Oscilador de Múltiplas Utilidades (INS374)

Descrevemos um aparelho extremamente simples que produz um som contínuo de frequência ajustável que pode ser aproveitado com diversas finalidades: pode servir como oscilador para prática da telegrafia, como produtor de som em sistemas de alarmes, como injetor de sinais para oficina, para dar maior realismo a brinquedos, ou ainda para a obtenção de efeitos sonoros simples.

Um oscilador de áudio é um circuito que produz uma corrente alternada de frequência correspondente aos sons que ouvimos, de modo que, se essa corrente for aplicada a um alto-falante, teremos como resultado a obtenção de um som audível.

O tipo de som, ou seja, o timbre dependerá de diversos fatores, sendo o principal a configuração adotada para o circuito. No nosso caso temos a produção de um sinal aproximadamente senoidal que corresponde a um som puro de volume razoável que se assemelha ao som de uma sirene.

Como toda montagem dedicada ao estudante, ao principiante que pouca prática tenha em montagens eletrônicas, o máximo de pormenores é dado para facilitar sua execução.

Todos os componentes usados nesta montagem são de fácil obtenção, e como ferramentas tudo de que o leitor necessitará será um ferro de soldar de pequena potência, um jogo de alicates e uma chave de fenda.

Dentre as possíveis aplicações para este circuito, conforme na introdução, citamos a ligação à saída de sistemas de alarmes, como injetor de sinais ou ainda em brinquedos.

Como sistema de chamada à distância o alto-falante pode ser colocado numa sala distante de modo a podermos chamar pessoas que se encontrem nela (figura 1).

Figura 1

O CIRCUITO

Um oscilador consiste basicamente num circuito amplificador, ou seja, num circuito que aumenta a intensidade de correntes ou tensões, em que parte do sinal amplificador é reaplicado à entrada.

Com isso, obtém-se uma espécie de efeito retroativo denominado realimentação. que faz com que o circuito entre em oscilação amplificando sempre o mesmo sinal (figura 2).

Figura 2

De maneira a ilustrar melhor o fenômeno podemos dizer que o circuito se comporta como ”um cachorro que procura agarrar a própria cauda". Por mais que ele tente, ele nunca consegue, mas, com isso o movimento é mantido indefinidamente.

A velocidade com que ocorre a realimentação determina a frequência do som que será produzido e esta pode ser ajustada de diversas maneiras.

No nosso caso, ajustamos a frequência alterando a realimentação pela variação da resistência de entrada do único transistor usado que traz de volta o sinal retirado da saída (figura 3).

Figura 3

Esse sinal de realimentação, diga-se de passagem, é retirada a partir de uma derivação no transformador de saída. O número de espiras do enrolamento primário desse transformador também influi bastante na frequência do sinal produzido, mas como não podemos alterá-lo facilmente não serve para ajustar nele a tonalidade dos sons produzidos.

O resistor de realimentação e polarização de base que usamos no circuito prático é, portanto, do tipo variável, ou seja, um potenciômetro. Quando reduzimos sua resistência, a realimentação é tal que a frequência também diminui, e quando aumentamos sua resistência a frequência também aumenta.

Esse componente serve, portanto, como controle de tonalidade.

O som pode ser obtido diretamente de um alto-falante ligado ao secundário do transformador. Com o circuito em questão pode-se obter uma potência entre 25 e 100 mW que pode ser comparada à obtida de rádios portáteis comuns.

A potência dependerá não só do tipo de transformador usado, do transistor, como também da tensão de alimentação. Com relação a este último fator dizemos que a alimentação pode ser feita com tensões entre 1,5 e 6,0 volts o que corresponde a utilização de 1 a 4 pilhas.

OS COMPONENTES

O único componente que deve ser adquirido com certo cuidado é o transformador. Esse transformador é do tipo usado na saída de rádios portáteis, possuindo um enrolamento primário com uma impedância entre 100 Ω e 1000 Ω e um enrolamento secundário de 8 Ω ou seja, de acordo com a impedância do alto-falante.

