A Eletrônica Em Módulos VIII - Alarme De Maçaneta

 

  Hoje vou apresentar uma aplicação para o módulo TTP223B. Ele é baseado no chip sensor de toque TTP223, uma chave capacitiva bastante popular nos projetos eletrônicos. Esse sensor substitui os botões mecânicos tradicionais por uma superfície sensível ao toque, garantindo mais durabilidade e um visual moderno. Basta aproximar ou encostar o dedo na área ativa para que a variação de capacitância seja detectada, mudando o estado da saída, que pode ser usada como um simples sinal digital para acionar outros circuitos.

   Agora imagine esse módulo aplicado em um alarme de maçaneta: simples, criativo e super prático. Em vez de usar apenas a plaquinha como sensor, basta ligar um fio no TTP223 e pendurá-lo na maçaneta (pelo lado de dentro, claro). Qualquer tentativa de mexer na porta aciona o sensor e dispara uma sirene em alto volume. E não adianta soltar rápido a maçaneta — o som é temporizado para continuar tocando por alguns segundos, deixando evidente que algo está errado.

    Esse tipo de alarme é ideal para levar em viagens, usar em quartos de hotel ou até em casa, quando se busca mais segurança sem complicação. É leve, portátil e não exige instalação: é só pendurar, ativar e dormir tranquilo.

   A montagem desse alarme é tão simples que nem chega a pedir uma placa de circuito impresso. Em vez disso, dá para fazer no estilo “teia de aranha”, ligando os componentes diretamente entre si com um pouco de organização. Esse tipo de montagem é leve, rápida e funciona muito bem para projetos pequenos. O importante é manter as conexões firmes e bem isoladas para evitar falsos ou maus contatos. 

   O módulo se ajusta sozinho. Então, quando você pendurar na porta, é normal que ele apite logo de cara. É só esperar alguns segundos e ele já fica calibrado, pronto para vigiar.

O Robô Mais Simples Que Você Verá Hoje

    Vou mostrar um exemplo de robô com comportamento reativo: um carrinho com sensores na frente que muda de direção sempre que encontra um obstáculo. É algo tão simples que muita gente nem chega a considerar um robô. Mas, de forma prática, podemos entender como robô qualquer máquina que consiga perceber o que acontece ao seu redor, mesmo que de maneira bem básica, e tomar decisões sozinha a partir disso.

   Então, se o carrinho tem um sensor de toque (o próprio para-choque que detecta a batida) e muda de direção sozinho sem intervenção humana, ele se encaixa na definição básica de robô — ainda que seja bem rudimentar.

  Ou seja: tecnicamente é um robô, mas de nível bem básico, quase um brinquedo didático de introdução à robótica.   É muito usado para ensinar lógica de programação, sensores e atuadores. 

    Para montar esse carrinho, primeiro você precisa de uma base onde serão fixados os componentes principais: dois motores DC com suas rodas, o suporte de pilhas e dois micro switches com hastes longas que servirão como sensores de toque. Os motores devem ser instalados na parte traseira, alinhados para que as rodas fiquem paralelas. Na parte da frente, instale um suporte por baixo que funcione como rodinha dianteira, posicionando os micro switches voltados para frente e com hastes metálicas atuando  como “bigodes”. Dessa forma, eles serão acionados sempre que o carrinho encostar em algum obstáculo.

  A parte elétrica é bem simples, sem necessidade de placa ou programação. Os fios que saem do suporte de pilhas alimentam os dois motores, mas antes passam pelos micro switches. Na condição normal, ambos os motores giram no mesmo sentido, empurrando o carrinho para frente. Quando o carrinho bate em um obstáculo e aciona um dos micro switches, o motor oposto é desligado (o micro switch esquerdo desliga o motor direito e vice-versa). Assim, um motor continua empurrando enquanto o outro para, fazendo o carrinho virar e escapar do obstáculo.

