Luz Estrobo Ritmica (ART2742)

Este artigo saiu numa publicação de 1978, mas ainda é atual, pois todos os componentes ainda podem ser obtidos. Apenas a versão em ponte não é mais recomendada, e modificações podem ser realizadas para melhor desempenho. Vale pelo aspecto didático.

Com este circuito de luz estrobo-ritmica, uma combinação num único aparelho de luz estroboscópica com luz rítmica, você pode dar efeitos especiais em bailes, festas ou discotecas.

A maior vantagem desta configuração está no fato de serem usadas lâmpadas incandescentes comuns. Podem ser alimentadas lâmpadas num total de até 400 W em 110 V ou 800 W em 220 V.

A possibilidade de se usar lâmpadas incandescentes comuns neste circuito consiste num fator bastante importante para a redução de seu custo, se bem que este tipo de lâmpada não pode ser considerado ideal para esta aplicação em vista de sua inércia.

Como, entretanto, visamos antes de tudo a obtenção dos efeitos desejados em escala que possa ser aproveitada no âmbito domiciliar, e ainda um custo de montagem suficientemente baixo para torná-la acessível a todos, algumas restrições quanto ao desempenho do projeto são perfeitamente justificadas.

Com este circuito, pela elevada potência que pode ser controlada, podemos espalhar uma boa quantidade de lâmpadas coloridas pelo ambiente em que desejamos os efeitos, e com isso obter efeitos "psicodélicos" interessantes.

Nesta montagem são usados componentes de baixo custo e de fácil obtenção. A sua ligação ao amplificador não exige qualquer modificação em seu circuito.

Tudo isso permite que este projeto possa ser realizado até mesmo pelos leitores menos experientes, sem dificuldades.

COMO FUNCIONA

Para que o leitor entenda como funciona este circuito, começamos por explicar os efeitos obtidos pela luz estroboscópica e pela luz rítmica e como estes são reunidos num único efeito, com este aparelho.

Para obter o efeito estroboscópico faz-se uma lâmpada ou um conjunto de lâmpadas piscar rapidamente, numa velocidade entre 3 e 8 piscadas por segundo.

Nesta velocidade, abaixo da capacidade de percepção visual em vista da persistência retiniana, podemos distinguir perfeitamente essas piscadas e com isso, num ambiente iluminado por estas lâmpadas, vemos uma movimentação qualquer como uma sucessão de posições, o que significa que não vemos os movimentos contínuos, mas sim movimentos realizados “aos pulinhos" (figura 1).

Figura 1 – O efeito estroboscópico

No nosso circuito como usamos lâmpadas incandescentes cuja velocidade de limite de piscadas está justamente em torno de 8 a 10 por segundo, temos de fazer um ajuste com cuidado de modo a termos os efeitos desejados.

No caso das luzes rítmicas o que se faz e controlar a potência de uma lâmpada ou conjunto de lâmpadas por meio de um circuito ligado à saída de um amplificador. Desta maneira, a lâmpada piscará mais forte nos sons mais intensos, e mais fracamente nos sons mais fracos.

Em alguns casos filtros separadores são usados de modo a se fazer um conjunto de lâmpadas piscar com os agudos, outro com os médios, e um terceiro com os sons graves (figura 2).

Figura 2 – Usando filtros

Para esta finalidade em que as variações de intensidade sonora numa música não ocorrem em sucessões excessivamente rápidas, as lâmpadas incandescentes comuns servem perfeitamente.

No nosso circuito prático, o que fazemos é combinar os dois efeitos: num circuito de luz estroboscópica comum, usando lâmpadas incandescentes, ligamos um segundo circuito de luz rítmica que controla a velocidade das piscadas rápidas da lâmpada. Em suma, a luz rítmica controla a frequência da luz estroboscópica (figura 3).

Figura 3 – O projeto em blocos

O efeito obtido desta maneira é muito interessante: as lâmpadas piscarão mais rapidamente ou mais lentamente conforme as variçaões da intensidade da música.

Podemos então dividir o circuito completo de nossa luz estrobo-rítmica em três etapas: o circuito de entrada da luz rítmica; o circuito oscilador de pulsos e o circuito de potência que controla as lâmpadas.

Começamos por descrever o circuito produtor de pulsos que consiste num oscilador de relaxação com transistor unijunção.

Neste circuito, mostrado na figura 4, o capacitor C se carrega através do resistor R até o ponto em que a tensão de disparo do transistor unijunção é alcançada.

