elektor 15elektor14

fornecida por IC5. Como uma das extre-midades de cada enrolamento é ligadoao sinal de onda quadrada, que alternaentre 0 V e um potencial próximo da ten-são de alimentação, a outra extremidadeestá na metade da tensão de alimentação.É sempre aplicada uma tensão igual ametade da tensão de alimentação a cadaum dos enrolamentos, alternando a suapolaridade de acordo com os estados dossinais I e Q. Isto é exatamente o que sepretende para controlar um motor depasso. É possível variar as rotações domotor usando o potenciômetro P1, noentanto, a velocidade é diferente paracada tipo de motor, porque depende donúmero de passos por volta. O motorusado neste protótipo tem um incrementode aproximadamente 9 º por passo, e asua velocidade pode ser ajustada numaescala de aproximadamente 2 a 10segundos por volta. Em princípio, qual-

quer velocidade desejada pode serobtida ajustando o valor de C1, desdeque o motor suporte essa velocidade. Afaixa de ajuste de P1 pode ser incremen-tada pela redução do valor da resistên-cia R5. A faixa de ajuste corresponde a1:(1000 + R5) / R5, onde R5 é dado emkOhms. Se um motor de passo é desli-gado, retirando a tensão de alimentaçãodo circuito, é possivel que o mesmo con-tinue a girar durante algum tempo, istodevido à sua inércia, ou seja, devido àcarga mecânica do motor. É também pos-sivel que a posição do motor não estejade acordo com os estados dos sinais I e Qquando a alimentação é restabelecida nocircuito. Como resultado, o comporta-mento do motor pode muitas vezes pare-cer confuso quando começa, no sentidoque ele pode avançar um passo nadireção errada antes de começar a mover-se na direção definida pelos sinais I e Q.

Estes efeitos podem ser evitados adicio-nando o interruptor S1 e uma resistênciade 1 k?, a qual pode ser usada para ini-ciar e parar o motor. Quando S1 éfechado, o sinal de relógio pára, noentanto, IC2 mantém os últimos níveis desaída. O TDA2030 tem uma proteçãointerna contra sobre aquecimento, o quefaz com que a corrente de saída diminuaautomaticamente se o integrado ficar muitoquente. Por esta razão, recomenda-se autilização de um dissipador de calor emIC3, IC4 e IC5, quando se utilizar ummotor de alta potência. A parte metálicado encapsulamento TO220 deve ser liga-da eletricamente ao terminal negativo dafonte de alimentação, como resultado osintegrados podem ser montados sem ani-lhas e micas de isolamento.

(050246-1)

Artigo original: Stepper Motor Controller –

July/August 2006

onda quadrada com uma frequência quepode ser ajustada usando o potênciometroP1. Esta frequência determina as rotaçõesdo motor. O código Grey é gerado porum contador decimal 4017. As saídas Q0a Q9 do contador passam ao estadológico alto sucessivamente, em resposta àstransições do sinal de relógio. O códigode Grey pode ser gerado a partir das saí-das usando duas portas OR, estas são for-madas por dois diodos e uma resistênciaem cada porta, de modo a produzir ossinais I e Q. O ‘I’ significado In-phase eenquanto que o ‘Q’ significa Quadrature,ou seja, tem uma defasagem de 90 grausem relação ao sinal I. É prática comumexcitar os enrolamentos de um motor depasso usando um circuito push-pull, umpara cada enrolamento. Este circuito édesignado por ponte em H. Isto torna pos-sivel inverter a direção da corrente atravésde cada enrolamento, necessária para umfuncionamento correto dos motores bipo-lares (aqueles cujos enrolamentos não têmparte central). Claro que, isto pode sertambém usado para controlar um motorunipolar. Em vez de usar um circuito push-pull do tipo referido, decidiu-se usar umintegrado amplificador de áudio

Gert Baars

Os motores de passo estão disponíveisnuma grande variadade de versões etamanhos, com uma variedade de ten-sões de funcionamento. A vantagemdeste controlador de uso genérico é queele pode ser usado com tensões de fun-cionamento, desde aproximadamente 5V a 18 V. Este controlador pode movi-mentar um motor com uma tensão depico igual a metade da tensão de ali-mentação, e pode facilmente lidar commotores de passo especificados para ten-sões entre 2,5-9 V. O circuito pode tam-bém fornecer ao motor correntes até 3,5A, o que significa que pode ser usadopara excitar motores relativamentegrandes. O circuito é também à provade curto-circuito e tem uma proteção con-tra sobreaquecimento integrada.