   Depois de prender bem todos os componentes e organizar os fios conforme o esquema, basta colocar as pilhas no suporte e acionar a chave liga/desliga. O carrinho começará a andar sozinho e, sempre que encontrar algo pela frente, mudará de direção automaticamente. O resultado é um pequeno robô reativo, que funciona apenas com mecânica e eletricidade, sem precisar de nenhuma linha de código.

Olhando lateralmente, ficará algo mais ou menos assim:

Rastreador De Cabos

     Imagine-se diante de um rack lotado de fios coloridos, um emaranhado que mais parece obra de arte abstrata do que infraestrutura de telecom. Quem já precisou localizar um único cabo de telefonia ou dados nesse cenário sabe que não é tarefa para os fracos: logo se revela um labirinto de emendas escondidas, etiquetas apagadas ou que já não correspondem à realidade  e , em muitos casos, a documentação simplesmente desapareceu no tempo.

    Numa construção antiga, os fios passaram por reformas, mudaram de rota, foram reaproveitados; em ambientes corporativos, painéis lotados e cabeamento paralelo tornam qualquer diagnóstico um quebra-cabeça; já em instalações novas, a pressa na entrega costuma custar organização: cabos sem identificação, diferentes padrões de terminação e documentação incompleta.

   Nesse cenário cheio de fios que parecem se multiplicar sozinhos, o rastreador de cabos surge como um verdadeiro herói. Com ele, não é preciso sair puxando fio por fio ou perder horas tentando adivinhar para onde cada cabo vai. O equipamento permite identificar rapidamente a origem e o destino de uma linha, mesmo quando ela passa por dutos, paredes ou está escondida em um rack confuso.

    Naturalmente, uma ferramenta tão útil e quase indispensável vem acompanhada de um custo — que pode ser bem salgado, dependendo dos recursos disponíveis. Mas aí surge a pergunta: por que não construir o seu próprio rastreador? Ele certamente não terá todas as funções de um modelo comercial, mas com certeza vai te tirar de várias enrascadas.

  O transmissor é esse: 

   Esse circuito usa portas inversoras CMOS, do tipo 40106, para formar dois osciladores que se combinam e produzem um som intermitente. Isto para que o som do rastreador se destaque em relação ao ruído naturalmente presente nos cabeamentos . 

    O primeiro oscilador é formado pelo capacitor C1 de 1 µF, o resistor R1 de 470 k e um inversor. Esse conjunto gera um sinal quadrado de baixa frequência, que funciona como modulador. 

     Já o segundo oscilador é feito com o capacitor C2 de 10 nF, o resistor R2 de 120 k . Ele oscila em uma frequência maior , dentro da faixa audível, produzindo o tom principal. 

     Os sinais desses dois osciladores  são misturados através dos resistores R3 e R4, de 1 k cada. O resultado é que o oscilador rápido, que gera o som, é modulado pelo oscilador lento, criando o efeito de tom intermitente, típico de sirenes ou alarmes. O capacitor C3 de 1,5 nF faz o acoplamento do sinal para a saída, bloqueando a componente contínua e permitindo que apenas a parte alternada, ou seja, o áudio, seja transmitida para a garra jacaré de saída. Assim, o circuito inteiro se comporta como um gerador de sirene simples, alimentado com 9 V.

Visto o emissor, agora é a vez do receptor :

   Temos agora um amplificador de captação de sinal usando um JFET 2N3819 como estágio de entrada.

   O que acontece é o seguinte: a antena (usar fio encapado para proteção de Q1) capta sinais elétricos no ambiente. Esses sinais chegam ao gate do JFET através de C3 (100 pF), que funciona como capacitor de acoplamento, permitindo a passagem da variação de tensão . O resistor R1 (3M3) mantém o gate polarizado em nível adequado, praticamente em alta impedância, o que permite que até sinais muito fracos sejam captados e amplificados.

