Existem componentes eletrônicos que se tornam extremamente populares, seja pela simplicidade de uso, seja pela versatilidade , seja pelo baixo custo , seja pelo baixo consumo ou seja por todas estas características juntas. O circuito integrado 4017 é um destes.
Para provar isto vou mostrar dez circuitos simples onde o 4017 é o protagonista. Mas, antes disso , o que é o 4017 ?
Trata-se de um contador/divisor com 10 saídas. Estruturalmente, consiste em um contador Johnson de 5 estágios que pode dividir ou contar por qualquer valor entre 2 e 9, com recursos para continuar ou parar ao final do ciclo.
Para compreender o funcionamento do CD4017, é necessário conhecer seus pinos individuais. Ele tem 3 pinos de entrada , 10 pinos de saída , dois para alimentação e um para acoplar a outro 4017, se for preciso. Veja abaixo :
O coração do CD4017 é o pulso do clock que entra pelo seu pino 14. A cada pulso de clock que ele recebe, muda o estado de " baixo" para "alto" em cada pino de saída, criando a contagem de 0 a 9. Este pulso precisa ser de borda ascendente, ou seja, variar de negativo para positivo.
O pino Clock enable ( 13 ), quando levado a nível alto, desativa o contador, fazendo com que ele ignore qualquer pulso de clock no pino 14. Assim se a contagem estiver em 6 e este pino for positivado neste momento, a contagem não avança e os pulsos de clock são ignorados . Para ativar o contador defina este pino como baixo.
Outro recurso é o pino de reset ( 15 ) . Quando levado ao nível alto, ele força a contagem a ir para o início ( saída "0" ) . Quando em nível baixo, a sequencia ocorre normalmente de 0 a 9 enquanto houver um sinal de clock presente e o pino 13 estiver negativado.
Quando o contador atingir 10, o pino Carry out ( 12 ) comuta de baixo para alto . Ele permanece alto por 5 pulsos de clock antes de retornar ao nível baixo. Este pino pode ser conectado à entrada de clock de outro 4017 e assim fazer contagens maiores que 10. Não vamos usar desta vez...
Para os próximos circuitos, garanta uma tensão de alimentação de 3 a 15V . Por padrão vou usar 9V . Conecte o pino Vdd ao terminal positivo da bateria e o pino Vss ao terminal negativo.
Circuito 1 - Liga /desliga no mesmo botão
Um toque no botão " On/Off liga o led. Um outro toque, desliga . Pode ser ligado um relé ( via transistor) no lugar do led para acionar qualquer tipo de carga.
Neste circuito , o 4017 está contando até 3 . Então fica assim:
- Assim que ligar a alimentação, a saída "0" ( pino 3 ) fica positiva. Não tem nada ligado nela então nada acontece.
- Quando se aperta o botão, é gerado um pulso positivo na entrada de clock fazendo o ci comutar para a saida "1" ( pino 2 ) . Agora o led acende.
- Mais um pulso e a saída " 2" ( pino 4 ) é que agora fica ativa ( positiva) . Duas coisas acontecem:
O led apaga, e como é o pino 4 que está ativo, ele envia este sinal positivo ao pino 15 forçando a saída "0" a ficar ativa novamente . Tudo fica como no inicio, podendo ser repetido quantas vezes quiser.
Circuito 2 - Detector de cabo energizado
Devido à grande sensibilidade de entrada do 4017, é possível captar a frequência da rede doméstica apenas aproximando um fio a um ponto energizado. Neste caso como a frequência é de 60hz, aparecerá dividida por 10 na saída fazendo com que o led pisque à razão de 6hz.
Apenas aproxime o fio, que servirá de antena. Para sua segurança ( e do 4017 ) JAMAIS encoste a parte metálica do fio em um ponto energizado.
Circuito 3 - Sequencia de leds efeito colisão
Aqui todas as saídas são utilizadas . Com diodos estrategicamente colocados , conseguimos um efeito interessante simulando leds colidindo no centro e voltando para a posição inicial. Uma das portas de um ci 4093 é usada para gerar o clock que faz com que as saídas acionem sequencialmente. se quiser alterar a velocidade de deslocamento precisa mudar a frequência do clock. É só trocar o resistor de 220k por um potenciômetro de 1M em série com um resistor de 10k.