O enrolamento primário é identificado por meio de seus três terminais de ligação, e o secundário por meio dos dois fios. Esse transformador não deve ser confundido com os transformadores impulsores (drivers) que têm o mesmo aspecto físico, mas que possuem características elétricas diferentes e que portanto não produzem resultados satisfatórios neste circuito. O aspecto do transformador é mostrado na figura 4.

Figura 4

Com relação ao transistor, é de tipo bastante comum em nosso mercado, podendo inclusive ser utilizados seus equivalentes, sem prejuízo para o desempenho do oscilador.

A MONTAGEM

Para este circuito optamos também pela fixação dos componentes numa ponte de terminais. Evidentemente, se o leitor dominar a técnica de elaboração de placas de circuito impresso poderá obter uma montagem bem mais compacta. Uma sugestão para montagem em placa de circuito impresso e disposição de componentes e dada na figura 5.

Figura 5

O conjunto também pode ser instalado numa caixa plástica ou de qualquer outro material que resulte numa boa aparência, e pode ser utilizado um potenciômetro com chave que servirá para desligar a fonte de alimentação quando a unidade estiver fora de uso.

O diagrama completo do oscilador é dado na figura 6 e o aspecto final da montagem em ponte de terminais é dado na figura 7.

Figura 6

Figura 7

Comece por soldar o transistor e o transformador na ponte de terminais. Use um soldador de pequena potência porque esses componentes são sensíveis ao calor. Se for necessário prolongue os terminais do transformador usando fio flexível ou rígido.

É importante observar a posição do transistor na sua fixação, pois uma inversão afetará o funcionamento do circuito.

O transistor deve ser instalado de modo que sua parte achatada fique voltada para cima.

O alto-falante tem suas conexões feitas por meio de fio flexível de capa plástica (cabinho). Esse alto-falante pode ser do tipo de 8 Ω de 10 cm (2,5 polegadas) ou menor.

FUNCIONAMENTO E AJUSTE

Completada a montagem, confira todas as ligações e se tudo estiver em ordem, coloque as pilhas no suporte.

Girando o potenciômetro, deve ser emitido pelo alto-falante um som contínuo de tonalidade que variará conforme a posição do potenciômetro.

O som emitido deve ser puro, sem falhas. Se isso ocorrer pode ser sintoma de maus contactos ou pilhas enfraquecidas que devem ser verificados.

Para usar o aparelho, as conexões e instalação serão feitas de acordo com a finalidade a que se destinar.

OSCILADOR PARA PRÁTICA DE TELEGRAFIA

Para a prática de telegrafia, o manipulador pode ser intercalado entre a base do transistor e o potenciômetro (figura 8) que são os pontos em que se obtém melhor comportamento para esta finalidade.

Figura 8

O conjunto pode então ser alojado numa caixinha apropriada e no potenciômetro pode-se ajustar a tonalidade do sinal produzido do modo mais apropriado.

PRODUÇÃO DE SOM EM ALARMES

Para a produção de som em alarmes, como dispositivo de saída, portanto, a conexão do oscilador pode ser feita interrompendo-se a sua própria alimentação conectando-se os cabos ao relê, conforme sugere a figura 9.

Figura 9

Em alguns casos, pode ser aproveitada a própria fonte de alimentação do circuito caso, entretanto, em que se recomenda a ligação em paralelo com esta de um capacitor de 100 µF para evitar-se efeitos de realimentação produzidos pelo oscilador no circuito de alarme.

INJETOR DE SINAIS

Para o caso de se utilizar o oscilador como injetor de sinais, este pode ser alimentado por duas pilhas pequenas, o potenciômetro trocado por um trimpot e o conjunto instalado numa pequena caixa plástica conforme mostra a figura 10.

Figura 10

Evidentemente, nesta configuração o alto-falante é eliminado e a conexão é feita por meio de duas garras jacaré com cabos ligados ao secundário do alto-falante.

Um capacitor de 0,05 µF deve ser intercalado em série com uma das garras de modo a se evitar os efeitos da injeção de um sinal de baixa impedância num circuito de alta impedância.

Na figura 11 temos pormenores da ligação das garras ao circuito quando este é utilizado como injetor de sinais.

Figura 11

Para a prova, o processo de injeção é o normal para este tipo de aparelho.