    O sinal amplificado é então acoplado via C4 (100 nF) para a entrada do amplificador PAM8403. O resistor  R3 (47k) atua como carga de saída, ajustando o nível de sinal para não saturar o módulo.

    A fonte de 4,5 V (três pilhas) é filtrada por C1 (220 µF) e C2 (100 nF), evitando oscilações e ruídos indesejados . O módulo PAM8403, é um amplificador estéreo de baixa potência (mas aqui está sendo usado em mono, apenas em um canal). Esse módulo aumenta bastante a potência do sinal, permitindo que o áudio seja reproduzido no alto-falante de 8 Ω.

   Ou seja, o circuito funciona como um sensor/amplificador de campo elétrico: o JFET capta e dá um primeiro ganho, e o PAM8403 leva o sinal para o alto-falante.

   Agora é só usar: conecte as garras jacaré no par metálico, pressione o pushbutton e comece a seguir o sinal pelo caminho. O sistema também pode ser usado para rastrear cabos de dados (como cabos de rede), bastando adaptar um conector adequado no lugar das garras jacaré.

   E já deixo o aviso antes da dúvida aparecer: nunca conecte em cabos elétricos energizados.

Acione Um Relé De 24V Com Uma Bateria De 9V

   Precisa, por algum motivo que só você sabe, acionar um relé de 24 V a partir de uma fonte de 9 V? Pois é, parece impossível à primeira vista — mas existe um jeitinho eletrônico para isso.

     

   

     O segredo está em usar um capacitor como aliado. Para entender, vamos dar nomes aos pontos do circuito: chamaremos a junção de R1 e R2 de ponto B e a junção de D1 com o negativo de C1 de ponto C.

   Com o botão S1 aberto, o resistor R1 mantém o ponto B em +9 V, enquanto o ponto C fica próximo do terra por meio do diodo D1. Isso faz com que o capacitor C1 se carregue com algo próximo de 9 V, com seu polo positivo em B e o negativo em C.

 Quando o botão S1 é pressionado, acontece a mágica: o capacitor, já carregado, fica momentaneamente em série com a fonte de 9 V. Ao mesmo tempo, o transistor PNP Q1 recebe um pulso negativo na base e começa a conduzir. O resultado é que a bobina do relé não vê apenas os 9 V da fonte, mas sim algo próximo de Vbat + VC1, ou seja, cerca de 18 V durante um curto intervalo.

   Esse “chute” inicial é suficiente para vencer a inércia do relé. Mesmo sendo de 24 V, o impulso gerado pela soma da fonte com a descarga do capacitor consegue atrair o núcleo e acionar os contatos, já que a tensão de pull-in costuma ser bem menor que a nominal.

  Dependendo do valor escolhido para o capacitor, o circuito pode apresentar um pequeno atraso no desligamento quando o botão é solto. Esse efeito de retardo pode ser explorado de forma útil em certas situações, funcionando como uma espécie de temporizador natural que mantém o relé acionado por alguns instantes após o comando.

Você conhece o PUT?

    Que PUT?

    Aquele  que impede que seu circuito execute .

   Brincadeiras à parte, o PUT (Programmable Unijunction Transistor) é um componente que assusta no nome, mas que na prática pode ser entendido de forma bem simples. Ele é parecido com o antigo UJT (Unijunction Transistor), só que mais versátil, porque você pode “programar” a tensão em que ele dispara usando resistores externos. 

  

 Pensa nele assim: o PUT fica parado, sem conduzir. Quando a tensão em seu ânodo atinge um certo valor (a tensão de disparo), ele liga de repente e permite que a corrente flua.  Este valor de disparo é programado pela tensão de Gate, a qual é basicamente determinada pelos resistores. 

