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Medidor de Intensidade Sonora (INS325)

No nosso Curso de Eletrônica – Eletrônica Analógica - estudamos a natureza do som. Vimos de que modo são produzidas as vibrações audíveis, as inaudíveis também e quais suas principais propriedades. A nossa montagem eletrônica relacionada com o assunto do livro é um medidor de intensidade sonora ou sonômetro experimental. Com este aparelho podemos comparar a intensidade de sons como, por exemplo, um grito, uma explosão ou o som de um amplificador.

O que propomos é um aparelho que nos permite comparar as intensidades de sons que incidem num microfone usado como transdutor. Podemos ter aplicações experimentais e recreativas mas também podemos ter aplicações sérias.

Uma das aplicações que podemos sugerir vem da necessidade de se determinar num auditório qual o calouro que se apresentou melhor a partir do som dos aplausos e vaias, além dos gritos, é claro.

Naturalmente se a disparidade de nível dos candidatos for grande, “de ouvido” poderemos fazer a avaliação, mas no caso de haver uma proximidade muito grande das intensidades, somente um recurso eletrônico poderia ajudar na decisão.

A medida da intensidade dos aplausos pelo nosso instrumento pode ser a solução para tirar dúvidas.

Outra aplicação interessante é na localização de reflexões de som causadas por objetos em sua sala, ou na localização de fontes de ruído num carro ou ainda para verificar se todos os alto-falantes de um sistema de som estão com o mesmo nível de reprodução. (figura 1)

 

Figura 1 – analisando a reprodução de alto-falantes
Figura 1 – analisando a reprodução de alto-falantes

 

Enfim, se o “negócio” do leitor é medir barulho (muitos gostam é de fazê-lo!), certamente este instrumento será de grande utilidade.

 

Como funciona

Para captar os sons, operando como microfone, usamos um alto-falante e um transformador.

O transformador garante uma impedância maior para o sistema, de acordo com as características da etapa seguinte.

O sinal é aplicado à entrada de um amplificador operacional de alto ganho do tipo 741. Num circuito, sem realimentação, este amplificador tem um ganho da ordem de 100.000 vezes, o que garante uma excelente sensibilidade para o medidor.

O transformador que acopla o alto-falante usado como microfone curto-circuita as entradas do amplificador operacional de modo que, na ausência de sinal, deve haver na saída uma tensão equivalente à metade da fonte, ou seja, zero volt em relação ao ponto de referência na junção de R1 com R2, conforme mostra a figura abaixo.

 

Polarização do integrado
Polarização do integrado

 

Na prática podem ocorrer pequenos desvios de modo que, em repouso, a tensão que aparece na saída pode ser um pouco maior ou menor que a de referência.

Se este desvio for excessivo, uma compensação externa pode ser feita com a ligação de um trimpot entre o pino 1 e o pino 5 do integrado. Este trimpot será de 10 k com o cursor ligado ao negativo da alimentação.

O instrumento sugerido é um VU-meter comum de 200,uA que pode ser conseguido com muita facilidade nas casas especializadas.

Os Componentes

Na figura abaixo temos a sugestão de caixa cujas dimensões dependem do alto-falante usado como microfone.

 

Sugestão de caixa
Sugestão de caixa

 

O circuito integrado é o 741 em invólucro DIL de 8 pinos, e o VU pode ser de qualquer tamanho ou tipo para 200/uA.

O resistor R3 pode ter seu valor reduzido se for usado um instrumento de menor sensibilidade, 1 mA por exemplo.

Para o potenciômetro de controle de sensibilidade o valor não é crítico, podendo ser usadas unidades de 1 k, 2k2 ou mesmo 4k7.

O capacitor C1 tem seu valor na dependência da faixa de frequências em que se deseja maior resposta do instrumento. Um valor maior (até 100 nF aumenta a sensibilidade aos graves = reduz dos agudos).

A retirada deste capacitor, pelas características do alto-falante, faz com que a resposta aos agudos seja maior.

Completamos com o transformador que pode ser do tipo usado com rádios transistorizados com impedância de primário entre 500 Ω e 2 k e secundário de 8 Ω.

 

Montagem

O circuito completo é mostrado na figura a seguir.

 

Circuito completo do medidor
Circuito completo do medidor

 

A placa de circuito impresso é sugerida na próxima figura.

 

Placa para a montagem
Placa para a montagem

 

Para o integrado use um soquete, pois isso evita o aquecimento na soldagem e facilita a troca em caso de problemas.

Os resistores podem ser de 1/8 ou ¼ W, conforme a disponibilidade de cada um. A tolerância é de 5, 10 ou 20%.

Use o suporte ou conector apropriado para a fonte observando a polaridade.

O instrumento M1 tem polaridade certa. Se não houver marcação faça experiências. Se o ponteiro tender a deflexionar para a esquerda, quando captar sons, inverta sua ligação.

 

Prova e Uso

Coloque as pilhas no suporte ou faça a conexão da bateria. Acione o interruptor geral S1.

O instrumento deve deflexionar até metade da escala aproximadamente. Se a deflexão for além do fim da escala, atue sobre o trimpot. Para obter menor ganho e estabilidade de funcionamento um resistor de 1M a 2M2 pode ser ligado entre o pino 2 e o pino 6 do integrado.

Abra a sensibilidade do microfone, girando o potenciômetro P1. Bata com os dedos no alto-falante. O instrumento deve acusar estas batidas com saltos da agulha.

Para usar o aparelho basta apontar o alto-falante usado como microfone para a fonte de som e verificar a deflexão da agulha.

Obs.: em alguns casos, para obter maior estabilidade do circuito na medida de sons de curta duração ou de variações rápidas, pode ser usado um circuito adicional mostrado na figura 7, o qual inclui um diodo e um capacitor.

 

Circuito de estabilidade
Circuito de estabilidade

 

Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho.

 

Cl-1 - 741 - amplificador operacional

M1 – VU-meter de 200 µA (ver texto)

D1 - 1N4148 - diodo de silício de uso geral

T1 - Transformador de saída para transistores com primário de 500 a 2000

Ω e secundário de 8 Ω.

C1 - 10 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster

P1 – 1 k - potenciômetro (com chave)

P2 – 100 k - trimpot

R1, R2 - 4k7 - resistores (amarelo, violeta, vermelho)

R3 – 22 k - resistor (vermelho, vermelho, laranja)

FTE – alto-falante de 8 Ω pequeno

B1 - 6 ou 9V - 4 pilhas ou bateria

Diversos: caixa para montagem, placa de circuito impresso, conector para bateria ou suporte para pilhas, botão para o potenciômetro, fios, solda etc.

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

As Atividades do Momento (OP193)

Tivemos duas semanas cheias com lançamentos de livros, eventos, entrevistas e encontros importantes que certamente reverterão em benefícios para aqueles que nos acompanham, tanto no nosso site como em nosso canal de vídeo. Começamos pela entrevista dada ao Luis Carlos Burgos do site Burgos Eletrônica em que falamos um pouco de nossa vida profissional e de nossas pretensões para o futuro.

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Citação
Uma citação administrada em tempo acalma o erudito mais furioso.
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