sexta-feira, 30 de julho de 2010

INTERRUPTOR POR PALMAS

Para os projetos que realizo, busco sempre auxílio no conhecimento de trabalhos anteriores e juntando um pouco com as necessidades e tecnologias atuais, tentei projetar um sistema de controle que consiste em um interruptor eletrônico, o qual deve ser capaz de ligar e desligar um LED apenas com o Bater as Palmas da Mãos ou um Estalar de Dedos, porem esse projeto é muito versátil e facilmente modificado para acionar realmente uma lâmpada de verdade mais explicarei mais em breve.
Seu principio de funcionamento se baseia na utilização de um simples microfone, capaz de gerar um sinal muito intenso devido à alta freqüência e a intensidade do som propagado pelo Bater as Palmas ou Estalar os Dedos. Esse sinal deve ser interpretado por um circuito como um pulso de entrada que está ligado a um flip-flop, o qual será responsável por ligar ou desligar o interruptor do sistema.
O desenvolvimento do projeto segue abaixo.

Captação do som e filtragem

Para captar o sinal sonoro, usaremos como entrada para o circuito um microfone de eletreto. Seu diagrama esquemático é mostrado abaixo:

Parte de captação do áudio.



Microfone de eletreto.

O microfone capta a vibração do ar provocado pelo som, transformando essa vibração mecânica em impulsos elétricos, produzindo ondas de mesma freqüência do som que o gerou. Ele está ligado em série com o resistor de 10k ohm para limitar a corrente que passa pelo microfone (chave de pull up). É necessário também observar a polaridade do microfone.
Em seguida, o sinal gerado passa por um filtro que elimina a componente contínua do sinal (devido à tensão dc de 5V) e atenua parte da freqüência da fala, já que somente é desejável que o circuito seja acionado por ruídos muito intensos. Dessa forma, um capacitor de 200 nF já é suficiente para filtrar a componente contínua.

Amplificação do sinal e pullup

O som produzido por palmas gera sinais elétricos de amplitudes muito baixas no microfone de eletreto. Esses sinais precisam ser amplificados e nesse projeto se decidiu por um ganho de 330.

Op amp TL072 ( amplificador operacional).



TL072 Amplificador operacional.



Pinagem do Op amp TL072.


Observe que o nosso amplificador é inversor, desta forma o sinal entra no terminal inversor do amplificador. Logo, para uma resistência de 330k ohm na realimentação, teremos aproximadamente um ganho de 330.
Novamente, ao capturarmos o sinal no final do estagio de amplificação, teremos agora uma tensão de pico equivalente a cerca de 4 a 5 V.
Essa tensão de saída do comparador vai ativar um temporizador, que será explicado a seguir.

Para garantir um disparo sem interferencia no trigger do nosso temporizador, conectamos um filtro de 680 nF e uma resistência de pullup de 10k ohm.


Capacitor ceramico de 680 nf como filtro.


Temporização

       O circuito do temporizador foi montado com um LM 555 configurado como um monoestável, já utilizado em práticas anteriores. Seu funcionamento permite elevar a tensão em sua saída para o valor da alimentação e mantê-la assim por um determinado período sempre que um pulso surgir na sua entrada de disparo (trigger). Nesse caso, a tensão de alimentação será de 5V, já que a alimentação do circuito é de 5V. Na saída do 555 teremos um flip-flop que será responsável por gripar o circuito em níveis lógicos 1 e 0, possibilitando ligar ou desligar o LED.
       Na entrada do trigger do 555 foi conectada a saída do amplificador. Dessa forma, sempre que o microfone gerar um sinal elétrico capaz de disparar o 555, a saída permanecera por um período de tempo satisfatório ativada. Para que essa constante de tempo seja alcançada devemos calcular seus parâmetros de acordo com a fórmula apresentada abaixo:
T = 1,1 CR
 Desejamos um tempo de aproximadamente 8 ms e escolhemos arbitrariamente um capacitor de 680 nF, temos que R deve ser igual a 10,7k ohm. Considerando esse valor, usaremos o valor comercial mais próximo e mais comum, que é 10k ohm.  Logo, o novo valor para o tempo será de 7,48 ms.




Parte de temporização LM555.



CI LM555 (timer).



Pinagem do LM555 (timer).

