O que caracteriza esta campainha totalmente eletrônica é o seu som absolutamente semelhante aos das campainhas mecânicas em que um martelo bata num gongo metálico. Colocada na porta de sua casa ou como sistema de alarma e aviso ela Ihe proporcionará um som bastante alto e agradável.
Este artigo foi originalmente publicado no meu livro Brincadeiras e Experiências com Eletrônica – vol 7 de 1981, mas pelos componentes usados, ele ainda pode ser montado com facilidade. Não é um circuito moderno, mas é bastante interessante para quem gosta deste tipo de aplicação.
Descrevemos uma campainha totalmente eletrônica que se diferencia das demais por não possuir um “som de natureza eletrônica”.
De fato, tem-se a absoluta impressão de que se trata de um martelo batendo numa barra de metal ou mesmo num vidro, conforme a "afinação" que lhe seja dada.
Um circuito oscilador de pulsos de excitação faz com que as pancadas sejam ritmadas numa velocidade escolhida totalmente pelo montador em função de um único ajuste.
São diversas as finalidades para um circuito deste tipo. O leitor pode usá-lo simplesmente como campainha de casa, acionando-o por um interruptor de pressão colocado no portão ou na porta de entrada ou ainda poderá usá-lo como sistema de alarme, ou aviso.
A alimentação que é feita por uma tensão de apenas 6 volts possibilita o uso direto de pilhas pequenas, e como a unidade se destina a um funcionamento intermitente podemos dizer que a durabilidade dessas pilhas é bastante longa.
Como sempre, essa montagem utiliza componentes de fácil obtenção e baixo custo, podendo ser realizada em pouco tempo mesmo por leitores não habilidosos desde que se proponham seguir à risca as instruções dadas para esta finalidade.
Instalada numa pequena caixa plástica ou de metal, juntamente com o alto-falante a campainha ocupara um espaço bastante reduzido.
COMO FUNCIONA
Para analisar o princípio de funcionamento deste circuito faremos sua divisão em três etapas:
a) A primeira etapa a ser analisada é a correspondente a um oscilador de “duplo T" responsável pela produção do som principal da campainha, ou ›seja, a pancada metálica.
Na figura 1 temos o diagrama básico de um oscilador de duplo T com a relação entre os valores dos componentes para a produção correta dos sons desejados.
Utilizamos capacitores de 470 pF e 1nF para C1, C2 e C3 de modo a termos um som agudo semelhante ao de uma pequena campainha de mesa ou dessas usadas em bicicletas.
Os sons produzidos por uma campainha possuem um timbre tal que se caracteriza pelo amortecimento prolongado de sua forma de onda. Através de um ajuste do potenciômetro no oscilador de duplo T podemos ter o mesmo amortecimento e portanto a produção de um som semelhante.
Na figura 2 temos a forma de onda de um som puro e a onda obtida com um amortecimento.
Em suma, o potenciômetro usado no oscilador de duplo T tem por função a “afinação” da nossa campainha.
b) A segunda etapa a ser analisada é a que excita o oscilador de duplo T produzindo portanto a "batida" na campainha. Trata-se de um oscilador com transistor unijunção cujo diagrama básico é dado na figura 3.
Este oscilador produz pulsos em intervalos regulares que são determinados pelo capacitor C e pelos resistores RT e R2. Sendo R1 do tipo variável podemos usá-lo para ajustar a frequência das batidas.
O sinal deste oscilador que consiste em pulsos é enviado ao oscilador de duplo T que ajustado no limiar de sua oscilação produzirá um sinal amortecido.
Na figura 4 temos as formas de onda obtidas na saída do oscilador unijunção e na saída do oscilador de duplo T.
c) A terceira etapa consiste no amplificador de potência de áudio que fornece um sinal de intensidade suficiente para excitar o alto-falante. A intensidade do som obtido dependerá da potência deste amplificador. E
Em especial sugere-se a utilização de qualquer amplificador que possa ser alimentado por uma tensão de 6 ou 9V que são as tensões com que podem ser alimentadas as etapas anteriores.
No nosso projeto optamos por um "micro-amplificador de áudio" cujo projeto já foi publicado no site do autor e que é capaz de fornecer uma boa potência para esta aplicação.
O amplificador em questão possui 4 transistores, sendo um pré-amplificador, um excitador e dois de saída em simetria complementar.
Como este amplificador não utiliza transformadores, seu tamanho é bastante pequeno e ainda apresenta como característica importante um baixo consumo de corrente.
MONTAGEM
O oscilador de duplo T e o oscilador com transistor unijunção podem ser montados numa única ponte de terminais ou placa de circuito impresso ficando a etapa amplificadora montada em outra placa ou em outra ponte.
A escolha da técnica de montagem dependerá não só da experiência do leitor como também da sua disponibilidade de material.
Para a placa de circuito impresso, por exemplo, é necessário possuir o kit para a sua execução.
Na figura 5 temos o diagrama completo da campanha eletrônica.
A frequência das batidas dependerá do capacitor C1 cujo valor pode situar-se entre 0,5 uF e 4 uF. O valor ideal pela faixa de frequências de ajuste é de 1 uF.
O timbre da campainha é determinado pelos capacitores do duplo T, no caso, C2, C3 e C4.
Para C2 e C3 seus valores podem ficar entre 330 pF e 1 nF. EscoIhemos no nosso projeto para estes componentes o valor de 470 pF, pelo timbre obtido.
Na eventual troca destes componentes por outros de valores diferentes lembre-se que C3 deve ser sempre de valor igual ao dobro do utilizado para C1 e C2.
