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Circuitos de tempo com o 4093 (ART630)

O circuito 4093 CMOS é um dos mais versáteis de toda família, merecendo de nossa parte um livro inteiro. Publicamos nos Estados Unidos um livro que trata deste componente, e alguns dos projetos que fazem parte dele estão neste artigo. Em especial, focalizamos circuitos que envolvem temporizações e que são muito úteis em aplicações práticas. Este artigo faz parte de uma série que utiliza como base este componente.

Continuamos a explorar as infinitas possibilidades do circuito integrado 4093, apresentando quatro configurações de tempo ou "timers". Essas configurações podem ser facilmente modificadas para outras finalidades, diferentes das sugeridas em cada caso, bastando apenas alterar etapas ou acrescentar circuitos de potência.

As quatro portas NAND disparadoras do circuito integrado 4093 podem ser usadas de forma independente em diversos tipos de configurações.

A elevadíssima impedância de entrada de centenas de giga? pode ser aproveitada para circuitos de tempo, com longas temporizações.

Evidentemente, mais do que as próprias características do circuito integrado, são as características do capacitor de temporização que vão determinar os intervalos de tempo máximos que podem ser obtidos.

Para a maioria das aplicações que fazem uso de eletrolíticos, o valor máximo recomendado que permite estabilidade de funcionamento é 2 200 µF. O resistor, de temporização, por outro lado tem por limite algo em torno de 4,7 M ?.

Com esses valores, tempos de até mais de uma hora podem ser obtidos com os circuitos indicados.

Nos diagramas, entretanto, vamos limitar os valores dos componentes a menos do que o citado, para maior segurança de funcionamento.

 

Timer Pulsado - Desliga no Final da Temporização

O primeiro circuito aciona um piezoelétrico que emitirá bips intervalados cuja freqüência e intervalo dependem, de C2 e C3.

Esse circuito é mostrado na figura 1 usando apenas um circuito integrado 4093 com alimentação de 6 ou 9 V.

 

Esquema elétrico do Timer Pulsado que desliga no final da temporização.
Esquema elétrico do Timer Pulsado que desliga no final da temporização.

 

Ao ligar a alimentação do circuito o capacitor C1 carrega-se lentamente através de P1 e R1, ao mesmo tempo em que o circuito permanece emitindo bips intervalados.

Quando a carga do capacitor atinge o suficiente para que a entrada da primeira porta a reconheça como nível alto, a saída vai ao nível baixo e os dois circuitos osciladores formados pelas portas seguintes, é desabilitado.

A quarta porta do circuito integrado funciona como um amplificador buffer digital, excitando diretamente o transdutor piezoelétrico de alta impedância.

 

O intervalo de tempo máximo obtido depende de C1 e o rearme do circuito é feito pressionando-se por um momento S2.

Uma possibilidade de modificação deste circuito consiste no acionamento de um relé com uma etapa de potência, caso em que ele ficará pulsando uma carga de potência até o final da temporização.

Também pode ser acionado um Darlington de potência para controle direto de uma carga maior.

 

 

C I-1 - 4093 - Circuito integrado CMOS

R1 - 100 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, amarelo

R2 - 39 k ? x 1/8 W - laranja, branco, laranja

R3 - 2,2 M ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, verde

P1 - 2,2 M ? a 4,7 M ? - potenciômetro lin ou log

C1 - 10 a 1000 µF x 12 V - capacitor eletrolítico - ver texto

C2 - 22 nF -n capacitor cerâmico ou poliéster

C3 - 470 nF - capacitor de poliéster

C4 - 100 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

S1 - Interruptor simples

s2 - Interruptor de pressão NA

B1 - 6 ou 9 V - 4 pilhas ou bateria

X1 - Transdutor piezoelétrico de alta impedância

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.

 

 

Timer Pulsado - Liga no Final da Temporização

O circuito mostrado na figura 2 tem o funcionamento inverso do anterior: ao ligar a alimentação ele permanece inativo até que o final, passa a emitir bips pelo transdutor.

 

Timer Pulsado que liga no final da temporização.
Timer Pulsado que liga no final da temporização.

 

O princípio de funcionamento é o mesmo, com a diferença de que agora ao ligar a alimentação o capacitor mantém o nível alto na entrada da primeira porta do 4093 até o ponto ajustado por P1.

Intervalos que podem chegar a mais de 1 hora são conseguidos com os valores máximos dos componentes indicados.

O tom e a intermitência do circuito dependem de R3 e R4 que podem ser alterados numa ampla faixa de valores.

O consumo do aparelho é muito baixo na condição de espera, sendo inferior a 1 mA.

