Projetos educacionais (ART736)

Os projetos aqui apresentados, servem tanto para o aluno apresentar em seus trabalhos educacionais, como para professores que desejam aumentar o nível de conhecimento para os seus alunos, como também para aqueles que desejam começar a fazer as suas primeiras montagens eletrônicas. Uma das sugestões que fazemos nesta revisão de 2012 é a utilização de matrizes de contato em lugar de pontes de terminais ou placa de circuito impresso. Estes projetos são também fundamentais para um curso eletivo ou optativo de introdução à engenharia nos moldes em que o autor já oferece aos seus alunos do Colégio Mater Amabilis de Guarulhos.

MINICOMUNICADOR

Eis um circuito experimental com apenas 5 componentes que tem por finalidade permitir a comunicação em uma via de duas pessoas separadas por grandes distância, usando fios comuns.

Você pode estender os fios de ligação ao tweeter (TW) ou transdutor piezoelétrico a uma distância superior a 100 metros sem perda apreciável da intensidade do sinal.

Como não temos etapas de amplificação e se trata de circuito experimental não podemos esperar alto-rendimento. Isso significa que na operação o tweeter ser usado como telefone, junto ao ouvido.

O circuito é alimentado por pilhas comuns ou bateria e seu consumo de energia é extremamente baixo. Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.

Figura 1

TW1 é um tweeter do tipo piezoelétrico do qual tenha sido retirado o pequeno transformador interno, fazendo a conexão dos fios diretamente à cápsula cerâmica de seu interior que é de alta impedância. Se for usado um transdutor ele será ligado diretamente, pois não possui transformador interno.

Na figura 2 temos o aspecto da montagem, onde os poucos componentes usados são soldados numa ponte de terminais exceto o tweeter remoto.

Figura 2

Tanto a polaridade das pilhas como do microfone de eletreto precisam ser observadas.

O resistor R1 é de 1/8W ou maior e na verdade seu valor deve ser obtido experimentalmente em função da tensão de alimentação, ficando tipicamente entre 1k e 10 k ?.

Uma aplicação interessante para este circuito é em um sistema secreto de comunicações com seus amigos, bastando montar duas unidades iguais de modo a se poder estabelecer a comunicação bilateral como num telefone.

FOTO TRANSISTOR E LDR

Em muitas aplicações em que se necessita de um sensor de luz o LDR é o escolhido pela sua sensibilidade e baixo custo. No entanto, na falta de um LDR podemos usar um foto-transistor, mas para isso precisamos modificar seu modo de operação com um aumento de sensibilidade.

O circuito que apresentamos tem por finalidade permitir que um foto transistor comum seja usado em lugar de um LDR nas aplicações em que a alimentação seja feita por tensão contínua e não supere os 12 volts.

Usando um transistor Darlington de alto ganho (30 000) aumentamos a sensibilidade de um foto-transistor de modo que ele se comporte de maneira bem próxima a de um LDR, nas aplicações comuns. Na figura 3 temos o circuito usado para esta finalidade.

Figura 3

Na figura 4 temos a disposição dos componentes usados numa ponte de terminais.

Figura 4

Observe que o foto-transistor usado tem sua base desligada, o que é comum neste tipo de aplicação.Muitos foto-transistores, na realidade, são vendidos com apenas dois terminais (a base é cortada) prevendo que não vão ser usados com conexão à base.

Para experimentar o circuito procure uma aplicação em que seja usado um LDR comum e faça a substituição. Observe a polaridade já que o ponto A deve funcionar com uma tensão positiva em relação a B.

Em lugar do transistor Darlington BC517 o leitor pode usar dois BC548 na ligação equivalente.

DETECTOR DE CABOS DE ENERGIA

Em torno dos cabos de energia embutidos nas paredes e por onde circulam correntes elétricas intensas é criado um campo magnético que pode ser detectado por aparelhos sensíveis.

Pela presença do campo magnético podemos facilmente localizar fios embutidos em canalizações plásticas ou outras passagens ocultas.

O detector descrito tem por base um circuito integrado CMOS extremamente sensível que, ao detectar os sinais, produz um som de aviso num transdutor. O circuito é muito simples pois além do circuito integrado e da bateria temos apenas três componentes passivos adicionais de baixo custo.

A sensibilidade do circuito se deve a elevadíssima impedância de entrada do circuito integrado CMOS. Na figura 5 temos o diagrama completo do detector.

Figura 5

A placa de circuito impresso para esta montagem é mostrada na figura 6.

Figura 6

Juntamente com a fonte de alimentação, que consiste em pilhas ou bateria de 9 V, o circuito cabe facilmente numa caixa plástica de pequenas dimensões.

O sensor consiste numa chapinha de metal fixada na parte inferior da caixa. O transdutor piezoelétrico pode ser de qualquer tipo, até mesmo uma cápsula de microfone ou tweeter piezoelétrico comum (sem o transformador interno).