São necessários dois sinais para controlarum motor de passo. Em termos lógicos,eles constituem um código Grey, o que sig-nifica que existe dois sinais de ondaquadrada com a mesma frequência, mascom uma diferença de fase constante de90 graus. O integrado IC1 gera uma

050246 - 11

M1

M

TDA2030

IC3

2

1

4

5

3

TDA2030

IC5

2

1

4

5

3

TDA2030

IC4

2

1

4

5

3

R5

330k

P1

1M

LF356

IC1

2

3

6

7

4

1

5

R4

470k

D1

1N4148

D2

D3

D4

R65k

6R7

5k6

R9

10k

R8

10k

CTRDIV10/

IC2

CT=0 CT≥5

4017

DEC

14

13

15 12

11

10

16

4

9

6

5

1

7

3

2

& +

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

8

R3

100k

R2

100k

C1

0µ47

C2

2µ216V

U+

C3

1000µ25V

4x

R1

1k

S1

A1

B2B1

A2

"I"

"Q"

Controlador para motor de passo010

Controle de tonalidade 011Ton Giesberts

Em oposição ao circuito Baxandall muitodifundido em 1952, este controlador detonalidade fornece uma resposta em fre-quência plana, desde que o controlo debaixos e agudos esteja na mesma posição.Esta propriedade faz com que este circuitoseja muito interessante quando apenas épossível ajustar uma das tonalidades(baixos ou agudos). Essencialmente, é oajuste do controle de tonalidade que deter-mina a resposta em frequência e o grau decorreção dos baixos/agudos.

O circuito na Figura 1 é baseado emduas malhas C1-C2-C3/R9-R10-R11 e C5-C6-C7/R12-R13-R14. A primeira é para aresposta em alta-frequência (agudos), e asegunda para baixa-frequência (graves).Os pontos de corte dos filtros foram sele-cionados, combinando C4 e C8, para quea soma dos dois sinais de saída tenha umaresposta em frequência plana. Níveis desaída nas duas malhas idênticos são assegu-rados pelos valores das resistências R6 eR8, 7,15 kV e 6,8 kV, respectivamente.Contudo, em termos de funcionamento énecessário que os sinais de entrada das

duas malhas estejam em oposição de fase.Para um melhor desempenho e tambémpara fornecer algum ganho extra, o cir-cuito é excitado por um estágio “tampão”.O ganho de IC1.D é ligeiramente maiorque o de IC1.C para garantir que a curvade resposta se mantém plana tanto quantopossível, para ajustes de tonalidade idên-ticos. Como cada malha introduz umaatenuação de aproximadamente 1,72vezes, IC1.D e IC1.C são responsáveistambém por uma amplificação do sinal. O

ganho é ajustado para oito vezes, per-mitindo níveis de sinal na entrada até 1 V,sem se obter grande distorção. O ganhotambém compensa a atenuação, caso pre-fira manter o controle de tonalidade naposição intermediária, para uma respostaem frequência mais plana. Para os afi-cionados do áudio, vale a pena efetuartestes com o circuito, especialmente no quediz respeito ao ponto de cruzamento dasduas malhas. R3 e R4 determinam a faixado controle de tonalidade, que pode ser

