Este circuito simples, com base num integrado dedicado da National Semiconductor, pode ser usado na medida de baixas frequências ou ainda como tacômetro de uso industrial. O circuito converte pulsos de entrada que podem ser obtidos por um foto-sensor em tensões podendo alimentar diretamente um instrumento de bobina móvel ou ainda um indicador digital ou bargraph.
O circuito integrado Lm2917N-8 da National Semicondutor consiste num conversor frequência-tensão que possui um diagrama de blocos conforme mostrado na figura 1.
Com este componente é possível elaborar um tacômetro ou ainda um frequencímetro para baixas frequências com poucos elementos externos.
Neste artigo propomos a aplicação deste circuito integrado num conversor que pode ser usado na medida de velocidade de motores, na medida de baixas frequências ou ainda de velocidade de objetos mecânicos ou partes de máquinas.
O circuito é alimentado por uma tensão de 9 a 12 volts e na aplicação básica usamos um foto-sensor como elemento transdutor de entrada. Com um elemento deste tipo podemos usar uma roda dentada para medida de rotações, por exemplo, se quisermos usar o circuito como tacômetro conforme mostra a figura 2.
No entanto, é possível usar o mesmo circuito com outros tipos de sensores entre os pontos A e B, como por exemplo um reed-switch conforme mostra a figura 3, que seria acionado pela passagem de imãs na peça móvel que roda.
Outra forma de acionamento pode ser obtida bastando lembrar que o transistor Q2 deve conduzir com os pulsos do circuito sensor. Assim, esses pulsos podem ser aplicados diretamente à base do transistor para que tenhamos a operação normal do circuito.
Como funciona
Conforme vimos pelo diagrama de blocos, o circuito integrado Lm2917N-8 faz praticamente tudo neste projeto. Os pulsos obtidos a partir do transistor quando luz incide no sensor, são convertidos em tensão pelo circuito integrado.
A faixa de tensões de saída em função da frequência dos pulsos de entrada depende da constante de tempo dada por P1 e R5. Assim, em função da faixa de operação desejada, tanto de frequência como de tensões de saída, o valor de C5 pode ser alterado e é feito o ajuste de P1.
Na saída do circuito temos tensões contínuas e para o circuito indicado, com os valores mostrados, teremos uma tensão da ordem de 3 volts na saída quando a frequência de entrada for de 10 Hz, isso para um ajuste médio de P1.
Evidentemente, em função da faixa de frequências de entrada (que não deve superar algumas dezenas de quilohertz) devem ser feitas alterações de componentes. Também a intensidade dos pulsos de entrada, se for usado algum outro tipo de transdutor pode determinar a amplificação necessária para excitação do circuito.
Montagem
Na figura 4 temos o diagrama completo do conversor que é alimentado por tensões de 9 a 12 volts e tem um consumo muito baixo.
Na figura 5 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.
Q1 pode ser qualquer foto-transistor ou mesmo foto-diodo e o resistor R1 pode ser alterado na faixa de 47k Ω a 1 M Ω em função da sensibilidade desejada para o disparo.
Alterações neste componente também podem ser necessárias se for usado outro tipo de transdutor.
Os resistores são todos de 1/8 W ou maiores e os capacitores podem ser tanto cerâmicos como de poliéster exceto C6 que é um eletrolítico para 16 V ou mais.
Prova e uso
A prova de funcionamento pode ser feita simplesmente excitando-se o foto-transistor com uma lâmpada fluorescente. A frequência desta lâmpada vai acionar o circuito produzindo uma tensão na sua saída.
Se o leitor puder montar um circuito excitador, como o da figura 6, em que um LED vai produzir pulsos luminosos em frequências controladas pelo potenciômetro, o ajuste e a comprovação do funcionamento pode ser facilitada.
Basta então ligar o circuito oscilador a um frequencímetro e ajustar P1 para ter no medidor ligado na saída a indicação correspondente.
Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva do circuito no aparelho que ele vai monitorar ou numa caixa apropriada. A alimentação pode vir de qualquer fonte, preferivelmente estabilizada.
Semicondutores:
CI-1 - Lm2917N-8 - Circuito integrado National Semiconductor
Q1 - Foto-transistor - ver texto
Q2 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 56 k Ω
R2 - 1 M Ω
R3 - 27 k Ω
R4 - 10 k Ω
R5 - 470 Ω
P1 - 100 k Ω - trimpot
Capacitores:
C1, C2 - 470 nF - cerâmico ou poliéster
C3 - 470 pF - cerâmico
C4 - 47 nF - cerâmico ou poliéster
C5 - 1 µF - poliéster
C6 - 100 µF/16V - eletrolítico
Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para o circuito integrado, fios, solda.
