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Módulo de Automação por Sinais Alternados (MEC168)

Descrevemos um projeto muito útil para os projetistas de equipamentos de Automação, Robótica ou mesmo de controles domésticos e que desejam trabalhar com sinais de áudio. Trata-se de um circuito que dispara um relé a partir de sinais de baixa frequência e pequena intensidade. Alimentado por uma tensão contínua de 12 V, ele usa poucos componentes e pode ser empregado numa série de automatismos que envolvam áudio-frequências ou sinais de controle de baixa frequência.

O que faz um módulo interruptor acionado com sinais de corrente alternada de baixa frequência?

Certamente esta é a primeira pergunta que o leitor que ainda não descobriu este projeto tem em mente.

Nosso circuito consiste de um relé sensível que dispara com sinais na faixa de áudio entre 50 Hz e 50 000 Hz.

A carga deste circuito é um relé que pode ser usado para controlar os mais diversos automatismos, tais como robôs que atendam a comandos sonoros.

O circuito não é temporizado e tem trava, o que significa que o relé se mantém ativado apenas quando em presença do sinal de entrada.

Mas, depois de saber o que o circuito faz, o leitor certamente pensará numa segunda pergunta: para que serve?

Uma primeira aplicação interessante seria a sua conexão na saída de qualquer amplificador de áudio de pequena potência ou mesmo um microfone sensível, e usá-lo para acionar alguma coisa com sons.

Com isso podemos tornar nosso circuito um Vox (microfone acionado por som) ou mesmo um alarme de ruídos.

Na figura 1 damos uma idéia de como isso poderia ser feito.

  

   Figura 1 – Modo de usar o módulo
Figura 1 – Modo de usar o módulo

 

 

Outra possibilidade interessante seria ligá-lo na saída de um dos canais de um gravador estéreo.

O segundo canal poderia ser usado para se programar o acionamento de um dispositivo de automação, por exemplo, num projetor de slides do tipo antigo.

Assim, quando a fita chegasse no ponto certo, haveria um tom de áudio gravado que faria a mudança do slide, automatizando assim um audiovisual apresentado.

Uma outra aplicação consiste em associar este acionador a um rádio AM ou FM portátil e usá-lo como controle remoto.

O transmissor seria um simples oscilador de alta frequência modulado por um tom de áudio.

Na figura 2 mostramos como isso pode ser feito.

 

 

  Figura 2 – Usando num controle remoto
Figura 2 – Usando num controle remoto

 

 

Um outro uso consiste em ligar o circuito a uma linha de sinais de baixa frequência para detectá-los.

Na presença do sinal, o circuito seria aciotado ativando algum dispositivo aviso ou alarme.

Finalmente, temos a possibilidade de gerar sinais de áudio por um PC usando saída de multimídia para os para o controle de automatismos externos.

A alimentação do circuito é feita com uma tensão de 12 volts e o seu consumo é baixo na condição de espera, ou seja, com o relé desativado.

O ganho do circuito permite que ele opere com sinais cuja intensidade esteja na faixa dos 100 mV a 1 V pico a pico.

 

Características

Tensão de alimentação: 12 V

Sensibilidade: 100 mv

Resistência de entrada: 10 k Ω (aprox.)

Carga máxima: depende do relé

 

COMO FUNCIONA

O anal de áudio é aplicado na primeira etapa de amplificação, que tem como base o transistor Q1.

O sinal passa para o capacitor C, enquanto que os resistores R1 e R2 servem para polarizar a base do transistor.

Em conjunto R2 e R4 e os demais resistores determinam o ganho desta etapa.

O sinal amplificado é então aplicado ao relé.

 

MONTAGEM

Na figura 3 termos o diagrama completo do modulo de controle por sinais alternados.

 

 

Fig. 3 - Circuito do módulo.
Fig. 3 - Circuito do módulo.

 

 

Na figura 4 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.

 

 

 

   Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

 

Os resistores são de 1/8 W ou maiores, e os capacitores eletrolíticos devem ter tensões mínimas de trabalho de 16 V.

O diodo admite equivalente.

O relé sugerido pode ser qualquer tipo sensível de 12 V com corrente de acordo com a carga que vai ser controlada.

Dependendo do relé usado pode ser necessário alterar o desenho da placa de circuito impresso.

Para as ligações dos diversos elementos externos sugerimos a utilização de uma barra de terminais com parafusos.

Na figura 5 temos uma sugestão de fonte de alimentação para este circuito.

 

 

   Figura 5 – Sugestão de fonte
Figura 5 – Sugestão de fonte

 

 

Como o circuito não é crítico, não há necessidade de se usar uma fonte estabilizada.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia local e secundário de 9 + 9 V com 500 mA.

O capacitor eletrolítico da fonte é de 16 V de tensão de trabalho e seu valor pode ficar entre 1 000 µF e 2 200 µF

 

PROVA E USO

Para provar a unidade ligue na entrada do circuito uma fonte de sinal de áudio como, por exemplo, a saída de um fone de um rádio transistorizado ou um pequeno gravador.

Ligue também a fonte de alimentação, conforme mostra a figura 6.

 

   Figura 6 – Usando um rádio como fonte de sinal
Figura 6 – Usando um rádio como fonte de sinal

 

 

Abrindo o volume do rádio, o relé deve ser ativado com os picos de áudio.

Para operar com microfone de eletreto, use o circuito da figura 7 que proporciona uma boa sensibilidade.

 

 

   Figura 7 – Usando um microfone de eletreto
Figura 7 – Usando um microfone de eletreto

 

 

Este circuito inclui um controle de sensibilidade. A alimentação de 12 V é comum ao circuito do microfone e ao módulo.

O cabo do microfone, se for longo, deve ser blindado, para que roncos e ruídos não sejam captados provocando o acionamento errático.

A carga é ligada nos contatos do relé e ela pode ser alimentada por outras tensões.

Para reduzir a sensibilidade aos sons agudos, caso o aparelho seja usado com sinais de áudio de um rádio ou gravador, ligue em paralelo com

R2 (entre a base e o emissor de Q1) um capacitor de poliéster de 1 nF a

47 nF.

Faça experiências no sentido de obter o melhor valor para sua aplicação.

Uma sugestão de aperfeiçoamento para este circuito consiste em se agregar um filtro de áudio na entrada de modo a deixar passar somente sinais de determinadas frequências.

Nestas condições, diversas unidades podem ser controladas ao mesmo tempo por um mesmo condutor de sinais, utilizando-se frequências diferentes. l

 

Semicondutores:

Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

Q2 - BC558 ou equivalente - transistor PNP de uso geral

D1 - 1N4148 - diodo de uso geral

 

Resistores (1/8 W, 5%)

R1 – 150 k Ω

R2 – 6k8 Ω

R3 - 5,6 k Ω

 

Capacitores:

C1 - 10 µF/16 V – eletrolítico

C2 – 2,2 µF/16 V – eletrolítico

C3 – 220 µF/16 V - eletrolítico

 

Diversos:

K1 - Relé de 12 V com bobina de 50 mA - ver texto

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, material para fonte de alimentação, barra de terminais com parafusos, fios, solda, etc.

 

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