(TDA2030), mesmo que isto possa pare-cer um pouco estranho. Em termos fun-cionais, o TDA2030 é um ampop depotência. Este possui um amplificadordiferencial na entrada e uma saída push-pull. IC3 e IC4 estão ligados como com-paradores, as suas entradas positivas sãoalimentadas pelos sinais I e Q, com asentradas negativas ajustadas a um poten-cial igual a metade da tensão de alimen-tação. Este potencial é fornecido pelo ter-ceiro TDA2030. O outro terminal dosenrolamentos é por sua vez ligado ametade da tensão de alimentação,

pág.14-19 (010-014).qxp 21.11.07 15:30 Page 14

Heino Peters

É bom olhar para todas as coisas que nosrodeiam e com base em determinadosacontecimentos ligar lâmpadas ou fazertocar alguns alarmes. Para nos ajudarnisso, a barreira de luz descrita nesteartigo pode ser usada para guardar umaentrada. O circuito pode ser usado parasinalizar se alguém está a caminhar pelocorredor, ou verificar se o carro foi esta-cionado de forma a poder fechar a portada garagem. O circuito consiste num emis-sor que envia luz infravermelha (IV) modu-lada, e num receptor que recebe e decodi-fica esse sinal. O circuito é quase insen-sível à luz do dia, sendo que pode serusado ao ar livre. O emissor (Figura 1)gera, aproximadamente 1000 vezes porsegundo, um sinal de 36 kHz, por umperíodo de 540 ms. O integrado IC1 foiconfigurado (C1, R1 e R2) para uma fre-quência de cerca de 1000 Hz. A saída deIC1 assegura que IC2 oscila a aproxi-madamente 1000 vezes por segundo porum período de cerca de 540 ms. IC2 estáconfigurado para uma frequência de 36kHz (C2, PI, R4 e R5). A saída de IC2 ali-menta o LED IV D1 através do transistor T1.C3 e R3 impedem que uma corrente altaque atravesse D1 possa gerar interferên-cia na linha de alimentação. O receptor(Figura 2) é muito simples, isto porque ointegrado IC3 faz quase todo o trabalho.Quando o integrado detecta um sinal IVcom uma frequência de 36 kHz, a saída

elektor16 elektor 17

incrementada usando valores de resistên-cias mais baixos. Os valores apresentadosgarantem uma faixa de controle de cercade 20 dB. O circuito IC1.B efetua a somados sinais, garantindo ainda uma inde-pendência da saída. O condensador C9bloqueia a tensão contínua e R16 protegea saída do ampop de efeitos provocadospor cargas de capacitivas elevadas. Final-

mente, a resistência R17 mantém a saídaa 0 V. A escolha do integrado com os qua-tro ampops não é crítica, no protótipousou-se o TL074, mas pode ser usado outrotipo de ampop, desde que apresente uma

boa estabilidade para um ganho unitário.É necessário ter também em atenção agama da tensão de alimentação. O grá-fico da Figura 2 (produzido por um anali-sador da Audio Precision) mostra algumas

curvas de resposta em frequência obtidaspelo ajuste dos dois controles de tonali-dade no mínimo, na posição intermediáriae no máximo. É de se lembrar que 0 dB corresponde à posição média dospotenciômetros. Foi desenhada uma placade circuito impresso para o projeto (Figu-ra 3). Os potenciômetros lineares podemser fixados diretamente à placa. Sãonecessárias duas placas de circuito paraaplicações estéreo.

(060015-1)

Artigo original: Paraphase Tone Control –

July/August 2006

EspecificaçõesConsumo de corrente (sem sinal aplicado) 8 mA

Sinal de entrada (máximo) 1 Veff (at max. gain)

Ganho: a 20 Hz +13.1 dB max.–6.9 dB min.

a 20 kHz +12.2 dB max.–7.6 dB min

Ganho (controle na posição intermediária) 2,38 vezes

Distorção (1 Veff, 1 kHz) 0,002 % (LB = 22 kHz)

0,005 % (LB = 80 kHz)

