4 Super sirenes (ART5432)

A baixa resistência e alta capacidade de corrente dos transistores de efeito de campo de potência (V-MOS e D-MOS), permitem que sejam conseguidas potências de mudio elevadas, mesmo com a alimentação limitada de 12 V de uma bateria. Partindo desta ideia, damos 4 projetos de Super sirenes com FETs de potência para serem usadas em alarmes com baterias, efeitos sonoros ou mesmo no automóvel em ocasiões especiais.

Nota: Artigo publicado na revista Eletrônica Total 43 de 1992

A baixa tensão disponível nos automóveis (12 V) limita bastante a potência que conseguimos numa etapa de áudio convencional. Usando transistores de potência comuns (bipolares) mesmo os "robustos" 2N3055, com uma impedância de 2 O, a potência efetiva não ultrapassa alguns watts nos melhores circuitos.

A queda de tensão de pelo menos alguns volts nestes componentes, mais as suas características que se assemelham antes a um resistor com alguns ohms entre o coletor e o emissor, fazem com que boa parte da potência destes circuitos seja convertida em calor no transistor e não em som no alto-falante (figura 1).

 

Os transistores de efeito de campo de potência, entretanto são diferentes. Quando polarizados de modo a irem à saturação (o que é conseguido facilmente dada a elevada resistência de entrada) a resistência entre o dreno e a fonte cai a uma fração de ohm.

Para o IRF630 indicado no nosso artigo, a resistência em condução é de apenas 0,4 ohm, o que significa uma perda de potência muito pequena no componente e a possibilidade de se fazer com que toda a tensão disponível no circuito seja levada à carga, no caso, o alto-falante (figura 2).

 

Assim, circuitos integrados CMOS e mesmo bipolares como o 555 podem ser ligados diretamente à comporta de um FET de potência e com isso levá-lo ao corte e saturação rapidamente com a produção de um sinal cuja intensidade depende simplesmente da impedância de carga.

Para um alto-falante de 2 ohms, por exemplo, levando em conta a tensão de 12 V de uma bateria, podemos praticamente desprezar as perdas no transistor e obtermos a potência de:

P = V2/R

P = (12 x 12 )/2 P = 144/2

P = 77 watts

Na prática, não chegamos a tanto, mas temos uma potência suficientemente elevada para exigir o uso de um alto-falante com pelo menos 60 watts de capacidade se sua impedância for de 2 e peio menos 40 watts se sua impedância for de 4 ohms.

Os projetos que descrevemos a seguir a são muito interessantes pois consistem em sirenes com sons diferentes. Temos então 4 sirenes:

a) Sirene Inglesa -esta sirene produz automaticamente dois tons alternados e ritmados, semelhantes aos das viaturas da polícia da Inglaterra.

b) Sirene Americana - esta sirene produz um som que imita a sirene dos automóveis de polícia dos Estados Unidos, com um som que cresce em frequência para depois sofrer uma transição rápida para os graves, tudo isso controlado automaticamente.

c) Sirene de dois tons - esta sirene tem dois tons cuja frequência e ritmos são controlados independentemente, servindo para alarmes e efeitos sonoros. d) Sirene modulada - esta última sirene tem a frequência do som modulada por um segundo oscilador que controla a carga e descarga de um capacitar.

A) SIRENE INGLESA

O circuito completo desta sirene é mostrado na figura 3. A montagem em placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

 

Observe que o FET de potência é ligado por meio de fios grossos e está fixado por meio de trilhas largas na placa de circuito impresso, dada a intensidade da corrente. Nesta sirene CI-1 gera a cadência dos toques ou alterações de tom que são determinados pela ação de controle em CI-2.

Aplicando um sinal no pino 5 do CI-2 alteramos a frequência dos sinais gerados que são ajustados em P2. PI controla a cadência dos pulsos ou baixa frequência que também dependem de R2 e Cl. Eventuais alterações nestes componentes devem ser previstos para se obter os efeitos desejados. Os circuitos integrados podem ser montados em soquetes DIL e para uma aplicação fixa PI e P2 podem ser trimpots.

Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W e os eletrolíticos para 12 ou 16 V. O alto-falante pode ser de 2 ou 4 ohms, de alta potência. O alto-falante de 2 0 fornecerá maior potência de áudio. O fusível de 5 A serve de proteção para o circuito.

O conjunto pode ser instalado numa caixa plástica mais o alto-falante deve estar em caixa apropriada para maior rendimento. O ponto de 0 V deve ser ligado ao negativo da bateria e no caso de instalação em automóvel, deve ser ligado ao chassi. Para operação intermitente, podemos intercalar um interruptor de pressão entre o positivo da alimentação e a sirene.