    O circuito acima serve para compreender o funcionamento do PUT.  Funciona como um gatilho de tensão:  O LED permanece apagado até que a tensão no ânodo do PUT ultrapasse o limiar definido pelo Gate.  Quando isso acontece, o PUT conduz e o LED acende.  A tensão no ânodo é ajustável via trimpot de 1k. Brinque com os valores dos resistores para fixar o conceito.

  Acima,  um pisca led .  O circuito funciona como um oscilador de relaxação simples.  Dois resistores de 10 k formam um divisor de tensão que define a tensão de gate do PUT, determinando o ponto em que ele vai disparar. O capacitor de 10 µF carrega lentamente através do resistor de 120 k, e quanto maior o valor do resistor ou do capacitor, mais lento será esse carregamento. Quando a tensão no capacitor atinge a tensão de disparo do PUT, definida pelo divisor de 10 k, o PUT conduz, permitindo que a corrente flua do ânodo para o cátodo e acenda o LED. Após o disparo, o capacitor se descarrega parcialmente, o PUT se desliga e o ciclo recomeça, fazendo o LED piscar periodicamente. O tempo do temporizador, ou seja, o período de pisca do LED, depende principalmente do capacitor e do resistor de 120 k, enquanto o divisor de 10 k ajusta a tensão de Gate para que o disparo ocorra no momento certo.

   Agora, um circuito mais elaborado . Temos um temporizador para tempos não muito longos. Um curto momentâneo emC1 via botão de "START" zera a tensão no ânodo do PUT e impede seu disparo. Quando o botão é solto, o capacitor começa a se carregar lentamente através do resistor R3, fazendo com que a tensão no ânodo do PUT aumente gradualmente. Quando essa tensão ultrapassa a tensão do Gate somada a aproximadamente 0,7V, o PUT entra em condução. Esse disparo gera um pulso que ativa a base do transistor BC337, que então conduz e energiza o relé.

    Com o relé acionado, um de seus contatos realimenta o ânodo do PUT com tensão por meio de um resistor de valor menor (  R5 ). Essa realimentação mantém o PUT em condução mesmo após o capacitor descarregar, criando o efeito de trava — ou latch — no circuito.

    Esse funcionamento é inteligente porque utiliza o tempo de carga do capacitor como um temporizador natural, garantindo que o PUT só dispare quando a tensão estiver no ponto exato, evitando disparos acidentais. O relé realiza a trava de forma simples e mecânica, sem necessidade de lógica digital, e o circuito pode ser facilmente adaptado para aplicações como temporizadores, alarmes ou controle de carga com retardo.

    Com os valores mostrados ( R3- 3M3  e C1- 47uF ) o tempo estará por volta dos dois minutos.

  Agora que você conheceu o PUT , se encontrar um perdido no seu armário, não jogue fora. Vai que ele está só esperando a hora certa de “conduzir” sua próxima ideia brilhante!

   E por falar em armário , você conhece o Mário?

Amplificador De Áudio CMOS

   Você sabia que dá para transformar um circuito digital em um amplificador de áudio simples? Um exemplo é o CI CMOS 4069, que normalmente é usado em projetos de lógica digital, mas pode ser adaptado para funcionar como um pré-amplificador ou como um pequeno amplificador para fones de ouvido. É importante entender que ele não foi feito para fornecer potência, então não consegue tocar alto-falantes diretamente. Para isso, seria necessário adicionar transistores ou usar um CI específico para áudio, como o LM386.

       O primeiro cuidado é escolher a versão certa do chip: use o 4069 unbuffered (CD4069UB ou HEF4069UB). As versões chamadas buffered não funcionam bem como amplificadores analógicos. Outro ponto essencial é a alimentação: ele funciona bem entre 4 e 12 V, e o valor mais comum é 9 V. Nunca ultrapasse esse limite, porque o CI ou a etapa de saída podem queimar.

