Caixinha de Fazer Loucos (ART2894)

Bzzz, Tóim-Tóim, Tóc-Tóc, Tóc-Zum, Zum-Pi ! Todos estes ruídos e muitos outros que vão diverti-lo e deixar os outros malucos, são produzidos por uma caixinha de fazer loucos, totalmente eletrônica! Um aparelho para animar festas, para distrair crianças e até mesmo para deixá-lo maluco depois de algumas horas de ruídos de todos os tipos. Simples de montar é uma excelente sugestão para um brinquedo eletrônico para seu filho que gosta de mexer em botões não deixando seu aparelho de som em paz ou para distraí-lo com a produção de mil-e-um efeitos de som para festas e gravações.

Obs. Este artigo saiu no livro Experiências e Brincadeiras com Eletrônica de 1982, mas ainda é atual, aparecendo na edição refeita de 2016 com o nome Brincadeiras e Experiências com Eletrônica – Vol 10 com atualizações.

Quantos sons você pode obter de uma combinação de 8 chaves e 4 potenciômetros, num total de 12 controles?

Evidentemente, para verificar se realmente um aparelho deste tipo pode produzir mil-e-um sons diferentes (ou mais) a única saída para o leitor é fazer sua montagem!

A montagem em si, realmente é simples, não tendo nada a ver com o nome sugerido para o aparelho, mas depois de funcionando o leitor poderá facilmente perceber porque demos a denominação de "Caixinha de Fazer Loucos" a ele.

É só entregá-lo ao seu filho menor e deixá-lo experimentar todos os controles, atormentando-o com os mil-e-um sons malucos produzidos, isso na hora de sua novela preferida, do jogo de futebol, quando você estiver lendo seu jornal ou ainda quando quiser dormir um pouco!

Evidentemente, além de distrair o filho (e deixar o pai maluco) este aparelhinho também pode ser usado com outras finalidades, algumas mais sérias.

Ainda no campo recreativo você pode usá-lo para animar festas e reuniões atraindo para si as atenções com os sons diferentes que a caixinha produz. Até mesmo algumas brincadeiras interessantes em função dos sons podem ser "boladas" pelos mais imaginosos.

Para os que gostam de fazer suas gravações, a caixinha pode ser usada como um útil acessório para a produção de efeitos, tais como sirenes, apitos, buzinas, etc., marcando início, final ou mesmo pontos interessantes das músicas.

Para os leitores que se iniciaram há pouco em montagens eletrônicas, a simplicidade deste circuito é um convite: poucos componentes e nenhuma técnica especial permitem que qualquer um tenha êxito na sua execução.

O consumo de energia do aparelho é bastante pequeno permitindo sua operação por horas seguidas com um único jogo de 4 pilhas comuns.

 

COMO FUNCIONA

Os princípios de funcionamento dos aparelhos que produzem efeitos sonoros costumam ser sempre os mesmos: dois ou mais osciladores operando um em baixa frequência para modulação e outro numa frequência mais alta para o som propriamente dito, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1
Figura 1

 

Muitas possibilidades existem para estes osciladores, fazendo uso de transistores unijunção, circuitos integrados, etc., mas nem sempre consegue-se aliar duas características importantes ao circuito final conseguido: baixo custo e boa qualidade de som.

No nosso caso, empregando transistores comuns obtemos um baixo custo e simplicidade de montagem, e escolhendo configurações especiais conseguimos a outra característica importante que é o bom volume de som aliado à possibilidade de muitos efeitos diferentes.

Para o oscilador de áudio, que produz o som no alto-falante em seu timbre básico, na faixa que vai entre alguns hertz e 5 000 Hz, temos o circuito mostrado na figura 2.

 

Figura 2
Figura 2

 

Este oscilador tem dois transistores, um NPN e um PNP, acoplados diretamente de modo a formar um amplificador. O sinal retirado do coletor do segundo transistor que é a saída do circuito é aplicado de volta à sua entrada, na base do primeiro através de um capacitor.

Esta realimentação provoca as oscilações que produzem o som e cuja frequência depende justamente do valor do capacitor.

Na nossa caixa temos neste capacitor uma primeira possibilidade de variações de som: uma chave permite a troca do capacitor obtendo-se assim duas faixas de alturas (mais graves ou mais agudos) para o som.

A frequência do oscilador em questão também pode ser controlada pela resistência de polarização da base do primeiro transistor. Fazemos então esta resistência variável como segunda possibilidade de efeitos sonoros.

