Projetos de Eletrônica Básica II

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1 Projetos de Eletrônica Básica II MUITO CUIDADO NA MONTAGEM DOS CIRCUITOS, JÁ QUE SE ESTÁ TRABALHANDO COM A REDE ELÉTRICA. Projete um sistema para uma casa inteligente, com as seguintes características: 1) Se for de noite, uma lâmpada deve ser acesa automaticamente, devendo estar apagada de dia (1,0 ponto). Para detectar se é de dia ou de noite, utilize um sensor de luz (LDR), mostrado abaixo: Uma primeira opção de circuito é o mostrado abaixo, o qual utiliza diodo (1N4002) e um SCR (tiristor TIC106). Para um melhor funcionamento do circuito, utilize um potenciômetro de 100 kω no lugar do de 2,2 MΩ. Note que como o tiristor somente deixa passar o ciclo positivo do sinal senoidal da rede elétrica, a lâmpada não acende em sua potência total. Pinagem do Tiristor (TIC 106) G A K (Note que existem dois tipos de encapsulamento): ou

2 Uma segunda opção é montar o circuito abaixo, o qual utiliza amplificador operacional LM741, transistor BC548B e relé e diodo (1N4001). Neste circuito, a lâmpada acende em sua potência total: A pinagem do relé (visto de baixo) é a seguinte: Por outro lado, a pinagem do amplificador operacional 741 é a seguinte: Visto de cima, a partir da parte superior esquerda, os pinos do Amplificador Operacional 741 estão em sequência de um a oito, no sentido anti-horário. Isso é ilustrado na figura abaixo Sentido anti-horário A função dos pinos é a seguinte: Pino 1 : Anulação de "off-set" Pino 2 : Entrada inversora do Op Amp Pino 3 : Entrada não inversora do Op Amp Pino 4 : Alimentação negativa do Op Amp (-V) Pino 5 : Anulação de "off-set" Pino 6 : Saída do Op Amp Pino 7 : Alimentação positiva do Op Amp (+V) Pino 8 : Não tem conexão elétrica

3 2) A lâmpada de dentro da casa deve somente ser acesa na potência necessária para complementar a luz natural do sol e se houver presença humana, garantindo pelo menos 100 lux no ambiente residencial (1,0 ponto). Monte o circuito abaixo, o qual utiliza LRD, DIAC e TRIAC, sendo que o DIAC é utilizado para disparar o TRIAC (quando a tensão nos seus terminais é maior do que 25 a 40 V), e o TRIAC permite um controle da tensão AC sobre a lâmpada, operando por ângulo de disparo. O circuito aumenta a intensidade de luz da lâmpada em função da diminuição do nível de iluminamento do ambiente (capturado pelo LDR) ou vice-versa. Para que o circuito funcione somente se houver presença humana, insira o sensor piroelétrico (de presença) no lugar do plug da rede elétrica. O potenciômetro de 100 kω serve para ajustar o iluminamento necessário (100 lux, no caso). 10K Ω / 1 W Sensor de Presença (Sensor Piroelétrico)

4 3) Se houver falta de energia elétrica, lâmpadas de emergência (alimentadas por bateria, que devem sempre estar sendo recarregadas) devem ser acesas para iluminar os corredores (1,0 ponto). O circuito abaixo serve para o propósito, acoplando uma lâmpada incandescente de 12 V no pino 1 do circuito (note que R1 deve ser calculado: R1=(Vout-Vbat)/Icarga, onde Vout deve ser medido, e Icarga=C/50, sendo C a Capacidade da Bateria, em A.h). Vout 100 µf Lâmpada 12V A pinagem do relé (visto de baixo) é a seguinte: 4) Um ventilador deve ser acionado sempre que a temperatura ambiente supere a temperatura desejada, com aumento de velocidade proporcional à temperatura (1,0 ponto). O circuito abaixo por ser utilizado para este fim, o qual utiliza um PTC, DIAC e TRIAC. O potenciômetro serve para ajustar a temperatura na qual o ventilador deve começar a funcionar. 10K Ω / 1 W

