Um gerador de ultrassons de boa potência, que pode servir para controles remotos, como espantalhos para diversos tipos de pragas, ou ainda para experiências. O gerador que descrevemos funciona com 12 V e usa como transdutor um tweeter comum.
Os geradores de ultrassons podem ser usados com diversas finalidades práticas interessantes.
Uma delas é como controle remoto, em que podemos fazer o acionamento de um dispositivo à distância, usando sinais inaudíveis, como ocorre com diversos tipos de televisores (O artigo é de 1985 quando ainda se usavam controles remotos sônicos)
Uma outra aplicação, que ainda precisa ser melhor estudada em diversos casos, é como espantalho, já que diversas espécies animais parecem não suportar as frequências elevadas em nível acima do normal.
Já existem à venda, em diversos países, ”espantalhos" que emitem um sinal ultrassônico potente que, segundo se espera, espanta, de depósitos e silos, animais, tais como ratos e ratazanas.
Os estudos que se tem feito parecem realmente indicar que tais animais são bastante sensíveis aos sons de frequências elevadas, não os suportando.
Mas, se todos os animais têm o mesmo comportamento diante destes sons, só mesmo um estudo prático é que revelará.
Com este gerador, sugerimos aos leitores dados às pesquisas, que investiguem o comportamento dos animais que possam eventualmente atormentá-los e, quem sabe, cheguem à sua utilização como um eficiente espantalho.
Se existe alguma espécie de pássaro ou inseto que causa danos à sua lavoura, horta, instalação doméstica ou mesmo industrial, por que não experimentar este circuito em diversas frequências até, quem sabe, obter uma reação positiva?
COMO FUNCIONA
Vibrações de um meio material, especificamente ondas de compressão e descompressão do ar, podem se propagar chegando até nossos ouvidos.
Se estas ondas tiverem uma frequência dentro de determinada faixa de valores, tipicamente entre 15 e 15 000 Hz, haverá uma reação de nosso sistema auditivo que as interpretará como “sons".
O nosso ouvido também pode fazer uma boa distinção entre os sons de diversas frequências. Os de frequências mais baixas serão percebidos como “graves" e os de frequências mais altas serão percebidos como “agudos"'.
A nossa faixa de audição, entretanto, não abrange todas as vibrações que podem existir e nem ao menos é a mais ampla.
Existem animais que podem escutar sons que não nos causam a mínima sensação como, por exemplo, os morcegos, que podem ir além dos 50 000 Hz, ou mesmo os cães, que chegam aos 25 000 Hz. (figura 1)
Para especificar estes sons, que estão fora de nossa capacidade de percepção, usamos dois termos: denominamos de infrassons os que estão abaixo dos 15 Hz e de ultrassons os que estão acima dos 15 000 ou mesmo pouco mais de 18 000 Hz, já que este Iimite superior varia também de pessoa para pessoa (figura 2)
Os ultrassons podem ser usados em diversas aplicações importantes.
Muitas destas aplicações devem-se justamente ao fato de que a presença de um forte sinal de ultrassom não nos causa nenhum incômodo, pois simplesmente não podemos ouvi-lo!
Assim, controles remotos de diversos tipos de televisores são baseados neste fato: um som inaudível é emitido e captado pelo televisor que o interpreta, realizando o comando correspondente. (figura 3)
Como citamos na introdução, um sinal forte de ultrassom pode ser ouvido por diversas espécies animais, e não é só, isso pode ser bastante incômodo, repelindo-as.
O nosso aparelho produz sinais de duas frequências na versão básica: um de 14,54 kHz e outro de 21,81 kHz, dependendo do componente escolhido.
Não vamos além, pois pretendemos usar como transdutor um tweeter comum, e esse componente perde sua eficiência com frequências mais altas.
Um oscilador com o 555 é base do circuito, sendo a frequência calculada pela fórmula:
F = 1,44/(R1+ 2R2)C
Para C = 1n5 temos uma frequência de 14,54 kHz e para 1nF o valor será 21,81 kHz.
Outros valores podem ser experimentados pelo leitor, inclusive com a utilização, em série com R2, cujo valor será reduzido para 4k7, de um potenciômetro de 47 k.
A saída deste integrado é ligada a uma etapa de potência formada por um transistor de potência TIP41.
Com uma alimentação de 12 V obtemos uma corrente de 400 mA no transistor, que corresponde a uma potência consumida de 4,8 W.
Evidentemente, o rendimento do tweeter é bem menor, mas ainda assim a potência obtida é boa.
É claro que os leitores interessados numa potência mais alta podem utilizar um amplificador mais potente, mas devem verificar se ele é capaz de responder à frequência aplicada.
MONTAGEM
O circuito completo do gerador é mostrado na figura 4.
A pequena placa de circuito impresso que sugerimos é mostrada na figura 5.
Damos também, na figura 6, uma sugestão de fonte de alimentação de aproximadamente 12 V.
São as seguintes as principais recomendações que devemos fazer em relação aos componentes e à montagem:
Observe a posição do circuito integrado e do transistor que deve ser dotado de radiador de calor.
Observe a polaridade do capacitor eletrolítico.
O tweeter é comum, de 4 ou 8 ohms. Observe a polaridade dos díodos e do eletrolítico da fonte.
O capacitor C1 pode ser de 1 nF ou 1n5, conforme a frequência, disco de cerâmica.
Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W.
PROVA E USO
Ligando o aparelho a uma fonte de alimentação, como a sugerida, nada deve ser ouvido, evidentemente pois a emissão é de ultrassons.
Se a frequência for de 14,54 kHz, pessoas de ouvido apurado poderão ouvir um profundo apito. Na outra frequência nada será ouvido.
Neste caso, para saber se realmente o aparelho está oscilando, basta aproximar dele um receptor de ondas médias (AM) ligado fora de estação, a meio volume.
A grande quantidade de harmônicas, dada a forma retangular do sinal gerado, produz uma forte interferência no rádio.
Para usar, é só fazer a sua montagem no local em que seus efeitos devam ser estudados.
Para saber se ele está ligado, o leitor pode ligar em paralelo com a alimentação um LED, conforme mostra a figura 7.
Obs.: lembramos aos leitores que os efeitos de um aparelho como este sobre cada espécie animal ainda não são conhecidos profundamente.
Assim, de modo algum podemos dizer que o gerador ultrassônico proposto se presta realmente como espantalho.
Somente uma pesquisa profunda é que realmente poderá revelar se esta possibilidade existe. Deixamos isso justamente aos ornitólogos, biólogos, naturalistas ou mesmo aos cientistas amadores, os quais são imediatamente convidados a nos escreverem e contarem suas experiências, se realizadas, pois nossa curiosidade é igual à sua!
LISTA DE MATERIAL
CI-1 - 555 - circuito integrado
Q1 - TIP41 - transistor
FT - tweeter comum
R1, R2 – 22 k x 1/8 W - resistores (vermelho, vermelho, laranja)
R3 – 1 k x 1/8 W - resistor /marrom, preto, vermelho)
C1 - 1n5 ou 1 nF - capacitor cerâmico
Diversos: material para a fonte, placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