Duas chaves colocadas junto a este potenciômetro, conforme mostra a figura 3, nos fornecem ainda mais dois efeitos adicionais: a primeira simplesmente liga o potenciômetro de controle de frequência (S4), enquanto a segunda faz com que um capacitor de grande valor se carregue e descarregue no oscilador.

 

Figura 3
Figura 3

 

O efeito obtido no caso é interessante, pois com a descarga lenta do capacitor, diminuindo a corrente de polarização de base gradativamente no transistor, temos uma variação automática de tom no alto-falante, o qual imita perfeitamente uma sirene. Este é então o efeito da sirene manual. Basta apertar S7 e soltá-lo depois.

Mas, para um efeito automático de variação de som temos o segundo bloco do aparelho que é o oscilador de modulação.

Usamos para esta finalidade um multivibrador astável cuja configuração básica é mostrada na figura 4.

 

Figura 4
Figura 4

 

 

São dois transistores que conduzem alternadamente a corrente numa velocidade que depende dos capacitores C1 e C2 e também dos resistores de polarização de base.

No nosso caso, ligamos em série com os transistores dois LEDs que então acendem alternadamente com luz vermelha (ou de outra cor, se o leitor quiser), e também um potenciômetro para controlar a frequência das piscadas (P1).

Este circuito não tem entretanto somente a função de acender os LEDs, mas também de modular de modo automático o oscilador final.

A primeira possibilidade é conseguida com a ligação de qualquer uma das duas saídas através de S2 ou S3, controlando-se então o efeito através de P2 ou P3.

Temos então variações de tom cíclicas imitando um "bip-bip" cuja velocidade é ajustada no potenciômetro P1. Os bips no caso são constantes e de tempo bem determinado.

A segunda possibilidade é conseguida com o acionamento de S1 no caso de S2 fechado ou de Sô no caso de S3 fechado, quando então temos o efeito de sirene automática. O capacitor C3 ou C4, conforme o caso, se carrega na não condução dos transistores dos multivibradores correspondentes e com sua descarga lenta obtemos variações de som para o oscilador de áudio.

Se os dois interruptores 82 e SB forem fechados simultaneamente temos o efeito da sirene de dois tons ou de bip-bip de dois tons.

Em todos os casos são os potenciômetros P2 e P3 que controlam a profundidade dos efeitos. O potenciômetro P1 controla a frequência das variações.

 

MATERIAL

Recomendamos para a montagem a utilização de uma caixa de madeira comum com as dimensões mostradas na figura 5

 

Figura 5
Figura 5

 

 

O acabamento da caixa pode ser de diversos tipos, dando-se preferência ao uso de cores vivas se a unidade destinar-se a brinquedo.

Pode-se envernizar a madeira, aplicar laca ou ainda corante para a própria madeira.

A furação da caixa só deve ser feita depois da aquisição dos interruptores e chaves, além do alto-falante, já que estes podem variar bastante de tamanho.

Os componentes eletrônicos são todos comuns não oferecendo dificuldades de obtenção.

O transistor PNP é do tipo BC557, mas equivalentes como o BC558 ou BC307 pedem ser usados.

Os NPN são do tipo BC237 ou qualquer de seus equivalentes como o BC238, BC547 ou BC548.

D1 e D2 são diodos para uso geral como o 1N914 ou qualquer equivalente.

São usados 4 potenciômetros na montagem. Dois desses são de 100k, do tipo linear ou log, conforme a disponibilidade de cada um. O terceiro potenciômetro é de 22k e o quarto de 1M, também linear ou log.

São usados 7 interruptores de tecla. Seis desses interruptores controlam os efeitos em geral, enquanto que o último (S8) serve para ligar e desligar o aparelho.

Temos dois tipos de capacitores nesta montagem:

Os de menos de 1uF são de poliéster metalizado ou cerâmica, conforme o valor e a disponibilidade, enquanto que os de mais de 1 uF são eletrolíticos de 12 ou 16 V de tensão de trabalho. Na verdade, os valores de todos os capacitores não são críticos, admitindo-se uma variação de até 100% para mais ou para menos.

Os dois LEDs são vermelhos, de baixo custo, que são os que mais facilmente podem ser encontrados no mercado especializado.

