Ritmador para Ginástica (MA087)

O que este circuito faz é gerar um pulso sonoro de alta intensidade em intervalos regulares de modo a dar o ritmo para seus exercícios físicos. Trata-se de um metrônomo eletrônico mas com um sinal de alta potência, diferente dos tipos usados para prática de música, que não necessitam de um volume sonoro tão grande pelo tipo de aplicação.

O circuito também tem um indicador visual que permite ao ginasta se orientar pelas piscadas de um LED, caso não queira se concentrar nos sons produzidos.

O tom dos bips produzidos pode ser ajustado com facilidade e sua duração modificada pela simples troca de um componente.

Como Funciona

O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 1.

Figura 1 – Diagrama completo

A base do aparelho é um circuito integrado 4093 que possui quatro portas que podem ser usadas como osciladores, inversores ou ainda como amplificadores digitais. No nosso projeto, a primeira porta funciona como um gerador de impulsos de curta duração, cuja frequência depende basicamente do capacitor C1.

Este capacitor carrega-se pelo potenciômetro e descarrega-se pelo diodo, de modo que temos um ciclo ativo variável. No potenciômetro ajustamos a frequência, mas a duração dos pulsos mantém-se constante, dada pelo valor do resistor em série com o diodo.

Os pulsos deste oscilador controlam dois circuitos separadamente.

O primeiro circuito usa duas portas do 40938 ligadas em paralelo como um amplificador digital, que tem por finalidade excitar o LED indicador.

Este LED vai acender todas as vezes que as saídas das portas forem ao nível baixo, o que corresponde ao pulso de saída do oscilador aparecendo.

O segundo circuito utiliza a última porta do circuito integrado como um oscilador de tom, de modo a produzir o bip todas as vezes que o pulso do primeiro oscilador aparecer. O capacitor C2 deste circuito é que determina o tom do bip, o qual pode ser ajustado no potenciômetro P2.

Como o sinal obtido na saída deste circuito é muito fraco para excitar um alto-falante, agregamos um amplificador de potência que consiste num transistor Darlington.

No coletor deste transistor ligamos um tweeter, que é o reprodutor ideal para os bips agudos que são produzidos pelo circuito. A potência de vários watts deste circuito e suficiente para preencher de som mesmo uma academia com muitas pessoas fazendo ginástica.

A alimentação do circuito, para maior rendimento, deve ser feita com uma tensão entre 9 e 12 volts e a corrente deve ser de pelo menos 1 A.

Para um ginasta em que se faz exercícios sozinho, num ambiente pequeno, a alimentação pode ser feita com 4 pilhas médias.

Montagem

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

Figura 2 – Placa para a montagem

Para maior segurança e comodidade será interessante instalar o circuito integrado, observando sua posição, num soquete DIL de 14 pinos.

O transistor deve ter um radiador de calor que consiste numa placa de metal dobrada em U e fixada no seu invólucro com um pequeno parafuso com porca.

O tweeter é do tipo comum ou piezoelétrico com 4 ou 8 Ω. Também pode ser usado um alto-falante, mas neste caso ele deve estar numa pequena caixa acústica para maior rendimento.

Os resistores são de ¼ W e o eletrolítico deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V. Os demais capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos.

O aparelho pode ser instalado numa caixa de madeira, metal ou plástico de tamanho conveniente e juntamente com a fonte de alimentação.

No painel desta caixa ficarão acessíveis os controles de frequência e tonalidade do pulso de áudio.

Para os que desejarem agregar um controle de volume, na figura 3 temos o modo de fazer isso.

Figura 3 – Agregando um controle de volume

O potenciômetro que serve de controle de volume deve ser montado no painel do aparelho, para maior facilidade de acesso.

Prova e Uso

Para provar a unidade basta ligá-la à rede de energia e acionar o interruptor geral.

Atuando sobre P1 teremos a variação do ritmo dos pulsos sonoros e atuando sobre P2 teremos a variação da frequência dos pulsos.

A duração dos pulsos poderá ser aumentada com o aumento do resistor R1, que pode ter valores até 22 k Ω, tipicamente.

Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho. Ligue-o no ambiente de ginástica e ajuste P1 para o ritmo desejado e P2 para o tom das batidas mais agradável.