Chave Sônica (ART2995)

Como utilizar os sons para ligar e desligar aparelhos eletrônicos? Com este aparelho você verá como isso é possível! Sua voz, a queda de um objeto, um ruído na rua, podem ligar eletrodomésticos comuns ou ainda fazer coisas interessantes que você nem imagina. Aplicações úteis, didáticas e recreativas podem ser encontradas para esta "chave sônica".

Coloque os sons ao seu serviço! Este bem poderia ser o slogan de nosso projeto, pelo que ele faz e pode fazer.

A nossa chave sônica nada mais é do que um sensível dispositivo eletrônico que pode ligar ou desligar diversos tipos de aparelhos através da ação do som captado num microfone. Sua voz, o estalo dos dedos, o barulho de um objeto que cai ou quebra, o bater de uma porta, são a fonte de energia que dispara o circuito.

Os leitores dotados de maior imaginação já podem ver as inúmeras coisas interessantes e úteis que podem ser feitas com uma chave sônica. Mas, para quem ainda não percebeu isso, não custa nada lembrar:

1. Uma primeira aplicação é como alarme. Basta ligar na saída da chave sônica um bom alarme e qualquer barulho o disparará. Ajuste para um ponto de boa sensibilidade e qualquer barulho de um eventual intruso, menos cuidadoso, será suficiente para acionar a chave.

2. Controle remoto sônico. Esta possibilidade, demonstrativa e útil, é simples: ligue o aparelho que você deseja controlar na chave sônica e ajuste sua sensibilidade. Um estalo de seus dedos, ou uma ordem falada diante do microfone, será suficiente para que seus desejos sejam satisfeitos: a televisão desligada, o abajur aceso, ou o aparelho de som acionado.

3. A terceira possibilidade que sugerimos é no controle automático de gravadores. Se você usar a chave sônica para ligar o gravador somente nos instantes em que o som estiver presente, você evitará os espaços em branco das fitas no registro de uma palestra, uma conferência ou uma reunião, onde as paradas são comuns. Você não mais precisará se preocupar em ficar acionando manualmente o interruptor do microfone durante a gravação, pois isso será feito automaticamente.

Mas, existem outras aplicações igualmente interessantes, que podem ser citadas. Podemos falar de uma aplicação mágica, em que o leitor pode acender uma lâmpada com um estalar de dedos; podemos citar a utilização como “vox control" em transmissores, para fazer o câmbio automático; podemos sugerir a conexão em máquinas fotográficas, para obter fotos de eventos ultra rápidos, como o quebrar de uma garrafa.

COMO FUNCIONA

Nada melhor do que dividir o aparelho todo em blocos, cada qual sendo responsável por uma função, para fazer a análise de seu principio de funcionamento. (figura 1)

 

O primeiro bloco corresponde ao circuito de entrada do microfone e etapa de amplificação. Este circuito leva dois transistores ligados em forma direta (acoplamento direto), conforme mostra a figura 2.

 

A polarização de base do primeiro transistor (Q1) é feita pelo resistor R2, de 100 k, que é ligado de tal modo a se obter uma estabilização automática do ponto de funcionamento. Isso é conseguido através da realimentação negativa, que representa a ligação deste componente entre o emissor de Q2 e a base de Q1.

O capacitor C4 representa um desacoplamento para os sinais de áudio, de tal modo que uma redução deste componente tem por consequência uma maior resposta aos agudos. Num circuito que o leitor deseje a operação com o estalido dos dedos, que é um som bem agudo, pode-se reduzir este componente para 4,7 µF ou menos, caso em que os graves não atuarão sobre a chave sônica e até mesmo os médios.

Obtemos uma ação seletiva com este procedimento.

O potenciômetro, colocado na entrada desta etapa, tem por função um ajuste do ponto de funcionamento, determinando a sensibilidade da chave.

O sinal da etapa de amplificação e entrada é obtido no coletor de Q2, sendo sua frequência igual a dos sons captados.

O segundo bloco, para onde é enviado este sinal, é o de retificação ou detecção, que leva por base dois diodos.

Na saída deste bloco obtemos uma tensão contínua que corresponde, em valor, ao sinal captado pelo microfone. Esta tensão será aplicada ao bloco seguinte, que é o de disparo.