9

10

8IC1.C

2

3

1IC1.A

13

12

14IC1.D

6

5

7IC1.B

R1

10k

R2

10k

R6

7k15

R16

100 Ω

R12

2k2

R13

2k2

R14

2k2

R8

6k8

R4

10k

R5

1k

R9

8k2

R10

8k2

R11

8k2

R15

1M

R7

1k

R3

10k

K1

P2

100kTREBLE

P1

100k

BASS

C1

47n

C2

47n

C3

47n

C4

68n

C8

100n

C9

2µ2R17

100k

K2

C5

10n

C6

10n

C7

10n

4

11

IC1

C10

100n

C11

100n

+15V

-15V

+15V

-15V

060015 - 11

IC1 = TL074

1

-15

+6

-13

-11

-9

-7

-5

-3

+0

+2

+4

dBr A

20 20 k50 100 200 500 1k 2k 5k 10 k

Hz 060015 - 12

2

060015-1 (C) ELEKTOR

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

IC1

K1

K2

OUT1

P1

P2

R1 R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12 R

13

R14

R15

R16

R17

0 -

+ 0

600

15-1

060015-1 (C) ELEKTOR

3

Lista de componentes

Resistores:R1a R4= 10 kVR5;R7= 1 kVR6= 7,15 kVR8= 6,8 kVR9;R10;R11= 8,2 kVR12;R13;R14= 2,2 kVR15= 1 MVR16= 100 VR17= 100 kVP1;P2= potenciômetro de 100 kV,

linear

Capacitores:C1;C2;C3= 47 nF MKT, passo 5 mmC4= 68 nF MKT, passo 5 mmC5;C6;C7= 10 nF MKT, passo 5 mmC8;C10;C11= 100 nF MKT, passo 5

mmC9= 2,2 µF MKT, passo 5 ou 7,5 mm

Semicondutores:IC1= TL074

Diversos:K1;K2= Conector RCA para

montagem em PCI

PCI (Refª 060015-1), disponível na Guimocircuito(www.guimocircuito.com)

R2

1k

R1

6k8

C1

100n

C2

1n

R5

10k

R4

10k

10k

P1R6

10k

IC1

555

DIS

THR

OUT

TR

CV

2

7

6

4

R

3

5

8

1

IC2

555

DIS

THR

OUT

TR

CV

2

7

6

4

R

3

5

8

1

T1

BC517

D1

LD274 IR

R3

10Ω

+5V

060086 - 1 - 11

C3

100µ 16V

1

2

3

1IC4.A

6

5

7IC4.B

TSOP1736

TSOP1736

IC32

3

1

D2

1N4148

R9

10

0k

R10

10

k

R12

10

k

R11

10

k

R15

3k

3

R13

1k

R14

100k

C4

100n

C5

100μ16V

IC4

8

4

+5V

IC4 = LM393

060086 - 1 - 12

Feixe de luz interrompido

2

Barreira de luz modulada 012

pág.14-19 (010-014).qxp 21.11.07 15:30 Page 16

Karel Walraven

A maioria dos multímetrosdigitais tem uma sensibilidadede 200 mV e uma impedân-cia de entrada de 10 MV.Com esta informação, e deacordo com a lei de Ohm, é possível calcular a correntenecessária para obter o finalde escala, esta é de 20 nA. Na realidade, o leitorpossui um amperímetro muitosensível na sua mão. Agoraque sabemos isto, temoscomo missão fazer qualquercoisa com este conhecimento.Por outras palavras, aqui estáuma solução que requer um problema...

Por exemplo, tente fazer o seguinte:

Ligue a entrada comum do voltímetro àterra (um terminal de terra de umatomada de energia, etc.). Ligue um raiode uma velha roda de bicicleta, ou umbocado de fio de cobre, à entrada demedida do voltímetro, para servir deantena. Quando o leitor coloca esteimpressionante aparato no junto de umajanela durante um temporal, e ajusta omultímetro para a escala dos 200 mV,vai obter, com um pouco de sorte, algu-

mas variações no mostrador durante osrelâmpagos. Uma curiosidade é quepode ver a formação da carga estáticaantes do relâmpago, e imediatamentedepois do relâmpago a carga desa-parece. Esteja atento à sua própria segu-rança e à dos outros: não leve a antenapara o exterior. Isso é muito perigoso, eactualmente ainda existem pessoas quemorrem atingidas por relâmpagos!Teoricamente, é possível melhorar estedetector de relâmpagos. Um ponto ou umaextremidade afiada consegue coletar maiscarga do que uma simples extremidadearredondada. O leitor tem provavelmente

