Bargraph Econômico (ART2218)

Através de um circuito integrado barato, podemos construir um sensível VU-meter do tipo bargraph (barra móvel) para 4 LEDs,mas facilmente expansível para 8. Com o Projeto indicado teremos uma escala de LEDs que pode ser adaptada praticamente a qualquer aparelho de som, com poucos componentes a um custo bastante acessível.

VU-de-LEDs podem ser elaborados segundo diversas técnicas. Se, por um lado o uso de transistores individuais para a excitação dos LEDs reduz o custo, ele aumenta bastante a complexidade da montagem e seu próprio tamanho, enquanto o emprego de circuitos integrados especiais encarece muito o projeto.

O que propomos neste artigo é uma solução intermediária muito interessante e de excelente desempenho: trata-se de um circuito intermediário que utiliza um integrado comum de custo bastante baixo (muito menos que os dedicados especiais para bargraph) e que exige muito menos componentes externos que uma versão transistorizada.

O projeto básico é feito para a excitação de 4 LEDs a partir de um canal de qualquer sistema de som, exigindo algo em torno de 50 mW para sua excitação,mas sua ampliação para 8 LEDs é simples e potências maiores, até mais de 100 watts podem ser aplicadas ao circuito com a simples utilização de um resistor (Rx) de valor apropriado.

A alimentação do circuito, por outro lado, é feita com uma tensão de 12 V o que significa que tanto podemos usá-lo com uma fonte num equipamento de som doméstico como podemos usá-lo no carro, alimentado por sua bateria.

 

Características do circuito

  • Tensão de alimentação: 12 V
  • Número de LEDs: 4 (expansível para 8)
  • Potência mínima exigida: 50 mW
  • Corrente máxima (todos os LEDs acesos): 50 mA

 

COMO FUNCIONA

O circuito integrado CMOS 4093 consiste em 4 portas disparadoras Schmitt (NAND Schimitt Triggers) Não-E que se caracterizam por uma histerese bastante acentuada.

Se ligarmos uma das entradas de cada porta deste integrado ao potencial positivo da alimentação, ou seja, nível lógico 1 (alto), as transformaremos em inversores.

Isso significa que, quando a tensão na entrada de cada uma das portas atingir um valor bem determinado (Vp), ocorre a rápida comutação do integrado com sua saída passando do nível alto para o nível baixo, conforme ilustra a figura 1.

 

   Figura 1 – Característica de comutação do 4093
Figura 1 – Característica de comutação do 4093

 

 

Como o integrado se caracteriza pela histerese, a tensão de entrada em que ocorre a comutação do nível alto para o baixo é diferente da tensão em que ocorre a transição do nível baixo para o alto.

No nosso circuito, entretanto, esta diferença não influi no funcionamento dadas as amplitudes dos sinais de áudio com que trabalhamos e a sua própria velocidade de variação.

O que fazemos é então ligar nas entradas dos 4 inversores uma rede divisória de tensão em que aplicamos o sinal de áudio depois de retificado e filtrado.

De modo a obter tensão necessária a comutação de cada porta, elevamos a impedância do sinal através de um pequeno transformador que também serve para isolar o circuito da fonte de sinal de áudio.

Desta forma, o nível em que cada uma das portas ligadas como inversores dispara, passando do nível alto para o baixo e acendendo o LED correspondente ligado na saída é diferente.

O primeiro LED a acender é o led1, passando depois o 2, 3 e finalmente o 4 quando o pico de áudio atinge sua máxima intensidade.

A finalidade do trimpot P2 é permitir um ajuste do acendimento do último LED com a máxima intensidade de sinal com que trabalhamos.

Já o potenciômetro P2 regula a sensibilidade do aparelho em função do volume do aparelho de som.

O Capacitor C1 na entrada, que filtra o sinal retificado de áudio tem por função fazer com que o circuito responda mais as baixas frequências, com uma certa inércia, devendo seu valor ser escolhido a critério de cada montador.

 

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo do aparelho na versão de 4 LED.

 

Figura 2 – Diagrama completo do aparelho
Figura 2 – Diagrama completo do aparelho

 

A montagem numa placa de circuito impresso pode ser feita segundo disposição mostrada na figura 3.

