Não são poucas as vezes ue fazemos seleções de circuitos especiais usando o circuito integrado 4093. De fato, as mil-e-uma utilidades desse componente permitem que aplicações de todos os tipos sejam criadas com facilidade. Desta vez, selecionamos circuitos osciladores de áudio que podem ser usados para gerar sinais retangulares, pulsos e até ultrassons.
O circuito integrado 4093 consiste em quatro portas NAND disparadoras num invólucro DIL de 14 pinos com a pinagem mostrada na figura 1.
Cada uma das portas pode ser usada de modo independente na função original, como osciladoras, inversores e amplificadores digitais. A alimentação pode ficar entre 3 e 15 V, com um consumo muito baixo.
A corrente máxima disponível na saída é da ordem de 2,25 mA para uma alimentação de 10 V.
A frequência máxima das oscilações está limitada a alguns megahertz e depende da tensão de alimentação.
Partindo dessas características selecionamos então diversos circuitos que poderão ser modificados conforme a aplicação desejada pelo leitor.:
a) Gerador de Áudio
O primeiro circuito, mostrado na figura 2, consiste num oscilador de áudio que gera sinais entre 100 Hz e 1 kHz aproximadamente com os valores dos componentes selecionados.
O capacitor C1 determina essa faixa de frequências. Para uma aplicação mais sofisticada pode ser usada uma chave seletora que coloque no circuito capacitores de 2,2 nF a 220 nF em três faixas de frequências.
O sinal é retangular e sua amplitude é controlada em P2. Essa amplitude variará entre 0 V e a tensão usada na alimentação do circuito.
CI-1 – 4093 – Circuito integrado CMOS
R1 – 10 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
P1 – 100 k ohms – potenciômetro
P2 – 1 k ohms – potenciômetro
C1 – 22 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 100 uF x 12 V – capacitor eletrolítico
S1 – Interruptor simples
B1 – 6 ou 9 V – pilhas ou bateria
J1 – Jaque de saída ou pontas de prova
Diversos:
Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, caixa para montagem, fios, solda, etc.
b) Gerador Modulado
Na figura 3 temos o segundo circuito que faz uso do 4093 como oscilador.
Esse circuito gera sinais intermitentes de áudio, ou seja, pulsos de som cuja frequência é ajustada em P1.
O potenciômetro P2 serve para ajustar a frequência da intermitência, basicamente determinada pelo valor do capacitor C2.
Tanto C1, que determina a frequência do sinal de áudio como C2 que determina a intermitência podem ser modificados conforme as faixas desejada pelo leitor.
A intensidade do sinal é controlada em P3. Nesse circuito, um capacitor de isolamento é usado para aplicar o sinal ao circuito externo.
Dependendo da aplicação esse componente pode ser eliminado.
O sinal gerado por este circuito está entre 100 z e 1 kHz e é retangular.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
P1 – 100 k ohms – potenciômetro
P2 – 2,2 M ohms – potenciômetro
P3 – 1 k ohms a 10 k ohms – potenciômetro
R1 – 10 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
R2 – 100 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, amarelo
C1 – 22 nF – capacitor cerâmico ou de poliéster
C2 – 220 nF a 470 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C3 – 10 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C4 – 100 uF x 12 V – capacitor eletrolítico
S1 – Interruptor simples
J1 – Jaque de saída
B1 – 6 V ou 9 V - 4 pilhas ou bateria
Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte de pilhas, fios, solda, etc.
c) Repelente de Insetos
Segundo se afirma, quem pica são os insetos fêmea (pernilongos, muriçocas e outros). As fêmeas por outro lado não suportam a concorrência, afastando-se do lugar em que existem outras fêmeas.
Assim, segundo fabricantes de repelentes eletrônicos de inseto basta emitir um ruído que lembre o zunir da fêmea para que elas sejam afastadas e assim não piquem as pessoas.
É claro que o sistema tem sua eficiência colocada em dúvida se levarmos em conta que podem existir insetos “surdos” e que nem sempre a fêmeas que causa problemas se importa com o barulho...
É claro que, se o leitor quiser experimentar o circuito, que é baseado em versões comerciais, vendidas em lojas de artigos esportivos, o circuito é mostrado na figura 4.
(figura 4)
O circuito tem baixo consumo, assim pilhas ou bateria terão grande durabilidade.
O transdutor é do tipo piezoelétrico de alta impedância.
P1 faz o ajuste da frequência que, evidentemente, deve ser feito experimentalmente. Se o circuito produzir sons muito altos, um resistor de 10 k ohms a 100 k ohms pode ser ligado em série com o transdutor piezoelétrico.
