Circuito de Som Brontofônico (ART3970)

Este projeto foi publicado originalmente no meu livro Electronic Projects from the Next Dimension (Newnes 2001) e se baseia no princípio que descrevemos no ART3969 e em outros, como o Circuito de Pânico (ART2319). Trata-se de uma versão diferente que pode ser usada em experimentos paranormais e de pesquisa em acústica.

A tradução diretamente do livro que escrevemos em inglês é a seguinte.

O nome Brontofônico vem da palavra grega “brontos” que significa “trovão”, e “phonos” que significa “som”. Em outras palavras, brontofônico significa algo como “som de trovão”.

Este projeto é baseado neste fato, usando um novo conceito de som onde a sensação de ouvir é produzida dentro de nosso cérebro. Apesar de alguns pesquisadores estarem tentando usar este conceito em aplicações áudio (hi-fi), incluindo o autor que publicou alguns artigos sobre isso muitos anos atrás, o som brontofônico pode ser usado com outras finalidades, incluindo experimentos paranormais como descrito aqui.

Para dar uma ideia ao leitor do que é o som brontofônico, começamos por explicar um fenômeno físico mais familiar que é o “batimento”.

Batimento

Na sua escola secundária ou laboratório de física, talvez você tenha aprendido o que é o diapasão como o mostrado na figura 1.

Figura 1- Diapasão

Quando um diapasão é excitado, ele vibra em sua frequência natural que é determinada pelo seu tamanho, material e forma. O som produzido desta forma é denominado “puro”, pois corresponde a uma onda senoidal.

Um fenômeno importante ocorre quando dois diapasões diferentes (diapasões cortados para frequências diferentes) são colocados para vibrar no mesmo local e ao mesmo tempo.

Se você prestar atenção, você não ouvirá apenas os sons básicos (para os quais eles foram cortados), você também poderá ouvir o tom muito mais baixo e um tom muito mais alto. Esse fenômeno ocorre quando os dois sons produzidos são misturados dentro de seu ouvido, especifica na membrana do tímpano.(figura 2)

Figura 2 – Estrutura do ouvido

Uma das frequências adicionais ouvida é a soma das frequências dos diapasões e a outra é a diferença das frequências. Se um dos diapasões vibra em 800 Hz e o outro em 300 Hz, você ouviria um som de frequência mais baixa de 500 Hz (800 – 300 Hz) e outro de frequência mais alta, 1 100 Hz (800 + 300 Hz).

Este fenômeno causado pela interferência das ondas sonoras é denominado batimento. Muitos aparelhos eletrônicos como rádios, TV, equipamentos de telecom tem circuitos que usam o princípio de batimento na sua operação para baixa a frequência de um sinal para um valor que possa ser usado nos circuitos de processamento.

Se você examinar como as duas frequências adicionais são produzidas (500 e 1.100 Hz), você descobrirá que o fenômeno ocorre porque cada ponto do

tímpano recebe simultaneamente vibrações de duas fontes diferentes e tem que vibrar em duas frequências de uma só vez. O resultado é um movimento combinado de cada ponto do tímpano que produz as duas frequências adicionais.

O ponto importante a notar neste fenômeno é que as duas novas frequências

não são produzidos pelas fontes de som, mas são criadas dentro do ouvido, ou em um alto-falante, em qualquer ponto observado no espaço.

Vamos agora dar um passo adiante e transpor os mesmos conceitos para fontes de ultrassom, uma delas operando a 19.000 Hz e o outra a 20.000 Hz. (Lembre-se que não podemos ouvir sons em frequências acima de 18.000 Hz.)

As vibrações produzidas por qualquer fonte separadamente não podem ser ouvidas por ninguém. Mas, quando os dois tons são misturados dentro do ouvido, eles produzem dois novos tons.

Um deles. o tom de soma de 39.000 Hz. está acima do limite auditivo superior, mas o outro, o tom de diferença de 1.000 Hz. está na faixa de frequência audível e pode ser ouvido.

A parte interessante desse fenômeno é isso porque o tom da diferença é

produzido dentro do ouvido (ou, mais precisamente, no tímpano), você terá o

sensação estranha que o som vem de dentro da sua cabeça ou que o som

vem do nada.

Se os sons ultrassônicos são produzidos por fontes de alta potência. o som da batimento gerado dentro de você irá causar um certo desconforto e a exposição a vibrações deste tipo pode até causar pânico ou outros efeitos psicológicos ou fisiológicos. (Em alguns casos, foi relatado que batimentos de baixa frequência podem causar disenteria!)

Como Funciona

Este projeto é formado por um par de poderosos osciladores modulados por ultrassom operando em faixas entre 18.000 e 25.000 Hz. Um CI 4093 é usado como base do projeto.