uma lâmina de barbear emcasa. Fixe essa lâmina notopo da antena. E, maisuma vez, tenha cuidadocom isso: mantenha ascrianças e animais afasta-dos. Pode ver na fotografiaa antena com uma volta notopo, onde a lâmina é presano interior dessa volta paraevitar ferimentos.A recepção pode sermelhorada se ionizar o arem redor da antena. Istopode ser feito recorrendoa materiais com algumaradioatividade.A maioria dos pavios usa-

dos em candeeiros a petróleo contémuma pequena quantidade de materialradioactivo. Também os detectores defumo, que trabalham com uma câmerade ionização são ligeiramente radioati-vos. No entanto, é melhor deixar osdetectores de fumo, porque estes contêmpor vezes substâncias venenosas, masum pouco de pavio de uma luminâria dequerosene pode ser fixada à lâmina debarbear, recorrendo a um pouco de colaepoxy.

(064015-1)

Artigo original: Multimeter as Lightning

Detector – July/August 2006

elektor 19elektor18

de IC3 comuta para zero. O circuito emis-sor alterna entre enviar um sinal IV de 36kHz durante 540 ms, e estar em “silêncio”durante 470 ms. Quando este sinal chegaao receptor (IC3), C4 descarrega atravésde D2. Como a entrada não inversora deIC4.A se encontra a 2,5 V, devido ao divi-sor resistivo R10 e R11, a saída de IC4.Acomuta para o nível alto. Nos períodos de“silêncio”, condensador C4 carrega par-cialmente através de R8, mas isto não ésuficiente para exceder a tensão de 2,5 V.Só quando a barreira de luz é interrompi-da é que C4 carrega o suficiente para quea saída de IC4.A comute para o nívellógico baixo. Como IC4.A tem uma saídaem colector-aberto, o condensador C5 édescarregado imediatamente e a saída deIC4.B comuta para um. Com R9 e C5 estesinal é aproximadamente de um segundo.Se aumentar o valor de R9 para 100 kV,este passa para aproximadamente 10segundos. R12 e R13 são incluídas paraprevenir a flutuação da saída em torno doponto de disparo, embora não haja real-mente risco disso acontecer. Em conjuntocom R14, a saída de IC4.B fornece umsinal lógico limpo, que pode ser usadopara posterior processamento. O modo

mais rápido de calibrar a frequência deIC2 para 36 kHz é usar o potenciômetroP1 com a ajuda de um osciloscópio. Senão tiver um disponível, aponte então oLED IV D1 para o receptor (IC3) e ajuste opotenciômetro P1 de modo que a tensãona entrada não inversora de IC4.A setorne tão baixa quanto possível. Énecessário certificar-se que durante a cali-bração IC3 não receba um sinal muitoalto, colocando o LED IV a uma distânciaconsiderável, ou então não o apontandodiretamente para o receptor. Se este pro-cedimento não funcionar, coloque então opotenciômetro P1 na posição central, oque normalmente resulta. Este circuito nãodeve ter problemas em funcionar com luzambiente. Se tiver problemas devido aexcessiva luz solar, que incide diretamenteem IC3, é necessário então colocar odiodo receptor dentro de um pequeno tubo

e apontar diretamente para o LED emissor.Deste modo, nenhuma luz solar incide dire-tamente sobre o receptor.Se o receptor e o emissor forem coloca-dos muito próximos é possível que oreceptor receba luz refletida nas paredes,até mesmo quando alguém estiver entreo emissor e o receptor. Neste caso, asolução é usar um pequeno tubo para oemissor e para o receptor (Figura 3).Certifique-se que os tubos são opacos(pinte-os de negro, por exemplo, casoseja necessário). Os fios entre o circuitoemissor e o LED IV podem ter vários me-tros de comprimento, sem se verificarqualquer tipo de problema. Nãocoloque, no entanto, o sensor IV (IC3)muito longe do circuito receptor.