O conjunto pode ser instalado numa pequena caixa plástica.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
X1 – Transdutor piezoelétrico de alta impedância
P1 – 100 k ohms – trimpot
R1 – 10 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
C1 -10 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 100 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
S1 – Interruptor simples
B1 – 6 V ou 9 V – 4 pilhas ou bateria
Diversos:
Placa de circuito impresso, suporte de pilhas ou conector de bateria, caixa para montagem fios, solda, etc.
d) Metrônomo 1
Na figura 5 temos um circuito que produz pulsos intervalados, reproduzidos no transdutor piezoelétrico.
A frequência dos pulsos é ajustada em P1 e depende basicamente de C1. O leitor pode alterar à vontade o valor de C1.
O transdutor deve ser do tipo piezoelétrico de alta impedância. Para os tipos de baixa impedância ou alto-falante temos o próximo circuito (metrônomo 2).
A alimentação pode ser feita com tensões de 6 a 12 V obtida de pilhas, bateria ou fonte. O consumo é baixo, o que garante boa durabilidade para pilhas ou bateria.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
P1 – 2,2 M ohms – potenciômetro
R1 – 100 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, amarelo
C1 – 220 nF ou 470 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 100 uF x 16 V – capacitor eletrolítico
X1 – Transdutor piezoelétrico
Diversos:
Placa de circuito impresso, fonte de alimentação, caixa, fios, solda, etc.
e) Metrônomo 2
O circuito mostrado na figura 6 é uma versão de alta potência para um metrônomo, excitando um alto-falante comum. Com alimentação de 12 V podemos ter bom volume com alto-falante de 10 cm.
O transistor deve ser dotado de um radiador de calor. Observamos que, com 9 ou 12 V o consumo do aparelho é algo elevado, sendo recomendado o uso de fonte com pelo menos 1 A de corrente.
O ajuste da frequência é feito em P1 e C1 pode ser alterado conforme a faixa de frequências a ser produzida.
CI-1 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
Q1 – TIP120 – Transistor NPN Darlington de Potência
P1 – 2,2 M ohms – potenciômetro
R1 – 100 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, amarelo
R2 – 4,7 k ohms x 1/8 W – resistor – amarelo, violeta, vermelho
C1 – 220 nF ou 470 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 100 uF x 16 V – capacitor eletrolítico
S1 – Interruptor simples
B1 – 6 a 12 V – pilhas, bateria ou fonte
FTE – 4 ou 8 ohms – alto-falante de 10 cm ou maior
Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, radiador de calor para o transistor, fios, solda, etc.
f) Gerador Ultrassônico
Se bem que a maioria dos transdutores piezoelétrico comuns tenha uma redução do rendimento em frequências acima de 10 kHz, as cápsulas encontradas nos tweeters piezoelétricos podem chegar aos 20 000 Hz ou mais.
A ideia do circuito mostrado na figura 7 é usar apenas a capsula de um tweeter piezoelétrico, do qual o pequeno transformador interno tenha sido retirado, para gerar ultrassons em torno de 20 kHz.
A frequência é determinada basicamente por C2 e ajustada em P1. Basta girar P1 até o momento em que o apito agudo produzido pelo transdutor desapareça. Se isso não for conseguido, diminua o valor de C2.
A alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 6 a 12 V e o consumo é bastante baixo, mesmo com a emissão contínua do com (algo em torno de 10 mA).
Observe que é usada uma saída em contrafase para que dois 4093 funcionem como amplificadores digitais, obtendo-se assim um bom rendimento para o circuito.
Uma aplicação para este circuito é como espanta-ratos, já que os roedores são bastante incomodados com a produção contínua de ultrassons. Nunca use, entretanto, o circuito em locais com pessoas ou animais domésticos.
O circuito também pode ser usado como um “chama cachorro”, lembrando que esses animais podem ouvir sons de frequências que nós não ouvimos, como as produzida por este oscilador.
Para usá-lo, basta condicionar o animal, ensinando-o a atender aos sinais emitidos.
CI-1, CI-2 – 4093 – Circuito Integrado CMOS
X1 – Transdutor piezoelétrico (tweeter) – ver texto
P1- 100 k ohms – potenciômetro ou trimpot
R1 – 10 k ohms x 1/8 W – resistor – marrom, preto, laranja
C1 – 100 uF x 12 V – Capacitor eletrolítico
C2 – 1 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
S1 – Interruptor simples ou de pressão
B1 – 6 a 12 V
Diversos:
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte de pilhas ou conector de bateria, fios, solda, etc.