Na entrada do bloco de disparo temos um capacitor (C7) e um resistor (R7) que determinam o tempo de permanência do acionamento em cada impulso sonoro.

O capacitor C7 carrega-se com a tensão da etapa anterior e descarrega-se lentamente via R7, mantendo o relê acionado, mesmo depois que o sinal desaparece.

Com os valores dados no circuito, temos um tempo de permanência da ordem de 5 segundos. Para diminuir o tempo podemos reduzir C7 para 4,7 pF ou mesmo 1 µF, e para aumentar o tempo podemos aumentar C7 para valores até 470 µF e mesmo R7 para valores até 330 k.

A amplificação do sinal para disparo do relê é feita por dois transistores, que formam um circuito Darlington, ou seja, de acoplamento direto e de alto ganho.

O diodo D3, em paralelo com o relê, protege os transistores contra as elevadas tensões que são induzidas no enrolamento do relê quando da sua comutação rápida.

Nas aplicações em que se deseja uma atuação rápida do circuito, ou seja, prontidão, o valor de C7 deve ser reduzido.

A alimentação para o circuito deve ser feita com uma tensão de 9 V, que pode vir tanto de uma fonte, como de pilhas em série.

O consumo de corrente na condição de espera é muito baixo, da ordem de 2 mA e este consumo se eleva para aproximadamente 60 mA no acionamento do relé.

OS COMPONENTES

A caixa é a sugerida na figura 3, de madeira ou metal, com dimensões que devem ser um pouco maiores se a fonte for conjugada.

 

Os componentes eletrônicos são os seguintes:

Os transistores originais são os BC548, mas equivalentes diretos, como os BC238 ou mesmo os de menor ruído como os BC549, BC239, podem ser usados.

D1, D2 e D3 são diodos de silício de uso geral, podendo praticamente ser usado qualquer um. Originalmente usamos os 1N4148, mas também experimentamos os 1N914, BY127, 1N4002, 1N4004 e 1N4007, com sucesso.

O valor de P1 não é crítico. Se o leitor quiser aproveitar da sucata pode usar qualquer potenciômetro comum, lin ou log, de 47k até 220 k, sem problemas.

K1 é um relê de 6V, com corrente de disparo de até 60 mA. Usamos originalmente o RU 101 006, mas existem muitos equivalentes com as mesmas características. No caso de usar equivalente o leitor deve redesenhar a placa, pois a disposição dos terminais e as dimensões podem ser outras.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W, com valores padronizados e qualquer tolerância.

C3 é um capacitor de cerâmica originalmente, mas tipos de poliéster servem, mesmo de valores próximos. Valores entre 470 pF e 4,7 nF devem funcionar.

Os demais capacitores são todos eletrolíticos, com tensões de trabalho a partir de 12 V. Os valores, em alguns casos, podem variar sensivelmente em função do comportamento desejado para o aparelho.

O microfone admite algumas opções:

A primeira é o uso de um microfone dinâmico de gravador comum, que funciona perfeitamente. O jaque deve ser do tipo correspondente, devendo ser lembrado ao leitor que nos gravadores comuns os plugues têm dois pinos que correspondem ao microfone (maior) e ao interruptor (menor), conforme mostra a figura 4.

 

O segundo tipo de microfone que pode ser usado é o de cristal (e mesmo um fone de cristal), caso em que recomendamos o aumento de C3, pois estes tendem a ser mais sensíveis aos agudos.

Temos finalmente o microfone improvisado com um pequeno alto--falante de 8 Ω e um transformador de saída, conforme mostra a figura 5.

 

O transformador é de saída para transistores ou válvula, com impedância de primário de 1k, pelo menos (quanto maior, melhor).

Componentes adicionais que o leitor precisará são: um jaque de acordo com o microfone usado; uma ponte de terminais com parafusos, para a ligação do aparelho controlado ou ainda um plugue e tomada, se o controle for direto da rede local (figura 6); ponte de terminais ou placa de circuito impresso; botão plástico para P1; etc.

 

MONTAGEM

O circuito completo da Chave Sônica aparece na figura 7.

 

Neste circuito não temos a fonte de alimentação. Se o leitor não optar por um conjunto de 6 pilhas médias ou grandes, sugerimos fonte mostrada na figura 8.

 

Para esta, o transformador tem secundário de 9 + 9 V, com pelo menos 200 mA de corrente e primário de acordo com a rede local; os capacitores são de 12 V e os diodos são os 1N4002 ou equivalentes.

