Chave Sônica transistorizada (ART416)

Este circuito é ideal para algumas aplicações experimentais, ou mesmo demonstrações com finalidades didáticas, já que o uso exclusivo de transistores permite que ele seja montado em uma matriz de contactos. No entanto, nada impede que sua montagem definitiva seja realizada numa placa de circuito impresso com a sua utilização em algumas utilidades que serão analisadas no decorrer do artigo. Na verdade, com o emprego somente de transistores facilitamos o acesso a projetos de leitores que estão em localidades onde a obtenção de certos circuitos integrados ainda é problemática.

Recebemos muitos pedidos de leitores de um projeto de "chave sônica", "vox" ou ainda "relé de voz" utilizando componentes comuns, preferivelmente somente transistores nas funções ativas. Os pedidos se devem ao fato de que muitos dos projetos que publicamos até agora utilizarem circuitos integrados que nem sempre podem ser obtidos com facilidade nas localidades mais afastadas dos grandes centros.

O circuito que apresentamos é bastante sensível e por isso pode ser usado numa ampla gama de aplicações práticas interessantes.

Para os que não sabem, uma chave sônica consiste num circuito que pode ligar ou desligar alguma coisa (um gravador, um alarme, um motor de porta ou um eletrodoméstico) quando um som for captado por um microfone que é o seu sensor.

Em função disso, podemos sugerir as seguintes aplicações práticas para o circuito:

• Vox - ligando ou desligando gravadores ou transmissores com a própria voz do operador, eliminando-se assim a necessidade de se usar a "chavinha" de câmbio (PTT) pois o acionamento passa a ser automático. Esta possibilidade também é importante para se economizar pilhas no caso de gravações clandestinas: o gravador ficará numa situação de espera até o momento em que alguém falar, quando então ele ligará automaticamente.
• Alarme - caso em que podemos deixar a unidade ligada durante nossa ausência ou à noite e um barulho mais forte, como por exemplo numa tentativa de arrombamento ou queda acidental de um objeto colocado na passagem de um intruso, fará com que o sistema entre em ação acionando uma sirene de aviso.
• Controle remoto - neste caso temos uma automação experimental interessante, pois poderemos ligar um ventilador, acender uma lâmpada ou ainda acionar a fechadura elétrica de uma porta pelo estalar dos dedos, bater palmas ou ainda dar uma ordem em voz alta. Para demonstrações em feiras ou exposições, trata-se de uma versão bastante interessante.

O circuito pode ser alimentado por 4 pilhas comuns ou fonte e usa um micro-relé com dois contactos que são capazes de controlar cargas de até 2 ampères de modo independente.

COMO FUNCIONA

O som captado por um microfone de eletreto é levado à base de um primeiro transistor de amplificação (Q1). Este transistor, juntamente com Q2, forma um amplificador complementar. A polarização do microfone de eletreto é feita pelo resistor R1 que eventualmente pode ser alterado de modo a se obter maior ou menor sensibilidade. Este resistor pode ter valores na faixa de 2,2 k ? a 10 k ?.

O ganho deste circuito amplificador de dois transistores é basicamente definido pelo resistor R4 de 560k ?. Este resistor também pode ser alterado ficando na faixa de 470 k ? a 1,2 M ?.

O sinal amplificado por este circuito é levado a um disparador que utiliza mais dois transistores (Q3 e Q4) os quais excitam diretamente um relé.

Para que o disparador possa trabalhar com o sinal alternado sem o perigo de haver a vibração dos contactos do relé, é ligado entre a base e o coletor de Q4 um capacitor de alto-valor. Este capacitor também funciona como um temporizador, mantendo o relé acionado por alguns segundos mesmo havendo um pequeno intervalo entre palavras ou frases.

Nas aplicações em que usamos o circuito como Vox este comportamento é importante, pois evita que o circuito seja ligado e desligado de modo intermitente nos intervalos entre palavras e frases.

O valor deste capacitor pode ser alterado experimentalmente dependendo da aplicação, podendo ficar entre 47 µF e 470 µF.

A corrente de repouso do circuito é bastante baixa o que permite a utilização de pilhas. É claro que na condição de relé disparado o consumo aumenta bastante e isso deve ser previsto no tipo de utilização planejada.

O relé recomendado, pois dois contactos reversíveis que podem ser usados para ligar e desligar até duas cargas de modo independente, mas simultâneo ou mesmo para ligar uma ao mesmo tempo que se desliga outra.

MONTAGEM

Começamos por dar o diagrama completo do aparelho na figura 1.

Diagrama completo da chave sônica transistorizada.

O aparelho pode ser montado em matriz de contacto, na versão experimental, por isso damos uma sugestão de disposição de componentes para esta técnica na figura 2.

Montagem da chave sônica transistorizada em matriz de contato.

É claro que, a partir da matriz os leitores poderão elaborar uma placa definitiva com a mesma disposição ou mesmo partir de uma placa universal que tenha a disposição de matriz de contactos e que pode ser obtida ou feita com facilidade.

Na montagem é importante não confundir os transistores NPN com os PNP. Equivalentes dos NPN assim como dos PNP podem ser usados à vontade já que o circuito não é crítico.

O diodo pode ser de qualquer tipo de uso geral e os resistores são de 1/8W ou maiores com 5% ou mais de tolerância.

Se o microfone for usado longe do aparelho deve ser usado um cabo blindado. Recomendamos, entretanto que este cabo não tenha mais de 5 metros de comprimento para que não ocorram problemas de disparo errático e dificuldades de ajustes.

O microfone é do tipo comum de eletreto de dois terminais e eventualmente um potenciômetro de 47k pode ser agregado em sua saída como controle de sensibilidade, o que não é previsto no circuito dada sua ampla faixa dinâmica de atuação.

Os capacitores devem ter tensões de trabalho de pelo menos 6 V. O circuito também pode ser alimentado com uma tensão de 12 V, mas neste caso tanto o relé como os eletrolíticos devem ter suas especificações alteradas, mantendo-se entretanto os valores (capacitâncias).

Uma caixa plástica como a mostrada na figura 3 pode servir para acomodar placa e fonte do aparelho, não devendo ser esquecido o orifício para captação de som, diante do qual ficará o microfone, na versão em que ele não seja remoto.

Sugestão de montagem.

Uma sugestão para o caso de microfone remoto é o uso de um jaque para a conexão externa. Se a montagem for apenas para demonstrações, não será preciso usar caixa, apenas a matriz de contactos.

PROVA E USO

Depois de colocar pilhas no suporte ou de ligar o circuito a uma fonte de 6V, acione S1. Se quiser, ligue um LED ao relé de modo a poder observar melhor seu acionamento, conforme mostra a figura 4.

Ligando um LED para verificar o funcionamento.

Com o estabelecimento da alimentação o relé poderá ser acionado por um instante, mas deve desligar em seguida. Falando diante do microfone ou ainda estalando os dedos, deve haver o acionamento do relé.

Na figura 5 mostramos como pode ser agregado um controle de sensibilidade, para uma aplicação mais completa, por exemplo, num alarme.

Agregando um controle de sensibilidade.

Comprovado o funcionamento podemos passar a utilização final do aparelho. Na figura 6 temos o modo de se fazer a ligação das cargas citadas na introdução do artigo.

Fazendo a ligação em diversos aparelhos.

No primeiro caso temos o acionamento de um gravador, utilizando-se um plugue ligado ao interruptor do gravador (jaque menor). No segundo caso temos o controle remoto de uma lâmpada comum.

Lembramos que a carga máxima que pode ser controlada na rede de 110V é de 200 W e na rede de 220V é de 400W.