Apresentamos um circuito de sirene diferente que se baseia nos PPL CMOS do tipo 4046. Este circuito, pelo seu baixo consumo e pelas suas características pode ser usado em sirenes de alarmes, sistemas de efeitos sonoros, brinquedos, etc. No projeto original incluímos a etapa de potência para excitar o alto-falante, mas esta etapa pode ser retirada ou modificada conforme a aplicação.
Usando dois circuitos integrados 4046, que consistem em PPL CMOS, esta sirene produz tons que podem ser ajustados em modulação e frequência.
É claro que outros controles podem ser agregados pela troca de outros resistores do circuito (R2 e R4) por potenciômetros, ou mesmo modificação de valores de capacitores selecionados por meio de uma chave.
O tom agradável produzido pelo circuito pode servir para sistemas de chamada, aviso, brinquedos, sistemas de efeitos sonoros e muitas outras aplicações.
O consumo dos dois integrados é da ordem de 1 mA (sem a etapa de potência) e o circuito pode ser alimentado com tensões de 6 a 12 volts. Com a etapa usando o TIP31 e alimentação de 12V a corrente drenada da fonte ficará entre 500 mA e 1 A.
COMO FUNCIONA
No circuito integrado 4046 encontramos um VCO (Voltage Controlled Oscillator ou Oscilador Controlado por Tensão). Estes blocos consistem em osciladores que operam na faixa de frequências que se estende até os 4 MHz aproximadamente determinadas pelo capacitor ligado entre os pinos 7 e 6 e pelo resistor entre o pino 11 e a terra. No nosso projeto temos dois osciladores, um para a modulação que é determinada por C1 e R2 e um para o tom que é determinado por C2 e R4. Veja que podemos controlar estas duas características mudando os resistores ou trocando-os por trimpots ou mesmo potenciômetros de modo a fixar a frequência central de operação do circuito em outros valores.
No entanto, como os osciladores são controlados por tensão, podemos mudar sua frequência de outra forma. Isso é feito por trimpots ou potenciômetros divisores de tensão.
Estes potenciômetros aplicam os sinais de controle aos pinos 9 dos circuitos integrados. Assim, para o caso de P1 temos o controle da frequência de modulação enquanto que para P2 temos o controle da frequência do tom.
Uma possibilidade interessante para se obter um tom tipo sobe e desce consiste em se acrescentar um capacitor, cujo valor deve ser obtido experimentalmente na faixa de 47 nF a 1 uF entre o pino 9 de CI-2 e a terra.
Os dois osciladores produzem sinais retangulares. O sinal do segundo oscilador que é modulado é aplicado a uma etapa de potência que usa apenas um transistor NPN de média potência TIP31.
Para esta etapa temos diversas alternativas.
A possibilidade mais simples consiste no uso direto de um transdutor piezoelétrico de alta impedância ligado ao pino 4 de CI-2.
Outras possibilidades, mostradas na figura 1, consistem em se usar um FET de potência ou ainda um Darlington de potência.
Usando etapas de potência
Para estas etapas a potência pode chegar a alguns watts e os transistores devem ser montados em radiadores de calor.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo da sirene PLL.
Diagrama da sirene PLL
Na figura 3 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.
Placa de circuito impresso da sirene PLL
Evidentemente, para estudos ou experiências, a montagem poderá ser facilmente elaborada numa matriz de contatos.
Para a montagem em placa será conveniente usar um soquete para os circuitos integrados, facilitando assim sua troca ou aproveitamento em caso de necessidade.
Os resistores são de 1/8W ou maiores e os capacitores tanto podem ser cerâmicos como de poliéster.
O transistor deve ser dotado de um radiador de calor de dimensões médias, como, por exemplo, uma chapinha em "U" e o alto-falante deve ter pelo menos 10 cm de diâmetro com potência superior a 10 watts.
PROVA E USO
Basta ligar a unidade a uma fonte de alimentação ou conjunto de pilhas e ajustar os trimpots ou potenciômetros para se obter o som desejado. Se este som não for alcançado alteram-se os capacitores ou ainda os resistores R2 e R4.
Para alimentação por pilhas, como o consumo é alto recomenda-se o uso de unidades médias ou grandes ou ainda que sua operação seja sempre feita de modo intermitente.
Se o circuito for usado no carro como parte de um alarme, em série com a alimentação deve ser previsto um fusível de 2 A aproximadamente.
Uma possibilidade interessante para uso deste circuito consiste em se fazer um divisor duplo com LDRs em lugar dos trimpots conforme mostra a figura 4.
Controlando a sirene por luz e sombra
Com este recurso você pode transformar a sirene uma espécie de Theremim de luz, em que os tons e a modulação produzidas podem ser controladas pela sombra das mãos sobre os sensores.
Um terceiro controle pode ser usado para disparar a nota acionando uma chave digital, por exemplo, com base num 4066.
Evidentemente, neste caso o aparelho por estar sempre ligado deve ser alimentado por fonte.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1, CI-2 - 4046 - circuito integrado CMOS - PLL
Q1 - TIP31 ou equivalente - transistor NPN de potência
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 1 k ?
R2 - 15 k ?
R3 - 4,7 k ?
R4 - 2,2 k ?
P1 - 47 k ? - trimpot
P2 - 22 k ? - trimpot
Capacitores:
C1 - 470 nF à 2,2 uF - poliéster, cerâmico ou eletrolítico
C2 - 100 nF - cerâmico ou poliéster
Diversos:
FTE - 4/8 ? x 10 cm - alto-falante
Placa de circuito impresso ou matriz de contatos, suportes para os circuitos integrados, radiador de calor para o transistor, suporte de pilha,s fonte de alimentação ou conector de bateria para o carro, caixa para montagem, fios, solda, etc.
