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Barra de LEDs rítmicos (ART539)

Eis um projeto bastante interessante para os que gostam de efeitos especiais de som, para implementar efeitos luminosos em robôs ou ainda para conjuntos de sons e para ser ligado em amplificadores de instrumentos musicais: uma barra de LEDs que corre acendendo no ritmo do som que está sendo reproduzido. De montagem relativamente simples, como a maioria dos projetos que publicamos nessa revista, ele utiliza componentes de baixo custo e fácil obtenção.

As barras de LEDs ou indicadores Bargraph são encontrados em muitos equipamentos de som comerciais tais como CD-players, equipamentos 3-em-1, e mesmo em som automotivo. Eles consistem naquelas barras de LEDs, cujo número varia de 4 a 16 que correm ao ritmo do som que está sendo reproduzido, conforme mostra a figura 1.

 

Formas diferentes para os LEDs bargraph
Formas diferentes para os LEDs bargraph

 

 

Os LEDs podem ser todos da mesma cor ou ter cores diferentes, e num sistema estereofônico teremos dois conjuntos, um piscando para cada canal.

O projeto que apresentamos é de uma barra de LEDs, em princípio para 5 LEDs, mas pode ser expandida, que funciona tanto ligada na rede de energia com fonte que descreveremos, como alimentada por 12 V da bateria, se for usada em som automotivo.

O circuito utiliza transistores comuns e por isso é de fácil elaboração e baixo custo, se bem que existam circuitos integrados dedicados que realizem a mesma função, mas que dependendo do local em que o leitor estiver, podem ser mais difíceis de obter.

A adaptação em qualquer equipamento de som é extremamente simples: ele é ligado em paralelo com qualquer um dos alto-falantes do sistema e possui um ajuste de sensibilidade.

 

Como Funciona

Cinco transistores NPN de uso geral possuem como carga em seus coletores LEDs comuns com resistores limitadores de 1,5 k ? ligados em série.

A polarização da base de cada transistor, que comanda sua condução, vem de outros cinco resistores que são ligados a um conjunto de 4 diodos e um resistor (R7) que formam uma referência de tensão escalonada.

Assim, qual dos transistores vai conduzir depende da tensão aplicada a esta rede de referência.

Se aplicarmos uma tensão baixa, temos tensão apenas para que o primeiro transistor do lado inferior (Q5) conduza e dessa forma, apenas o LED acende.

Se a tensão for um pouco maior, a tensão na base de Q4 já chega a um valor em que ele pode conduzir e com isso o LED4 também acende.

Progressivamente, se a tensão for subindo, mais transistores podem conduzir até que no ponto máximo, todos os 5 transistores conduzem e portanto todos os LEDs acendem, conforme mostra a figura 2.

 

 

Como os LEDs acendem em seqüência
Como os LEDs acendem em seqüência

 

 

O nome barra de LED ou Bargraph vem do fato de que, quando a tensão varia o acendimento de maior ou menor quantidade de LEDs enfileirados, lembrar o movimento de uma barra luminosa.

O sinal para o circuito vem de um transformador que, além de isolar o circuito do aparelho de som do circuito da Barra de LEDs, também modifica a impedância do sinal.

Passando por um ajuste de sensibilidade que é P1, o sinal de áudio é retificado e filtrado por C1.

O valor de C1 determina a inércia da barra ou sua resposta de freqüência. Com um capacitor de valor mais baixo, o circuito tende a responder mais aos sons agudos, enquanto que com um valor maior tende a responder aos sons mais graves.

Valores entre 47 nF e 10 µF podem ser experimentados.

Uma idéia interessante para os leitores que desejarem ter um efeito maior, é montar três unidades com valores diferentes de capacitores de modo que uma responda aos graves, outra aos sons médios e finalmente a terceira, aos agudos.

O resistor R8, na entrada do circuito tem um valor que depende da potência do som com que o aparelho vai funcionar, conforme a seguinte tabela:

Potência (W)Rx
0 - 5 -
5 - 10 47 ? x 1 W
10 - 25 100 ? x 1 W
25 - 50 220 ? x 1 W
50 - 100 470 ? x 2 W
100 - 250 W 1k x 2 W

 

 

Potências em W rms. Para obter os W rms a partir da potência PMPO divida por 4.

 

 

MONTAGEM

Na figura 3 damos o diagrama completo do sistema de barra de LEDs para a versão que usa 5 LEDs.

 

Diagrama completo do sistema bargraph com 5 LEDs.
Diagrama completo do sistema bargraph com 5 LEDs.

 

Uma sugestão de placa de circuito impresso com os LEDs montados separados é mostrada na figura 4.

 

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

 

Se o leitor usar barras de LEDs já integradas com esses componentes, deve modificar o desenho da placa de circuito impresso de acordo com os terminais de ligação.

O transformador T1 pode ser qualquer transformador pequeno de força com primário de 110 V e secundário de 5 a 9 V com corrente máxima de 250 mA. O enrolamento de baixa tensão é ligado ao resistor R8 e à entrada do circuito.

Os transistores admitem equivalentes e os LEDs podem ser de qualquer cor. Se forem usados LEDs tipo "jumbo" ou maiores, que suportam maior corrente e têm maior brilho, os resistores de R9 a R13 podem ter seus valores reduzidos para até 560 ?.

Os diodos são de uso geral e admitem equivalentes.

O conjunto pode ser montado numa caixa com o controle de sensibilidade no painel frontal, conforme mostra a figura 5.

 

Sugestão de montagem na caixa.
Sugestão de montagem na caixa.

 

Para conexão ao aparelho de som podem ser usados fios comuns.

Na figura 6 damos o diagrama de uma fonte de alimentação de 12 V que pode alimentar até 6 circuitos como o indicado.

 

Diagrama da fonte de 12 V.
Diagrama da fonte de 12 V.

 

O circuito integrado regulador de tensão deve ser dotado de um radiador de calor se mais de dois circuitos barra de LEDs forem alimentados.

 

Prova e Uso

Para testar basta ligar a entrada do circuito à saída de fones de um rádio portátil ou mesmo CD-player.

Ligue os dois aparelhos (fonte de som e barra de LEDs) e ajuste P1 até que os LEDs comecem a piscar.

Comprovado o funcionamento é só ligar o aparelho em paralelo com os alto-falantes do sistema de som, conforme mostra a figura 7.

 

Ligando o aparelho aos alto-falantes.
Ligando o aparelho aos alto-falantes.

 

Ajuste o controle de sensibilidade para obter os efeitos desejados sempre que modificar o volume da fonte de sinal.

 

Semicondutores:

Q1 a Q5 - BC547 ou BC548 - transistores NPN de uso geral

D1 - 1N4002 - diodo de silício

D2 a D5 - 1N4148 - diodos de uso geral

LED1 a LED5 - LEDs vermelhos comuns ou de qualquer cor.

Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 1 k ? - marrom, preto, vermelho

R2 a R6 - 10 k ? - marrom, preto, laranja

R7 - 47 ? - amarelo, violeta, preto

R8 - ver texto

R9 a R13 - 1,5 k ? - marrom, verde, vermelho

P1 - 10 k ? - potenciômetro lin ou log

Capacitor:

47 nF a 10 µF - ver texto

Diversos:

T1 - Transformador - ver texto

F1 - 1 A - fusível

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

 

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