Para o alto falante a única exigência que se faz é que sua impedância seja de 8 ohms para melhor volume e qualidade de som. O tamanho dependerá, evidentemente, do espaço disponível na caixa de montagem. Recomendamos em especial os tipos de 5 à 10 cm.

Como elementos acessórios à montagem temos a ponte de terminais que serve de chassi, o suporte para 4 pilhas e braçadeiras para sua fixação, fios, solda, etc.

Os potenciômetros devem ser dotados de knobs que, no caso da caixa ser usada como brinquedo, devem ser de cores atraentes.

 

MONTAGEM

Na figura 6 temos então o circuito completo da caixa de fazer loucos eletrônica com os valores dos componentes.

 

Figura 6
Figura 6

 

Sugerimos aos leitores que agora se iniciam no hobby da eletrônica para se acostumarem à simbologia usada e o modo como são feitos os diagramas. Na figura 7 temos a disposição real dos componentes numa ponte de terminais, e para os que possuem recursos e habilidade a versão em placa de circuito impresso mostrada na figura 8.

 

Figura 7
Figura 7 | Clique na imagem para ampliar |

 

 

 

Figura 8
Figura 8

 

 

Os componentes são comuns e não se queimam facilmente, mas mesmo assim existem certos cuidados que devem ser observados na montagem para se obter um bom funcionamento do aparelho.

a) Solde em primeiro lugar todos os transistores observando não só sua posição, que é dada em função de sua parte achatada, como também os tipos, já que o PNP BC557 não é equivalente aos BC237. Cuidado para não trocá-los. Na soldagem destes componentes seja rápido, pois eles são sensíveis ao calor em excesso.

b) Solde os resistores, observando seus valores que são dados pelos anéis coloridos. Dobre e corte os terminais destes componentes de acordo com o desenho, se sua versão for em ponte de terminais.

c) Para soldar os diodos Di e DZ você deve tomar cuidado com sua polaridade que nos tipos indicados é dada pelo anel em seu corpo.

Dobre e corte seus terminais de acordo com seus pontos de soldagem.

d) Solde os capacitores. Comece pelos capacitores de poliéster C6 e C7 que não têm polaridade certa, ou seja, posição de terminais. Depois solde os demais capacitores que são eletrolíticos e que, portanto, têm polaridade certa marcada no seu invólucro. Obedeça então a posição de (+) ou (-) de acordo com os desenhos. Corte os terminais destes componentes de acordo com sua posição na ponte.

e) Faça as interligações na ponte com fios flexíveis ou rígidos de capa plástica que não devem ser cortados nem muito curtos, nem muito compridos.

Terminada esta fase da montagem, fixe a ponte de terminais ou placa de circuito impresso na caixa, que já deverá estar com todos os seus controles.

Com a ponte ou placa fixados você deve fazer as interligações aos componentes do painel e ao suporte das pilhas.

 

A ordem sugerida é a seguinte:

a) Faça a ligação a todas as chaves (S1 à S8) observando sempre que os fios não sejam muito longos. Estes fios devem ser diretos, porém não esticados.

b) Faça a ligação a todos os potenciômetros (P1 à P4) se possível observando bem a posição dos terminais extremos, de acordo com os desenhos.

c) Interligue os LEDs ao circuito usando fio flexível também não muito longo. Observe a polaridade dos LEDs. O lado chato de cada LED tem o terminal ligado ao coletor do transistor correspondente. Se houver inversão o LED não acenderá e não haverá modulação de som.

d) Ligue o alto-falante. O fio deve ser igualmente flexível. A fixação do alto-falante, conforme o tipo, pode ser por meio de parafusos ou braçadeira.

e) Complete fazendo a conexão do suporte de pilhas. O polo negativo vai à placa de circuito impresso ou ponte de terminais, enquanto que o polo positivo vai a S8 que é o interruptor geral, ao lado do alto-falante.

Completada a montagem, confira todas as ligações, vendo se não existem fios soltos ou terminais de componentes encostando uns nos outros.

Se tudo estiver em ordem podemos passar à prova de funcionamento e posteriormente ao uso.

 

PROVA E USO

Coloque as pilhas no suporte observando a sua polaridade. Ligue a chave geral S8.

Todas as demais chaves devem estar desligadas.

Comece apertando o interruptor de pressão S7 e ao mesmo tempo girando o potenciômetro P4. O alto-falante deve emitir um apito contínuo cuja tonalidade Varia conforme a posição do potenciômetro. Esta prova verifica o funcionamento do oscilador formado por Q3 e Q4.