5 5) Os equipamentos da residência devem ser acionados por palmas (1,0 ponto) Utilize um alto-falante como sensor de palmas (o alto-falante é usado como microfone, posto que ele tem boa imunidade a ruídos ambientes, detectando bem os sons agudos provenientes de palmas). A saída do CI 555 do circuito abaixo deve ser adaptada para acionar um driver (transistor + relé, como mostrado no projeto 1 segunda opção). Note que para eliminar ruídos do chaveamento do relé, deve ser utilizado um capacitor de 10 µf entre a entrada do 555 (pino 2) e terra. Para acionar mais equipamentos, o circuito deve conter um multiplexador (por exemplo, o CD4017A) conectado na saída do CI555 (1,0 ponto). Por outro lado, a pinagem do Amplificador Operacional 741 é a seguinte: Visto de cima, a partir da parte superior esquerda, os pinos do Amplificador Operacional 741 estão em sequência de um a oito, no sentido anti-horário. Isso é ilustrado na figura abaixo Sentido anti-horário A função dos pinos é a seguinte: Pino 1 : Anulação de "off-set" Pino 2 : Entrada inversora do Op Amp Pino 3 : Entrada não inversora do Op Amp Pino 4 : Alimentação negativa do Op Amp (-V) Pino 5 : Anulação de "off-set" Pino 6 : Saída do Op Amp Pino 7 : Alimentação positiva do Op Amp (+V) Pino 8 : Não tem conexão elétrica

6 6) As cortinas e as janelas devem ser automaticamente abertas durante o dia, mas devem ser fechadas se chover e quando for de noite (1,0 ponto). Adapte o circuito abaixo, utilizando um sensor de chuva (baseado em dois eletrodos próximos um ao outro), em paralelo com uma resistência de 33 kω, no lugar do LDR inferior. A resistência de realimentação de 100 kω pode ser retirada do circuito. 7) Sempre que o controle de abertura/fechamento da porta da garagem for acionado, devem ser acesas duas lâmpadas (uma verde e uma amarela) e uma sirene, com frequência de 4 Hz, anunciando a abertura e fechamento da porta (1,0 ponto). O circuito oscilador abaixo pode ser configurado para gerar ondas senoidais de 4 Hz, onde =1/(2 ) D1 10 K 10 K 10 K 10 K +15 V D2 741 Vo -15 V R 10 K R 10 K 18 nf 18 nf C C

7 Por outro lado, o controle de abertura do portão da garagem pode ser baseado na interrupção do feixe de ultrassom, baseado no circuito abaixo (1,0 ponto): EMISSSOR DE ULTRASSOM RECEPTOR DE ULTRASSOM +12 V +12 V +12 V Acople na saída um circuito para abertura da porta da garagem. 8) Um teclado de música deve ser construído (1,0 ponto) O circuito para construir um teclado de música pode ser baseado no oscilador senoidal abaixo (acoplando um alto-falante na saída do circuito), com o cálculo de R e C que gerem as frequências das sete notas musicais: Dó: 261,63 Hz; Ré: 293,66 Hz; Mi: 329,63 Hz; Fá: 349,23 Hz; Sol: 392 Hz; Lá: 440 Hz; Si: 493,88.

8 9) Um gerador de sinais (senoidais, quadradas, triangular e impulso) deve ser construído (1,0 ponto) A partir do oscilador senoidal abaixo, pode-se utilizar um circuito comparador para gerar ondas quadradas e, a partir deste circuito, utilizar um circuito integrador para gerar onda triangular e um circuito derivador para gerar ondas impulso. 10) Um nebulizador ultrassônico deve estar disponível para uso quando necessário (1,0 ponto) Calcule o valor de L e C que proporcionem uma frequência de 2,5 MHz, sendo que: 1 f =. LC1C 2 2π C + C 1 2 A saída do circuito (no emissor do transistor) deve ser ligada a um transdutor piezelétrico de 2,5 MHz.

9 11) Sinais de áudio devem ser transmitidos por transmissor FM (1,0 ponto) Monte o transmissor de FM abaixo: 3-30pF BF 494 ou BF495 Projetos Adicionais: 12) Um carrinho deve seguir uma trilha branca (1,0 ponto) Adapte o circuito abaixo:

10 13) Deve ser projetado um sensor de nível de bateria (1,0 ponto) Adapte o circuito abaixo para indicar visualmente, através de um LED verde, se a bateria está carregada (tensão maior que 9 V), ou se necessita ser recarregada (tensão menor que 9 V), através de um LED vermelho. 14) Deve ser projetada uma lâmpada de emergência (para lâmpada fluorescente) (1,0 ponto) 100