Figura 4 – oscilador unijunção

Um pulso bastante agudo de tensão é então obtido no resistor que serve de carga, conforme mostra a figura 5.

Figura 5 – os pulsos do oscilador

Com a descarga do capacitor, o transistor desliga, e um novo ciclo recomeça. A velocidade com que os pulsos são produzidos depende da velocidade de carga do capacitor a qual é fundamentalmente determinada pelo seu valor e pelo valor da resistência que se encontra em série com ele.

No nosso circuito prático usamos uma resistência variável que permite então um controle da velocidade de produção dos pulsos que será justamente a velocidade de piscada das lâmpadas.

Para obter o controle da frequência em função da intensidade do sinal de áudio, ligamos em paralelo com o capacitor neste oscilador de relaxação um transistor do tipo NPN, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Controlando a frequência

Este capacitor atua como uma resistência variável em paralelo com o capacitor alterando, portanto, a sua velocidade de carga e com isso a frequência dos pulsos produzidos.

A resistência que este transistor representará esta em função do sinal de áudio vindo do amplificador através de sua base.

Um resistor de valor convenientemente escolhido, mais um potenciômetro de controle de sensibilidade permitem um ajuste dos efeitos da intensidade do som na frequência do sinal produzido.

A etapa de potência é formada por um SCR o qual é disparado pelos pulsos produzidos pelo oscilador de relaxação. O circuito básico desta etapa de potência é mostrado na figura 7.

Figura 7 – A etapa de potência

Neste circuito o SCR é ligado em série com o conjunto de lâmpadas que deve ser controlado, conduzindo a corrente quando vier o pulso de estimulo. O tempo de condução do SCR depende da duração do pulso do oscilador o qual neste circuito é suficiente para se obter uma boa intensidade luminosa pela sua duração.

Neste circuito, em vista do SCR só conduzir metade da onda, ou seja, ser um retificador, pode-se aumentar o rendimento do circuito utilizando-se uma ponte retificadora com 4 diodos adicionais, cujo circuito é mostrado na figura 8.

Figura 8 - Circuito de onda completa | Clique na imagem para ampliar |

Com este circuito a intensidade das piscadas é sensivelmente maior. Os diodos usados devem ser capazes de suportar a corrente das lâmpadas usadas.

Outra possibilidade consiste em se controlar diversos SCRs pelo mesmo circuito de pulso, com o que pode-se multiplicar a potência das lâmpadas usadas. Na figura 9 temos um circuito de disparo para 4 SCRs com o que pode-se ter uma corrente de 16 ampères para as lâmpadas no seu total o que significa uma potência de 1600 W em 110 V ou 3 200 W em 220 V.

Figura 9 – Disparo múltiplo | Clique na imagem para ampliar |

Em todos os casos, pela potência a ser controlada, os SCRs devem ser montados em dissipadores de calor.

Com relação à ligação do circuito ao amplificador, este pode ser feito até mesmo em pequenos gravadores cassete ou rádios portáteis, já que a potência exigida é de menos de 0,1 W.

Deve-se apenas tomar cuidado para que o amplificador em que o circuito será ligado seja do tipo isolado da rede, ou seja, que use transformador de força. A ligação da sua entrada é feita na saída dos alto-falantes, conforme mostra a figura 10.

Figura 10 – Ligação do aparelho

Para uma versão monofônica, de um único sistema, a ligação é feita nos bornes positivos do alto-falantes. Para um comportamento ”estéreo" podem ser usados dois circuitos independentes "estrobo-ritmicos" que serão ligados segundo maneira mostrada na mesma figura 10.

Para a montagem em ponte de terminais, recomendada aos que possuam poucos recursos técnicos e ferramentas especializadas, não é preciso mais do que um soldador de pequena potência, um alicate de corte lateral, um alicate de ponta e chaves de fenda. Para a versão em placa de circuito impresso e preciso dispor do material necessário a sua confecção.

Na figura 11 damos o circuito completo da luz em sua versão para 110 ou 220 V, com potência de 400 ou 800 W.

