{"id":310,"date":"2013-10-16T14:22:38","date_gmt":"2013-10-16T14:22:38","guid":{"rendered":"http:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/?page_id=310"},"modified":"2013-10-16T15:43:13","modified_gmt":"2013-10-16T15:43:13","slug":"interruptor-controlado-por-som","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/ideias-de-projectos\/interruptor-controlado-por-som\/","title":{"rendered":"Interruptor Controlado por Som"},"content":{"rendered":"

Interruptor Controlado por Som<\/strong><\/p>\n

Autor:<\/strong> Marco Roda\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Data:<\/strong>\u00a0Setembro 2013 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Contacto:<\/strong>\u00a0marcoroda20@gmail.com<\/p>\n

Resumo<\/strong> –\u00a0Este projeto tem como objetivo controlar (ligar\/desligar) qualquer aparelho el\u00e9trico atrav\u00e9s do som. Com um simples estalar de dedos ou um bater de palmas, uma carga pode ser accionada ou desligada.\u00a0O principio de funcionamento baseia-se num simples microfone de eletreto (podem achar um, num microfone para desktop). O microfone ser\u00e1 respons\u00e1vel por captar o som gerado pelo bater de palmas, produzindo assim um sinal el\u00e9trico muito fraco. Esse sinal passar\u00e1 de seguida por um est\u00e1gio de amplificador. O sinal amplificador, ligado no pino 2, ir\u00e1 provocar otrigger<\/i>\u00a0do conhecido oscilador monoest\u00e1vel 555. Assim, o 555 gerar\u00e1 um impulso que ser\u00e1 entregue ao clock do Flip-Flop D, que com a entrada D ligada \u00e0 sa\u00edda Q negada, ir\u00e1 funcionar no liga\/desliga sempre que recebe um impulso.\u00a0Ser\u00e3o necess\u00e1rios alguns filtros, de modo a que n\u00e3o existam varia\u00e7\u00f5es n\u00e3o desej\u00e1veis na sa\u00edda.<\/p>\n

O circuito completo \u00e9 apresentado abaixo.\u00a0Como podem verificar, dividi o circuito em diferentes blocos, de forma a tornar mais f\u00e1cil a compreens\u00e3o do mesmo.<\/p>\n

\"ICS_esquema\"<\/a><\/p>\n

Explica\u00e7\u00e3o dos Blocos do Circuito:<\/strong><\/p>\n

Alimenta\u00e7\u00e3o e Regula\u00e7\u00e3o:<\/span>\"ICS_alimentacao\"<\/a><\/p>\n

Este bloco \u00e9 composto por um LED de indica\u00e7\u00e3o se a placa est\u00e1 ligada ou desligada,\u00a0cont\u00e9m um conector para a liga\u00e7\u00e3o de uma pilha de 9V e um regulador de tens\u00e3o linear LM7805. Todo o circuito \u00e9 alimentado por 5V, excepto o amplificador AD820 que \u00e9 alimentado por 5V e -5V.<\/p>\n

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Convers\u00e3o de tens\u00e3o positiva para negativa:<\/span><\/p>\n

Existem muitas formas de tornar este circuito funcional. A forma como eu o implementei, foi necess\u00e1rio uma tens\u00e3o de alimenta\u00e7\u00e3o sim\u00e9trica para o amplificador. Quer isto dizer que o AD820 tem alimenta\u00e7\u00e3o positiva e negativa, podendo a sua sa\u00edda variar entre -5V e 5V.\u00a0Para isso, fiz uso de um circuito da\u00a0Texas Instruments<\/i>\u00a0(podem pedir como samples), LM2611. Trata-se de um circuito capaz de produzir uma tens\u00e3o negativa atrav\u00e9s de uma tens\u00e3o positiva na entrada.<\/p>\n

