Pesquisador e Injetor de Sinais (INS351)

Se bem que seja um projeto antigo de 1979, a ideia básica pode ser aproveitada com alguns melhoramentos. Por exemplo, o circuito integrado utilizado pode ser atualizado com um TDA7050 ou LM386, já que o tipo original já não é mais facilmente encontrado. O projeto, na época foi vendido na forma de kit para montagem.

Um dos instrumentos de maior utilidade na oficina de eletrônica, quer seja na bancada do amador ou do profissional, depois do multímetro, e tão útil quanto ele é o pesquisador x injetor de sinais.

Com este aparelho pode-se retirar de um aparelho parte de seu sinal para análise e verificação de seu funcionamento, ou então injetar no mesmo um sinal para que se verifique como o mesmo se comporta.

Em funcionamento conjunto como injetor e como seguidor de sinais podemos ao mesmo tempo colocar no circuito em prova um sinal, e segui-lo por todo o circuito para verificar seu funcionamento.

Pela facilidade de uso do injetor e pesquisador, pela facilidade de montagem e baixo custo, trata-se de um instrumento que de modo algum pode faltar na bancada de qualquer praticante da eletrônica.

O leitor verá pela descrição que será dada neste artigo que tanto a sua montagem como seu uso são simples, e que a variedade de serviços que ele pode lhe oferecer em troca compensa muitas vezes o custo de seu material.

COMO FUNCIONA

Na verdade, o injetor x pesquisador de sinais e um aparelho duplo, ou seja, formado por dois circuitos independentes que podem ser usados separadamente ou que podem ser interligados em determinadas aplicações.

O que estes circuitos têm de comum é apenas a fonte de alimentação como pode ser observado pelo diagrama de blocos mostrado na figura 1.

Figura 1

Analisemos então seu funcionamento:

Começamos por analisar o injetor de sinais.

Um bom injetor de sinais para ser útil em todas as aplicações possíveis deve ser capaz de produzir uma frequência básica na faixa de áudio mas deve ter harmônicas de intensidade suficientemente grande que atinjam as faixas mais elevadas de RF.

Estas ”harmônicas" nada mais são do que oscilações múltiplas da frequência que está sendo gerada que é denominada fundamental. Assim, quando um oscilador opera em 1 kHz, podemos obter do mesmo, com menor intensidade, harmônicas cujas frequências são 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, etc.

As intensidades das harmônicas que são obtidas de um oscilador dependem, entre outros fatores, da sua forma de onda.

Assim, a forma de onda que nos dá maior número de harmônicos intensos é a retangular (figura 2), a qual pode ser obtida com facilidade por meio de circuitos muito simples.

Figura 2

No nosso caso, para obtermos um sinal retangular de boa amplitude e cujas harmônicas permitem sua utilização até mesmo em circuitos de altas frequências, usamos um multivibrador estável, cujo diagrama básico é mostrado na figura 3.

Figura 3

Neste circuito temos dois transistores que são ligados de tal maneira que o sinal retirado do coletor de um é aplicado à base do outro ocorrendo portanto uma realimentação mútua.

Este tipo de ligação dota o circuito de um comportamento muito interessante: em cada instante somente um transistor estará conduzindo a corrente ficando o outro ”desligado".

Como, no entanto, existe uma realimentação entre os transistores que tornam a configuração instável ou astável, os estados de condução dos transistores trocam continuamente gerando-se deste modo um sinal retangular cuja frequência depende portanto dos tempos de condução de cada transistor, dados por R2, C5 e por R4, C9.

Podemos então retirar o sinal do coletor de um dos transistores e utilizar neste elemento um resistor variável (potenciômetro) para poder variar a intensidade desses sinais.

O segundo bloco consiste no seguidor de sinais, que nada mais é do que um amplificador ligado a um alto-falante, tendo na entrada dois circuitos: o primeiro direto para análise de sinais de baixa frequência e o segundo passando por um detector para análise de sinais de RF modulados em amplitude (figura 4).

Figura 4

De modo a se obter o máximo de ganho para o amplificador com um mínimo de componentes optamos pela utilização de um circuito integrado que é o TBA820.

