Sirene com FET de potência (ART523)

FETs de potência, que podem ser conseguidos com facilidade em nossos dias e até mesmo aproveitados de fontes chaveadas abandonadas de computadores. Até mesmo televisores, ter estes transistores. O circuito que propomos, usando este tipo de transistor, pode ser usado em alarmes de residências e carros,ou ainda como sistemas de aviso. A alimentação pode ser feita tanto com fonte como a partir de bateria com tensões na faixa de 9 a 12 volts.

Apresentamos um circuito gerador de sons de sirene modulados de alta potência e que pode ser usado como base para diversos tipos de alarmes, sistemas de aviso, ou efeitos sonoros de conjuntos musicais e mesmo robôs.

Com um potente transistor de efeito de campo (Power-MOSFET) podemos obter várias dezenas de watts de som num alto-falante de até 2 ? e com isso "fazer muito barulho".

A utilização do MOSFET de potência simplifica o projeto já que ele sozinho pode formar toda a etapa amplificadora de áudio sem a necessidade de qualquer componente ativo adicional.

O tom modulado é gerado por dois circuitos integrados tipo MOS 7555, mas a versão original bipolar do 555 também pode ser usada sem qualquer necessidade de alteração de circuito ou valores de componentes.

O circuito pode ser alimentado com tensões de 9 a 12 volts, sendo especialmente recomendado o valor mais alto, e como o consumo é alto, deve ser usada fonte ou bateria com capacidade de pelo menos 3 ampères.

Os demais componentes usados são absolutamente comuns e até podem ser obtidos de sucata.

Características:

* Alimentação: 9 a 12 VDC

* Corrente máxima exigida: 3 A

* Potência: 5 a 30 watts - conforme alto-falante

* Impedância de saída: 2 a 8 ?

COMO FUNCIONA

São usados dois circuitos integrados do tipo 555 na sua versão de efeito de campo, de menor consumo, maior velocidade e com outras características melhores do que a do tipo bipolar.

Estes integrados do tipo 7555 são ligados como multivibradores astáveis, sendo um de muito baixa freqüência (modulador) e outro de baixa freqüência (áudio) produzindo o tom final.

O modulador produz uma forma de onda dente de serra no capacitor C1 onde a carga ‚ dada por R1 e R2 e o ajuste de P1 e a descarga é dada por R2.

Eventualmente o leitor pode fazer experiências com o tom gerado, alterando estes componentes, mas os resistores nunca devem ser menores que 1 k?.

O sinal dente de serra serve para modular o segundo 7555 (CI-2) que funciona como um gerador de tom cuja freqüência central é dada pelo ajuste de P2 e também pelo capacitor C2.

Aplicando o sinal modulador dente de serra no pino 5 temos uma modulação em freqüência.

Na subida do sinal dente de serra temos o aumento da freqüência com o tom tornando-se mais agudo e com a queda, uma diminuição com o som tornando-se mais grave, conforme mostra a figura 1.

Forma de onda de cada pino.

O diodo D1 proporciona características especiais de descarga de C2 de modo que o sinal obtido não é retangular modulado em freqüência.

Este sinal seria obtido se o retirássemos do pino 3 de CI-2 o que não ocorre.

Retiramos a saída de áudio do pino 7 onde temos um dente de serra modulado em freqüência que é aplicado a comporta do transistor de efeito de campo, obtendo-se com isso um tom mais agradável.

O transistor de efeito de campo, disponível em invólucro TO-220, pode reduzir a sua resistência entre o dreno e a fonte para fração de ohm quando saturado, o que significa uma corrente muito intensa no alto-falante.

Temos então um excelente rendimento na amplificação do sinal, já que a alta impedância de entrada permite a excitação direta pelos circuitos integrados CMOS.

Diversas alterações podem ser feitas no circuito para modificar os efeitos, como por exemplo as mudanças de valores dos resistores dos osciladores e dos próprios capacitores.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo da sirene modulada em freqüência.

Diagrama completo da sirene modulada.

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.

Placa de circuito impresso da sirene modulada.

O transistor de efeito de campo deve ser dotado de um radiador de calor e o alto-falante deve ser de 2 a 8 ? com pelo menos 30 watts de potência.

Alto-falantes de 2 ? são os que proporcionam maior rendimento.

Para os circuitos integrados é interessante usar soquetes DIL já que sendo de efeito de campo eles são bastante sensíveis ao toque e descargas estáticas que podem ocorrer durante a montagem.

Os resistores são de 1/8 W ou maiores e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de 16 volts ou mais.

Dependendo da aplicação, P1 e P2 podem ser trimpots comuns ou potenciômetros.

Se forem usados potenciômetros P1 pode incluir o interruptor geral que liga e desliga a unidade.

O fusível na entrada é importante principalmente se o circuito for usado num carro, de modo a proteger sua instalação elétrica.

Observe que as trilhas de maior intensidade de corrente da placa de circuito impresso devem ser bem mais largas.

PROVA E USO

Para provar o aparelho basta ligá-lo a uma fonte de 12 V ou bateria.

Ajustando P1 e P2 podemos obter diversos tipos de sons de sirene.

Procure o som que lhe pareça melhor para aplicação que tem em mente.

Na figura 4 temos uma maneira de se ligar a sirene num sistema de alarme que use relé.

Ligando a sirene modulada ao alarme.

A bateria tanto pode ser independente como a mesma usada para alimentar o próprio sistema de alarme.

Na figura 5 temos a maneira de se alimentar o circuito com um SCR num sistema de alarme que use este tipo de componente.

Montagem entre o sistema de alarme e sirene.

Devemos observar que nesta configuração temos uma queda de tensão da ordem de 2 volts no SCR em condução o que significa uma pequena perda de potência no circuito.

Uma compensação pode ser obtida alimentando-se sistema com tensões de 15 a 18 volts (3 baterias de 6 V em série, por exemplo).

Uma fonte de alimentação fixa também pode ser utilizada para a alimentação com tensão um pouco maior do que as indicadas.