Na saída do monoestável, conectamos mais um filtro de altas freqüência, o capacitor de 100 nF, e também implementamos um pulldown (resistor de 10k ohm ), buscando evitar que clocks indesejados apareçam no flip-flop.




Outro filtro.

Acionamento
Para alternar o estado do LED que será acionado pelas palmas usaremos um flip-flop tipo D, encapsulado no CI4013. Esse flip-flop, com clock sensível a borda de subida, muda seu estado de saída para o mesmo estado que estiver na entrada D quando um pulso de clock for emitido ao circuito. Nesse projeto, o pulso de clock será a saída do temporizador 555. Para garantir que o circuito irá alternar seus estados a cada pulso de clock, ligaremos o flip-flop como flip-flop tipo T (toogle), onde conectamos a saída Q’ diretamente a entrada D. Assim, sempre que a saída Q estiver em 0, a saída Q’ vai estar em 1. Quando um pulso de clock chegar até o circuito, a saída Q muda para 1, a Q’ para 0 e quando um novo pulso chegar ao clock, a saída Q voltará para 0.
O LED será conectado à saída Q desse flip-flop por meio de uma resistência de 470 ohm. A importância dessa resistência é a limitação da corrente que passa pelo LED. É importante ressaltar que o LED será ligado ao flip-flop, ou seja, a corrente por ele drenada será fornecida por esse dispositivo. Nesse caso não tem muito problema porque a corrente é baixa. Mas para a ligação de outros componentes que drenem uma corrente alta se faz necessário um circuito de acionamento um pouco mais completo, com transistor e até relé, para aplicações que envolvem sistemas de potência.





CI  flip-flop CD4013.



 flip-flop CD4013.



Pinagem do CDflip-flop 4013.


        O circuito não apresentou muitos problemas no processo de desenvolvimento uma vez que ele foi montado seguindo as etapas explicada. Um forte exemplo para esse fato é o tempo estimado para o monoestável foi de 7,48 ms e o obtido na prática de 7,7 ms. Valores esses muito satisfatórios para o que foi projetado.
        Esse projeto pode ser considerado um protótipo para uma aplicação mais útil. Uma delas, simples e que pode ser muito usada no dia-a-dia, é o acionamento da iluminação de um determinado ambiente por palmas ou um estalar de dedos. Algumas modificações se fazem necessárias, como a remodelagem da parte de acionamento com a inserção de um transistor ou um relé de potência, mas o corpo do projeto é o mesmo.

Para uma montagem para acionamento de uma carga maior podemos utilizar um simples acionamento com um transistor BC548, e é muito importante colocar em anti-paralelo com o relê um diodo, esse impede que correntes induzidas pela bobina do relê danifique algum componete do circuito.

 

Acionamento de potência.

O final do projeto juntando todas as etapas anteriormente esplicadas separadamente tem a seguinte configuração:



Montagem final.


25 comentários:

  1. olá amigo gostei mt do seu projeto , gosto bastante de eletronica entendi todo o projeto só não a parte que usar esse circuito para desligar uma lampada , gostaria de saber se vc pode me explicar melhor por email meu email segue abaixo espero contato

    netu.u@hotmail.com

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    1. Olá, na verdade eu fiz todo o circuito para acionar um led, ai no final eu coloquei um esquema para ligar um rele, e conseguir acionar uma carga maior como uma lampada

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  2. meu amigo, se eu quisesse por um pic, vamos dar um exemplo, se eu estalar os dedos ele acende a luz de pouco a pouco, se eu bater palmas ele acende e se eu baster palmas ele apaga novamente, sera que tem como?? tambem nao intendi como coloca isso para a luz?? se puder me esclarecer agradeço!!
    meu e mail e
    rodrigo_kotleviski_17@hotmail.com

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  3. para trabalhar com um pic teria que programar
    duas funções de captação para frequências sonoras
    diferentes.

    por exemplo
    iria capturar a onda sonora do estalo para quando reconhecida esta senoide push on/ligar

    e a frequência da palma para push off/desligar

    outro exemplo talvez seria estudar um pouco sobre
    low-pass e hi-pass divisão e corte de frequência
    baixa e alta e tambem mid-pass.

    espero ter ajudado e algo

    By DR. technology Kriasound Developer of brasil

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  4. Ola amigo, gostei mto do seu projeto...esse circuito vou alimentar com 5V correto?

