Este circuito, sensível ao som, dispara um relé por um tempo, que pode ser ajustado numa ampla faixa de valores, ao menor barulho como por exemplo o bater de palmas, um grito ou assobio ou ainda a queda de um objeto. Acoplado ao obturador automático de uma máquina fotográfica ele possibilita realização de fotos muito rápidas como o estouro de um balão ou o instantâneo de um prato quebrando contra o chão. Outra aplicação é em um alarme de som de grande sensibilidade que dispara um alarme com o menor ruído de um intruso. Dentre as aplicações industriais podemos citar automatismos disparados pelo som.
As chaves de áudio, relés de som, controles por som ou simplesmente "vox" são circuitos eletrônicos de grande utilidade em muitas aplicações práticas.
Basicamente eles consistem num microfone acoplado a um sensível amplificador que dispara um relé quando o microfone capta qualquer som.
O nosso circuito tem algumas características importantes que o tornam, útil numa gama muito larga de aplicações. Dentre elas destacamos o controle do ponto de disparo e sensibilidade que permite sua utilização até mesmo com sons muito fracos e, além disso, o controle de temporização. Este controle de temporização varre tempos de alguns segundos até diversos minutos e até pode ser modificado com a troca de poucos componentes.
A carga controlada depende do relé usado e se ele tiver contactos reversíveis podemos até usá-lo de modo inverso: desligando alguma coisa ao menor ruído.
O circuito é alimentado com uma fonte de 12 volts e seu consumo com o relé aberto (desarmado) é muito baixo, o que significa que ele pode ficar o tempo todo ligado sem o perigo de um aumento perceptível na conta de energia. Na verdade, a potência exigida na condição de espera é inferior a 1 watt.
A montagem não oferece dificuldades pois não existem pontos críticos e o microfone pode ficar longe do circuito se for usado um cabo blindado. A distância máxima recomendada para o microfone é de 10 metros. Para maiores distância, recomenda-se que o aparelho fique longe da carga controlada e não do microfone.
Características:
Tensão de alimentação: 12 volts (fonte ou bateria)
Temporização: 5 segundos a 8 minutos
Carga máxima: depende do relé
Corrente de repouso: 5 mA (tip)
COMO FUNCIONA
O som captado por um microfone de eletreto é convertido num sinal elétrico que, via C1, é aplicado à base de um transistor amplificador na configuração de emissor comum. No coletor deste transistor, de onde o sinal é retirado, existe um trimpot que permite ajustar o ponto de amplificação ideal da etapa seguinte que conta com um amplificador operacional com transistor de efeito de campo MOS de entrada do tipo CA3140. Equivalentes podem ser experimentados como os da série TLC ou TL.
O ganho do amplificador operacional, que é a etapa seguinte de amplificação do sinal, é controlado pelo potenciômetro P2. Este ajuste determina a sensibilidade do circuito.
O sinal amplificado aparece na saída (pino 6) do amplificador operacional e é aplicado ao terminal de disparo de um monoestável 555.
O monoestável possui na rede de temporização o capacitor C3 que determina faixa de tempos, e além disso o potenciômetro P3 que permite o ajuste do tempo em que a sua saída vai permanecer no nível alto após o disparo.
Tempos maiores que 8 minutos podem ser obtidos com o aumento de C3 para 1 000 uF e de P3 para valores até 2,2 M ohms. Valores maiores não são recomendados pois as fugas que existem normalmente nos capacitores eletrolíticos podem instabilizar o funcionamento. Nestes casos, o capacitor deve ser de excelente qualidade (sem fugas).
Com um som captado pelo microfone a saída do CI-1 (CA3140) vai momentaneamente ao nível baixo disparando o monoestável 555. Nestas condições, com sua saída indo ao nível alto por um certo tempo o transistor Q2 é saturado e o relé fecha seus contatos.
A carga conectada ao relé é então acionada pelo tempo desejado. No final da temporização o relé desarma e o circuito fica pronto para um novo disparo com a captação de novos sons.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do Controle por Som ou Chave de Áudio.
Na figura 2 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.
Para maior segurança e facilidade de montagem sugerimos a utilização de soquetes para os circuitos integrados e mesmo para o relé, dependendo do seu tipo. Na verdade, será interessante ter antes em mãos o relé para depois desenhar a placa, pois dependendo de sua base podem ser necessárias alterações no seu desenho.
Qualquer relé de 12 volts com corrente de bobina de até 50 mA pode ser usado.
Os demais componentes comuns e suas especificações podem ser encontradas na lista de material.
Para o microfone existem duas possibilidades: acoplar um jaque de entrada e usar um microfone com um cabo ou então embutir o próprio microfone na caixa que aloja o conjunto tendo um pequeno orifício para entrada do som.
Uma fonte de alimentação de 12 Volts para este circuito é mostrada na figura 3.
O transformador deve ter enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 12 + 12 V com corrente de pelo menos 300 mA. O circuito integrado 7812 desta fonte não precisa ser dotado de radiador de calor, já que o consumo do aparelho alimentado é pequeno.
PROVA E USO
Ligue na saída do circuito algum tipo de aparelho cujo funcionamento possa ser monitorado como, por exemplo, um abajur.
Ligue o aparelho e coloque P3 na posição de temporização mínima. Ajuste então P1 até que o relé desarme.
Batendo palmas diante do microfone atue sobre P1 e P2 até obter o ponto de disparo do relé.
Obtido o ajuste é só usar o aparelho.
Na figura 4 temos o modo de se usar o aparelho para disparar um alarme ou acende uma luz no momento em que o microfone captar qualquer tipo de som.
Posicione o microfone de modo que somente o som desejado provoque o disparo do aparelho. Um capacitor de 10 nF a 100 nF pode ser ligado entre o pino 3 do CA3140 e a linha negativa de alimentação (0 V) para se evitar o disparo com sons muito agudos.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - CA3140 - circuito integrado, amplificador operacional com JFET - ver texto para equivalentes
CI-2 - CI-2 - 555 - circuito integrado, timer
Q1, Q2 - BC548 ou equivalente - transistores NPN de uso geral
D1 - 1N4148 ou equivalente - diodos de uso geral
Resistores: (1/4 W, 5%)
R1, R4, R6 - 10k ohms
R2 - 2,2 M ohms
R3 - 47 k ohms
R5 - 100 k ohms
P1 - 10 k ohms
P2 - 2,2 M ohms
P3 - 1 M ohms
Capacitores:
C1 - 4,7 uF/12 V - eletrolítico
C2 - 470 nF - cerâmico ou poliéster
C3 - 470 uF/12 V - eletrolítico
Diversos:
MIC - microfone de eletreto de dois terminais
K1 - Relé de 12 V sensível
Placa de circuito impresso, material para fonte de alimentação, caixa para montagem, fio blindado para o microfone, botões para os potenciômetros, tomada para a carga externa, fios, solda, etc.