Sua sensibilidade de entrada é suficientemente boa para operar com os mais fracos sinais que possam aparecer nas montagens eletrônicas como, por exemplo, os sinais de transdutores, de pré-amplificadores, etc.

Na entrada deste amplificador é colocado também um controle de volume que no caso também funcionará como controle de sensibilidade. Com ele ajusta-se a sensibilidade do amplificador de modo que um sinal de entrada muito forte não cause saturação do circuito e consequentemente distorções no som.

Como a finalidade do aparelho é apenas permitir a audição em nível razoável dos sinais analisados, não se necessita nem de grande potência de áudio e muito menos de alta fidelidade.

Assim, a fonte de alimentação fornece 9 V e o alto-falante usado é de pequeno tamanho de 8 Ω de impedância.

As entradas e saídas dos circuitos devem ficar acessíveis no painel do aparelho, assim como todos os controles. Na parte prática daremos sugestões para o tipo de caixa que pode ser usada nesta montagem.

OBTENÇÃO DOS COMPONENTES

Os componentes usados nesta montagem são todos comuns e em alguns casos diversos equivalentes podem ser empregados sem problemas.

O primeiro componente que deve ser procurado, por ser aquele que eventualmente seja mais difícil de ser encontrado é o circuito integrado.

Deve obrigatoriamente ser usado o TBA820 que mesmo sendo comum pode eventualmente faltar em alguma loja que então poderá lhe oferecer algum equivalente. Este também é o componente de maior custo nesta montagem, mas ao adquiri-lo o leitor deve ter conta que se trata de um único componente que substitui um amplificador completo que, se fosse montado com peças separadas, sem dúvida seria muito mais caro.

Os transistores são os componentes que menos dificuldades oferecem para obtenção por admitirem o maior número de equivalentes. Os tipos originalmente empregados são os BC548, mas são os seguintes os transistores de mesmo invólucro que podem ser usados: BC547, BC549, BC238, BC237, BC239.

De invólucros diferentes e, portanto, com disposição de terminais diferentes podem ser usados os BC107, BC108, AC187, etc.

O diodo D1 pode ser de qualquer tipo de germânio para uso geral como o OA95, IN60, IN34, etc.

Resistores são todos comuns. Para uma montagem mais compacta prefira os tipos de 1/8 ou ¼ W, mas se não houver possibilidade, os de 1/2 W também funcionarão normalmente. Os valores são todos comuns.

São usados dois tipos de Capacitores: os de valores menores que 1uF (dados portanto em nF e em pF podem ser de poliéster metalizado ou disco de cerâmica. Os de valores de mais de 1u são eletrolíticos para 16 V ou mais. Nestes deve-se observar a polaridade.

Para os controles são usados potenciômetros comuns ou do tipo miniatura, empregados em placas de circuito impresso.

As chaves de controle são componentes que oferecem muitas opções, assim como os bornes de entradas e saídas.

A bateria de 9 V que serve de fonte de alimentação é ligada ao circuito por meio de um conector que também não oferece dificuldade para ser obtido. Se o leitor preferir, poderá também dotar o circuito de um jaque para ligação de um eliminador de pilhas.

Para a caixa o montador tem diversas opções.

Usamos no caso, uma caixa do tipo usado em intercomunicadores com local para o alto-falante. O leitor procurando em casas de material eletrônico pode facilmente encontrar caixas deste tipo a venda.

Como solução alternativa sugerimos utilização de uma caixa acústica pequena (de alto-falante de 4 polegadas, por exemplo) com a colocação dos controles e entradas na parte lateral conforme mostra a figura 5.

Figura 5

MONTAGEM

A utilização do circuito integrado dificulta a utilização da técnica de montagem em ponte, mas como são usados poucos componentes os leitores mais habilidosos não terão dificuldade para fazê-la.

Damos então nossa sugestão para montagem em placa de circuito impresso, fornecendo seu desenho em tamanho natural.