    E voce poderia me explicar como eu faço para ligar e desligar uma lampada 127V?? Ficarei mto grato se vc puder me responder neste e-mail

    douglasnigri@gmail.com

    Obrigado

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    1. Use um relé! No local do led vc adapta um relé q suporte essa tensão de 127V

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  5. estava precisando de um circuito desses... muito bom! mas fiquei com algumas duvidas. vc poderia me enviar a relaçao de componentes que foram usados, por exemplo vc so usou resistor ou usou algum potenciamentro????
    obrigado Carlosaveles@hotmail.com

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  6. Este comentário foi removido pelo autor.

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  7. Este comentário foi removido pelo autor.

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  8. ola thales eu posso colocar um rele ao interruptor pra acionar a lampada daria certo pela minha teoria acho que sim

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  9. sim sim eu jogo um exemplo em baixo de um sistema de potencia é só ligar no lugar do led

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    1. Oi gostaria de saber como testar o circuito até a saída do 555 pois se eu forçar a saida do pino dois do 555 com 0v ele fica alternando o led desliga e liga mas a parte até a saida do tl072 fica sempre em 5v e tambem gostaria de saber se tem a necessidade de ter alimentação simetrica no tl072.

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  10. Boa noite Thales, gostei muito do seu blog.
    esse projeto eu gostaria de fazer ele,e queria sber se seria possivel voce me passar a lista completa dos componente?
    Agradeço desde já.
    Abraço.
    heldergoncalves.r@hotmail.com

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    1. Todos os componentes estao escritos aew nas imagems, clic em cima das imagens e vc podera ver certinho com detalhes

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  11. velho o meu circuito não funcionou... qual a dferença entre o terra e o vss?

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  12. Não sei "ler" o circuito assim, tem como alguem postar ou fazer uma montagem dele para 12v mas ilustrado?? porfavor... não sei mais o que eu faço

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  13. oi! muito legal este circuito!
    Estou tentando fazer ele mas estou com algumas duvidas..
    não achei os capacitores de 200nF e 20nF só achei 220nF e 22nF, há muita diferença?
    há ´roblema se alimentar o circuito com 6V ao invés de 5V?
    tenho um CI7474 posso coloca-lo no lugar do CD4013??

    muito obrigada!

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  14. estava precisando de um circuito desses... muito bom! mas fiquei com algumas duvidas. vc poderia me enviar a relaçao de componentes que foram usados, por exemplo vc so usou resistor ou usou algum potenciamentro????

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  15. Estou precisando simular esse circuito. Qual simulador vc indica? Agradeço desde de já a resposta

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  16. ola meu nome é marcos seu circuito é muito bem desenvolvido preciso saber oque muda para eu acionar uma lampada 127v
    se puder me resp no email q segue abaixo
    marcosvinicius399@rocketmail.com

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  17. ola, estou a analisar este teu projeto para uma futura montagem, e notei que não há um filtro de passa faixa, e os filtros que tens aí são em grande maioria passa altas para frequências muito baixas, estava estudando a frequência da palma e realmente não é uma única, mas existe uma região no espectro de frequência entre 1776HZ e 5615 HZ onde se destacam mais, queria saber se ele não te deu problema com todos os sons já que não diferencia tonalidades e frequências acima dos 80HZ e se eu colocar um passa faixa para essas frequências não melhoraria, queria saber também a finalidade do pull up antes do monestavel, desde já agradeço, se por ventura tu for responder, envia para o email msoaressigales928@gmail.com

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  18. Bom dia, amigo! Parabéns pelo trabalho! Você tem como me mandar esse esquema por e-mail? Pode ser adaptado em um ventilador comum ou somente de teto? Agradeço! baldner@terra.com.br

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  19. Parabens meu amigo; muito legal seu projeto.
    Gostaria que ligasse uma lampada de 127v.
    E-mail: marciovs.pdg@gmail.com

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  20. Ola Tales minha filha participa do projeto pescar e para o desenvolvimento deles deveriam apresentar um projeto na area de acessibilidade. Fomos pra net e te encontramos escolhemos o led acionado com palmas. Auxiliei ela montar o circuito e gostaria de saber se pode alterar para que acionasse somente com determinado som tipo apito, buzina, e que filtros e ou circuitos teriamos que utilizar

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