Na montagem o máximo de cuidado deve ser tomado com a soldagem dos componentes mais delicados para que o calor não os afete. Na figura 6 temos a montagem em placa de circuito impresso.
Na figura 7 temos a mesma montagem em ponte de terminais.
São os seguintes os cuidados a serem tomados com a montagem:
a) Observe cuidadosamente a posição dos transistores e do diodo que são componentes polarizados.
b) Observe a polaridade dos capacitores eletrolíticos. Estes podem ter uma tensão de trabalho à partir de 9 Volts.
c) Os resistores podem ser todos de 1/8 ou 1/4 de Watt. Não há posição certa para a ligação desses componentes. Observe apenas seus valores dados pelos anéis coloridos.
d) Os capacitores de poliéster também não tem posição para serem ligados.
e) As interligações feitas no circuito são por meio de fios rígidos de capa plástica. Essas ligações devem ser as mais curtas possíveis para que não haja indução de zumbidos no aparelho.
f) A ligação do circuito principal ao amplificador deve ser feita preferivelmente com cabo blindado para não haver a captação de zumbidos.
g) O fio até o interruptor não deve ter mais de 15 metros de comprimento.
h) Como o som produzido é bastante agudo, semelhante a uma campainha, o alto-falante usado pode 'ser um pequeno tweeter.
i) A fonte de alimentação consistirá em 4 ou 6 pilhas pequenas as quais devem ser dotadas de suporte apropriado.
AJUSTE E INSTALAÇÃO
Completada a montagem, confira todas as ligações e estando tudo certo, antes de instalar em local definitivo faça a prova de funcionamento e o ajuste do circuito da seguinte maneira:
Coloque as pilhas no suporte, instale o alto-falante e acione o interruptor que liga a unidade.
O controle do oscilador de duplo T (P2) deve estar todo fechado para que nenhum som contínuo seja emitido. Gire então o controle do oscilador unijunção (P2) até que batidas ritmadas sejam ouvidas no alto-falante.
Deixe que o circuito produza aproximadamente uma batida por segundo, e passe ao ajuste de P2. Vá girando P2 vagarosamente até que as batidas mudem de tonalidade tornando-se as mais próximas possíveis do som de um sino.
O ajuste é crítico, pois se o potenciômetro for aberto demais o som produzido será contínuo.
Funcionando tudo em ordem, ajuste novamente a velocidade das batidas para o desejado. Se quiser mudar o comportamento do circuito experimente outros valores para o duplo T de capacitores altere também o capacitor de acoplamento do duplo T com o unijunção para tornar a pancada mais fraca ou mais forte.
Para instalar como campainha de casa o circuito é dado na figura 8.
O cabo de ligação do interruptor ao aparelho não deve ter mais de 15 metros de comprimento para não haver indução de zumbidos e também para que sua resistência não afete a sua alimentação.
A campainha depois de montada pode ser instalada numa pequena caixa que será fixada na parede em local alto, conforme sugere a figura 9.
LISTA DE MATERIAL (PARA A CAMPAINHA)
Q1 - 2N2646 - transistor unijunção
Q2 - BC 238 ou BC 548
C1 - 1 uF - eletrolítico ou poliéster
C2 , C3 - 470 pF - capacitor de cerâmica
C4 - 1 nF - cerâmica ou poliéster
C5 - 0,05 uF ou 0,047 uF - capacitor de cerâmica ou poliéster
C6 - 100 uF x 9 V ou mais - capacitor eletrolítico
R1 - 10 k ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R2 - 470 ohms x 1/4 W - resistor (amarelo, violeta, marrom)
R3 - 47 ohms x 1/4 W - resistor (amarelo, violeta, preto)
R4, R5 - 100 k ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R6 - 10 k ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R7 - 5,6 k ohms x 1/4 W - resistor (verde, azul, vermelho)
P1 - potenciômetro de 1 M ohm (linear)
P2 - potenciômetro de 47 k ohms (linear ou log)
D1 - diodo para uso geral de silício (BA315 ou equivalente)
Diversos: interruptor de pressão, fios, ponte de terminais ou placa de circuito impresso, solda, knobs, etc.
LISTA DE MATERIAL (PARA O AMPLIFICADOR)
Q1 - BC307 ou BC557 - transistor PNP
Q2, Q3, Q4 - BC237 ou BC547- transistor NPN
D1, D2 - BA315 ou equivalente
C1 - capacitor eletrolítico de 220 uF
C2 - capacitor eletrolítico de 1 à 4,7 uF
C3 - 0,02 pF - capacitor de cerâmica
C4 - 0,056 uF - capacitor de poliéster(verde, azul, laranja)
R1 - 220 ohms x 1/4 W - resistor (vermelho, vermelho, marrom)
R2 - 1 M ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, verde)
R3 – 10 k ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R4 - 2,7 ou 2,2 M ohms x 1/4 W - resistor (vermelho, vermelho, verde
ou vermelho, violeta, verde)
Diversos : alto-falante pequeno ou tweeter, placa de circuito impresso ou kit completo do micro-amplificador, fios, solda, suporte para pilhas, etc.
Observação: para alimentar o circuito pela rede de 110 ou 220 V pode ser usado o circuito da figura 10.
O transformador é do tipo com 4,5 + 4,5 V x 200 mA de secundário, e os diodos são para 1A x 50 V ou equivalentes.
O interruptor de pressão controlará então diretamente a alimentação do transformador em 110 ou 220 V. Neste caso, o fio que o liga poderá ser estendido a distâncias superiores a 30 metros.
