Eletronica - Sinalizador Duplo Com LED's

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    07-Jul-2015

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Universidade Federal de Viosa Centro de Cincias Exatas e Tecnolgicas Departamento de Engenharia Eltrica e de Produo

Projeto Final de Eletrnica I ELT 310

Sinalizador Duplo com LEDs e Sirene

Fbio M. de P. Santos 56190 Rodolpho V. A. Neves 56200

Introduo;O projeto final de eletrnica tratado neste relatrio conhecido como "Sinalizador de LED's", sendo conhecido principalmente pela sua ampla utilizao em modelismos e tambm por seu circuito possuir bastante semelhana com os circuitos utilizados em alertas de garagens de edifcios. Para que o projeto se torne um pouco mais complexo e interessante foi lhe adicionado um alto falante que ativado na mesma freqncia de funcionamento dos LEDs.

Objetivo;O projeto tem como principal objetivo a familiarizao com este circuito relativamente simples, muito utilizado e com aplicao prtica visvel, ainda mais nos dias atuais.

Princpio de funcionamento;O princpio de funcionamento do projeto relativamente simples quando se entende o papel do CI555 (temporizador) no circuito. Ento ser descrito o CI citado: 1 Terra 2 Trigger (Disparo) 3 Sada 4 Reset 5 Controle de tenso 6 Threshold (Limiar) 7 Descarga 8 VCC

Figura 1 - Encapsulamento do LM555

O CI funciona basicamente comparando o valor da tenso no pino 2 com o valor da tenso nos pinos 6 e 5. Quando a tenso em 2 maior que em 6, a sada (pino 3) recebe Vcc (pino 8) at que a tenso em 2 atinja o valor encontrado em 5, resetando o processo. Outro importante componente utilizado no projeto foi o transistor de potncia da famlia Tip41, muito utilizado para de obter razoveis ganhos na corrente. Sabendo o funcionamento dos temporizadores e do transistor resta entender a variao da carga nos capacitores ao conectados ao Trigger dos CIs de forma a ativ lo. Aps isso, a anlise do projeto se torna simples e precisa.

Projeto;Para o bom entendimento do circuito utilizado, este tpico retratar o papel dos componentes no projeto. Os dois CIs 555 (temporizadores) so responsveis pelo clock com que os sinalizadores iro alternar seu funcionamento e o alto-falante ser ativado. Os capacitores ligados ao Threshold so responsveis pela tenso mnima na qual o 555 entrar em funcionamento. Eles funcionam como uma fonte de valor igual a 1/3 de Vcc (Fonte contnua de entrada utilizada). J os capacitores responsveis diretos pelo funcionamento dos CIs (aqueles ligados ao Trigger) possuem suas cargas variantes durante todo o tempo em que o circuito estiver ligado. essa variao que vai da tenso mnima (Limiar), tenso mxima (Tenso de Controle) que produz o clock do temporizador. O transistor possui papel de apresentar um ganho de corrente de aproximadamente 40 vezes, conseguindo assim ativar o alto-falante. Os resistores so usados no geral para controlar a tenso em cada componente ligado em srie, principalmente os diodos (LEDs).

Descrio dos componentes;1 x Resistor 150 ohms 2 x Resistor 220 ohms 2 x Resistor 1K ohms 1 x Resistor 3K3 ohms 1 x Resistor 10K ohms 1 x Resistor 47K ohms 1 x Potencimetro 100K ohms 1 x Capacitor Eletroltico 22uF 3 x Capacitor Cermicos 100nF 2 x LEDs 2 x CI555 1 x Transistor TIP41C

Memria de clculo; Encontrando o perodo do clock do primeiro 555: Analisando o N no capacitor de 22uF, tem - se: (Vcc vc)/R = C.dvc/dt Ao se resolver essa EDO, encontra se que: |vc Vcc| = A*e^(-t/RC) Lembrando que para um capacitor vc(0-) = Vc(0+), logo:

Vc = Vcc.(1 e^(-t/RC) Sabendo que a carga no capacitor varia at 2/3Vcc, pode se encontrar ento o seu perodo. 2/3Vcc = Vcc.(1 e^(-t/RC) Que nos fornece: T = 1,1RC Clculo da corrente fornecida ao amplificador: Analisando a malha da sada do segundo 555: Vcc 150*Ib 0,7 8*Ie = 0 Como Ie = (40 + 1)Ib: Ib = (5 0,7) / (150 + 8.(41)) Ib = 9 mA Assim: Ie = 0,37 A

Simulao;

Figura 2 - Circuito Completo

O circuito abaixo o responsvel pelo ajuste do perodo do clock. Esse perodo ajustado variando a resistncia do potencimetro.

Figura 3 - Circuito Temporizador

O circuito sinalizador quem mostra como a freqncia do clock alterada pelo potencimetro.

Figura 4 - Circuito de Sinalizao Luminosa

O sinal recebido pelo segundo LM555 vai disparar uma sirene, que dar o aviso sonoro. O transistor bipolar de potncia o responsvel pelo ganho na corrente que passa pelo auto-falante, fazendo com que ele emita rudos que so controlados pelo clock do primeiro timer.

Figura 5 - Circuito de Sinalizao Sonora

Grficos;

O Grfico em amarelo representa a carga e descarga do capacitor eletroltico de 22uF. Ele o cargo chefe no clculo do perodo que o circuito obedece. O grfico em azul claro mostra o valor do clock no circuito. Repare que quando o capacitor esta descarregando, o clock nvel alto. A parte rosa representa o valor da tenso de controle do segundo timer. Quando o clock 1 est nvel alto, a tenso de controle 2 possui valores oscilando entre 2 e 4 Volts (aproximadamente 2/3 de Vcc). A resposta do auto-falante ao circuito depende exclusivamente do primeiro clock. Quando em nvel alto, o auto-falante emite rudos com freqncia menor, porm mais alto e por mais tempo, caso contrrio, rudos com menor perodo de durao e mais baixos.

Resultados;Os resultados esperados foram alcanados. O perodo escolhido para esse projeto foi de T=1,1*R*C (C=22uF e R variando entre 11KOhm e 111KOhm). Ento o perodo de oscilao do circuito pode variar de 266,2ms at 2,69s. A corrente que passa pelo TBJ recebe o ganho de 40 e sai do terminal emissor com o valor de 0,37A.

Concluso;O sinalizador com LEDs e sirene foi implementado e possui vrias aplicaes. Uma delas seria como aviso de trafego de veculos em uma garagem, ou sinalizando que um veculo de grande porte est fazendo uma manobra. A prtica de execuo de projetos finais de curso como este tem muito valor para nosso curso, uma vez que ele incentiva o trabalho em grupo e o desenvolvimento do conhecimento adquirido em todo o semestre letivo. Uma forma de diversificar ainda mais essa atividade seria um projeto interdisciplinar dentro do prprio departamento.