Figura 11 – Circuito completo | Clique na imagem para ampliar |

A versão em placa é mostrada na figura 12 e a versão em ponte na figura 13.

| Clique na imagem para ampliar |

Figura 12 – Versão em placa

Figura 13 – Versão em ponte | Clique na imagem para ampliar |

Nesta montagem são os seguintes os principais cuidados a serem tomados:

a) Observe a posição dos transistores: o transistor Q1 deve ficar com o lado chato voltado para cima, e o transistor Q2 com o ressalto para cima, ligeiramente para a esquerda, conforme mostra o desenho.

b) Observe a polaridade dos diodos D1 e D2. Na sua soldagem evite o excesso de calor que pode lhes causar dano.

c) Observe bem a polaridade do capacitor eletrolítico C1. Este capacitor pode ter valores entre 220 pF e 1 000 pF e sua tensão também pode ficar entre 12 e,50 V.

d) O transformador T1 deve ter um enrolamento primário de acordo com a rede de sua localidade, ou seja, 110 ou 220 V, e seu secundário pode ser de 6 + 6 ou 9 + 9 V, com correntes a partir de 200 mA. Raspe o esmalte dos fios antes de proceder a sua soldagem.

e) O SCR pode ter dois tipos de invólucros que são mostrados na figura 14.

Figura 14 – Invólucros dos SCRs

Observe cuidadosamente a sua posição na instalação. Se o aparelho for usado na rede de 110 V, o SCR deve ser do tipo para 200 V, e se for usado na rede de 220 V o SCR deve ser do tipo para 400 V.

O dissipador de calor do SCR consiste uma lâmina de metal dobrada em "U" e fixada ao corpo do componente por meio de um parafuso comum com porca.

f) Observe cuidadosamente a polaridade do diodo D3, e se usar a versão de onda completa, observe cuidadosamente a posição dos diodos dessa ponte.

g) Os resistores usados nesta montagem podem ser de 1/8, 1/4 ou mesmo ½ W, com tolerância de 10 ou 20%. Na ver- são em placa de circuito impresso é prevista uma furação que permite a montagem horizontal de resistores de 1/8 ou 1/4 W.

h) 0 capacitor C2 não tem restrição alguma quanto a escolha e montagem.

i) Os potenciômetros de controle de sensibilidade e velocidade também não são críticos. Observe apenas a posição das ligações para não obter inversão dos efeitos de controle. Esses potenciômetros podem ser do tipo linear ou log.

j) 0 fusível usado deve ser dimensionado de acordo com a potência das lâmpadas usadas. Para um único SCR usamos um fusível de 5 A. Para dois deve ser usado um de 10 A, e assim por diante, isso tanto na rede de 110 como 220 V.

k) 0 cabo de ligação da unidade ao amplificador não precisa ser do tipo blindado, devendo apenas ser observado que seu comprimento não seja maior do que 10 m.

I) O cabo de ligação às lâmpadas não deve exceder os 20 m para que não hajam perdas que enfraqueçam o seu brilho.

m) Para o caso de uma carga de corrente superior a 4 ampères, ou seja quando forem usados mais de 2 SCRS, deve-se preferir um interruptor de maior corrente, em lugar de se utilizar o interruptor conjugado ao potenciômetro de controle de velocidade.

Terminada a montagem antes de instalar a unidade em sua caixa, o leitor deve realizar uma prova inicial de funcionamento conforme segue:

Confira todas as ligações, e se tudo estiver em perfeita ordem, ligue a sua saída uma lâmpada de 40 W ou mais, e coloque o fusível em seu suporte, conectando a unidade à rede. Não é preciso inicialmente ligar o circuito ao amplificador (figura 15).

Figura 15 - Ligações

Ao ligar o interruptor, inicialmente a lâmpada deve dar algumas piscadas lentas. O controle de sensibilidade deve estar em sua posição média.

Girando o potenciômetro de controle de velocidade, deve-se observar uma alteração no ritmo das piscadas da lâmpada. Deve-se poder ajustar este potenciômetro até obter-se piscadas a razão de 3 a 6 por segundo. Acima desta velocidade, pela inércia natural da lâmpada ela permanecerá acesa com pequenas variações, quase imperceptíveis de brilho. Esta faixa de frequências não deve ser usada.

Constatado o funcionamento correto do aparelho, pode-se fazer uma prova do efeito rítmico, ligando-se a entrada do aparelho a saída de fone de um radinho portátil, de um amplificador ou ainda de um gravador.

Coloca-se o potenciômetro de velocidade, num ponto em que se obtenham piscadas a razão de 3 ou 4 por segundo, e com o volume do aparelho de som em seu ponto médio, ajusta o controle de sensibilidade da luz estrobo-rítmica até que as variações de som influam nas piscadas da lâmpada.

Com isso o aparelho estará pronto para ser usado.