado na figura 2 ativa uma pequena lâmpada indicadora que passará a piscar quando a iluminação ambiente é reduzida. O ponto de disparo do circuito é determinado por P1 e a freqüência das piscadas é ajustada em P2.

 

Circuito que acenderá uma lâmpada indicadora quando a iluminação ambiente é reduzida.
Circuito que acenderá uma lâmpada indicadora quando a iluminação ambiente é reduzida.

 

O sensor é um foto-transistor comum que, para maior eficiência deve ser montado num tubo e apontado para o local em que se deseja monitorar a luz. Esse sensor não pode receber a luz da própria lâmpada que alimentada para que não ocorram realimentações, capazes de instabilizar o circuito.

Para lâmpadas até 50 mA pode ser usado um BC548 e para lâmpadas de 200 mA a 1 A, deve ser usado um Darlington de potência, como o TIP120, montado num radiador de calor.

O consumo em repouso é muito baixo. O consumo, quando ativado, depende apenas da lâmpada usada. Assim, para alimentação de lâmpadas maiores deve ser usada fonte ou bateria.

Na figura 3 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem do interruptor noturno. No desenho da placa prevemos a utilização do TIP120. Transistores equivalentes podem ter terminais diferentes, exigindo alterações da placa.

 

Sugestão de placa .
Sugestão de placa .

 

 

A tensão de alimentação deve ser de acordo com a lâmpada usada, podendo ficar entre 6 e 12 V para as aplicações comuns.

Para ajustar o aparelho, basta cobrir o sensor e atuar sobre P1 para determinar o disparo do circuito. Depois, ajusta-se P2 para a freqüência das piscadas.

 

 

Semicondutores:

CI-1 - 4093 - circuito integrado

Q1 - TIL414 ou qualquer foto-transistor comum

Q2 - TIP120 - transistor NPN Darlington de potência - ver texto

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1, R2 - 100 k ? - marrom, preto, amarelo

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

P1, P2 - 2,2 M ? - trimpots

 

Capacitores:

C1 - 220 nF a 470 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C2 - 100 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, fonte de alimentação (pilhas, fonte ou bateria), fios, solda, etc.

 

 

Pulsador Luminoso Alternado

O circuito da figura 4 faz com que duas lâmpadas pisquem alternadamente numa freqüência que pode ser ajustada em P1.

 

Neste circuito, duas lâmpadas piscam alternadamente.
Neste circuito, duas lâmpadas piscam alternadamente.

 

Uma das portas NAND é usada como oscilador, cuja freqüência depende basicamente do valor de C1, enquanto que as demais portas são configuradas como amplificadores digitais e ligadas em paralelo para poder excitar dois transistores complementares.

Para pequenas lâmpadas até 50 mA podem ser usados transistores de baixa potência como os BC548/558. Para lâmpadas de maior corrente devem ser usados os TIP120 e TIP115, montados em radiadores de calor.

A tensão de alimentação do circuito depende da lâmpada usada.

Uma das aplicações possíveis para este circuito é na sinalização de emergência, em triângulos de uso de automotivo ou mesmo na sinalização da saída de veículos. Uma fonte de acordo com a corrente e tensão das lâmpadas deve ser usada.

Na figura 5 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem da versão com transistores de potência.

 

Sugestão de placa.
Sugestão de placa.

 

 

Semicondutores:

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Q1 - TIP120 - transistor NPN Darlington de potência

Q2 - TIP115 - transistor PNP Darlington de potência

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 100 k ? - marrom, preto, amarelo

R2, R3 - 4,7 k ? - amarelo, violeta, vermelho

P1 - 2,2 M ? - trimpot

 

Capacitores:

C1 - 220 nF a 470 nF - cerâmico ou poliéster

C2 - 100 µF x 16 V - eletrolítico

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, radiadores de calor para o transistor, fonte de alimentação de acordo com a potência e tensão das lâmpadas, fios, solda, etc.

 

 

Timer Indicador de Barra Móvel de 4 LEDs

Um indicador tipo "bargraph" ou de barra móvel com 4 LEDs pode ser implementado ligando-se as quatro portas NAND do 4093 como comparadores de tensão. O circuito da figura 6 mostra como isso pode ser feito.

 

Circuito do bargraph.
Circuito do bargraph.

 

A rede de resistores de R2 a R5 determina o ponto de disparo de cada LED, podendo os valores desses componentes ser alterados, conforme a aplicação.

Os indicadores são LEDs vermelhos comuns e a tensão de alimentação do circuito é feita com tensões de 6 a 12 V.

Quando o circuito é alimentado, o capacitor C1 começa a carrega-se lentamente de modo que a tensão na entrada do indicador bargraph sobe lentamente, acende os LEDs um a um até que se completa a temporização.

O ajuste de P1 e o valor de C1 determinam a velocidade com que a temporização ocorre. Valores máximos de P1 estão em torno de 100 k ? e para C1, 1 500 µF o que resulta numa temporização de alguns minutos.

Para iniciar uma segunda temporização, deve-se aguardar alguns segundos até que o capacitor C1 se descarregue. O valor de R5 determina a sensibilidade do circuito, devendo ser alterado, se a subida não ocorrer até o final da escala (quatro LEDs acesos).

Na figura 7 temos uma placa de circuito impresso para a montagem desse temporizador.

 

Sugestão de placa do bargraph.
Sugestão de placa do bargraph.

