Relé Seletivo (ART2152)

Este relé fecha seus contatos somente quando sinais de uma faixa estreita de frequências em torno do valor selecionado, forem aplicados na entrada. Podemos usar este circuito em controles remotos modulados por tom, acionamento seletivo com cabo único de controle e em multas outras aplicações que envolvem desde a recreação até o uso profissional.

O amplificador operacional 741 ainda é o coração de muitos projetos sendo preferido quando se deseja unir a facilidade de realização prática ao baixo custo.

Este projeto que apresentamos, se bem que não seja nenhuma novidade em termos de coisas novas pode ser a solução que o leitor procura para elaborar um filtro seletivo para um controle remoto ou outra aplicação interessante.

O que temos é basicamente um circuito sensível que responde a sinais de áudio de uma única frequência. A sensibilidade do circuito permite o acionamento com sinais de amplitude de algumas dezenas de milivolts o que possibilita sua ligação na saída de receptores comuns de controle remoto sem etapas intermediárias de amplificação.

Outra aplicação importante, que entra no setor de pesquisa é o reconhecimento de um valor analógico (frequência) que possa ser transmitido a distância (telemetria).

O circuito consome uma corrente muito baixa em repouso mas precisa de uma fonte de alimentação simétrica.

Na figura 1, mostramos como obter a tensão simétrica de 12 V (6 + 6 V) de duas baterias de 6 V ou então a partir da rede local.

Figura 1 – Fontes simétricas para o circuito

A frequência em que ocorre o acionamento depende dos componentes do duplo T, que podem ser alterados numa ampla faixa de valores. frequências entre 100 e 10 000 Hz, podem ser conseguidas, mas lembramos que numa aplicação prática em que dois circuitos sejam usados simultaneamente eles não poderão estar sintonizados em frequências múltiplas (harmônicas), pois pode haver o acionamento errático.

Da mesma forma, o fator Q ou seletividade do circuito não permite a utilização de frequências muito próximas.

Cada canal deve estar afastado do outro pelo menos 30% em frequência.

COMO FUNCIONA

A base do circuito é um duplo T, que tem uma frequência de ressonância dada pelos valores dos componentes segundo a fórmula junto ao diagrama da figura 2.

Figura 2 – O duplo T

Observe que os componentes devem manter entre si relações específicas para que o circuito funcione apropriadamente.

Para os componentes usados no projeto principal temos uma frequência de operação em torno de 700 Hz.

A frequência limite para uma operação estável com bom ganho está em tomo de 10 kHz. O rendimento maior estará nas frequências em torno de 1 kHz.

O duplo T é ligado entre a saída e a entrada inversora (-), de modo a proporcionar uma forte realimentação negativa.

Com isso, o ganho do circuito cai a não ser na frequência de operação quando o duplo T apresenta uma alta impedância e portanto reduz a realimentação negativa.

Na saída do circuito ligamos um diodo que polariza a base de um transistor através de R7 e o capacitor C6.

O diodo e C6, retificam e filtram o sinal amplificado que aparece na saída do integrado de modo a termos uma polarização contínua do transistor para acionamento do relé.

Sem o capacitor, ao aplicar um sinal no circuito, os contatos do relé vibrariam com um funcionamento impróprio.

O relé sugerido permite o controle de cargas de 2 a 4 ampères o que o leva a aplicações de pequena e média potência.

C7 e C8 fazem o desacoplamento da fonte de alimentação e a entrada é feita a partir da entrada não inversora.

MONTAGEM

O diagrama completo do aparelho é dado na figura 3.

Figura 3 – Diagrama completo do aparelho

A placa de circuito impresso mostrada na figura 4, prevê a utilização de um micro-relé DIL (12 V) com dois contatos reversíveis.

Figura 4 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

Os diodos são de uso geral de silício como o 1N4148 ou 1N914 e o transistor pode ser qualquer PNP de silício de uso geral. Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de 12 V ou mais e os resistores são todos de 1/8 W.

O amplificador operacional 741, preferivelmente deve ser instalado num soquete DlL tanto para evitar o calor no processo de soldagem, bem como, facilitar a troca em caso de necessidade.

Os capacitores do duplo T, assim como C1 e C5 tanto podem ser de poliéster como cerâmicos.

Os capacitores do duplo T, devem ter os valores escolhidos de acordo com a frequência desejada para a operação.

Amplificadores operacionais podem ter uma corrente de fuga que desequilibram sua saída, mesmo na ausência de sinal, provocando assim o acionamento do relé sem sinal.

Se isso ocorrer o circuito da figura 5, deve ser usado para ajuste de corrente de off-set.

Figura 5 – Ajuste de offset

Diversos circuitos como este, podem ser ligados em paralelo e alimentados pela mesma fonte no desenvolvimento de um sistema de controle remoto acionado por tom, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Utilização de diversos filtros em paralelo

Na montagem é preciso observar com cuidado a polaridade dos diodos e da própria fonte de alimentação.

PROVA E USO

Um oscilador com o integrado 555 cujo diagrama é mostrado na figura 7 serve de gerador de prova e para a determinação da frequência de operação do relé.

Figura 7 – Oscilador para ajuste

Ajuste o controle de frequência do gerador até obter o acionamento do relé e depois, procure a frequência central ajustando ao mesmo tempo a frequência do oscilador e reduzindo a intensidade do sinal.

O ponto exato de operação pode então ser determinado pela leitura numa frequência, caso o leitor tenha disponível este tipo de instrumento e deseje uma referência precisa da operação.

A sensibilidade ao acionamento também pode ser determinada com este mesmo procedimento lendo-se na saída do gerador a intensidade de sinal mínima que provoca o acionamento.

Isso pode ser feito com a ajuda de um voltímetro de CA ou ainda com um osciloscópio.

Uma determinação melhor da sensibilidade e frequência pode ser conseguida com um gerador de sinais senoidais.

Comprovado o funcionamento do aparelho é só fazer sua utilização prática.