Explorando as incríveis capacidades do circuito integrado CMOS 4093, fornecemos mais uma seleção de projetos básicos que podem servir de base para montagens mais sofisticadas. Os circuitos foram aproveitados do livro do autor CMOS Projects and Experiments, publicado nos Estados Unidos.
O circuito integrado 4093, como todos devem saber dada a quantidade de projetos que publicamos com esse componente, consiste em 4 portas NAND disparadoras que podem ser usadas separadamente, e tem a pinagem mostrada na figura 1.
Essas portas podem funcionar com tensões de 3 a 15 V e configuradas na função lógica original, como inversores, amplificadores digitais e osciladores até uns 10 MHz.
Damos a seguir uma interessante seleção de circuitos básicos usando esse componente.
Oscilador Controlado por Toque
A frequência do oscilador mostrado na figura 2 depende a resistência dos dedos da pessoa que toca no sensor X1, e do valor do capacitor C1.
O potenciômetro P1 também permite fazer o ajuste dessa frequência numa certa faixa de valores.
O circuito não deve ser alimentado por fonte sem isolamento (sem transformador) sendo o ideal pilhas ou bateria. O transdutor é cerâmico de alta impedância.
Como sensor, use duas chapinhas de metal que devem ser tocadas separadamente ou dois fios que podem ser seguros um em cada mão ou por duas pessoas.
Nesse caso, o oscilador entrará em funcionamento quando as pessoas se tocarem.
A montagem pode ser implementada com facilidade numa pequena matriz de contatos.
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
X1 – Sensor de toque – ver texto
X2 – Transdutor piezoelétrico de alta impedância
R1 – 10 k Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
P1 – 1 M Ω – potenciômetro
C1 – 1,2 a 2,2 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 100 µF x 12 V – capacitor eletrolítico
Diversos
Matriz de contactos, pilhas, fios, etc.
Oscilador Controlado por Toque – II
Uma configuração um pouco diferente da anterior, para um oscilador controlado por toque, é mostrada na figura 3.
Nesse circuito duas portas do 4093 são configuradas de modo a formar um oscilador onde a frequência depende da resistência entre X1 e do capacitor C1.
O transdutor novamente deve ser do tipo piezoelétrico de alta impedância e a alimentação deve ser feita por pilhas ou bateria.
O sensor é feito da mesma forma que na versão anterior, e não se deve usar fonte sem isolamento da rede de energia.
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
X1 – Sensor – ver texto
X2 – Transdutor piezoelétrico de alta impedância
R1 – 10 k Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
C1 – 1,2 a 2,2 nF – capacito cerâmico ou poliéster
C2 – 100 µF x 12 V – capacitor eletrolítico
Diversos:
Matriz de contactos, suporte de pilhas, pilhas ou bateria, fios, solda, etc.
Pisca LED Alternado com Ciclo Ativo
O que o circuito da figura 4 faz é piscar de modo alternado dois LEDs, com o controle do ciclo ativo através de dois potenciômetros.
O ciclo ativo é o tempo em que cada LED permanece aceso.
Através dos dois potenciômetros é possível atuar sobre o tempo de acendimento de cada LED e com isso também atuar sobre a frequência das piscadas.
A faixa de frequências e de ciclos ativos é determinada pelos valores de C1 e C2.
O circuito pode ser alimentado por tensões de 5 a `12 V e os resistores limitadores de corrente dos LEDs são dependentes dessas tensões.
LEDs comuns ou bicolores podem ser usados e para maiores potências controladas podem ser etapas de potência com transistores ou outros componentes ativos.
O circuito também pode ser usado para controlar dois osciladores gatilhados com o próprio 4093, caso em que o leitor pode projetar uma interessante sirene de dois tons.
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
LED1, LED2 – LEDs comuns
P1, P2 – 1 M Ω – potenciômetros
R1, R2 – 10 k Ω x 1/8 W – resistores – marrom, preto, laranja
R3, R4 – 470 Ω (5 e 6 V) ou 1 k Ω (9 e 12 V) x 1/8 W – resistores
C1, C2 – 10 µF a 470 µF x 12 V – capacitores eletrolíticos
C3 – 100 µF x 12 V – capacitor eletrolítico
Diversos:
Placa de circuito impresso ou matriz de contactos, suporte de pilhas, pilhas ou bateria, fios, solda, etc.
Lâmpada Temporizada
O circuito final mostrado nessa seleção é de uma lâmpada incandescente temporizada de alta potência. O circuito é mostrado na figura 5.
Esse circuito tem um setor de alta tensão que corresponde ao acionamento da lâmpada através de um SCR e um setor de baixa tensão para a alimentação do circuito integrado.
Veja que apesar desses circuitos terem um terra comum, a alta tensão do setor do SCR na realidade “não passa” para o setor de baixa tensão mantendo assim a integridade do circuito integrado CMOS.
Quando o interruptor de pressão é pressionado, ele descarrega C2. Com a descarga, a saída das três portas NAND ligadas em paralelo do 4093 vão ao nível alto disparando o SCR. Com isso a lâmpada acende.
Tão logo deixemos de pressionar S2, o capacitor se carrega lentamente, numa velocidade ajustada em P1.
À medida que o capacitor se carrega, cai a tensão no CI até o momento em que ocorre a comutação e com isso a saída das três portas voltam ao nível baixo, desligando o SCR.
Observando que, com o uso de um SCR temos o controle de meia onda o que faz com que a lâmpada não se mantenha acesa com o brilho máximo.
Caso o leitor deseje um controle de onda completa pode acrescentar ao circuito uma ponte retificadora conforme mostra a figura 6.
Também não devem ser usadas lâmpadas que não sejam incandescentes, já que o circuito é indicado apenas para cargas resistivas.
O SCR deve ser dotado de dissipador de calor. O sufixo será B se a rede for de 110 V e D se a rede for de 220 V.
A potência máxima controlada para o SCR indicado é da ordem de 200 W.
O intervalo máximo de temporização obtido chega perto de 1 hora, mas deve ser usado um capacitor de excelente qualidade para que as fugas eventuais não afetem a temporização.
Para uma temporização “inversa”, basta trocar de posição S2/C2 com P1/R1, conforme mostra a figura 7.
Nesse caso, a lâmpada apaga quando S2 for pressionado para voltar a acender no final da temporização ajustada.
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
D1, D2 – 1N4002 – diodos retificadores
SCR1 – TIC106B(D) – diodo controlado de silício
T1 – Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9 + 9 V x 200 mA ou mais
C1 – 1000 µF x 16 V – capacitor eletrolítico
C2 – 100 µF a 1 000 µF x 12 V – capacitor eletrolítico
R1 – 10 k Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
R2 – 4,7 k Ω x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, vermelho
R3 – 22 k Ω x 1/8 W – resistor – vermelho, vermelho, laranja
X1 – lâmpada incandescente de 5 a 200 W
S1 – Interruptor simples
S2 – Interruptor de pressão NA
F1 – Fusível de 1 A
Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, radiador de calor para o SCR, botão para o potenciômetro, cabo de força, suporte para o fusível, soquete para a lâmpada, fios, solda, etc.
Conclusão
Os circuitos mostrados em muitos casos são básicos podendo ser modificados para atender a outros tipos de necessidade do leitor.
De fato, na maioria dos casos, os componentes podem ser alterados numa faixa muito ampla de valores.
Apenas deve-se ter em mente os limites suportados pelos componentes, em especial o 4093 que é bastante sensível.
