Sinal Sonoro Controlado Por Nível Lógico (ART2234)

Apresentamos uma simples interface que permite o acionamento de um sinal sonoro de potência a partir de níveis lógicos obtidos no barramento de saída de microcomputadores, de microcontroladores ou mesmo circuitos digitais mais simples. O que caracteriza este projeto é o uso de um acoplador óptico que isola completamente o circuito de potência do circuito de acionamento.

Existem muitas ocasiões em que se deseja ativar um sinal de aviso sonoro a partir de um sinal digital (nível lógico), obtido na saída de um microcomputador, microcontrolador ou equipamento digital.

Isso pode ocorrer em alarmes de temperatura, pressão ou nível, feitos com sistemas digitais ou quando determinadas condições indesejáveis (ou desejáveis) são alcançadas e precisam ser informadas a um operador externo.

O circuito que apresentamos é relativamente simples e emite um sinal potente num alto-falante comum.

Alimentado por fonte externa, entretanto, ele tem por característica o isolamento completo do circuito de acionamento graças ao emprego de um acoplador óptico.

Podemos alimentá-lo com 9 V, caso em que teremos um sinal razoável, ou então com 12 ou 15 V com a troca dos transistores de saída, caso em que teremos um sinal mais potente.

Sugerimos a experimentação prévia do circuito numa matriz de contatos para verificação preliminar e ajustes para depois ser feita uma montagem definitiva.

COMO FUNCIONA

A base do circuito é um oscilador de relaxação com um integrado 741.

Neste circuito, a entrada não inversora é polarizada a partir de um divisor ligado à saída, o qual proporciona a realimentação, enquanto que um capacitor (C1) se carrega através de um circuito de realimentação (P1).

Nas passagens da tensão do capacitor pela tensão de referência ocorrem comutações do 741 que fazem com que sua saída vá ora ao nível alto (tensão de alimentação), ora ao nível baixo (0V).

Estas oscilações afetam ,também a tensão de referência e com isso provocam a carga e descarga do capacitor num ciclo de oscilações que produz na saída um sinal retangular.

Podemos variar a frequência das oscilações pela velocidade da carga e descarga do capacitor, através do ajuste de C1.

Também podemos inibir ou variar a carga e descarga do capacitor com uma derivação externa em relação a este componente e isso é conseguido com o acoplador óptico 4N25.

O foto-transistor existente no interior deste dispositivo é ligado entre os terminais do capacitor.

Na figura 1 temos o aspecto deste componente.

Figura 1 – O acoplador óptico

O foto-transistor é iluminado por um LED que, por sua vez, é ativado pelo circuito lógico externo.

Com o LED apagado, o foto-transistor apresenta uma elevadíssima resistência entre seu coletor e o emissor não afetando assim a carga e descarga do capacitor.

O resultado é que o oscilador se mantém em funcionamento normal, com a freqüência de oscilação determinada pelo ajuste de P1.

Quando o LED acende, o foto-transistor é iluminado e com isso passa a apresentar uma baixa resistência entre o coletor e o emissor.

O resultado é uma alteração na carga do capacitor que impede as oscilações do circuito.

O oscilador pára então de produzir o som.

A saída de áudio do 741 é muito baixa para excitar um alto-falante com bom volume, por este motivo, usamos uma etapa amplificadora de potência com transistores complementares.

Temos duas possibilidades: para uma alimentação de 9 V usamos transistores de uso geral de baixa potência como os BC548 e BC558, mas para maior potência, com uma alimentação de 12 a 15 V devemos usar transistores de potência como o par BD136 e BD135 ou ainda TIP31 e TIP32 que devem ser dotados de radiadores de calor. Na figura 2 temos o aspecto destes transistores.

Figura 2 – Os transistores de potência

Para a alimentação de 9 V podemos usar pilhas comuns ou qualquer fonte de até 500 mA, mas para a versão de maior potência a fonte precisa ter pelo menos 1 A de capacidade de corrente.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do sistema.

Figura 3 – Diagrama completo do sistema

A disposição dos componentes numa matriz de contatos é mostrada na figura 4.

Figura 4 – Montagem em matriz de contatos

É claro que numa aplicação mais elaborada pode ser feita uma placa com melhor disposição e até mesmo incorporada ao projeto original.

O acoplador óptico é do tipo 4N25 que tem invólucro DIL de 6 pinos.

Tanto para o acoplador óptico como para o 741 sugerimos a utilização de soquete em caso de montagem definitiva.

Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4 W com até 20 % de tolerância e C1 pode ser tanto de poliéster como cerâmico.

Na verdade, o valor deste capacitor não é crítico, podendo ser experimentado na faixa dos 47 nF aos 220 nF caso seja desejada uma mudança da tonalidade do som produzido.

O resistor R em série com o diodo emissor do acoplador óptico, tem seu valor determinado pelas características do sistema de acionamento.

Para integrados da série TTL e microcomputadores, este valor estará entre 330 e 470 ohms.

Para integrados CMOS com alimentação de 6 V, R deve ter valor de 470 ohms e para 12 V deve ser de 1k.

Para outras tensões este resistor deve ser calculado, levando-se em conta que a corrente máxima do LED é de 60 mA e a sua tensão direta é de 1,25 V (tip).

PROVA E USO

Basta ligar a alimentação do circuito e ajustar P1 para haver emissão de som.

Alimentando-se o LED (uma bateria de 6 V em série com um resistor de 470 ohms serve para esta prova) deve haver a parada do som.

Veja então que temos o acionamento do oscilador no nível 0 e a sua parada no nível 1, mas nada impede que o LED emissor seja ligado da forma indicada na figura 5, caso em que a situação é invertida.

Figura 5 – Modos de ligação do acoplador

Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva do aparelho.