Também pode ser usada, como indicado na figura, uma ponta de prova como sensor, operando como uma espécie de antena que deve ser aproximada do local em que se deseja verificar se existe ou não um campo elétrico.

Para usar o aparelho é só passar o sensor junto à parede, evitando o contacto direto e observar quando há emissão de som pelo transdutor BZ.

Movimentando com cuidado o sensor pela parede podemos levantar a trajetória dos cabos embutidos de acordo com o padrão de emissão dos sons.

O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de 6V ou mais e S1 é opcional já que, quando o aparelho estiver fora de uso basta retirar as pilhas ou bateria.

MINI BOOSTER DE ÁUDIO

Este é um excelente circuito reforçador de som para walkmans, pequenos gravadores, CD players e rádios que tenham apenas saída para fones. Podemos usar a saída dos fones para obter reprodução em um alto-falante de pelo menos 15 cm.

Instalado numa pequena caixa acústica, o alto-falante com o booster e eventualmente sua fonte de alimentação proporcionarão um som muito melhor para seu equipamento portátil que tenha alimentação de 2 ou 4 pilhas comuns ou apenas saída de fone de ouvido.

A fonte de alimentação deve fornecer uma tensão de 6 a 9 V com pelo menos 500 mA.

O circuito tem apenas um transistor como base e um único ajuste para se obter melhor som sem distorção. Na figura 7 temos o diagrama completo do booster (reforçador).

Figura 7

Se seu equipamento for estéreo e você desejar reforçar os dois canais deve montar duas unidades iguais que serão alimentadas por uma fonte de alimentação única. Na figura 8 temos a disposição dos componentes numa pequena ponte de terminais isolados, já que se trata de circuito pouco crítico.

Figura 8

O transistor Q2 é um Darlington de potência admitindo equivalentes. Na verdade qualquer Darlington NPN com pelo menos 4 ampères de corrente de coletor pode ser usado. Este transistor deve ser dotado de um pequeno radiador de calor.

Os resistores são todos de 1/8W ou maiores e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de pelo menos 12 V.

O transformador pode ser do tipo usado como saída de rádios transistorizados fora de uso (o enrolamento que vai ao alto-falante passa a ser o enrolamento de entrada) como também pode ser usado um pequeno transformador de fonte de alimentação com primário de 110/220 V e secundário de 5 a 12 volts com corrente entre 50 e 250 mA. O enrolamento de baixa tensão ser o usado na entrada dos sinais.

Para melhor qualidade de som o alto-falante deve ser pesado com pelo menos 15 cm de diâmetro, instalado numa pequena caixa acústica de acordo com suas dimensões.

Feita a montagem, ligue a unidade na fonte de alimentação e coloque P1 na posição média. Ligue na entrada a fonte de sinal que pode ser um radinho ou walkman.

O sinal ser retirado da saída de fone (mono ou estéreo) com plugue apropriado. Ajuste o volume até obter o máximo de sinal no alto-falante e ao mesmo tempo sobre P1 para que o som saia puro, sem distorções.

Uma vez feito o ajuste de P1 para a melhor reprodução você não precisará mais tocar neste componente. Para regular a intensidade do som atue sobre o controle de volume do aparelho que serve de fonte de sinal.

OSCILADOR DE 10,7 MHz

Este circuito utiliza como padrão de freqüência um filtro cerâmico do tipo encontrado em rádios de FM, nas etapas de freqüência intermediária (FI).

Podemos usar este oscilador para a calibração de rádios de FM, como clock para circuitos digitais, ou ainda como base para um transmissor experimental de ondas curtas.

Lembramos que, por se tratar de circuito TTL, sua alimentação deve ser feita com uma tensão exata de 5 volts.

O único ajuste que o circuito necessita é no trimpot para se obter o ponto de oscilação. Na figura 9 temos o diagrama completo do oscilador.

Figura 9

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 10.

Figura 10

São usados 3 dos 6 inversores disponíveis nos circuitos integrados 7404 ou 74LS04. Os outros três inversores podem ser usados em outras aplicações já que eles têm funcionamento independente.

O consumo do aparelho é baixo, exigindo uma corrente de algumas dezenas de miliampères e a saída consiste num sinal retangular com aproximadamente 5 volts de amplitude.

Se ligarmos à saída deste circuito uma pequena antena teremos um pequeno transmissor com alguns metros de alcance. Este transmissor poder ser usado na prática de telegrafia.

A modulação do sinal pode ser feita com a aplicação de um sinal de áudio via capacitor de isolamento no pino 3 ou 4 do circuito integrado.

O resistor usado é de 1/8W e qualquer filtro cerâmico para 10,7 MHz de 3 terminais pode ser experimentado neste circuito.

Para prová-lo, basta injetar o sinal num receptor de FM ou tentar sintonizar este sinal num receptor de ondas curtas colocado nas proximidades na freqüência correspondente.