 

Dentre as aplicações possíveis para este circuito sugerimos a temporização de jogadas, determinação do tempo de reposta de perguntas em competições escolares.

Uma adaptação que pode ser feita ao circuito é ligar um transistor PNP no último LED, conforme mostra a figura 8, e acionar com ele um relé no final da temporização.

 

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Adaptando o circuito com o BC558 no lugar do LED.

 

O relé deve ser de 50 mA de corrente de bobina, no máximo, e tensão de acordo com a usada na alimentação.

Uma escala de tempos pode ser agregada a P1, com base nas comparações feitas com a ajuda de um cronômetro comum. O circuito pode ser alimentado por pilhas comuns.

 

 

 

Semicondutores:

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

LED1 a LED4 - LEDs vermelhos comuns

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ? - marrom, preto, laranja

R2 - 47 k ? - amarelo, violeta, laranja

R3 - 33 k ? - laranja, laranja, laranja

R4 - 22 k ? - vermelho, vermelho, laranja

R5 - 330 k ? - laranja, laranja, amarelo

R6, R7, R8, R9 - 1 k ? - marrom, preto, vermelho

P1 - 100 k ? - potenciômetro

 

Capacitores:

C1 - 100 µF a 1 500 µF x 12 V - eletrolítico

C2 - 100 µF x 16 V - eletrolítico

Diversos:

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

 

 

Gerador de Sons/Ultrassons

Sons e ultrassons podem ser gerados com o circuito mostrado na figura 9.

 

Circuito gerador de sons e/ou ultrassons.
Circuito gerador de sons e/ou ultrassons.

 

O que temos é um oscilador/amplificador em contrafase que alimenta um transdutor piezoelétrico comum de alta impedância. Alguns desses transdutores, como os usados em tweeters possuem uma resposta de freqüência suficientemente boa para alcançar a faixa dos ultrassons até uns 25 kHz.

Assim, temos duas possibilidades de uso para o aparelho: usando cápsulas piezoelétricos comuns com resposta de freqüência mais baixa, geramos sons. O potenciômetro ou trimpot P1 é então ajustado para se obter o maior rendimento.

Por outro lado, usando um tweeter piezoelétrico, do qual o transformador interno tenha sido retirado e ligado diretamente o transdutor, reduzimos o valor de C1 e geramos ultrassons.

As aplicações para os dois casos são interessantes:

a) sons

* Sistemas de aviso ou alarmes

* Espanta mosquitos

* Gerador de áudio

 

b) Ultrassons

* Espanta animais (cachorros, etc.)

* Chama-cachorro

* Gerador para experimentos de física

 

Na figura 10 mostramos uma placa de circuito impresso para implementação desse circuito.

 

 

Sugestão de placa de circuito impresso.
Sugestão de placa de circuito impresso.

 

 

Para gerar ultrassons, ligue a alimentação e ajuste P1 até que o som se torne agudo até desaparecer, ou seja, sair do alcance dos nossos ouvidos.

Se tiver um osciloscópio ou freqüencímetro, pode usá-lo para determinar a freqüência das oscilações.

 

 

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 22 k ? - vermelho, vermelho, vermelho

P1 - 1 M ? - trimpot

 

Capacitores:

C1 - 1 200 pF (ultrassons) ; 10 nF - sons

C2 - 100 µF x 12 V - eletrolítico

 

Diversos:

S1 - Interruptor simples

X1 - Transdutor - ver texto

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

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

 

 

 

Nervo Teste

O Nervo-teste é um jogo eletrônico tradicional. O jogador deve passar uma argola de metal por um arame tortuoso, sem deixá-la encostar nesse arame. Se isso ocorrer o circuito dispara indicando uma falta. Vence quem conseguir passar a argola até o final do arame ou ainda que cometer menos faltas.

A versão da figura 11, dispara por certo intervalo de tempo um oscilador, que emite um som, sempre que houver um toque da argola no arame (falta).

 

 

O circuito do nervo-teste.
O circuito do nervo-teste.

 

O circuito é temporizado, o que quer dizer que independentemente de quão pequeno seja o toque, o som emitido tem sempre a mesma duração. Essa duração depende de C1 e de R1, componentes que podem ser alterados pelo montador.

O transdutor é do tipo cápsula piezoelétrica de alta impedância e a alimentação do circuito pode ser feita por pilhas ou bateria comuns. O consumo é muito baixo, já que ele ocorre praticamente somente quando o som é produzido.

Na figura 12 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem do Nervo-Teste.

 

Placa do nervo-teste.
Placa do nervo-teste.

 

A argola e arame tortuosos são feitos com pedaços de fio nú rígido grosso (16 ou 18).

Teste o aparelho, encostando por um instante a argola no arame tortuoso. O aparelho deve emitir som por alguns segundos. Se quiser alterar esse tempo, modifique o valor de C1.

 

 

Semicondutor:

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 1 M ? - marrom, preto, verde

R2 - 47 k ? - amarelo, violeta, laranja

 

Capacitores:

C1 - 1 µF a 10 µF x 16 V ou mais - eletrolítico

C2 - 100 µF x 12 V - eletrolítico

 

Diversos:

X1, X2 - Argola e arame tortuoso - ver texto

X3 - Transdutor piezoelétrico - ver texto

S1 - Interruptor simples

B1 - 6 ou 9 V - 4 pilhas pequenas ou bateria

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

 

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N° do componente 

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