Eis um projeto que encontra muitas aplicações práticas interessantes: trata-se de um sistema sensor que pode disparar um alarme, acender uma lâmpada, ativar um transmissor ou ligar um gravador, ao menor som ambiente. Os radioamadores poderão utilizar este circuito para eliminar a chave no microfone (PTT'), pois ao falar, sua própria voz desligará a recepção e ativará o transmissor. A sensibilidade do aparelho é excelente e sua montagem é bastante simples.
Num filme de espionagem, o herói faz uso de uma chave sônica para acusar a presença de um intruso num armazém próximo: a chave sônica ativa um pequeno transmissor, que emite um “bip" para um rádio colocado nas proximidades do agente.
Em outro filme, a chave sônica é usada para ativar um gravador, registrando assim uma importante conversa entre dois agentes inimigos, a qual servirá de prova para sua posterior condenação.
Estas são apenas duas aplicações possíveis para uma chave sônica, interruptor sônico ou VOX como também é chamada.
O circuito que descrevemos é simples, sensível e versátil, podendo ser usado nas seguintes aplicações práticas:
- Ligado à noite em sua casa, ele disparará um alarme quando ocorrer algum ruído estranho: um objeto caindo¡ uma porta sendo forçada ou mesmo os passos de uma pessoa.
- Em radioamadorismo, poderá ser ligado ao circuito transmissor, ativando-o através da própria voz do operador e eliminando, desse modo, a chave de câmbio (PTT) junto ao microfone.
- Brincadeiras podem ser feitas com a detecção de pessoas pelo barulho que fazem. Colocado numa sala, quando alguém falar, uma lâmpada ou sirene pode ser ativada (no caso da sirene, precauções devem ser tomadas com a realimentação).
- Conectado ao sistema elétrico de disparo de máquinas fotográficas, ele permitirá que você tire sua própria foto, bastando para isso determinar o momento, pela emissão de um som, assobio ou batida de palmas.
- Finalmente, você pode ter um interessante "controle remoto", em que aparelhos diversos podem ser ativados pela voz. É claro que neste caso, para a ativação de aparelhos de som deve haver um sistema que evite a realimentação acústica.
O circuito pode ser alimentado por 4 pilhas (6 V) ou fonte (12 V) e tem condição de espera com consumo de corrente baixo.
O relé pode controlar cargas de até 2A em cada contato, o que permite o controle de eletrodomésticos até de médio porte, como abajures, alarmes, lâmpadas comuns, etc.
Características do Circuito
Circuitos integrados: 2
Alimentação: 6 ou 12 V
Corrente de espera (tip.): 5 mA
Tipo de operação: monoestável
Faixa de tempos: 1 a 100 segundos
Carga máxima: 2 A
Tipo de microfone: 4 a 600 ohms (dinâmico)
Como Funciona
Basicamente o sistema tem duas etapas: um sistema de sensoriamento e um sistema de disparo.
O sistema de sensoriamento tem, como elemento principal, um microfone dinâmico (que pode ser uma cápsula telefônica, um microfone de gravador ou mesmo um pequeno alto-falante), o qual é ligado a um amplificador operacional com transistores de efeito de campo do tipo CA3140.
Este operacional trabalha em modo comum (microfone ligado entre as entradas) e o ganho depende da realimentação, o que pode ser controlado por P1.
Com este potenciômetro na posição de máxima resistência temos o máximo ganho, o que leva este controle a determinar a sensibilidade do circuito.
O ganho pode ser variado entre 2 e 40, aproximadamente.
A saída deste circuito dispara a segunda etapa, que consiste num monoestável com duas escalas de tempo selecionadas por S1.
Com o capacitor de menor valor (C4) temos a ativação do sistema por curtos intervalos de tempo, os quais são ajustados em P2.
Esta é a posição para a operação como VOX (chave de câmbio em transmissores), pois apenas quando pararmos de falar é que o relé desativará, passando para a condição de recepção, e não entre as palavras de uma mesma frase. (figura 1)
Com o valor mais alto (C3) temos tempos que podem ultrapassar 1 minuto, o que será importante se o sistema for usado na ativação de uma lâmpada ou um circuito remoto de aviso. O tempo total será também ajustado em P2.
O disparo do monoestável ocorre quando a saída 6 do CA3140 for levada ao nível de tensão alto, pela presença do sinal de áudio, o qual polariza o transistor Q1 no sentido de haver sua saturação.
Com isso, o pino 2 do 555 é momentaneamente aterrado, ocorrendo o disparo.
O resistor R5 mantém o pino 2 do 555 em nível alto na ausência de sinal ou quando Q1 está no corte.
Com a manutenção do pino 2 no nível alto, o pino 3 de saída se mantém no nível baixo.
A saída do 555 (CI-2) é ligada à base de um transistor via R6, o qual será polarizado até a saturação no nível alto do pino 3 de Cl-2, ativando desta forma o relé.
A alimentação do circuito pode ser feita com tensão de 6 ou 12 V, conforme o relé seja de 6 V ou 12 V.
Para o microfone, obtivemos excelente sensibilidade com a utilização de uma cápsula telefônica de 600 ohms.
No entanto, pode ser usado um microfone dinâmico de gravador (200 a 600 ohms) ou um pequeno alto-falante, cuja impedância será elevada com a ajuda de um transformador de saída (100 a 1000 ohms x 4 ou 8 ohms), conforme mostra a figura 2.
