Sirene dupla transistorizada

Escrito por Newton C. Braga
Sáb, 23 de Abril de 2011 13:20

Não é um artigo recente, mas tem uma característica que o torna ideal para implementação em cursos técnicos e de iniciação tecnológica: ele usa apenas componentes discretos de fácil obtenção. Trata-se, portanto de circuito ideal para ser montado por quem está iniciando ou ainda desejando aplicar conhecimentos sobre transistores, especificamente cálculo de multivibradores. Um bom projeto didático que também tem sua finalidade prática.

Introdução
Projetos usando somente transistores são ideais para cursos técnicos e para iniciantes. A facilidade de se projetar a placa e de se entender o princípio de funcionamento torna este tipo de circuito ideal para os professores que procuram exemplos práticos de certas configurações. O circuito que descrevemos além de interessante é útil, pois pode ser usado em alarmes residenciais e de carro, em efeitos sonoros e, além disso, funciona com tensões de 3 a 12 volts, com pequenas modificações.
Efeitos de som podem ser obtidos com facilidade a partir de muitas configurações. Normalmente exploramos efeitos em nossos artigos com diversos circuitos que podem gerar sons de diversos timbres. A variedade de configurações possíveis possibilita ao leitor fazer experiências antes de escolher aquela que lhe agrada mais. Desta vez temos mais um interessante circuito que, pela sua simplicidade e características didáticas, permite ao leitor fazer alterações e experimentações até obter o som que mais lhe agrada. Depois, a versão definitiva pode ser usada no carro, residências, aparelhos de efeitos sonoros, e em diversas outras aplicações.
O circuito tem duas etapas diferentes de saída que possibilitam sua operação com baixa potência e alimentação de 3 ou 6 Volts ou ainda com alta potência e alimentação de 12 V.
Temos ainda a possibilidade de ajustar o som produzido numa ampla faixa de efeitos através de dois trimpots o que torna o sistema uma verdadeira caixa de efeitos. Na verdade, trocando os trimpots por dois potenciômetros comuns o leitor pode usar o aparelho como um gerador de efeitos para conjuntos musicais, emissoras de rádio ou gravações.

COMO FUNCIONA
Conforme mostram os blocos da figura 1, a sirene é composta de dois blocos, cada um consistindo num oscilador de baixa frequência.




O primeiro oscilador é do tipo multivibrador astável com dois transistores e opera numa frequência subsônica, algo entre 0,1 e 0,8 Hz, produzindo assim as alternâncias ou a modulação do som reproduzido no alto-falante.
A frequência deste oscilador é dada por C1, C2 e por R1 e R2. Se o leitor quiser alterar as alternâncias deve mexer em C1 e C2. Aumentando os valores destes componentes, a frequência diminui. Outra possibilidade consiste em se fazer o ajuste assimétrico do efeito, trocando assim R2 ou R3 por um potenciômetro de 100 k Ω em série com um resistor de 10 kΩ.
Este recurso vai alterar apenas um ciclo de condução do aparelho, ou seja, o tempo de condução de um dos transistores fazendo com que o tom de uma frequência seja mais curto que o da outra.
Este multivibrador é ligado ao segundo bloco que consiste no oscilador de áudio.
A frequência deste segundo oscilador é determinada por C5/R7 e também pela combinação de R5 e R6 e do ajuste dos trimpots que são ligados ao primeiro bloco.
Assim, quando Q1 conduz a corrente é por P1 que passa a corrente que polariza o segundo oscilador. desta forma C3 e C4 carregam-se lentamente via R5 e o próprio P1 dando como resultado a produção de um tom que cresce em intensidade até o momento em que conduz Q2.
Desta vez é P2 que polariza o segundo oscilador e temos novamente o crescimento do tom que agora depende deste ajuste.
Podemos ter tons alternados "secos" se C3 e C4 forem reduzidos ou mesmo retirados do circuito. Sugerimos ao leitor que faça experiências no sentido de obter o melhor tom, colocando capacitores de 1 µF até 47 µF para ver se encontra um som que lhe agrade.
R5 também pode ser alterado de modo a se obter uma modificação do efeito final, e sua faixa de valores pode ficar entre 1 k Ω e 47 k Ω. Faça experiências.
O fato de termos a possibilidade de ajustar o efeito final em tantos componentes nos leva a sugerir que antes de passar para sua versão definitiva em placa de circuito impresso o leitor monte uma versão experimental em matriz de contactos e escolha os valores dos componentes finais que podem ser alterados.
A etapa final admite duas possibilidades que implicam simplesmente na troca de Q4. Para alimentar com 3 ou 6 volts o leitor pode usar o BC558 ou equivalentes de pequena potência PNP. Para alimentar o circuito com 12 V do carro ou de uma fonte de 12 a 15 volts, deve-se usar na saída um transistor de potência PNP como o TIP32 ou TIP42. Este transistor deverá ser dotado de um bom radiador de calor.
O alto-falante pode ser de 4 ou 8 Ω, mas na versão alimentada por 12 V devemos escolher um tipo de alto rendimento com imã pesado, de modo a se conseguir melhor volume.
Se for usado no carro deve ser escolhido um tipo de cone plástico resistente ao tempo.

MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo da sirene.



Como se trata de montagem muito simples sem componentes críticos, o uso de uma ponte de terminais, conforme mostra a figura 3 é uma solução interessante para os leitores com menos recursos.



É claro que este ponte de terminais deve ser fixada numa caixa para proteger os componentes.
Os componentes não são críticos e resistores e capacitores têm suas especificações mínimas dadas na relação de materiais.
O transistor Q4 depende da versão escolhida, conforme já explicamos e para a versão de potência deve ter um radiador de calor. Este radiador pode ser comercial ou feito com uma chapinha de metal dobrada em "U".
P1 e P2 tanto podem ser trimpots para um ajuste definitivo como potenciômetros comuns para o caso de uma caixa de efeitos.
Na montagem definitiva, o montador iniciante deve prestar atenção aos componentes polarizados que possuem posição certa de colocação.

PROVA E USO
Para provar basta apertar S2. Deve haver a emissão de som que então poderá ser ajustado em p1 e P2. Para termos o acionamento manual devemos pressionar ao mesmo tempo S1 e S2.
Se quiser modificar o efeito obtido troque os componentes que já indicamos fazendo experiências.
No carro é importante ligar em série com a alimentação um fusível de 2 a 4 ampères.
Comprovado o funcionamento o leitor pode instalar o aparelho numa caixa e usá-lo da melhor maneira.
Nos cursos técnicos os professores podem usar este circuito para ensinar os alunos como calcular a frequência de operação dos multivibradores e além disso dos osciladores de áudio.



Lista de Materiais:

Semicondutores:
Q1, Q2, Q3 - BC548 ou equivalente - transistores NPN de uso geral
Q4 - BC558 (para 3 ou 6 V) ou TIP32 ou TIP42 (para 12 V) - transistor PNP - ver texto
D1, D2 - 1N4148 ou equivalentes - diodos de silício de uso geral

Resistores: (1/8W, 5%)
R1, R4 - 1,2 k Ω - marrom, vermelho, vermelho
R2, R3 - 47 k Ω - amarelo, violeta, laranja
R5 - 4,7 k Ω - amarelo, violeta, vermelho
R6 - 33 k Ω - laranja, laranja, laranja
R7 - 1 k Ω - marrom, preto, vermelho
P1, P2 - 47 k Ω - trimpots ou potenciômetros - ver texto

Capacitores:
C1, C2 - 11 µF/16 V - eletrolíticos
C3, C4 - 10 µF/16 V - eletrolíticos
C5 - 100 nF - cerâmico ou poliéster

Diversos:
FTE - 4 ou 8 Ω - alto-falante - ver texto
S1, S2 - Interruptores de pressão NA
B1 - 3 ou 6 V para versão 1, ou ainda 12 V para a versão de potência - ver texto
Placa de circuito impresso ou ponte de terminais, caixa para montagem, fios, suporte de pilhas ou fonte, radiador de calor para o transistor (versão de potência) botões para os potenciômetros (se usados), fios, solda, etc.



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