Circuitos biestáveis com o 4093 (ART747)

O circuito integrado CMOS 4093 pode ser empregado numa infinidade de configurações. Ele pode ser usado como oscilador, porta lógica, inversor, amplificador digital, monoestável e até mesmo como biestável. Neste artigo mostramos quatro aplicações interessantes em que esse componente é usado na configuração biestável.

As quatro portas NAND disparadoras do circuito integrado 4093, com a configuração mostrada na figura 1, podem ser usadas de muitas maneiras diferentes, como já vimos em artigos desta mesma publicação.

Configuração do CI4093 com 4 portas NAND interna.

Uma configuração interessante entretanto é a que a leva a operação biestável, usando duas das portas.

Isso significa que podemos elaborar dois flip-flops R-S com as quatro portas desse CI, ligando-as conforme mostra a figura 2.

Ligação de um flip-flop RS com duas das portas NAND.

O disparo do flip-flop obtido é feito levando-se a entrada correspondente ao nível baixo por um instante.

Partindo desse princípio de funcionamento, selecionamos quatro circuitos em que o 4093 utiliza essa configuração.

Chave Biestável de Toque

Na figura 3 temos um circuito biestável que aciona LEDs a partir de toques de liga e desliga dados nos sensores.

Esquema elétrico do circuito biestável que aciona LEDs.

Evidentemente, o circuito pode ser alterado facilmente para controlar cargas de maior potência com o uso de etapas transistorizadas acionando relés ou diretamente as cargas.

Da mesma forma, podemos usar sensores comuns NA para aplicação do circuito em controles inteligentes, alarmes, e outras aplicações semelhantes.

Nesse circuito, duas das quatro portas são usadas num flip-flip enquanto as demais acionam os LEDs.

Os resistores R1 e R2 determinam a sensibilidade do circuito podendo ter seus valores aumentados.

A alimentação pode ser feita com tensões de 6 a 12 V, sem problemas.

A montagem, em caráter experimental, pode ser realizada com facilidade numa matriz de contactos.

Os sensores são duas chapinhas de metal separadas de modo que possam ser tocadas ao mesmo tempo.

Sensor de Toque Liga-Desliga

A diferença do circuito mostrado na figura 4, em relação ao anterior, é que ele usa um sensor apenas para ligar e desligar um relé.

Esquema elétrico do sensor de toque liga-desliga.

Com um toque o relé é ativado e com um novo toque o relé é desativado.

Temos nesse circuito um flip-flop um pouco diferente em que a rede formada por R2, R3 e C1 determinam uma ação biestável com apenas um sensor.

O relé deve ter bobina de acordo com a tensão de alimentação e corrente máxima de 50 mA.

O resistor R1 pode ter seu valor aumentado para mais sensibilidade e o sensor é igual ao do projeto anterior.

Na alimentação devem ser usadas pilhas ou bateria. Se for usada fonte ela deve ser isolada da rede de energia.

Alarme com Retardo

No circuito da figura 5 usamos duas das portas do 4093 como um biestável e as outras duas num circuito de tempo, obtendo assim um alarme com acionamento retardado.

Esquema elétrico do alarme com retardo.

Depois de acionado por um instante o sensor X1, o capacitor C1 carrega-se lentamente por um tempo ajustado em P1 até que as duas últimas portas do 4093 mudam de estado acionando o relé K1.

O alarme ligado ao relé dispara então. Para rearmar, desligar o alarme ou então pressionar por um instante o sensor de reset e aguardar a descarga de C1 até que o alarme pare de tocar.

Na condição de espera, o consumo desse alarme é muito baixo o que permite que sua alimentação seja feita por pilhas ou bateria.

O relé é escolhido de acordo com a tensão de alimentação devendo ter corrente de bobina de no máximo 50 mA.

Diversos sensores podem ser ligados em paralelo para a proteção de diversos pontos.

O capacitor C1 que determina o retardo pode ter valores na faixa indicada e o ajuste fino é feito em P1.

A montagem pode ser realizada facilmente numa matriz de contactos ou placa de circuito impresso.

Foto-Controle Biestável

O último circuito que apresentamos consiste num controle foto-elétrico com ação biestável. Esse circuito é dado na figura 6.

Esquema elétrico do foto-controle Biestável.

Um pulso de luz em LDR2 liga o relé e um novo pulso em LDR1 desliga.

A sensibilidade é ajustada nos trimpots ou potenciômetros P1 e P2. Os LDRs são do tipo redondo comum, podendo ser instalados em tubos opacos com lentes para maior sensibilidade e diretividade.

O relé é do tipo sensível de 6 V ou 12V conforme a tensão usada na alimentação. A bobina deve ter uma corrente de acionamento máxima de 50 mA.

Os fios de conexão aos sensores (LDRs) podem ser longos, até 20 metros de comprimento.

Com o aumento de P1 e P2 para 10 M? podem ser usados foto-transistores como sensores.