Se nada acontecer, veja se existe tensão no coletor de Q3 e no emissor de Q4. Veja se as pilhas estão ligadas corretamente e a posição dos transistores.

A seguir, acione S5 para verificar a ação do capacitor C7 no oscilador, baixando a faixa de frequência. O som obtido com o acionamento desta chave ao mesmo tempo em que se aperta S7 e gira-se P4 deve ser mais grave do que o obtido com a prova anterior.

Para a prova seguinte, desligue S5 e não aperte mais S7.

Gire o potenciômetro P1 verificando inicialmente de que modo este controle influi nas piscadas dos LEDs. Note que os LEDs devem piscar logo que se acione S8.

Se os LEDs não piscarem e nem mesmo acenderem, verifique sua posição no circuito, se estão ligados corretamente. Para verificar se o problema é do LED, basta ligar provisoriamente um fio entre o coletor e o emissor de Q1. O LED1 deve acender. Se isso não acontecer o problema está no LED. Faça a mesma prova com Q2 para ver se o LED2 está bom.

Se um dos LEDs apenas se mantiver aceso, ou os dois, sem piscar, veja o estado de Q1 e Q2 e se os capacitores C1 e C2 estão em bom estado ou ligados corretamente. Confira as ligações dos componentes do multivibrador.

Se os LEDs estiverem piscando normalmente, a prova seguinte consiste na verificação da modulação.

Para isso, ligue em primeiro lugar S2 e ajuste P2 para haver som intermitente no alto-falante. Veja que não é em toda a faixa de ajuste deste controle que obtemos som. Há a dependência de sua ação com o ajuste de P1 e eventualmente o acionamento de outras chaves.

Repita a prova, desligando S2 e acionando S3 para verificar a ação do potenciômetro P3 na modulação. Esta ação é a mesma de P2.

Ligue agora S5 e S6 em conjunto. Ajuste o potenciômetro P3 para obter som de sirene. Faça a prova desligando S3 e S6 e ligando S1 e S2.

Desligue todos os controles.

Ligue agora as chaves S2 e S3 e atue sobre P2 e P3 para obter o som de uma sirene de dois tons. Ajuste a frequência em P1.

Faça a prova ligando também as chaves S1 e S6. Ajuste os potenciômetros P2 e P3 para obter dois tons e P1 para ter a frequência.

Com todas estas provas, temos a comprovação do funcionamento de todos os controles.

Depois disso fica por conta do leitor descobrir as mais diversas combinações de efeitos malucos.

Obs.: veja que o acionamento de alguns controles inibe a ação de outros. O exemplo mais importante é o de S4 que ao ser ligado, praticamente corta a ação do multivibrador em determinadas posições de P4.

 

Q1, Q2, Q3 - BC237 ou BC647 - transistores NPN de silício ou equivalentes

Q4 - BC307 ou BC557 - transistor PNP de silício ou equivalente

D1, D2 - 1N914, 1N4002 ou qualquer diodo de silício

LED1, LED2 - LEDs vermelhos comuns (ou de outras cores)

R1, R2 - 560R x 1/8 W - resistores (verde, azul, marrom)

R3, R4 - 4k7 x 1/8 W - resistores (amarelo, violeta, vermelho)

R5, R6 - 22k x 1/8 W - resistores-(vermelho, vermelho, laranja)

R7 - 10k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)

R8 - 1k5 x 1/8 W - resistor (marrom, verde, vermelho)

P1 - 22k - potenciômetro simples lin ou log

P2, P3 - 100k - potenciômetro simples lin ou log

P4 - 1M - potenciômetro simples lin ou log

S1, S2, S3, S4, S5, S6, S8 - interruptores simples

S7 - Interruptor de pressão (botão de campainha)

C1, C2 - 22 uF x 16 V - capacitores eletrolíticos

C3, C4, C5 - 47 uF x 16 V - capacitores eletrolíticos

C6 - 22 nF - capacitor de poliéster

C? - 220 nF - capacitor de poliéster

FTE - alto-falante de 8 ohms x 10 cm ou menor

B1 - Bateria de 6V - 4 pilhas pequenas.

Diversos: caixa para montagem, ponte de terminais ou placa de circuito impresso, fios, solda, suporte para 4 pilhas pequenas, botões para os potenciômetros, etc.

 

 


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