Este circuito gera bips de um ou de dois tons gatilhados por um comando externo, servindo portanto como base para sistemas de alarme, chamada ou ainda efeitos sonoros de alta potência. O projeto inclui duas etapas de saída de alta potência que podem excitar diretamente alto-falantes com bom rendimento. A alimentação poderá ser feita com tensões de 6 a 15 V que tornam o circuito ideal para ser usado com baterias em sistemas de alarmes que não dependam da rede de energia.
A maioria dos projetos de alarme, por mais sofisticados que seja, normalmente não se preocupam em dar um sistema de aviso sonoro de bom rendimento. Os circuitos apresentados, em geral, são pequenos osciladores cujas potências não passam de alguns watts e cujos sons não são muito agradáveis ou penetrantes e por isso não despertam a atenção.
O que propomos neste artigo é apenas o sistema de aviso, que pode ser usado com diversos tipos de alarmes, mas que é melhor trabalhado apresentando, por isso, melhor rendimento.
É claro que, além dos alarmes, o toque de um ou dois tons deste circuito pode ser usado também com outras finalidades como por exemplo chamar a atenção de pessoas em viaturas de propaganda, ou mesmo produzir efeitos especiais em conjuntos de música, teatro, etc.
A potência de saída pode superar facilmente os 10W rms o que significa mais de 40 Wpmpo o que realmente significa um nível de barulho que somente os leitores que montarem a unidade podem avaliar.
O circuito, além de ser relativamente simples e econômico apresenta muitas opções de comportamento que podem ser interessantes, principalmente para os leitores que gostam de otimizar seus projetos.
Assim, além do leitor poder escolher a frequência dos tons, e se o circuito vai produzir um ou dois tons, também será possível atuar sobre a modulação e até se acrescentar controles externos, como por exemplo de temporização.
CARACTERÍSTICAS
* Tensão de alimentação: 6 a 15 VDC
* Potência de saída: 5 a 10 Wrms (12V)
* Impedância de carga: 4 ou 8 Ω
* Tipo de som: bips intervalados ou tons alternados
* Controles: frequência e intermitência
COMO FUNCIONA
Na figura 1 temos um diagrama de blocos que representa o nosso sistema e a partir do qual faremos a análise de seu princípio de funcionamento.
O primeiro bloco representa um oscilador lento controlado que tem sua frequência determinada por um capacitor (C1) e pelo ajuste de um potenciômetro (P1).
Este bloco tem uma chave que permite duas modalidades de funcionamento. Com a chave S1 conectando a entrada A o oscilador só entra em funcionamento quando o nível lógico for alto.
Com a chave na posição B (nível alto) o oscilador se mantém em funcionamento constante.
Este oscilador determina a intermitência dos bips ou a velocidade com que os tons produzidos se alternam.
O bloco seguinte é um inversor a partir do qual obtemos dois sinais em oposição de fase a partir do bloco anterior e que servem para controlar os blocos seguintes.
Os dois blocos seguintes, que tem por base as portas CI-1c e CI-1d funcionam como osciladores de áudio, mas que devem ser ajustados para operar em frequências diferentes.
O primeiro oscilador tem sua frequência determinada por C2, R2 e ajustada em P2, enquanto que o segundo tem sua frequência determinada por C3, R3 e ajustada em P3.
Um desses osciladores, no caso o formado por CI-1c, pode ser inibido, bastando para isso que a chave S2 passe do pino 4 de CI-1b para o terra.
Quando este oscilador é inibido, sua saída vai ao nível alto e assim permanece.
Os sinais dos dois osciladores ou de um deles, podem ser amplificados digitalmente ou combinados num segundo circuito integrado que também é do tipo 4093B.
Assim, numa configuração, com s2 aterrada temos a produção de bips intervalados que são produzidos pelo oscilador em torno de CI-1d e cuja intermitência é dada por CI-1a.
Na outra configuração os dois osciladores de áudio se alternam, numa frequência que também é determinada por CI-1a.
Os sinais obtidos na saída de CI-2 são aplicados via R4 à comporta de um transistor de efeito de campo de potência que leva por carga de dreno um alto-falante. A resistência muito baixa entre o dreno e a fonte deste transistor possibilita a obtenção de potências bem altas de áudio.
No entanto, para os leitores que não encontrarem o FET de potência em sua localidade, existe a possibilidade de se usar uma configuração com transistores bipolares comuns, no caso, um Darlington que é mostrado na figura 2.
MONTAGEM
Na figura 3 temos o diagrama completo do gerador.
A montagem tendo por base uma placa de circuito impresso e usando o FET de potência é mostrada na figura 4.
Os ajustes são feitos por meio de trimpots comuns, mas se o leitor quiser transformar este projeto num gerador de efeitos sonoros pode usar em seu lugar potenciômetros comuns de mesmo valor.
Os resistores são de 1/8 W e os capacitores tanto podem ser de poliéster como cerâmicos. Mesmo C1 pode também ser eletrolítico.
As chaves comutadoras são comuns e o alto-falante deve ser de boa qualidade com imã pesado capaz de suportar uma potência de pelo menos 15 watts.
O transistor de efeito de campo de potência admite equivalentes. Na verdade qualquer FET de potência com corrente de dreno de 4A ou maior, e uma tensão máxima entre dreno e fonte de pelo menos 200 V pode ser usado nesta aplicação.
Tanto no caso do tipo original como de equivalentes, inclusive para a configuração com transistor comum, deve ser empregado um bom radiador de calor.
Os leitores interessados podem alterar os valores de alguns componentes como, por exemplo, os capacitores no sentido de modificar o funcionamento do aparelho.
Também existe a possibilidade de se retirar o sinal do oscilador dos pinos 3,4,10 e 11 de CI-2 por meio de um capacitor de 100 nF para um amplificador externo.
O circuito exige uma corrente de mais de 1 ampère quando alimentado por 12 V o que deve ser levado em conta na utilização com fonte de alimentação, caso de um alarme, por exemplo, que também opere a partir da rede de quando não houver falta de energia.
PROVA E USO
Para provar, basta alimentar o circuito com uma fonte de 6 a 12 V com pelo menos 2A de corrente.
A chave S1 deve ser colocada na posição B para estes testes.
Conforme a posição de S1 teremos a produção de bips ou de sons alternados. O montador pode então ajustar os tons e a intermitência, atuando sobre os trimpots.
Para o disparo externo, deve-se colocar S1 na posição A. Quando nesta entrada houver um nível lógico alto, o circuito entra em funcionamento. Quando o nível for baixo ele é inibido.
O nível lógico alto deve ter a mesma tensão que alimenta o circuito.
Semicondutores:
CI-1, CI-2 - 4093A - circuitos integrados CMOS
Q1 - IRF630 - FET de potência (ver texto)
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 100 k Ω
R2, R3, R4 - 10 k Ω
P1 - 1 M Ω - trimpots
P2, P3 - 100 k Ω - trimpots
Capacitores:
C1 - 1 µF - poliéster
C2, C3 - 47 nF - poliéster ou cerâmico
Diversos:
S1, S2 - Chave de 1 pólo x 2 posições
FTE - 4 ou 8 Ω x 10 cm - alto-falante de bom rendimento
Placa de circuito impresso, radiador de calor para o transistor, caixa acústica para o alto-falante, soquetes para os circuitos integrados, fios, solda, etc.