 

Figura 3 – Placa para a montagem
Figura 3 – Placa para a montagem

 

O conjunto poderá ser instalado numa caixa plástica patola, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4 – Sugestão de caixa para a montagem
Figura 4 – Sugestão de caixa para a montagem

 

 

Esta caixa é ideal para instalação sobre equipamentos de som ou no painel de carro.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W com 10% ou 20% de tolerância e os LEDs são vermelhos comuns, mas nada impede que sejam usados tipos de outras cores.

O capacitor C1 pode ser de poliéster ou cerâmico e C2 é um eletrolítico para 16 V ou mais.

Para o integrado sugerimos a utilização de um soquete DlL de 14 pinos o que evitaria problemas de calor no momento da solda e facilitaria uma eventual substituição.

O diodo D1 é de silício de uso geral admitindo equivalentes e Rx depende da potência do amplificador. Damos a seguir uma tabela de Rx para faixas mais comuns de potências.

 


 

 

Evidentemente, os valores devem ser reduzidos, se em condições normais o aparelho trabalhar em baixo volume, exigindo-se assim mais sensibilidade do indicador de LEDs.

Será interessante que o leitor faça experiências no sentido de determinar o melhor valor para seu modo de uso.

O transformador T1 tanto pode ser um pequeno transformador de saída para transistores com primário entre 200 e 1 000 ohms e secundário de 8 ohms como até mesmo um transformador de alimentação com primário de 110 V ou 220 V que será ligado à P1 e secundário de 5 à 12 V com correntes na faixa de 150 a 500 mA que será ligado ao equipamento de áudio.

P1 é um potenciômetro comum que pode incluir a chave liga/desliga (S1) e P2 é um trimpot.

Para uso no carro será interessante incluir um fusível de 500 mA em série com a alimentação.

Na figura 5 damos uma sugestão de fonte de alimentação para o caso de uso doméstico.

 

   Figura 5 – Fonte para o bargraph
Figura 5 – Fonte para o bargraph

 

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 15 + 15 V ou 12 + 12 V com 250 ou 500 mA.

O integrado regulador é o 7812 que deve ser dotado de pequeno radiador se a versão tiver mais de 4 LEDs, e o eletrolítico é de 1 000 uF x 25 V.

Na figura 6 mostramos como fazer a ampliação dos sistema para 8 LEDs usando um divisor maior. Os demais componentes do circuito permanecem inalterados.

 

Figura 6 – Ampliação para maior número de LEDs
Figura 6 – Ampliação para maior número de LEDs

 

 

INSTALAÇÃO E USO

Os pontos A e B são ligados em paralelo com o alto-falante do sistema de som, conforme mostra a figura 7.

 

   Figura 7 – Ligação ao sistema de som
Figura 7 – Ligação ao sistema de som

 

A ligação até o aparelho não deve ter mais de 5 metros de comprimento.

Uma vez feita a ligação o ajuste é feito da seguinte forma: coloque o equipamento de som a meio volume ou 1/3 se sua potência for acima de 5 watts e abra vagarosamente P1 até que todos os LEDs pisquem

Se no meio do cursor de P1 não for conseguido que todos os LEDs pisquem, pare de girá-lo e ajuste P2 para que isso ocorra, ou seja que todos os 4 LEDs acendam nos picos mais fortes de áudio.

Se quiser alterar a inércia ou resposta, altere o valor de C1.

Comprovado o funcionamento, para usá-lo, basta ajustar o áudio no volume desejado e depois P1 para que se tenha o efeito.

 

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Dl - 1N4148 - diodo de uso geral silício

LED1 á LED4 - LEDs comuns - ver texto

P1 – 10 k - potenciômetro

P2 – 470 k - trimpot

T1 - Transformador - ver texto

C1 - 220 nF à 1 ,uF - capacitor de poliéster ou cerâmica - ver texto

C2 - 100 uF x 1 6V - capacitor eletrolítico

Rx - ver texto

R1 – 10 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)

R2 – 47 k x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, laranja)

R3 – 33 k x 1/8 W - resistor (laranja, laranja, laranja)

R4 – 22 k x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, laranja)

R5 à R8 - 1k2 x 1/8 W – resistores (marrom, vermelho, vermelho)

Diversos: placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para

o integrado, fios, solda, etc.

 

 


Opinião

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