Oscilador de relaxação com SCR (MIN631)

Este tipo de oscilador usa uma configuração fora do comum e pode ser usado como base de tempo, metrônomo ou ritmador. Metrônomos ou ritmadores são aparelhos que produzem sinais luminosos ou sonoros em intervalos regulares de modo a fixar o compasso de um exercício de ginástica, uma atividade física repetitiva ou mesmo da execução de uma música num instrumento qualquer. O circuito que propomos pode ser usado com as finalidades sugeridas e muitas outras, como por exemplo em sinalização.

O rítmo da música executada por um aprendiz nem sempre é constante o que exige o emprego de aparelhos denominados metrônomos. O tipo mais simples é o de pêndulo que além do barulho (tic-tac) tem o balanço para servir de base para que o músico não saia do rítmo.

Este mesmo tipo de metrônomo pode ser encontrado nos laboratórios de física experimental para a realização de experimentos que envolvam intervalos de tempo constantes.

O circuito que propomos produz apenas o som, e com bom volume, servindo para estudantes de música, para o laboratório de física e também para ginástica.

Neste aparelho temos um oscilador de relaxação diferente, com base numa lâmpada neon e um SCR, que produzem pulsos (estalos) de boa intensidade num alto-falante. A faixa de frequências vai de fração de hertz até alguns hertz.

O aparelho é alimentado diretamente pela rede de energia de 110V ou 220V e tem excelente rendimento, levando-se em conta o pequeno número de componentes usados.

O leitor tem as seguintes possibilidades de uso para este aparelho:

Acompanhamento de música

Fixação de rítmo para exercícios de ginástica ou dançca

Limitação de tempo por contagem de pulsos

Experiências de física

Características:

Tensão de alimentação: 110/220 VCA

Consumo: 1 W (aprox.)

Potência dos pulsos: 4W (pico)

Faixa de frequências: 0,05 a 10 Hz

COMO FUNCIONA

A tensão da rede de energia é retificada, servindo para carregar lentamente, através de R1 e P1, o capacitor C1. A carga deste capacitor determina a energia ou potência do pulso sonoro a ser produzido.

Quando a tensão no capacitor atinge aproximadamente 80V, que é a tensão de disparo da lâmpada neon, ao mesmo tempo, através de R2 atinge o mesmo valor a tensão no capacitor C2. Isso ocorre, porque a constante de tempo de R2 e C2 ‚ bem menor do que a do circuito formado por P1, R1 e C1.

Com essa tensão, a lâmpada neon dispara e com isso a condução de uma corrente para a comporta do SCR.

O resultado final é que, com a condução do SCR, o capacitor C1 é colocado praticamente em curto através do alto-falante. A descarga consequente é um pulso único de curta duração e grande intensidade que produz um som no alto-falante.

Com a descarga do capacitor o SCR desliga e novamente o capacitor C1 se descarrega até ser atingida novamente a tensão de disparo da lƒmpada neon e portanto do SCR.

A frequência é dada basicamente pelo velocidade com que C1 se carrega e portanto pode ser ajustada em P1. Capacitores maiores para C1 produzem pulsos mais intensos, mas existe um limite para este valor, pois uma corrente muito alta na descarga pode danificar tanto o SCR como o alto-falante.

Capacitores de até uns 20 µF com tensões de trabalho de pelo menos 150V podem ser experimentados.

MONTAGEM

Na figura 1 temos o diagrama completo do metrônomo.

Figura 1 – Diagrama do oscilador

Como são usados poucos componentes pode ser usada uma pequena placa de circuito impresso para a montagem. Assim, temos a disposição dos componentes nesta placa mostrada na figura 2.

Figura 2 – Placa de circuito impresso para a montagem

O resistor R1 deve ser de1W e os demais são de 1/8W ou maiores. O

capacitor C1 tanto pode ser de poliéster como um eletrolítico de 1 a 10 µF com tensão mínima de trabalho de 150V. O capacitor C2 deve ser de poliéster com pelo menos 150V de tensão de trabalho.

Para a rede de 110V pode ser usado o TIC106B e para a rede de 220V recomenda-se o SCR TIC106D. A lâmpada neon e o potenciômetro são de tipos comuns.

Para o diodo D1 temos o 1N4004 ou 1N4007 se a rede for de 110V, mas se for de 220V deve ser usado somente o 1N4007. O alto-falante ‚ de 4 ou 8 Ω com pelo menos 10 cm de diâmetro.

PROVA E USO

Um ponto importante a ser observado neste projeto é que sua alimentação é feita diretamente pela rede de energia e que por isso seu circuito está submetido a tensões elevadas, capazes de causar choques perigosos.

Por isso, ao testar o leitor deve tomar todas as precauções em relação a isso e na montagem, deve isolar ou fechar na caixa todas as partes que possam causar choques pelo contacto.

Ligando o aparelho na rede de alimentação e ajustando-se P1 devemos ter piscadas da lâmpada neon e ao mesmo tempo, a emissão de estalos ritmados pelo alto-falante.

Se a lâmpada piscar, mas não houver a emissão de som, verifique a continuidade da bobina do alto-falante e o estado do SCR. Se as piscadas forem muito rápidas e não houver som, o problema pode estar em C1.

Comprovado o funcionamento, o montador pode adaptar uma escala ao botão de P1 que pode ser calibrada em termos de batidas por minutos ou mesmo em hertz.

Depois disso, é só fechar o aparelho definitivamente numa caixa plástica ou de madeira e usá-lo. A lâmpada neon pode ficar em lugar visível para se obter também um rítmo visual.

Para frequências mais baixas aumente P1 para 1 M Ω e C1 para 2,2 ou mesmo 4,7 µF.