Para rearmar o circuito e iniciar nova temporização basta pressionar por um instante s2.

 

 

CI-1 - 4093 - Circuito integrado CMOS

R1 - 100 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, amarelo

R2 - 39 k ? x 1/8 W - resistor - laranja, branco, laranja

R3 - 1,5 M ? x 1/8 W - resistor - marrom, verde, verde

P1 - 2,2 M ? a 4,7 M ? - potenciômetro lin ou log

C1 - 10 µF a 1 000 µF x 12 V - capacitor eletrolítico - ver texto

C2 - 22 nF - capacitor cerâmico ou poliéster

C3 - 470 nF a 1 µF - capacitor de poliéster

C4 - 100 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

S1 - Interruptor simples

s2 - Interruptor de pressão NA

B1 - 6 ou 9 V - 4 pilhas ou bateria

X1 - Transdutor piezoelétrico de alta impedância

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, fios, botão para P1, solda, etc.

 

 

 

Timer Simples com Relé

O circuito mostrado na figura 3 aciona um relé que pode ter como carga aparelhos de maior potência,m inclusive ligados à rede de energia.

 

Esquema elétrico do Timer de Som Contínuo.
Esquema elétrico do Timer de Som Contínuo.

 

O seu princípio de funcionamento é simples de entender.

Quando a alimentação é estabelecida, o capacitor C1 carrega-se lentamente através de R1 e P1 de modo que a tensão inicialmente alta na entrada da porta inversora vai caindo lentamente.

No instante em que a porta interpreta a tensão como mudança de nível lógico, o nível baixo de sua saída passa ao nível alto.

Esse nível lógico é então invertido pelas outras três portas do mesmo circuito integrado, as quais são ligadas em paralelo.

Com isso na saída das portas e na base do transistor Q1 que é um PNP, temos a presença de um nível baixo. Esse nível leva o transistor à saturação acionando o relé.

Para rearmar o circuito basta ligar pressionar por um instante o interruptor de pressão s2.

O capacitor C1 determina a faixa de temporizações podendo chegar a mais de 1 hora com 4,7 M ? e 1 000 µF.

O relé deve ser do tipo sensível com 50 mA de bobina e tensão conforme a usada na alimentação.

 

 

CI-1 - 4093 - Circuito integrado CMOS

Q1 - BC558 ou equivalente - transistor PNP de uso geral

D1 - 1N4148 - diodo de uso geral

R1 - 100 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, amarelo

R2 - 2,2 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, vermelho

P1 - 2,2 M ? a 4,7 M ? - potenciômetro lin ou log

C1 - 10 a 1 000 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

C2 - 100 µF x 16 V - capacitor eletrolítico

K1 - Relé de 6 ou 12 V - bobina de 50 mA

S1 - Interruptor simples

s2 - Interruptor de pressão NA

 

Diversos:

Fonte de 6 ou 12 V (pilhas, bateria ou fonte), placa de circuito impresso, fios, solda, botão para P1, etc.

 

 

Timer de Som Contínuo - Dispara no Final da Temporização

Outra versão de circuito de timer é mostrada na figura 4.

 

Circuito do Timer Elétrico com relé.
Circuito do Timer Elétrico com relé.

 

Nesse circuito, ao se estabelecer a alimentação tem início a temporização ajustada em P1.

No final da temporização o oscilador feito em torno da segunda porta do 4093 dispara produzindo um tom contínuo cuja freqüência depende basicamente de C2.

A freqüência do tom produzido é ajustada em P2.

O sinal desse oscilador é amplificado digitalmente pelas outras duas portas do 4093 e aplicado ao transdutor piezoelétrico.

Para rearmar o circuito, basta pressionar por um instante s2.

As temporizações podem superar uma hora com os valores máximos dos componentes recomendados.

Na condição de espera o consumo do alarme é extremamente baixo, o que garante uma excelente durabilidade para pilhas ou baterias, se forem usadas como fonte de alimentação.

 

 

CI-1 - 4093 - Circuito integrado CMOS

R1 - 100 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, amarelo

R2 - 10 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, laranja

P1 - 2,2 a 4,7 M ? - potenciômetro lin ou log

P2 - 100 k ? - potenciômetro ou trimpot

C1 - 10 µF a 1 000 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

C2 - 22 nF - capacitor de poliéster ou cerâmico

C3 - 100 µF x 12 V - capacitor eletrolítico

S1 - Interruptor simples

s2 - Interruptor de pressão NA

B1 - 6 ou 9 V - 4 pilhas ou bateria

X1 - Transdutor piezoelétrico

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.

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