A versão da Chave Sônica em ponte de terminais, sem a fonte, é mostrada na figura 9. As ligações devem ser as mais curtas possíveis.

 

A montagem em placa de circuito impresso é mostrada na figura 10.

 

São os seguintes os cuidados que devem ser tomados na montagem:

a)Solde em primeiro lugar todos os transistores, atentando para suas posições. Observe que na ponte de terminais todos têm a parte achatada voltada para cima, com exceção de Q4.

b) Solde depois os três diodos (Di a DB), observando a posição da faixa que indica sua polaridade.

c) Os próximos componentes que o montador pode soldar são os resistores. O máximo de cuidado deve ser tomado com os valores destes resistores, que são dados pelas faixas coloridas.

d) Na soldagem de C3 o leitor deve tomar cuidado apenas com os seus terminais, que devem ser curtos e que não devem encostar nos terminais dos componentes próximos. Para os capacitores eletrolíticos deve-se ainda observar sua polaridade.

e) Faça depois as interligações, se sua versão for em ponte, usando para isso pedaços de fios comuns.

f) Faça a ligação do potenciômetro e de J1, usando para isso fio blindado. Este procedimento evita a captação de zumbidos pelo aparelho, o que poderia instabilizá-lo.

g) Para a ligação do relé preste atenção aos terminais que correspondem à bobina e aos contactos. Veja pelo desenho que a bobina que vai ligada à DB tem seus terminais mais próximos do terminal central. Use pedaços de fio comum para esta ligação, fixando posteriormente o relê na caixa com braçadeiras. A ligação dos contactos à ponte de 3 terminais será feita com pedaços. de fio comum. Na versão em placa, certifique-Se de que os terminais se encaixam perfeitamente nesta, alargando os furos se for necessário.

h) Complete a montagem com a ligação de S1 (interruptor geral, que também pode ser conjugado a P1) e do suporte das pilhas, se esta for sua versão. Veja a polaridade dos fios, já que se houver inversão o aparelho não funcionará.

Se sua versão fizer uso da fonte faça sua montagem separadamente, observando que:

a) S2 é ligado antes do transformador, passando a ser S1.

b) Os capacitores eletrolíticos e diodos têm polaridade para ligação.

c) O transistor tem posição certa para ligação.

d) O zener deve ter a posição de sua faixa observada.

PROVA E USO

Se sua montagem estiver em ordem, coloque as pilhas no suporte ou faça a conexão da fonte à rede local.

Ligue o microfone escolhido no jaque de entrada e nos terminais de controle (1, 2 e 3) ligue um circuito de prova, que pode ser qualquer um dos sugeridos na figura 11.

 

Ligue S1.

Coloque P1 no mínimo, ou seja, todo para a esquerda (como se estivesse no mínimo volume). O relê deve ficar desativado, o que significa que os circuitos de prova devem ficar desligados.

Vá abrindo o potenciômetro P1, girando-o para a direita, até ouvir um clique do relé e os circuitos de prova serem ligados. Volte um pouco o potenciômetro e espere o relé desativar. Dependendo do valor de C7, isso pode durar de 1 a 5 segundos.

Em seguida aproxime o microfone de sua boca e fale algo. O som deve imediatamente provocar o disparo do relé, com a ativação do circuito de prova, que assim permanecerá por alguns segundos.

Vá falando e esperando o relê desativar após cada palavra e ao mesmo tempo ajustando P1 para obter o melhor ponto de funcionamento.

Se quiser modificar o tempo de permanência altere o valor de C7 ou R7.

Em linhas pontilhadas na figura 7 mostramos um interruptor de pressão para teste da etapa do relê. Pressionando-se o interruptor o relé deve ser acionado.

Em caso de problemas meça as tensões nos diversos pontos do circuito com um multímetro. Verifique antes se a etapa do relé funciona. Se ela estiver em ordem, mas o aparelho se negar a operar, veja os componentes em torno de Oi e Q2 do circuito de entrada.

Na figura 12 temos a ligação a um gravador comum, para servir de vox control.

 

Para finalizar, lembramos ao leitor que, ligando-se o circuito a ser controlado entre os terminais1 e 2, teremos a sua desativação com o som, ou seja, ele desliga quando falamos diante do microfone.