   O funcionamento é simples: você pega uma das portas inversoras do chip e liga a saída de volta na entrada com um resistor, chamado resistor de realimentação. Esse resistor controla o ganho do sinal, ou seja, o quanto ele será amplificado. Se quiser menos ganho (e menos risco de distorção), basta diminuir esse valor. Se o som começar a “rachar” ou distorcer, você pode reduzir a amplitude do sinal de entrada ou usar um resistor menor.

   Dá também para usar duas portas do 4069 em sequência: a primeira amplifica e a segunda serve como buffer, ajudando a reforçar o sinal. Porém, quanto mais portas você usa, mais ruído o circuito pode gerar. Para melhorar o resultado, é bom colocar capacitores de desacoplamento perto do chip, garantindo que a alimentação fique estável.

  Neste  projeto  o 4069 é usado apenas como pré-amplificador, enviando o sinal para um estágio final de potência, feito com transistores .

 Segue abaixo a minha sugestão de placa. Note que há um pequeno erro: o resistor de 100k está ligado de forma incorreta. Ele deve ter um terminal conectado ao pino 9 do 4069 e o outro ao negativo do capacitor de 470µF, conforme indicado no diagrama. A correção é simples — basta refazer essa ligação por baixo da placa na posição correta e pronto. Assim que possível, atualizo o desenho da placa com a correção.

     Agora, é importante saber as limitações: o 4069 não foi projetado para trabalhar dessa forma, então pode esquentar e não é tão confiável como um amplificador de áudio convencional. Esse tipo de uso do 4069 funciona bem em situações de pré-amplificação ou em circuitos de efeitos sonoros simples. Outra limitação é a fidelidade: o sinal tende a apresentar distorções e a resposta em frequência não é muito ampla, o que restringe seu uso a aplicações experimentais ou criativas. Mesmo com essas limitações, o 4069 pode ser aproveitado em pequenos pré-amplificadores, pedais de guitarra que exploram a distorção do sinal, ou ainda em projetos de baixo custo voltados ao aprendizado de eletrônica aplicada ao áudio.

Faça Um Zener Ajustável

 A maioria dos visitantes deste blog devem conhecer o diodo zener. Um diodo zener é um tipo especial de diodo projetado para operar em inversão (polarização reversa) e manter uma tensão praticamente constante nos seus terminais quando a corrente ultrapassa um certo valor. 

 Uma característica interessante do zener é  que , quando precisar,  nunca vai ter o valor que precisa no seu estoque :) .

 Isto é facilmente resolvido com o próximo circuito:

   Com esse arranjo, se a tensão que você precisa não for um valor padrão ou não estiver disponível no momento, é possível resolver facilmente apenas ajustando o trimpot.

   O circuito funciona como se fosse um componente de dois terminais, parecido com um diodo zener. 

    Quando aplicamos a tensão com a polaridade correta, os dois transistores permanecem desligados até que a tensão no divisor resistivo (formado pelo resistor de 1 kΩ e pelo potenciômetro) seja suficiente para ativar a junção base-emissor do BC327. Um ajuste no trimpot permite variar esta tensão.

  Quando a tensão for suficiente , o BC327 começa a conduzir e gera uma corrente em seu coletor.   Essa corrente que sai do coletor  vai polarizar o resistor de 1k  e também a junção base-emissor do transistor BC337.   À medida que a base de T2 recebe mais polarização direta, ele conduz cada vez mais, permitindo uma corrente maior entre seu emissor e coletor.

    Como o emissor e o coletor do transistor BC337 estão ligados diretamente aos dois terminais do circuito, quando a tensão aumenta a corrente pelo circuito também cresce. Esse aumento de corrente faz com que a tensão nos terminais caia, equilibrando o sistema.   Dessa forma, se a tensão aplicada tentar subir, o circuito atua automaticamente para reduzi-la. Olha que interessante : temos um circuito que atua como um diodo zener!

  Agora é só calcular  o resistor Rz como você faria para um zener comum. Para não exceder a potência dos transistores e evitar aquecimentos, considere como um zener de 500mW.