Relatório Completo do Clapper

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
Página |1
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.
Página |2
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.
Página |3
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.
Página |4
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.
Página |5
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.
Página |6
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.
Página |7
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.
Página |8
4. Protótipo
Página |9
5. Circuito Montado Na Placa
P á g i n a | 10
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.
P á g i n a | 11
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-porsom

http://2.bp.blogspot.com/_k5Jsx3qdWI/TFN0hEAYjLI/AAAAAAAAAKY/jyOYb8zf
wRI/s1600/mic+bom.jpg