Os filtros seletivos de duplo T encontram aplicações práticas não só em sistemas de rádio controle, mas em qualquer aparelho no qual um sinal de determinada frequência deva acionar um relé. Damos um exemplo prático de filtro deste tipo com o processo de se calcular os valores dos componentes para determinada frequência.
A característica principal do filtro seletivo de duplo T é deixar passar sinal de uma determinada frequência, numa faixa relativamente estreita, conforme mostra a figura 1.
Os sinais de frequências próximas da escolhida para atuação do duplo T não têm qualquer efeito sobre o circuito e sua seletividade é bastante boa para poder atuar não só na faixa audível, como também além dela, com um número elevado de canais.
Diversas são as aplicações possíveis para um sistema seletivo deste tipo, começando, naturalmente, pelo rádio controle.
Nos sistemas modulados em tom, o filtro de duplo T é colocado logo após o receptor, para acionar certo controle a partir de uma tonalidade.
Para cada canal e, portanto, para cada tom deve existir um filtro que será conectado ao relê ou ainda ao sistema de servos, conforme mostra a figura 2.
O mesmo sistema pode ser usado em linhas de chamada seletivas para que, conforme o tom, um número correspondente a estação que chama seja colocado num display.
Assim, se o oscilador 1 da estação de chamada for acionado, o filtro 1 apenas deixará passar o sinal e o número que aparecerá no display será o correspondente a esta estação.
Em hospitais pode-se usar a rede de alimentação para levar o sinal de chamada dos quartos a uma central de atendimento, conforme mostra a figura 3.
Obs. O artigo é de 1983. Hoje podemos elaborar soluções avançadas com microcontroladores para a mesma aplicação.
Outra aplicação interessante consiste na utilização de uma pista de um sistema gravador, para se colocar sinais de tonalidades diversas que acionarão circuitos externos via filtros.
Assim, na fita podemos gravar sinais diferentes que farão o acionamento do projetor de slides,.ou mesmo o apagamento das luzes ambientes, tudo junto, para um efeito totalmente automático. (figura 4)
É claro que o leitor imaginoso pode “bolar" outras utilidades para este filtro que descrevemos neste artigo.
COMO FUNCIONA
O circuito básico de um duplo T, conforme o nome indica, é formado por dois ramos em forma de letra T, contendo um deles dois resistores e um capacitor e o outro dois capacitores e um resistor. (figura 5)
Os componentes do duplo T determinam a frequência que ele responde e para isso também devem manter relações bem definidas entre si.
Assim, o resistor único de um ramo deve ter aproximadamente metade do valor dos dois resistores do outro ramo, que devem ser iguais entre si. De forma simples, conforme a figura 5, temos:
R1 = R2/2 = R3/2
O capacitor do ramo sozinho deve ter o dobro do valor dos capacitores do outro ramo, que devem ser iguais entre si. Ou matematicamente:
C1 = 2 x C2 = 2 x C3
A frequência de operação do duplo T será dada pela fórmula:
f = [ 1 / (2π x R2 x C2) ]
Nesta fórmula:
f é a frequência dada em Hertz (Hz),
C2 é a capacitância dada em Farads (F) deve ser feita a conversão,
R2 é a resistência dada em ohms,
2 x Pi é um fator constante que pode ser aproximado para 6,28.
Podemos dar um exemplo de cálculo:
a) Calcular a frequência do duplo T para C2 =100 nF e R2 =3,9 k.
Temos então:
f = [ 1 / (6,28 x R2 x C2) ]
Veja que temos que passar C2 para o valor em Farads. O “nanofarad" ou "nF" corresponde então a 10-9 F.
Do mesmo modo para o resistor R2 temos que 3,9k correspondem a 3,9 x 103.
Colocando na fórmula temos:
No nosso circuito, a frequência de operação será de aproximadamente 408 Hz.
Outro tipo de problema que pode aparecer é o seguinte: fixamos a frequência e queremos saber que capacitor (C2) usar.
