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SELEÇÃO 4093 (ART1420)

Um dos circuitos integrados mais versáteis de toda a linha CMOS digital é o 4093. Com ele é possível fazer uma infinidade de projetos que envolvem desde a geração de sinais até a temporização. O próprio autor deste artigo está lançando pela Newnes (*) um livro que reúne mais de 100 projetos usando este componentes, muitos dos quais já publicados em revistas desta editora. Neste artigo, exploramos algumas configurações interessantes do 4093 que podem ser modificadas, ampliadas ou mesmo usadas da forma indicada.

O circuito integrado 4093 é formado por 4 portas NAND disparadoras que podem funcionar de forma independente em diversos tipos de configurações.

Na figura 1 temos a pinagem do 4093 que pode ser alimentado com tensões de 3 a 15 V, se bem que sua faixa ideal para operação, principalmente nas aplicações mais críticas fique entre 5 e 12 V.

 

Pinagem do 4093
Pinagem do 4093

 

Basicamente, as portas podem ser usadas na função NAND normal ou ainda como inversoras. Para usar uma porta NAND como um inversor basta unir as duas entradas ou ainda ligar uma delas ao positivo da alimentação, conforme mostra a figura 2.

 

Usando as portas do 4093 como inversor.
Usando as portas do 4093 como inversor.

 

Partindo então do fato de que temos essas duas funções disponíveis e que o 4093 apresenta uma elevadíssima resistência de entrada podemos sugerir as seguintes aplicações interessantes para nossos leitores.

 

1. TIMER

Quando ligamos a alimentação do circuito mostrado na figura 3 o capacitor se encontra descarregado e com isso o pino 2 da porta ligada como inversora está praticamente no nível lógico baixo. Isso significa que sua saída está no nível alto.

Esta saída está ligada às outras três portas que funcionam como um buffer-inversor excitando o transistor.

Com a entrada destas três portas no nível alto, sua saída permanece no nível baixo e com isso o transistor no corte.

O relé estará aberto nestas condições.

 

Timer com o 4093 – R1 ajusta o tempo até mais de uma hora.
Timer com o 4093 – R1 ajusta o tempo até mais de uma hora.

 

Quando a carga do capacitor atinge o ponto em que a porta em que ele está ligado reconhece como nível alto, ocorre a comutação e com isso a saída das três portas usadas como buffer vai também ao nível alto, excitando o relé que fecha os contactos.

A temporização é dada portanto pelo tempo que o capacitor demora para carregar de zero até aproximadamente 1/3 da tensão de alimentação.

Com um potenciômetro de 2,2 M Ω e um capacitor de 2 200 µF pode-se obter temporizações de mais de 1 hora.

 

2. BIESTÁVEL DE TOQUE

Um toque no sensor X1 do circuito mostrado na figura 4 faz com que o flip-flop formado pelas 4 portas NAND comute ligando o relé que pode então controlar uma carga externa.

Um novo toque no sensor faz com que nova mudança de estado ocorra, desligando o relé.

O interessante da ação biestável é o uso de um único sensor.

A sensibilidade depende do resistor R1 que pode ter valores reduzidos se houver tendência ao disparo errático.

 

Biestável de toque – R determina a sensibilidade.
Biestável de toque – R determina a sensibilidade.

 

 

O capacitor C1 que determina a prontidão na ação de comutação e também a sensibilidade a eventuais picos que possam causar repiques de funcionamento pode ser alterado.

A carga controlada depende do relé usado assim como a alimentação.

 

3. DETECTOR INFRAVERMELHO

O circuito mostrado na figura 5 pode ser usado para detectar o funcionamento de fontes infravermelhas cujo espectro de emissão desteja dentro da sensibilidade do sensor usado.

 

Detector infravermelho – P1 ajusta a sensibilidade.
Detector infravermelho – P1 ajusta a sensibilidade.

 

 

O sensor pode ser um foto-diodo comum ou ainda um foto-transistor que podem detectar radiação infravermelha de LEDs e outros emissores.

Quando o sinal é recebido com intensidade suficiente para comutar a porta CI-1a sua saída vai ao nível alto colocando em ação o oscilador formado pela porta CI-1b.

A frequência do sinal reproduzido depende de C1 e R3 (que podem ser alterados).

O sinal aplicado às outras duas portas que funcionam como amplificadores digitais é reproduzido por um transdutor piezoelétrico.

 

4. LUZ DE EMERGÊNCIA

Com a configuração mostrada na figura 6 uma lâmpada comum de 12 V acende quando luz deixa de incidir no sensor.

 

Luz de emergência  - o ponto de funcionamento é ajustado em P1
Luz de emergência - o ponto de funcionamento é ajustado em P1

 

 

Uma possibilidade interessante é usar para B1 uma bateria recarregável (Nicad) acoplada a um circuito carregador simples, conforme o mostrado na figura 7.

 

Carregador para Nicad.
Carregador para Nicad.

 

 

Desta forma, quando houver corte de energia e deixar de incidir luz no sensor a luz de emergência vai acender.

A sensibilidade ao disparo é ajustada em P1.

Se houver tendência ao disparo com a passagem de sombras rapidamente diante do sensor, um capacitor de 1 a 10 µF pode ser ligado em paralelo com o sensor.

Este componente também evitará que a lâmpada desligue com flashes de luz, por exemplo, um relâmpago.

 

5. GERADOR DE SOM E ULTRA-SOM DE ALTA POTÊNCIA

Na figura 8 mostramos uma aplicação em que o 4093 excita uma etapa com 4 transistores na configuração ponte H.

 

Gerador de som e ultrassom de alta potência.
Gerador de som e ultrassom de alta potência.

 

 

Este circuito, dependendo do valor de C1 pode ser usado tanto para gerar ultra-sons num espantalho eletrônico para roedores como pode ser usado para gerar sons audíveis num alarme.

Para valores entre 1 nF e 4,7 nF temos a produção de ultra-sons caso que o transdutor pode ser um tweeter piezoelétrico. Para sons o capacitor deve ficar entre 10 e 47 nF. O ajuste de frequência é feito em P1.

Todos os transistores deverão ser montados em radiadores de calor e a potência final vai depender da tensão de alimentação podendo superar os 10 watts.

 

INVERSOR FLUORESCENTE & ULTRAVIOLETA

O circuito inversor mostrado na figura 9 pode ser usado para acionar uma lâmpada fluorescente num sistema de iluminação de emergência, camping ou mesmo para uso automotivo.

 

Inversor para fluorescente – ajustar P1 para o máximo rendimento.
Inversor para fluorescente – ajustar P1 para o máximo rendimento.

 

 

O rendimento depende do transformador usado e da frequência que pode ser ajustada em P1.

Dependendo da lâmpada o leitor pode fazer experiências com diversos transformadores pequenos. O transistor de potência deve ser montado num radiador de calor.

Outra aplicação importante é no acionamento de uma pequena lâmpada ultravioleta de 2 a 4 watts para análise de fluorescência de rochas em análises de campo, o que pode levar à descoberta de minérios raros.

O aparelho, alimentado com 4 ou 6 pilhas grandes, pode ser montado numa pequena caixa para uso portátil.

 

(*) CMOS Projects And Experiments – Fun With the 4093 é o livro de Newton C. Braga editado pela Newnes em 2001

 

 

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