\"ICS_conversor\"<\/a><\/p>\n

Aquisi\u00e7\u00e3o de Sinal:<\/span><\/p>\n

\"ICS_aquisicao\"<\/p>\n

Para a captura do som, foi utilizado um microfone de eletreto. Podem encontrar um nos microfones de um desktop. O microfone capta a vibra\u00e7\u00e3o do ar captado pelo som, transformando essa vibra\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica em impulsos el\u00e9tricos, produzindo ondas da mesma frequ\u00eancia do som que o gerou. Est\u00e1 ligado em s\u00e9rie com uma resist\u00eancia de 10k para limitar a corrente que passa pelo microfone. Aten\u00e7\u00e3o \u00e0 polaridade do microfone.\u00a0De seguida, o sinal gerado passa por um filtro que elimina a componente DC do sinal, provocada pela alimenta\u00e7\u00e3o DC de 5V. Um condensador de 100nF \u00e9 suficiente.<\/p>\n

Amplifica\u00e7\u00e3o do sinal e pull-up:<\/span><\/div>\n
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O som produzido pelas palmas gera sinais el\u00e9tricos de amplitudes muito baixas. Esses sinais precisam de ser amplificados, e feitos alguns testes de funcionamento decidi por um ganho de -220. No entanto, podem aumentar ou diminui a sensibilidade do circuito, introduzindo uma resist\u00eancia de valor vari\u00e1vel. O sinal na sa\u00edda do amplificador ser\u00e1 portanto negativo quando o microfone captar algum som. Como na entrada trigger do 555 est\u00e1 conectada uma resist\u00eancia pull-up for\u00e7ando a entrada a 5V, para que o trigger seja accionado e provoque o impulso na sa\u00edda, o sinal do amplificador ter\u00e1 que ser menor que 1\/3 VDD (ver comparador dentro do 555). Para tal, quando o som for captado, a sa\u00edda do amplificador tem que variar negativamente e por essa raz\u00e3o se utilizou uma montagem n\u00e3o inversora requerendo alimenta\u00e7\u00e3o sim\u00e9trica.<\/p>\n<\/div>\n

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Para garantir um disparo sem interfer\u00eancia no trigger do comparador do 555 (ver esquema interno), foi ligado um condensador em s\u00e9rie, eliminando poss\u00edveis disparos indesej\u00e1veis.\"ICS_ampsinal\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n

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555 Monoest\u00e1vel:<\/span><\/div>\n

\"ICS_monoestavel\"<\/a><\/p>\n

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Para provocar um impulso de\u00a0clock\u00a0<\/i>foi usado o circuito 555 como monoest\u00e1vel. O seu funcionamento baseia-se na produ\u00e7\u00e3o de um impulso na sa\u00edda, pino 3, assim que recebe o trigger (explicado anteriormente).\u00a0Desta forma, sempre que o microfone gerar um sinal el\u00e9trico capaz de disparar o 555, a sa\u00edda permanece por um per\u00edodo ativa. Esse per\u00edodo de tempo \u00e9 ajustado atrav\u00e9s da resist\u00eancia R3 e do condensador C3. Com uma resist\u00eancia de 10k e um condensador de 680nF, obt\u00e9m-se um pulso com 7.48 ms.<\/p>\n<\/div>\n

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Filtro de Alta Frequ\u00eancia:<\/span><\/div>\n
Na sa\u00edda do 555, foi ligado outro filtro e uma resist\u00eancia pull-down, fazendo com que\u00a0clocks\u00a0<\/i>indesejados sejam gerados.<\/div>\n
\"ICS_filtro\"<\/a><\/div>\n
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Flip-Flop D – Liga\/Desliga:<\/span><\/div>\n
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Para alternar o estado da sa\u00edda (poder\u00e1 ser conectado todo o tipo de carga), foi usado o circuito integrado CD4013. Este CI cont\u00e9m dois Filop-Flops D, no entanto apenas foi utilizado um.\u00a0O Flip-Flop D comporta-se como uma mem\u00f3ria, mudando apenas o seu estado para o estado presente na entrada D, quando for aplicado um impulso na entrada de\u00a0clock.\u00a0<\/i>Assim como a entrada D est\u00e1 lida \u00e0 sa\u00edda negada do Flip-Flop, em cada impulso de\u00a0clock\u00a0<\/i>(gerado pelo som) a sa\u00edda ir\u00e1 alternar ente o n\u00edvel l\u00f3gico ‘1’ e ‘0’. Obtendo assim um liga\/desliga sempre que o som captado \u00e9 capaz de gerar um\u00a0trigger.<\/i><\/p>\n<\/div>\n