Circuito 4 - Dado eletrônico
Com uma correta disposição dos leds temos o visual da face de um dado convencional. Assim, dependendo de qual saída estiver ativa no momento, teremos 1 ou mais leds acesos.
O 4017 continuará contando em sequência até 6 ( veja que o pino 5 está ligado ao reset ) , mas a utilização de uma chave de balanço ( tilt ) para gerar o clock , faz com que a saída fique em um valor aleatório.
Circuito 5 - Jogo da mão firme
Tente passar uma argola de metal por um caminho sinuoso sem encostar. A cada toque irá acender um led de erro. Quando os três leds de erro estiverem acesos, no próximo toque será disparado um led de perda ( led " fim " ). Use um led piscante nesta função se preferir . O botão "inicio" positiva o pino de reset acendendo o led de início.
Circuito 6 - Temporizador
Uma aplicação inusitada para o 4017. Isso mesmo, este circuito é um temporizador para períodos curtos.
Quando é ligada a alimentação a saída " 0 " estará ativa. Nada acontece por não ter nada conectado nesta saída.
Ao se pressionar o botão, é gerado um pulso no pino 14, fazendo com que a próxima saída , pino 2 , fique ativa. Neste momento o led acende e o capacitor de 47uF começa a se carregar via resistor ligado ao pino 2. Passado algum tempo, determinado pelos valores dos resistores , o capacitor atinge uma carga suficiente para fazer com que o pino 15 reconheça um nível alto. Neste momento ocorre o reset, a saída " 0 " volta a ficar ativa , o led apaga e o capacitor se descarrega via diodo e resistor de 1k, já que não há mais polarização positiva para carregá-lo , lembre-se : o pino 2 voltou a zero.
Circuito 7 - Alarme para 4 zonas
Um simples sistema de alarme para quatro zonas ou ambientes. Aproveita-se de um led tipo piscante para gerar os pulsos de clock. Assim cada vez que o led pisca, as saídas vão sendo ativadas em sequência . Como todas as saidas estão aterradas via sensores NF , o sistema fica em espera.
Supondo que o sensor de zona 3 seja violado, assim que a sequencia chegar ao pino 2 o led "Z3" consegue ser polarizado e acionar o transistor , que dispara o sinal sonoro do buzzer. O mesmo vai acontecer para todos os outros sensores.
Circuito 8 - Controlando o brilho de um led em 5 níveis
Se já entendeu como o 4017 funciona , facilmente entenderá o próximo circuito. A cada pulso muda a saída ativa. Cada saída aciona o mesmo led através de resistores de valor diferentes. Assim dependendo de qual saída estiver ativa o led vai brilhar em intensidade diferente.
Circuito 9 - Um led que pisca só no escuro
Usando um sensor dependente da luz ( LDR ) conseguimos que o 4017 seja responsivo à iluminação ambiente . De fato, com baixa iluminação o LDR oferece alta resistência e o pino 15 fica polarizado negativamente. Com isso ele fica contando até 3 . A cada passagem da contagem pelo pino 2 o led acende . Sob alta iluminação o LDR reduz bastante a sua resistência , assim o pino 15 fica positivado e o circuito reseta, mantendo o pino 3 ativo. Como não tem nada ligado neste pino, o led fica apagado.
O led piscante está novamente servindo como o mais simples gerador de clock possivel.
Circuito 10 - Controle de nível de água
Uma aplicação bastante interessante para o 4017, o controle de nível de um reservatório . Partindo do desenho abaixo, temos que o clock está inibido pelo transistor porque ele está em condução através da polarização da sua base via resistência da água. Deste modo a bomba está desligada .
Quando o nível baixar para um ponto em que a sua base fique sem contato com a água, o transistor vai entrar em corte, liberando o led para piscar. Isto fará com que o 4017 comece a contar. Quando o pino 2 ficar em nível alto a bomba vai ligar , via TIP122, iniciando o enchimento do reservatório. Como o pino 13 está ligado ao pino 2 , o clock será inibido e a contagem vai parar neste momento . A bomba ficará ligada direto .
Entretanto quando a água atingir o contato de nível máximo, o pino 15 vai ficar positivado e o circuito reinicia, desligando a bomba. A bomba somente acionará quando o nível da água novamente ficar abaixo do mínimo.
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