Uma sirene potente para alarmes (ART554)

Circuitos de alarmes são encontrados numa infinidade de configurações que normalmente terminam num relé ou em outro sistema de acionamento de algo que faça barulho. No entanto, nem sempre os projetos de alarme fornecem um bom diagrama de algo que faça barulho com qualidade e intensidade suficientes para chamar a atenção. O circuito que propomos neste artigo é bastante interessante tanto pela qualidade do som gerado como pela sua intensidade.

O circuito apresentado neste artigo produz o som de uma sirene com excelente potência utilizando um alto-falante de bom rendimento.

O circuito possui ajuste de freqüência de modulação, profundidade de modulação e ainda amortecimento o que possibilita ao usuário criar o som que o aparelho vai fornecer.

Como a alimentação pode ser feita com tensões entre 9 e 15 volts tipicamente, trata-se de configuração ideal para veículos ou alarmes residenciais e comerciais que usem bateria.

Se bem que a configuração deste circuito, a primeira vista, possa parecer comum, não é bem assim.

Trata-se de uma configuração que gera um som de timbre diferenciado o que pode significar muito para os que pretendem melhorar um alarme, um sistema de aviso ou mesmo algo para chamar atenção num conjunto musical ou peça teatral.

Usando apenas dois circuitos integrados de baixo custo, o projeto é bastante acessível e como etapa de potência tanto pode ser utilizado um transistor bipolar como o TIP41 (ou 2N3055) como também um "power-FET" que elevar a potência do circuito a algumas dezenas de watts.

A existência de 3 ajustes permite que o montador chegue ao som desejado facilmente, encontrando exatamente o timbre e modulação que mais lhe agrade ou que seja mais interessante para a aplicação que se tem em mente.

Se o leitor tem dúvidas se este projeto vai lhe fornecer o som desejado por que não experimentá-lo numa matriz de contacto, ligando R6 através de um capacitor de 100 nF à entrada de qualquer amplificador comum?

Somente depois de verificar se o som produzido realmente lhe agrada o leitor pode pensar numa montagem definitiva.

CARACTERISTICAS

* Potência: 5 a 30 watts (depende da alimentação e etapa de saída usada)

* Tensão de alimentação: 9 a 15 volts

* Corrente drenada: 250 a 1000 mA

* Controles: 3

COMO FUNCIONA

Para produzir a modulação do sinal de áudio utilizamos um multivibrador astável de baixa freqüência com base no conhecido circuito integrado 555.

Neste circuito, a freqüência é basicamente determinada pelo capacitor C1 e controlada pelo potenciômetro P1. R1 e R2 também influi no valor da freqüência gerada.

O sinal retangular obtido no pino 3 deste circuito integrado excita um LED monitor e ao mesmo tempo passa por um circuito que "arredonda" sua forma de onda sendo este formado basicamente por C2 e P3.

Dependendo do ajuste de P3 podemos ter uma forma de onda de modulação mais ou menos suave conforme mostra a figura 1.

Formas de onda.

Este sinal de modulação serve para polarizar o pino 3 do circuito integrado 741 (amplificador operacional).

Este circuito integrado funciona como um oscilador de áudio de duplo T.

A freqüência do sinal é determinada pelos componentes do duplo T que devem manter as relações mostradas na figura 2.

Valores do Duplo-T

O ponto de operação deste circuito é dado pelo amortecimento do oscilador de modo que, ajustando-se P2 podemos obter uma oscilação contínua ou então amortecida que tem um efeito bastante interessante sobre o som reproduzido.

A realimentação que produz a oscilação a partir do duplo T é feita com sua ligação entre a saída e a entrada inversora (pino 6 e pino 2).

O sinal de áudio gerado, que é modulado pelo sinal do 555, é aplicado a uma etapa Darlington de potência (ou a um FET de potência).

O transistor de saída, um TIP41 ou 2N3055, pode fornecer vários watts de áudio a um alto-falante de bom rendimento a partir de uma alimentação de 12 V.

É claro que, se o leitor preferir utilizar outro tipo de amplificador externo, pode tirar o sinal de R6 com um capacitor de 100 nF, eliminando assim os transistores e o alto-falante original.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo da sirene.

Diagrama eletrônico

Na figura 4 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso universal que é a mesma disposição para uma matriz de contactos.

Layout da placa de circuito impresso.

É claro que, se o leitor quiser poder projetar sua própria placa de circuito impresso para esta montagem.

Apenas tenha em mente que as ligações da etapa de potência devem ser feitas com trilhas largas, dada a intensidade das correntes envolvidas.

Os circuitos integrados preferivelmente devem ser instalados em soquetes, no caso da montagem em placa, para se facilitar a troca e evitar o calor no processo de soldagem.

P1, P2 e P3 podem ser tanto trimpots instalados na própria placa como potenciômetros comuns instalados num painel, o que facilitaria bastante o ajuste dos sons.

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

Para o caso de FETs de potência qualquer um da série IRF pode ser usado, desde que montado num bom radiador de calor.

O alto-falante deve ser do tipo pesado com pelo menos 10 cm de diâmetro e potência de pelo menos 30 watts.

O diodo D1 é de silício de uso geral e admite equivalentes.

Todo o conjunto, exceto o alto-falante pode ser instalado numa pequena caixa de qualquer material.

Para a utilização em veículo é importante intercalar entre o aparelho e a alimentação um fusível de pelo menos 3 A.

Para a alimentação a partir da rede de energia sugerimos a fonte mostrada na figura 5.

Fonte.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 9+9 V a 12+12 V com corrente de pelo menos 1,5 A. Os diodos são do tipo 1N4002 ou equivalentes e o capacitor eletrolítico tem uma tensão mínima de trabalho de 25 V.

Para utilizar o FET de potência proceda da seguinte forma:

a) Retire Q1 e Q2 do circuito. Retire o alto-falante (FTE)

b) Ligue R6 à comporta (g) do FET de potência

c) Ligue a fonte do FET (s) ao ponto de 0 V do circuito.

d) Ligue o alto-falante entre o dreno (d) do FET e o positivo da alimentação.

O FET de potência deve estar montado num bom radiador de calor.

Um tipo comum de fácil ob tenção que pode ser utilizado nesta montagem é o IRF640.

PROVA E USO

Para testar basta ligar a alimentação e ajustar os trimpots ou potenciômetros para se obter som.

P1 controla a velocidade das piscadas do LED e portanto a freqüência de modulação da sirene.

P3 controla a profundidade da modulação enquanto que P2 controla o timbre ou freqüência final do sinal de áudio.

Se quiser modificar o timbre do sinal gerado altere C3, C4 e C5 mantendo, entretanto, as relações de valores.

Feitos os ajustes é só fazer a instalação definitiva da sirene em caixa ou no veículo.

No caso de veículo observe para que o alto-falante não receba luz ou muita umidade.