B) SIRENE AMERICANA

Esta sirene também é baseada em circuitos integrados 555 e no FET de potência 1RF630 ou equivalente. O circuito completo é mostrado na figura 5. Na figura 6 temos a disposição dos componentes, observando-se a necessidade de fios grossos para as ligações onde passam as correntes mais intensas.

 

 

O transistor de potência deve ser dotado de radiador de calor, e para os circuitos integrados, sugerimos a utilização de soquetes DIL de 8 pinos. P1 e P2 ajustam os efeitos, podendo ser usados trimpots ou potenciômetros conforme a aplicação. Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W e: os capacitores eletrolíticos para 16 V.

Neste circuito CI-1 gera a cadência dos toques que são aplicados ao pino de controle de CI-2 (multivibrador estável) por meio de um transistor. O transistor gera um sinal "dente de serra" a partir de CI-1, o que leva 0-2 a gerar sinais de frequências variáveis. A cadência depende de C1, R1 e R2 e do ajuste dei. P1 e a tonalidade do som básico do ajuste de. P2 e C2.

Eventualmente estes componentes podem ser alterados para mudanças de efeitos. O fusível na entrada protege o aparelho em caso de curto-circuitos, e o ponto de 0 V é ligado ao negativo da bateria ou no caso de um automóvel ao chassi. O alto-falante deve ser instalado em uma pequena caixa, para maior rendimento.

C) SIRENE DE DOIS TONS

Esta sirene produz dois tons que são ajustados separadamente em P2 e em P3. A variação dos tons, ou a velocidade com que se alternam é ajustada em Pl. O ciclo ativo do circuito é de 50% o que significa que os dois tons tem a mesma duração. Na figura 7 temos o circuito completo desta sirene. A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 8.

 

 

Para o circuito integrado sugerimos a utilização de soquete DIL de 14 pinos. O transistor de potência deve ser dotado de radiador de calor e para os controles tanto podemos usar trimpots como potenciômetros, dependendo' do uso. Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W e os capacitores menores de poliéster ou cerâmica. Os capacitores. Cl e C4 são capacitores eletrolíticos para 16 V ou mais.

O alto-falante deve ser instalado numa caixa acústica para maior rendimento. No automóvel, o ponto de O V é ligado ao chassi. O circuito funciona da seguinte maneira:CI-1a gera os pulsos de baixa frequência que acionam inicialmente o oscilador formado por Cl-1b, quando no nível alto. Quando no nível baixo, Cl-1b é inibido e sua saída vai ao nível alto, o que faz com que CI-1c entra em ação, gerando então um segundo tom.

Na verdade, temos uma dupla modulação já que a frequência do sinal final depende tanto de um tom puro de CI-Ic como de um tom combinando de Cl-1b e O resultado final é um efeito de som muito interessante que merece ser experimentado.

D) SIRENE MODULADA

Neste circuito um oscilador lento formado por Cl-1a controla a frequência de um oscilador de áudio formado por C1-16. Conforme a carga e descarga de CB, modifica-se a frequência do oscilados de áudio ajustada em P3 e dada por C4. A velocidade do efeito pode ser ajustada em PI e a profundidade deste efeito pode ser ajustada em P2.

O resultado deste verdadeiro pequeno gerador de efeitos é muito interessante para uma aplicação como alarme ou para chamar a atenção. Na figura 9 temos o diagrama completo desta sirene.

 

O transistor de potência deve ser dotado de radiador de calor, e para o circuito integrado sugerimos a utilização de um soquete DIL de 14 pinos. Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W e os capacitores eletrolíticos são para 16 V ou mais. Os demais capacitores podem ser de poliéster ou cerâmicos.

O ponto de 0 V é ligado ao chassi do veículo ou ao negativo de uma fonte.

CONCLUSÃO

Para os 4 projetos, se forem usadas fontes de alimentação de 9 a 12 V, elas devem fornecer pelo menos 4 ampères de corrente. Alto-falantes de 8 R também podem ser usados em todos os circuitos, mas proporcionam menores potências. Alto-falantes de 8 R também podem ser usados em todos os circuitos. mas proporcionam menores potências.

Os FETs de potência podem ser substituídos por transistores NPN comuns de potência como o BD135, T1P31, 2N3055, tendo resistores de 1 kohms nas suas bases, mas a potência obtida será bem menor. Os transistores comuns deverão ser dotados de radiadores de calor. Também podem ser usados

Darlingtons NPN como TIP121, 122 e outros montados em radiadores de calor com resistores de base de 10 kohms, mas o rendimento também será menor. Para efeito de testes o transistor de efeito de campo de potência pode ser desligado (desliga-se o alto-falante) e retira-se o sinal do terminal (g)" para a entrada de um amplificador ou mesmo de uca transdutor piezoelétrico•