MONTAGEM
O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 3.
A placa de circuito impresso na figura 4.
Os componentes externos à placa são os de controle.
Observe que o uso de um microrrelé (DIL) possibilita sua inclusão em suporte na própria placa, com vantagens.
Para os integrados recomendamos a utilização de soquete DIL de 8 pinos (CI-1 e Cl-2), e para a ligação do microfone, se esta for a mais de 1ocm da placa, recomendamos o uso de cabo blindado duplo com a malha ligada ao negativo da fonte.
Este cabo tem dois condutores internos para conexão aos pinos 2 e 3 de Cl-1.
Os resistores podem ser de 1/8 ou ¼ W com qualquer tolerância, e para os capacitores temos as seguintes indicações: para C1 e C3 usamos eletrolíticos com tensão de trabalho não inferior à tensão de alimentação (6 ou 12V).
Para os demais capacitores podem ser usados tipos cerâmicos, de poliéster ou styroflex.
Em especial, observamos que a influência de C2 no funcionamento permite que se façam experiências com valores entre 22onF e1pF, que levam a respostas mais acentuadas na região dos sons graves, enquanto valores menores, entre 47nF e 22onF, nos levam a uma resposta mais acentuada nos agudos.
O diodo é do tipo1N4148 ou equivalente, e os transistores admitem equivalentes, como o BC237, BC238, BC547 ou BC549.
P1 e P2 são potenciômetros comuns e seus valores não são críticos.
P1 determina o ganho e deve ser o maior possível.
P2 determina o tempo de ativação e pode ter valores entre 220 k e 1 M.
S1 é uma chave H comum, de onde utilizamos somente 3 dos 6 terminais existentes.
S2 é um interruptor simples, que pode ser conjugado ao potenciômetro de sensibilidade (P1).
Se for usada fonte de alimentação externa, esta deve ter boa regulagem e filtragem, para não influir na sensibilidade do sistema ou provocar disparos erráticos.
PROVA E USO
Para a prova, podemos nos orientar pelo estalido que o relé dá ao ser ativado, que também pode ser observado pela movimentação dos contatos se o tipo for de invólucro plástico transparente, ou então com a ligação de um LED em série com um resistor de 470 ohms (6 V) ou 1 k (12 V) ao pino 3 do 555, conforme mostra a figura 5.
Para testar, proceda da seguinte maneira:
- Ligue 52 e coloque S1 na posição em que C4 fica no circuito (menor tempo). P2 deve estar na posição de máxima resistência.
- Abra P1 de modo que ele fique com a máxima resistência (maior ganho).
- Faça qualquer tipo de ruído diante do microfone (fale, estale os dedos, assobie, etc.). O relé deve ser ativado apenas durante alguns segundos (e acender o LED se estiver no circuito).
- Coloque agora S1 na posição que conecta C3 ao circuito (maior tempo) e faça ruído diante do microfone. O relé deve fechar e assim permanecer por tempo mais longo (até alguns minutos).
A conexão do relé a fontes externas é mostrada na figura 6.
Se a sensibilidade for muito grande, reduza-a em P1.
A montagem em caixa plástica ajudará a obter um conjunto de fácil transporte e utilização.
As pilhas sugeridas para alimentação são as médias ou grandes, que proporcionam maior autonomia.
Para a conexão de aparelhos externos de 110/220 V, sugerimos o emprego de uma tomada de embutir.
Não alimente aparelhos que exijam mais de 200 W na rede de 110 V ou 400 W na rede de 220 V.
A operação em lugares com muito barulho deve ser evitada por motivos óbvios.
Caso o aparelho não funcione, o exame deve ser feito da seguinte forma:
Desligue a base de Q1 por um instante e ligue entre ela e o positivo da alimentação um resistor de 10 k a 22 k.
Isso deve provocar o disparo do circuito de modo temporizado, com a ativação do relé. Se nada acontecer, verifique o transistor e o 555.
Se o circuito ainda não operar, então o problema pode estar no CI-1 ou no próprio microfone.
CI-1 - CA3140 - circuito integrado
CI-2 - 555 - circuito integrado
Q1, Q2 - BC548 ou equivalentes - transistores NPN de uso geral
D1 - 1N4148 - diodo de silício de uso geral
MIC - microfone dinâmico de 200 a 600 ohms (ver texto)
K1 - 6V ou 12 V microrrelé DIL
S1 - chave de 1 polo x 2 posições (ou H)
S2 - interruptor simples (ou conjugado a P1)
P1 - 4M7 - potenciômetro (Lin ou Log)
P2 - 1M - potenciômetro (Lin ou Log)
Resistores (1/8 ou 1/ 4W - 10 ou 20%):
R1 – 220 k - vermelho, vermelho, amarelo
R2 – 100 k - marrom, preto, amarelo
R3, R6 – 1 k - marrom, preto, vermelho
R4 – 10 k - marrom, preto, laranja
R5 – 47 k - amarelo, violeta, laranja
Capacitores (eletrolíticos para 6 ou 12 V conforme alimentação):
C1 – 470 uF - eletrolítico
C2 – 470 nF (473) - poliéster ou cerâmica
C3 – 47u F - eletrolítico
C4, C5 – 100 nF (104) - poliéster ou cerâmica
Diversos: placa de circuito impresso, suportes para os integrados, tomada de saída, cabo de alimentação, caixa para montagem, cabo blindado de entrada,
botões, suporte para pilhas, fios, solda, etc.
