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Hênio Antônio Botto da Costa Neto

Anndrey Gabriel Rocha Franca

Lucas Caldas de Oliveira

Danilo Goes Paz de Araujo

Relatório de Sistemas Digitais

Projeto de Final de Ano

Clapper

Aracaju - SE

23 de Fevereiro de 2012

Hênio Antônio Botto da Costa Neto

Anndrey Gabriel Rocha Franca

Lucas Caldas de Oliveira

Danilo Goes Paz de Araujo

Relatório de Sistemas Digitais

Projeto de Final de Ano

Clapper

Trabalho referente à disciplina de Sistemas Digitais do segundo ano do Curso Técnico de Nível Médio Integrado em Eletrônica do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Sergipe. Orientado pelo professor Edson Barbosa Lisboa.

Aracaju – SE

23 de Fevereiro de 2012

Índice

1. Introdução..............................................................................................01

2. Funções gerais........................................................................................02

3. Descrição por bloco................................................................................03

3.1. Microfone de Eletreto.................................................................03

3.2. Captação do Som, Filtragem e Ganho...........................................04

3.3. Temporização das Palmas Através de um LM555.........................05

3.4. Contagem de Palmas Através de um Flip-Flop .............................06

3.5. Saída..............................................................................................07

4. Protótipo................................................................................................08

5.Circuito Montado Na Placa......................................................................09

6. Conclusão...............................................................................................10

7. Bibliografia..............................................................................................11

1. Introdução

Para este projeto, utilizando conhecimentos já estudados, nós, com auxilio de projetos encontrados na internet, montamos um sistema de controle que consiste em um interruptor eletrônico, o qual deve ser capaz de ligar e desligar um LED apenas batendo as palmas das mãos.

Seu principio de funcionamento se baseia na utilização de um simples microfone de eletreto, capaz de gerar um sinal muito intenso, devido à alta freqüência e a intensidade do som propagado pelo bater das palmas. Esse sinal deve ser interpretado por um circuito como um pulso de entrada que está ligado a um LM555 e a um flip-flop, o qual será responsável por ligar ou desligar o interruptor do sistema.

Em nosso projeto criamos o circuito com o objetivo de apenas acender um LED, mas com opção de acoplar um circuito de potência, com relé, podendo acionar uma lâmpada por exemplo.

2. Funções gerais

Esse é o circuito do clapper. Resumidamente, seu funcionamento é dividido em três partes: Captação do som, filtragem e ganho; Temporização das Palmas Através de um LM555 e Contagem de Palmas Através de um Flip-Flop para acionar a saída. Essas funções serão explicadas abaixo detalhadamente.

3. Descrição por bloco

3.1. Microfone de Eletreto

O microfone de eletreto 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 10kohm para limitar a corrente que passa pelo microfone. 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 33 nF já foi usado no projeto.

3.2. Captação do Som, Filtragem e Ganho

Assim como foi dito acima, o microfone de eletreto necessita de um resistor para limitar sua corrente e de um capacitor para filtrar as freqüências, e essa é a função de R1 e C1 no circuito. R2 e R3 formam um divisor de tensão que serve de controle para a corrente que vai à base do transistor Q1. O transistor Q1 satura ao receber um pulso do microfone e alimenta C2 que por sua vez alimenta a base do Transistor Q2 fazendo com que ele sature e envie uma tensão para o 555.

O resistor R5 serve apenas para limitar corrente, já o resistor R4 é o responsável pelo ganho conseqüentemente a sensibilidade do circuito, após vários testes nós optamos por mudar o R4 de 2,2 Kohms para 10 Kohms e colocamos em série um Potenciômetro de 10 Kohms.

3.3. Temporização das Palmas Através de um LM555

O circuito do temporizador foi montado com um LM555 configurado como um monoestável. 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 (pino 2). Nesse caso, a tensão de alimentação será de 5V, já que a alimentação do circuito é de 5V. Na saída do LM555 teremos um flip-flop que será responsável por transformar essa tensão em níveis lógicos 1 e 0, possibilitando ligar ou desligar o LED.

       Na entrada de disparo do 555 foi conectada a saída do amplificador. Dessa forma, sempre que o microfone gerar um sinal elétrico capaz de disparar o LM555, 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 C4.R6

  Desejamos um tempo de aproximadamente 110 ms e escolhemos arbitrariamente um capacitor de 1 uF, logo temos que R deve ser igual a 100k ohm.

3.4. Contagem de Palmas Através de um Flip-Flop D

Para alternar o estado do LED que será acionado pelas palmas usamos um flip-flop tipo D, encapsulado no CI4013. Esse flip-flop, com clock ativo em 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, liga-se o flip-flop com uma configuração tipo T ,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. Nesse projeto foram usados dois Flip-Flops para fazer com que o LED fosse acionado com duas palmas.

3.5. Saída

O LED será conectado à saída Q desse flip-flop por meio de uma resistência de 2,2K 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 sua presença é importante.

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 componente do circuito.

4. Protótipo

5. Circuito Montado Na Placa

6. Conclusão

O circuito não apresentou muitos problemas no processo de montagem apenas na questão de valores, nós trocamos o capacitor do filtro do microfone, ao invés de 33nF colocamos 33pF, isso fez com que o microfone não gerasse corrente suficiente para fazer com que a saída fosse acionada e o LED acendesse.

        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, projeto é o mesmo.

7. Bibliografia:

· http://thalesnicoleti.blogspot.com/2010/07/interruptor-por-palmas.html

· http://eletronicaerlich.blogspot.com/2010/08/clapper.html

· http://www2.eletronica.org/projetos/interruptor-eletronico-controlado-por-som

· http://2.bp.blogspot.com/_k5Jsx3qdWI/TFN0hEAYjLI/AAAAAAAAAKY/jyOYb8zfwRI/s1600/mic+bom.jpg