Cada uma das quatro portais NAND do 4093 é conectada como um oscilador. Na primeiro bloco temos o lCl-a funcionando em uma faixa de frequências muito baixa (circuito de modulação) dada por R1 e C1. Este circuito modula (em frequência) o segundo oscilador, elaborado com a porta NAND lC! -b.

Este oscilador funciona em uma faixa de frequências entre 18.000 e 25.000 Hz dada por C3 e ajustado por P1. O sinal modulado em frequência produzido por este circuito é aplicado a um estágio de saída de alta potência usando um FET de potência.

Como podem ser usado um tweeter piezoelétrico. Muitos tweeters comuns

podem reproduzir sons acima do nosso limite audível com bom desempenho e

podem ser usados como transdutor ultrassônico. Tweeters piezoelétricos comuns podem produzir vários watts de ultrassons na faixa de até 25.000 Hz.

Tenha cuidado com as características do tweeter que você usa. escolhendo um que pode ir até 25.000 Hz ou mais.

O outro oscilador de baixa frequência tem sua frequência determinada por C5 e R7, servindo para modular o quarto oscilador, feito em torno de ICl-d. Este oscilador opera na faixa ultrassônica e tem sua frequência ajustada por P2. O sinal do segundo oscilador ultrassônico também aciona um estágio de saída de potência com um MOSFET de potência e um segundo tweeter é usado como transdutor.

O circuito pode ser alimentado de 6 a 12 V de fontes e pode preencher um ambiente com vários watts de vibrações ultrassônicas, conforme descrito acima. Só é necessário coloque os tweeters a poucos metros de distância para preencher um ambiente com diferentes ultrassons sinais produzindo os efeitos estranhos descritos nesta seção.

Montagem

A Figura 3 mostra o diagrama esquemático do oscilador brontofônico. A

placa de circuito impresso para este projeto é mostrada na Fig. 4.

Figura 3 – Diagrama do oscilador brontofônico

Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

Qualquer MOSFET de potência de canal-P. para 4 A ou mais de corrente de dreno e tensões de 200 V ou mais pode ser usado neste projeto. Tipos da série IRF comuns em fontes de alimentação comutadas, como as encontradas em computadores, são baratos e servem para este projeto.

Os transistores devem ser montados em dissipadores de calor. Os dissipadores de calor são pedaços de metal, 5 x 8 cm, dobrados para formar um "U" e aparafusados aos transistores.

Os pequenos tweeters, como mostrado nas figuras, com potências de 50 W ou mais são adequados e podem ser conectados ao circuito com fios de 2 a 40 de comprimento. Os tweeters devem ser colocados os mais afastados possível um do outro para obter melhores resultados.

Uma fonte de alimentação adequada para este circuito é mostrada na Fig. 5.

Figura 5 – Fonte de alimentação

O transformador tem um enrolamento primário especificado para a tensão da rede e um secundário para 6 a 9 V e 2 A de corrente.

O circuito também pode ser alimentado de quatro a seis células D. Como a corrente de dreno é alta, o tempo de operação contínua ao usar células não é longo. Uma caixa de madeira pode ser usada para abrigar o circuito.

Embora, no projeto original, nós recomendamos trimpots, o leitor tem liberdade para modificar o projeto para usar potenciômetros comuns colocados no painel frontal. Isso permitirá que o pesquisador tenha controle adicional sobre a sinal gerado.

Usando o circuito

Coloque os dois tweeters separados um do outro a uma distância de pelo menos 2 m.

Ajuste P1 e P2 até obter a estranha sensação de som modulado

produzido dentro do seu cérebro. Não se exponha por um longo período a este

som como ele pode produzir pânico e outros efeitos perigosos imprevisíveis.

Observação

O dispositivo pode ser usado em sistemas de alarme, já que ele pode levar um intruso a um estado de descontrole total e forçá-lo a sair antes de realizar sua intenção.

Sugestões

Um controle de volume pode ser adicionado como mostrado na Fig. 6. Com este controle, você pode realizar os experimentos na presença de seres humanos sem o desconforto de um fonte ultrassônica de alta potência.

Figura 6 – Controle de volume

- Apenas um oscilador pode ser usado em experimentos envolvendo ultrassom puro. Você pode adicionar um interruptor em série com cada tweeter para ligá-lo e desligá-lo sempre que quer.

- Você pode adicionar um interruptor para desabilitar um ou outro oscilador para executar experimentos com apenas uma fonte ultrassônica.

- Um transdutor ultrassônico de baixa impedância especial pode ser testado com este circuito. Dependendo do transdutor usado a frequência pode ser aumentada para mais de 30.000 Hz.

- O sinal ultrassônico de alta potência produzido por este circuito pode assustar as aves sua propriedade. Você pode realizar outras experiências nessa área.

- Em experimentos complexos, você pode usar mais de um desses circuitos para preencher um ambiente com diversos sons ultrassônicos.