(060086-2)

Artigo original: Modulated Light Barrier –

July/August 2006

D1

LED IV LD274 Sensor IV TSOP1736

060086 - 1 - 13

IR

3

Wolfgang Schubert

As perdas numa ponte retificadora podemtornar-se significativas quando estamos reti-ficando tensões muito baixas. A queda detensão numa ponte é de aproximadamente1,5 V. Isto equivale a cerca de 25 % parauma tensão de 6 V. Esta queda de tensãopode ser reduzida em aproximadamente50% se usarmos diodos Schottky, mas seriabem melhor se pudéssemos reduzir istopara praticamente zero. Ora, isso é pos-sível se usarmos um retificador síncrono.Neste caso, é usado um sistema de comu-tação ativo em vez de uma ponte retifi-cadora passiva.O princípio é muito simples: sempre queo valor instantâneo da tensão de entradaAC é maior que a tensão de saída retifi-cada, é ligado um MOSFET para permitira corrente fluir da entrada para a saída.

Como queremos ter um retifi-cador de onda completa, sãonecessários quatro FETs em vezde quatro diodos, normalmenteusados numa ponte retificadorade onda completa.As resistências Rl-R4 formam umdivisor de tensão para a tensãoretificada, e R5-R8 fazem o mes-mo para a tensão AC de entra-da. Assim que a tensão de entra-da é um pouco mais alta do quea tensão retificada, IC1.D liga oMOSFET T3. Da mesma maneiraque numa ponte retificadoraconvencional, o MOSFET diago-nalmente oposto a T3 tambémtem de ser ligado ao mesmo tem-po. Isso é efetuado por IC1.B. Apolaridade da tensão alter-nada é invertida durante a

próxima meia onda, assim IC1.C eIC1. A ligam respectivamente T4 e T1.Como se pode ver, os divisores de tensãonão são completamente simétricos. A ten-são de entrada é ligeiramente reduzida,causando uma pequena demora na con-dução dos FETs. Isto é melhor do que osligar imediatamente, pois isso levaria aum aumento das perdas. Nos divisores detensão é necessário garantir o uso deresistências com 1% de tolerância, ou 0,1%, caso seja possível obtê-las. O circuitode controle, em torno do TL084, é alimen-tado pela tensão retificada, sendo quenão é necessária uma tensão de alimen-tação auxiliar. Naturalmente, isso levanta

a pergunta de como isto pode funcionar.No princípio, não temos tensão de ali-mentação, sendo que o retificador nãodeveria trabalhar e nunca haveria qual-quer tensão de alimentação! Felizmente,aqui temos um pouco de sorte. Devido àssuas estruturas internas, todos os FETs pos-suem diodos internos, que permitem que ocircuito inicie com algumas perdas. Nãohá muito a dizer sobre a escolha dos FETs– o tipo de FET escolhido não é crítico.Pode usar os FETs que tiver mais à mão,mas tenha em mente que as perdasdependem da resistência interna dos mes-mos. Hoje em dia, um valor de 20-50mW é bastante comum. Estes FETs podem

suportar correntes até 50 A. Este valorpode parecer excessivo, mas uma cor-rente média de 5 A pode resultar facil-mente numa corrente de pico de 50 A.O IRFZ48N (55 V @ 64 A, 16 mW)especificado pelo autor já não é fabri-cado, mas como alternativa pode-se usaro IRF4905 (55 V @ 74 A, com umaresistência interna de 20 mV). Para ten-sões acima dos 6 V, é recomendadoaumentar o valor da resistência de 8,2kV, por exemplo, para 15 kV para 9 V,ou 22 kV para 12 V.

(060042-1)

Artigo original: Power MOSFET Bridge

Rectifier – July/August 2006

013

R2

8k2

R3

8k2

R6

8k2

R7

8k2

R5A

82Ω

82Ω

R5

10k

R8

10k

R8A

R1

10k

R4

10k

9

10

8IC1.C

6

5

7IC1.B

2

3

1IC1.A

13

12

14IC1.D

S

D

G T2

IRFZ48N

4A T

F1

S

D

G T3

IRF4905R11

68k

R10

68k

S

D

G T1

IRFZ48N

S

D

G T4

IRF4905

R9

68k

R12

68k

C1

2200µ 16V

C2

100n

C3

2200µ 16V

060042 - 11

6V

3A

IC1 = TL084 IC211

4

IRFZ48N

G

D

S

IRF4905

Ponte retificadora com MOSFETs de potência

Multímetro como detector de relâmpagos 014

pág.14-19 (010-014).qxp 21.11.07 15:30 Page 18