\"ICS_flipflop\"<\/div>\n
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Interface de Pot\u00eancia:<\/span><\/div>\n

\"ICS_interface\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n

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Para verifica\u00e7\u00e3o do funcionamento e accionamento de uma carga ligada \u00e0\u00a0rede el\u00e9trica (se for desej\u00e1vel) foi implementada uma interface de pot\u00eancia recorrendo a um transistor funcionando na zona corte-satura\u00e7\u00e3o e um rel\u00e9. O rel\u00e9 que usei, \u00e9 de um p\u00f3lo apenas, contendo um contacto normalmente aberto (NA) e outro normalmente fechado (NF). Atrav\u00e9s destes contactos, \u00e9 poss\u00edvel ligar uma carga \u00e0 rede el\u00e9trica.\u00a0Para o c\u00e1lculo da resist\u00eancia R10, t\u00eam que ter em aten\u00e7\u00e3o \u00e0 resist\u00eancia da bobine do rel\u00e9 e com esse valor, calcular o valor da corrente de coletor. Neste circuito usei um transistor PNP BC237, no entanto um NPN serve perfeitamente tamb\u00e9m. Cuidado \u00e0 forma como o ligam, \u00e9 ligeiramente diferente.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Finalmente:<\/strong><\/div>\n
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Pois bem, com o circuito montado, \u00e9 hora de verficar o seu funcionamento! \ud83d\ude09<\/p>\n<\/div>\n

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Fiz um pequeno v\u00eddeo que demonstra o seu funcionamento, ora vejam:\u00a0Teste do funcionamento<\/a>.\u00a0De salientar que a sensibilidade com que circuito altera o seu estado, poder ser alterada atrav\u00e9s da resist\u00eancia R1 do andar de amplifica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<\/div>\n

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Com o circuito testado e a funcionar corretamente, procedi \u00e0 implementa\u00e7\u00e3o de uma PCB. O circuito utilizado para a PCB foi o circuito completo apresentado no in\u00edcio do artigo. A PCB foi desenvolvida apenas com duas\u00a0layers\u00a0<\/i>e com as especifica\u00e7\u00f5es t\u00e9cnicas da\u00a0OSH Park<\/a>. A PCB desenvolvida em 3D pode ser vista na figura abaixo.<\/p>\n<\/div>\n

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Se algu\u00e9m quiser os ficheiros de produ\u00e7\u00e3o, pe\u00e7am-me. Por outro lado, se quiserem adicionar outras caracter\u00edsticas \u00e0 vossa placa, o esquem\u00e1tico que utilizem est\u00e1 no in\u00edcio do artigo. Funciona! \ud83d\ude09<\/p>\n<\/div>\n

PCB final:\u00a0<\/strong>
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\"ICS_top\"<\/a><\/p>\n

\"ICS_bottom\"<\/a><\/p>\n

Espero que tenham gostado! \ud83d\ude09<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Interruptor Controlado por Som Autor: Marco Roda\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Data:\u00a0Setembro 2013 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Contacto:\u00a0marcoroda20@gmail.com Resumo –\u00a0Este projeto tem como objetivo controlar (ligar\/desligar) qualquer aparelho el\u00e9trico atrav\u00e9s do som. Com um simples estalar de dedos ou … Continue reading →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1176,"featured_media":0,"parent":115,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"showcase.php","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-310","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/310","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1176"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=310"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/310\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":332,"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/310\/revisions\/332"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/115"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/sites.ipleiria.pt\/eclub\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=310"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}