Medidor de Intensidade Sonora (INS325)

Escrito por Newton C Braga

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.