O circuito integrado 4093 é um dos mais versáteis de toda a família CMOS. E, ao contrário do que muitos possam imaginar, ele não serve apenas para aplicações exclusivamente digitais. Aproveitando sua facilidade de obtenção, além do baixo custo, oferecemos, neste artigo, alguns circuitos práticos que podem servir como solução rápida para problemas relacionados com automação, processos, controles e muito mais, dependendo apenas da capacidade do leitor em ver onde eles podem ser utilizados.
Nota: Artigo publicado na revista Eletrônica Total de 2012;
O circuito integrado 4093 tem tantas utilidades que chegamos a escrever um livro com mais de 200 circuitos empregando esse componente. O livro, chamado "CMOS Projects and Experiments — Fun With the 4093 IC',' publicado pela Newnes, pode ser acessado no site da Amazon, que disponibiliza diversas de suas páginas aos leitores interessados.
Entretanto, para o leitor desta Revista importam as aplicações deste CI que possam servir como soluções práticas para problemas técnicos do dia a dia, principalmente aqueles relacionados com atividades profissionais na indústria, telecomunicações, instrumentação, controle, etc.
Neste artigo, focalizamos então diversas soluções empregando o 4093 em configurações até pouco comuns para os leitores que estejam habituados apenas às configurações lógicas tradicionais dos componentes da família CMOS.
1) Timer de Desligamento Automático
O circuito exibido na figura 1 desliga uma carga depois de um determinado tempo, transcorrido a partir do momento em que sua alimentação é estabelecida.
Esse tempo depende da constante de tempo do circuito RC formado pelo potenciômetro P1, resistor R1 e do capacitor C1, que pode ter valores de até 2 200 µf.
Com os valores maiores, o circuito pode chegar a temporizações superiores a uma hora. Dentre as aplicações possíveis, sugerimos sistemas de desligamento automático ou de acionamento automático temporizado de diversos dispositivos. O tipo de carga controlada depende exclusivamente da capacidade dos contatos do relé utilizado.
Para aplicações em que seja utilizada bateria como fonte de alimentação, deve--se optar por relés de baixo consumo. O interruptor de pressão Si é opcional, servindo como reset e também para garantir que, na partida, tenhamos uma temporização completa com a carga do capacitor a partir de zero. Na figura 2 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem desse temporizador.
Esta placa prevê a utilização de relés com soquete DIL. Para relés de maior corrente o desenho da placa deve ser refeito de acordo com a disposição dos terminais, ou mesmo prevendo sua montagem fora da placa.
2) Sinalizador Bicolor de Painéis de Máquinas
Se bem que existam LEDs bicolores com pisca-pisca já incluído, numa aplicação ainda não sejam muito comuns, este projeto prevê sua utilização ou de dois LEDs separados.
Na figura 4 damos uma sugestão de placa de circuito impresso para implementação deste circuito.
Observamos que a fixação do resistor entre os pinos 4 e 6 possibilita a obtenção de frequência fixa com maior economia para a montagem.
O capacitor C2 de desacoplamento da fonte é opcional.
3) Localizador de Cabos
O circuito ilustrado na figura 5 gera um sinal retangular de baixa frequência, mas cujas harmônicas se estendem por um amplo espectro possibilitando dessa maneira, sua captação por receptores de ondas médias e curtas próximas.
Isso significa que injetando o sinal deste circuito em um cabo, podemos acompanhá-lo pelo seu duto (desde que não metálico, pois atua como blindagem) utilizando como receptor um rádio de ondas médias ou curtas comuns. Basta, para tanto, colocar o receptor numa frequência livre da faixa onde uma harmônica mais forte do circuito possa ser sintonizada.
O circuito gera sinais com intensidade suficiente para permitir a detecção do cabo, mesmo embutido ou enterrado a profundidades que cheguem a 20 cm ou mais.
A alimentação do circuito pode ser feita com uma bateria de 9 V e como seu consumo é muito baixo, ela terá uma grande durabilidade nessa aplicação. Na figura 6 temos uma placa de circuito impresso para a montagem deste localizador de cabos.
Para utilizá-lo, obtém-se maior eficiência quando uma das garras é ligada a uma das extremidades do cabo (a outra extremidade deverá estar desligada) e a outra garra a um objeto de metal ou terra.
4) Monitor de Barramento
O circuito exibido na figura 7 é uma solução pouco comum para um bargraph, que aciona um relé quando a tensão de entrada supera um valor programado pelo divisor de tensão de referência.
O circuito pode ser empregado para disparar um alarme ou desativar uma máquina, quando a tensão de entrada superar determinado valor. Com o acréscimo de um circuito de disparo no primeiro LED, podemos também fazer com que um segundo relé seja disparado no caso de uma subtensão.
A tensão de acionamento de cada um dos 4 LEDs é programada pelo divisor resistivo formado nas entradas das portas NAND do 4093, que funcionam como comparadores. Os valores indicados proporcionam uma escala logarítmica dentro de uma faixa de tensões estreitas de entrada.
O relé depende exclusivamente do tipo de carga que se deseja controlar e o circuito pode ser alimentado com tensões de 6 a 12 V. Na figura 8 temos a placa de circuito impresso para esta aplicação, pressupondo-se o uso de LEDs discretos e de um relé com base DIL para montagem em soquete.
O desenho pode ser alterado para utilização de barras de 4 LEDs e outros tipos de relés. Com o acréscimo de uma rede RC na entrada, o circuito pode ser transformado em um temporizador com monitoramento de estado sequencial pelos LEDs.
5) Sensor de Nível de Líquidos e/ou Vazamentos
Dois pedaços de fios descascados ou duas chapinhas de metal são utilizadas como sensor no circuito da figura 9. Quando a resistência entre os elementos do sensor cai para menos de 3 Mohms (valor determinado por R1), o LED passa a piscar numa frequência que pode ser ajustada no trimpot.
O circuito pode ser empregado para monitorar o enchimento de reservatórios de água, vazamentos, início de chuva e outras aplicações que envolvam a umidade ou água para acionamento. Com uma etapa de potência adicional, o circuito pode ser usado para ativar um indicador sonoro tipo "sonalert” A frequência das piscadas é determinada por C1.
A alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 6 a 12 V vindas de pilhas, bateria ou fonte. Todavia, por questões de segurança, caso utilizada fonte de alimentação, ela deverá ser obrigatoriamente do tipo isolado da rede por transformador.
O resistor Rx que determina a corrente no LED depende da tensão da alimentação e tem seus valores dados pela tabela junto ao diagrama. Na figura 10 temos uma sugestão de placa de circuito impresso para a montagem deste circuito indicador. Uma redução da sensibilidade pode ser conseguida com a diminuição de R1.