Damos o modo de resolução a seguir:
b)Supondo o circuito prático em que R2 = R3 = 3k9, pede-se o valor dos capacitores (C2 e C3) para que o filtro opere na frequência de 800 Hz.
Temos então:
R2 = 3k9 ou 3,9x103
f = 800
A fórmula pode ser então modificada de:
O capacitor C2 será de 190 nF, igual a 03, enquanto que o C1 será de 380 nF. Valores comerciais aproximados podem ser usados.
O CIRCUITO PRÁTICO
O circuito prático é mostrado na figura 6, notando-se a existência de duas etapas de amplificação
Na primeira temos um transistor que permite a operação do circuito com sinais na faixa dos 0,15 aos 5 V de amplitude. Os dois diodos em oposição tem por finalidade proteger o circuito contra sobrecarga.
O duplo T é intercalado entre o coletor e a base deste transistor, de modo a prover a realimentação negativa seletiva.
O ganho do circuito, em função da intensidade do sinal, vem de um trimpot de ajuste no emissor do transistor.
A segunda etapa é de excitação do relê, que no caso é de 6 V, se bem que a alimentação do circuito seja de 9 V. Deve ser prevista a queda de tensão tanto no transistor, como no resistor de emissor de 47 ohms.
Este relê será ligado ao circuito controlado aproveitando-se os seus contatos normalmente abertos ou normalmente fechados (NA ou NF), conforme o controle desejado.
Em paralelo com o relê existe um diodo que protege o transistor contra a tensão induzida nos seus enrolamentos quando da abertura de seus contatos, tensão esta que poderia danificá-lo.
Se bem que este circuito não seja crítico, podem ser necessárias experiências com alguns componentes no sentido de obter o melhor comportamento.
Em especial, sugerimos aos leitores experiências com os resistores do duplo T, que podem ser alterados para até 22 k.
Os diodos são de silício de uso geral e os transistores comuns. Para o caso do 2N2218 podem ser usados equivalentes até de menor potência, como o BC337.
Outro componente que pode precisar de alteração é o trimpot de ajuste, caso não seja alcançado o ponto ideal de funcionamento. O seu valor pode ser aumentado para até 470 ohms.
Na figura 7 damos a nossa sugestão de placa de circuito impresso para uma montagem relativamente compacta.
Na montagem observe os seguintes cuidados:
a) Observe a posição dos transistores e diodos na sua soldagem. Seja rápido nesta operação.
b) Tenha cuidado com os valores dos resistores, conferindo-os pela lista de material.
c) Os capacitores do duplo T são críticos, devendo ter os valores recomendados ou calculados.
d) Mantenha fios curtos de ligação da entrada à saída do receptor ou fonte de sinal.
PROVA
A prova pode ser feita com a ligação, na entrada do filtro, de um gerador de áudio que forneça um sinal de pelo menos 150 mV. Se o oscilador de áudio não puder excitar seu filtro, ligue-o a um amplificador.
Na figura 8 temos a conexão no oscilador de áudio para a prova.
Ao usar o filtro em conjunto, ou seja, diversas unidades, nunca escolha frequências próximas ou múltiplas.
Lista de Material
Q1 - 7 BC548 ou equivalente - transistor NPN
Q2 - 2N2218, BD135 ou equivalente - transistor NPN
R1 – 22 k x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, laranja)
R2 - 1k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R3 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)
R4 – 330 k x 1/8 W - resistor (laranja, laranja, amarelo)
R5 - 3k3 x 1/8 W - resistor (laranja, laranja, vermelho)
R6, R7 - 3k9 x 1/8 W - resistores (laranja, branco, vermelho)
R8 - 2k2 x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
R9 - 47R x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, preto)
C1, C2 - 47 nF - capacitores cerâmicos
C3 - 1 uF x 12 V - capacitor eletrolítico
C4 - 22 uF x 12 V - capacitor eletrolítico
C5, C6, C7 - ver texto
C8 - 4 70 nF - capacitor cerâmico
P1 – 100 R - trimpot
K1 – relé - RUIOI 006
D1, D2, D3 - 1N4148 ou equivalentes - diodos de uso geral
Diversos: placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
