O controle de circuitos pelo simples toque dos dedos é algo que muitos leitores gostariam de ter. No entanto, para essa finalidade é preciso contar com configurações de grande sensibilidade como as que fazem uso dos circuitos integrados CMOS. Nesse artigo descrevemos 5 circuitos que podem ser controlados pelo simples toque dos dedos e fazem uso do circuito integrado 4093, um dos mais versáteis da família CMOS.
A elevada resistência de entrada dos circuitos integrados da família CMOS faz com que eles possam ser comutados por correntes tão baixas como as que passam através de nossos dedos quando tocamos num sensor.
Assim, basta ter um circuito CMOS que possa ser usado como comutador (inversor ou porta) para que fique muito simples implementar dispositivos que sejam controlados pelo toque dos dedos.
Um dos circuitos mais apropriados para este tipo de aplicação é o 4093, tanto pelo seu baixo como pela sensibilidade.
Assim, aproveitando as quatro portas que esse CI possui levamos ao leitor 5 circuitos simples que podem ser controlados pelo simples toque dos dedos.
Apenas alertamos que tais circuitos devem ser alimentados por pilhas, baterias ou fontes que façam uso de transformadores.
Nunca use fontes que não sejam isoladas da rede de energia, pois o usuário estará em contacto direto com o circuito, caso em que pode ocorrer o perigo de choques.
Também observamos que as correntes que circulam pelos sensores são extremamente baixas, não havendo qualquer sensação ou perigo de choque no operador.
1 - Chave de Toque Simples
Na figura 1 mostramos nosso primeiro circuito que consiste numa chave de toque simples capaz de acionar um relé ou outras cargas com correntes até 1 A, para o caso do transistor usado.
Transistores equivalentes de maior corrente podem ser usados para se obter o controle de cargas maiores.
Quando o sensor é tocado, a saída da primeira porta vai ao nível alto e com isso as portas seguintes, ligadas em paralelo, recebendo esse sinal, têm sua saída indo ao nível baixo.
O nível baixo é aplicado à base do transistor que então satura alimentando a carga.
Observe que o circuito permanece ativado apenas durante o tempo em que o sensor é tocado. Ao se retirar os dedos do sensor, a carga é imediatamente desativada.
O circuito pode funcionar com tensões de 5 a 12 V, dependendo apenas da carga a ser alimentada. O resistor R1 determina a sensibilidade ao toque.
Para sensor use duas chapinhas de metal afastadas de 1 mm de modo a poderem ser tocadas simultaneamente e não use fios mais longos do que 1 m para sua conexão ao circuito.
O transistor deve ser montado em radiador de calor caso a corrente da carga seja superior a 200 mA.
IC-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
Q1 – TIP115 – Transistor Darlington PNP
D1 – 1N4148 – diodo de uso geral
R1 – 4,7 M a 10 M x 1/8 W – resistor
R2 – 4,7 k Ω x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, vermelho
C1 – 100 µF x 16 V – capacitor eletrolítico
X1 – Sensor – ver texto
Diversos:
Placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
2 - Chave de Toque Biestável
Num circuito biestável, como o mostrado na figura 2, usamos dois sensores. Quando um deles é tocado, o circuito liga e quando o outro é tocado, ele desliga.
Os resistores R1 e R2 determinam a sensibilidade e no caso a carga consiste num relé com corrente de bobina até 100 mA.
A alimentação pode ser feita com tensões de 5 a 12 V conforme a bobina do relé.
Pode ser usado um Darlington NPN para se controlar diretamente cargas de maior potência. Uma possibilidade é o TIP110 para cargas até 1 A.
Os sensores são semelhantes ao usado no projeto anterior e também há a recomendação de se usar fonte isolada ou bateria na alimentação.
Para a montagem tanto existe a opção da placa de circuito impresso comum como matriz de contactos.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
Q1 – BC548 ou equivalente – Transistor NPN de uso geral
D1 – 1N4148 – diodo de uso geral
R1, R2 – 10 M Ω x 1/8 W – resistores – marrom, preto, azul
R3 – 4,7 k Ω x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, vermelho
C1 – 100 µF x 16 V – capacitor eletrolítico
X1, X2 – sensores, ver texto
K1 – Relé de 50 a 100 mA com tensão conforme a alimentação
Diversos:
Placa de circuito impresso, fonte de alimentação, caixa para montagem fios, solda, etc.
3 - Alarme de Piscina
Eis um projeto bastante interessante para quem possui uma piscina e têm medo que alguém caia nela quando não houver pessoas vigiando.
Trata-se de um alarme que dispara quando uma onda provocada pela queda de algo na piscina bate num sensor colocado na sua lateral conforme mostra a figura 3.
O sensor é, portanto, do tipo “de toque” que aciona um transdutor capaz de produzir um bom som de alerta.