Para a soldagem dos componentes use então um soldador de pequena potência (máximo 50 W), solda de boa qualidade, e como ferramentas adicionais um alicate de ponta, um alicate de corte lateral e chaves de fenda.

Se a caixa for montada pelo próprio leitor deve o mesmo possuir todas as ferramentas necessárias a isso.

Começamos então pelo circuito completo do pesquisador x injetor de sinais que é mostrado na figura 6.

Figura 6

Para a montagem do protótipo foram usadas duas placas separadas, ficando em uma. delas os circuitos do amplificador e do injetor; enquanto que na outra foram fixados os controles e os bornes de entrada e saída.

Estas placas são mostradas dos dois lados nas figuras 7 e 8.

Figura 7

Figura 8

Para a montagem, alguns cuidados devem ser tomados com os componentes e com as interligações entre as placas.

Damos a seguir uma sequência de operações visando facilitar ao máximo a sua montagem.

a) Comece pela placa principal, soldando o circuito integrado mas tomando o máximo de cuidado para não deixar espalhar solda que possa curtocircuitar seus terminais. Observe também a posição do integrado pois se houver inversão o aparelho não funcionará.

b) A seguir, solde os dois transistores observando também sua posição em função do ressalto ou da parte achatada conforme o tipo de transistor Usado. Cuidado para não danificar estes componentes com o excesso de calor.

c) Os próximos componentes que podem ser soldados são os capacitores. Comece pelos capacitores de poliéster ou cerâmica, tomando cuidado. para não fazer nenhuma troca de valor. Estes componentes não têm polaridade certa para serem ligados, mas são muito sensíveis ao calor. Cuidado, portanto, para não estragá-los nesta operação. Com relação aos capacitores eletrolíticos você deve observar sua polaridade para fazer sua soldagem.

d) Os resistores são os últimos componentes da placa que devem ser soldados. Veja os seus valores com cuidado fazendo a identificação de cada um pelos anéis coloridos. Na soldagem deve também ser evitado o excesso de calor o que é conseguido por uma Operação rápida.

e) Com esta placa terminada, passe a placa dos controles, fazendo a fixação dos interruptores, dos jaques de entrada e saída de sinal e posteriormente dos trimpots ou potenciômetros miniatura.

f) As interligações entre as duas placas podem ser feitas com fios comuns, mas estes devem ser os mais curtos possíveis para que não haja interferência deum circuito em outro ou Captação de zumbidos.

g) Na figura 9 são mostradas as interligações incluindo-se também a do conector da bateria de 9 volts, e do alto-falante.

Figura 9

h) A montagem ficará completa quando o alto-falante também estiver ligado ao circuito o que é feito por meio de fios comuns flexíveis porém curtos.

Terminada a montagem, antes de fazer a instalação definitiva do Conjunto na caixa pode ser realizada uma prova de funcionamento.

PROVA DE FUNCIONAMENTO

Conferidas todas as ligações, faça a conexão da bateria ao circuito e ligue inicialmente S1.

Abrindo todo o volume do amplificador do seguidor de sinais o que é conseguido girando-se o potenciômetro P1 todo para a direita, você deverá notar um leve chiado no alto-falante.

Colocando então o dedo na entrada de BF do aparelho você ouvirá um zumbido forte no alto-falante indicando a operação do circuito.

Se você tiver um microfone de cristal poderá ligar seus fios, um ao terminal de entrada BF e outro ao terminal de terra e testar o amplificador falando neste componente. Deve haver a reprodução clara de sua voz.

Para testar agora o injetor basta acionar S2 e abrir todo o controle de intensidade que é o potenciômetro P2. Com o amplificador ligado você já poderá ouvir seu zumbido pela própria captação de um circuito sobre o outro que ocorre a distância.

Você terá um sinal muito mais forte se colocar um dedo no terminal de entrada BF do seguidor e outro dedo no terminal de saída do injetor que é reconhecido pela forma de onda retangular nele existente.

As anormalidades existentes nos circuitos são comuns: verifique se não houve inversão de polaridade de componentes, colocação com valores errados ou então, soldas frias.