O circuito completo desse circuito de toque é mostrado na figura 4.
A alimentação pode ser feita com 4 pilhas pequenas ou ainda uma bateria. Como o consumo é muito baixo, essas fontes de energia terão excelente durabilidade, mesmo com o dispositivo ficando ligado por noites seguidas.
Para garantir que o circuito não toque apenas quando a onda bater,
a configuração usada é biestável.
Assim. o seu rearme é feito pelo toque no sensor X2.
Evidentemente, o sensor deve ser posicionado de tal forma que não ocorra o disparo em caso de chuva.
O transdutor é do tipo piezoelétrico de alta impedância, mas pode ser usado um alto-falante se uma etapa de potência, como a mostrada na figura 5, for acrescentada.
A montagem pode ser feita em placa de circuito impresso comum ou ainda numa matriz de contactos.
Também neste caso é muito importante que, se for usada fonte de alimentação, ela seja isolada da rede de energia.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
X1 – sensor – ver texto
X2 – Sensor de toque para rearme
X3 – Transdutor piezoelétrico
R1 - 4,7 M Ω x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, verde
R2 – 10 M Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, azul
R3 – 47 k Ω x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, laranja
C1 – 22 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 100 µF x 16 V – capacitor eletrolítico
S1 – Interruptor simples
B1 – 6/9 V – 4 pilhas ou bateria
Diversos:
Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, fios, solda, etc.
4 - Alarme de Toque ou Pêndulo
O circuito mostrado na figura 6 dispara quando um leve balanço faz com que o pêndulo toque no aro que o circunda, ou se for usado um sensor de toque, quando alguém encostar nele.
O circuito emprega uma configuração biestável do 4093 de modo que, mesmo que o toque do sensor dure uma fração de segundo, ele comuta e assim permanece indefinidamente com o relé sendo acionado de modo intermitente.
Para rearmar o circuito é preciso tocar no sensor X2 por um instante.
Se for usado um sensor de toque simples, como um pedço de metal ou ainda o circuito for ligado a um objeto, o ponto de zero volt deve ser aterrado.
A alimentação pode ser feita com pilhas, bateria ou fonte. Se for usada fonte, ela deve ser isolada da rede de energia para que não ocorram perigos de choque ao se tocar no sensor.
O resistor R1 deve ser aumentado para 10 M Ω se for usado o sensor de toque. O resistor R3, juntamente com o capacitor C1, determina a intermitência no acionamento do relé.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
Q1 – BC548 ou equivalente – transistor NPN de uso geral
D1 – 1N4148 – diodo de uso geral
R1 - 1 M Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, verde
R2 – 10 M Ω x 1/8 W – resistor – marrom, preto, azul
R3 – 2,2 M Ω x 1/8 W – resistor – vermelho, vermelho, verde
R4 – 4,7 k Ω x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, vermelho
C1 – 2 0 nF a 470 nF – capacitor cerâmico ou de poliéster
C2 – 100 µF x 16 V – capacitor eletroítico
K1 – Relé de 50 mA – bobina conforme a alimentação
X1, X2 – Sensores – ver texto
Diversos:
Placa de circuito impresso, fonte de alimentação, caixa para montagem, fios, solda, etc.
5 - Cara-Ou-Coroa
Um toque no interruptor de pressão S1 e os LEDs do circuito mostrado na figura 7 começam a piscar rapidamente.
A velocidade das piscadas depende de R2 e C2. Depois de algum tempo os LEDs param de piscar e apenas um deles permanece aceso, correspondendo ao resultado cara ou coroa.
O circuito é alimentado por pilhas ou bateria e tem um comportamento totalmente imprevisível. Não é possível fazer com que determinado resultado seja obtido controlando-se o tempo em que o interruptor é pressionado.
O tempo que os LEDs piscam depende de C1. O leitor pode alterar esse componente caso deseje.
Será interessante usar um LED vermelho e um verde para que os resultados sejam diferenciados com mais facilidade.
A montagem poderá ser feita numa placa de circuito impresso comum ou numa matriz de contactos. Também existe a possbilidade de se usar um LED único bicolor.
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
LED1, LED2 – LEDs vermelhos e verde comuns
S1 – Interruptor de pressão
S2 – Interruptor simples
R1, R2 , R3 – 1 M Ω x 1/8 W – resistores – marrom, preto, verde
R4, R5 – 1 k Ω x 1/8 W – resistores – marrom, preto, vermelho
C1 – 2,2 µF x 25 V – capacitor eletrolítico
C2 - 220 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C3 – 22 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C4 – 100 µF x 12 V – capacitor eletrolítico
B1 – 6 ou 9 V – 4 pilhas ou bateria
Diversos:
Placa de circuito impresso, fios, solda, caixa para montagem, etc.