INSTALAÇÃO NA CAIXA

A utilização de duas placas de circuito impresso em lugar de uma é em função do tipo de caixa usada. Veja pela figura que o painel de Controle serve como meio de sustentação para os componentes e ao mesmo tempo por ser uma placa de circuito impresso, como meio condutor dos is e correntes de alimentação. (figura 10)

Figura 10

As placas de circuito impresso serão fixadas por meio de parafusos com separadores, se necessário, ficando a placa com os componentes ativos no fundo da caixa.

Se a caixa dispuser de local apropriado para a bateria, não haverá necessidade de qualquer meio de fixação para a mesma, mas se isso não ocorrer, a bateria poderá então ser presa à caixa por meio de uma braçadeira.

O alto-falante é colocado de tal modo que seu som possa sair da caixa com facilidade. Se a caixa for confeccionada pelo montador deve ter buracos em quantidade suficiente para permitir que todo o som saia sem qualquer obstáculo.

As conexões aos aparelhos em prova são feitas por meio de pinos do tipo banana que devem ter cabos com pontas de acordo com a utilização do aparelho. Assim, sugerimos que sejam montados 3 cabos conforme sugere ,a figura 11.

Figura 11

O primeiro para a conexão à terra tem dois fios com garras jacaré para oferecer um percurso aos sinais retirados e injetados nos aparelhos em prova.

A utilização de dois fios é .explicada pela eventual necessidade de um funcionamento do aparelho com dois aparelhos diferentes.

O segundo e o terceiro são iguais possuindo apenas uma ponta de prova comum. Veja o leitor que neste tipo de ponta de prova pode ser encaixada uma garra jacaré para sua fixação num circuito em prova. O leitor deve, portanto, dispor de duas garras para esta finalidade.

USOS DO APARELHO

Os usos para este aparelho são tantos que ser-nos-ia praticamente impossível explicar uma pequena fração que fosse dos mesmos num único artigo.

Assim, sendo, daremos aqui apenas uma amostra do que pode ser feito sugerindo que o leitor consulte os diversos artigos disponíveis neste site.

a) Uso do injetor

Para injetar o sinal num amplificador e verificar seu funcionamento você deve ligar a garra de terra no chassi ou no polo negativo do aparelho que está sendo provado e encostar a ponta de prova na entrada da etapa que deve ser provada. Em se tratando de um amplificador deve haver a reprodução perfeita do sinal. A intensidade deste sinal dependerá do local onde o mesmo estiver sendo injetado. Se você o injetar mais próximo da saída a intensidade do som' será menor, aumentando em direção à entrada. (figura 12).

Figura 12

Para testar rádios, etc. você injetará o sinal inclusive na antena devendo haver a reprodução do som que você já conhece do oscilador.

Você também pode usar o sinal do injetor para provar fones, etc.

b) Uso do seguidor

Se você estiver provando um amplificador ou qualquer circuito de áudio você pode retirar o sinal em qualquer parte do circuito e ouvi-lo no alto-falante do seguidor. Para esta finalidade ligue a garra jacaré do polo neutro ou terra do seguidor x injetor no chassi ou no polo negativo da fonte de alimentação e a ponta de prova no ponto de onde você quer retirar o sinal.

Você pode por exemplo verificar o funcionamento de osciladores com transistores unijunção, pré-amplificadores, mixers e rádios, conforme sugere a figura 13.

Figura 13

Se o sinal for de RF você fará a ligação da ponta de prova no terminal marcado por AF (altas frequências).

Ligando, por exemplo, a ponta de prova nos coletores dos transistores amplificadores de Fl de um rádio de AM eu FM você deve ouvir o som da estação sintonizada se todas as etapas anteriores estiverem funcionando.

c) Uma aplicação interessante para este seguidor x injetor de sinais consiste em usá-lo como oscilador para prática de telegrafia. Para esta finalidade intercale um manipulador entre os terminais de saída do injetor e o de entrada do seguidor para BF. Ligando as duas chaves e ajustando os controles em P1 e P2 você terá um excelente meio de praticar código Morse.

(Publicado originalmente em 1979)