Neste post aprendemos sobre 5 circuitos simples de sirene, usando Arduino e também com componentes comuns, como transistores e capacitores, ainda é capaz de produzir um som de alarme em um nível excruciante.
A ideia foi contribuída por “Abu-Hafss”
Aprofundando no artigo, também aprendemos a criar um design avançado baseado em Arduino com recursos de tom ajustáveis e personalizáveis.
1) O Projeto
Este projeto simples de circuito de sirene de carro explicado aqui usa um número mínimo de componentes e ainda é capaz de produzir um som de alarme de perfuração de orelha cada vez que é ligado.
O dispositivo é normalmente usado como buzina de ré de carro, embora também possa ser usado para qualquer outra aplicação relevante, dependendo da preferência do usuário.
No campo automobilístico esta sirene também é popularmente conhecida como a “Mega Siren” devido ao enorme nível de decibéis que gera.
Os detalhes esquemáticos e outras informações relacionadas da sirene de carro proposta são apresentados abaixo, que foram fornecidos pelo Sr. Abu-Hafss, que é um dos leitores e contribuidores dedicados deste blog.
Diagrama de circuito
Esquema de PCB
A solicitação a seguir também foi anexada aos arquivos acima no e-mail do Sr. Abu-Hafss.
Caro Swagatam Anexado,
por favor, encontre uma foto de uma sirene de carro 12V-20W que tenha um som realmente ensurdecedor. Abri-o e encontrei um pequeno PCB como anexo.
Eu interpretei o PCB em esquema conforme anexo. Minha preocupação é usar a seção do amplificador para alguma outra aplicação de 15-20W.
Francamente, não tenho experiência prática de amplificadores de áudio. Apreciarei muito sua ajuda neste sentido.
Atenciosamente
Abu-Hafss
De acordo com o pedido acima, a seção do amplificador da sirene do carro é barata e poderosa (@ 20 watts) e possivelmente pode ser usada como um módulo amplificador para outras aplicações que exigem uma alternativa de amplificador barata, mas poderosa.
Analisando o design
Estudando o diagrama dado, verifica-se que o estágio que compreende Q4, Q5 é responsável apenas pela amplificação, as seções restantes são para gerar a frequência da sirene para a base Q4, Q5.
O estágio forma um poderoso estágio amplificador de transistor Darlington com um ganho extremamente alto (na ordem de 1000 e mais)
Como o design do amplificador é muito básico, pode não ser adequado para gerar ou manipular música de alta fidelidade ou frequências acima de 4kHz.
Além disso, o transistor no processo pode dissipar uma quantidade significativa de calor, fazendo com que o consumo seja maior do que os amplificadores Hi-fi normais.
Portanto, embora o amplificador incorporado no circuito de sirene do carro acima seja barato e simples, ele não pode ser implementado de forma eficiente para a produção de músicas e melodias de filmes que envolvem frequências de até 15kHz. No entanto, pode ser efetivamente usado em unidades como buzinas, campainhas, alarmes, sistemas de segurança etc.
2) Gerando som de sirene com Arduino
O seguinte circuito gerador de som de sirene baseado em Arduino pode ser usado para gerar o tom imitando perfeitamente um som de sirene típico e pode ser personalizado para produzir muitos efeitos de sirene diferentes simplesmente fazendo modificações relevantes no esboço.
Um som de sirene, como todos sabemos, é um ruído alto gerado através de um dispositivo projetado para produzir esse som por meio de uma abordagem mecânica ou por meio de circuitos eletrônicos.
Os dispositivos geradores de som de sirene encontram muitas aplicações úteis e são usados em veículos de serviço de emergência, como em veículos de polícia e ambulância, e também em brigadas de incêndio, etc.
A sirene configurável discutida permite que um alto-falante conectado produza um som de sirene personalizado. Basicamente, existem dois tipos de equipamentos de geração de som de sirene, a saber, pneumáticos e eletrônicos.
Os sistemas pneumáticos empregam pressão de ar forçada através de um tubo adequadamente dimensionado para criar o som, enquanto os equipamentos eletrônicos são mais sofisticados, usando alto-falantes ou dispositivos piezo para gerar o som relevante em qualquer taxa e padrão desejado. As sirenes eletrônicas são mais flexíveis, personalizáveis e oferecem mais variações e são extremamente eficientes.
Tipos de som de sirene
Um som de sirene pode ser de muitos tipos diferentes, alguns tipos comuns são a sirene da polícia, ambulância e bombeiros, outros podem ser na forma de mega sirenes usadas em buzinas de carros, alguns são sons rápidos de sirenes de polícia, outro tipo pode ser piercing de orelha, como usado para neutralizar mobs, alguns podem estar em seu telefone celular para alertar enquanto uma nova mensagem é recebida.
Portanto, o alcance pode ser muito extenso e o circuito de alarme Arduno proposto pode ser personalizado de acordo com o desejo e preferência pessoal do usuário para obter o som da sirene desejado.
Esboço do código:
/*
Sirene
Uma sirene configurável para Arduino, requer um alto-falante de 8 ohms conectado a
pino8 e terra. Para alta amplificação, use um driver de transistor com pin8
//Copyright (c) 2012 Jeremy Fonte
//This code is released under the MIT license
//https://opensource.org/licenses/MIT
const int pitchLow = 200;
const int pitchHigh = 1000;
int pitchStep = 10;
int currentPitch;
int delayTime;
const int speakerPin = 8;
void setup() {
currentPitch = pitchLow;
delayTime = 10;
}
void loop() {
tone(speakerPin, currentPitch, 10);
currentPitch += pitchStep;
if(currentPitch >= pitchHigh) {
pitchStep = -pitchStep;
}
else if(currentPitch <= pitchLow) {
pitchStep = -pitchStep;
}
delay(delayTime);
}
Diagrama de fiação do Arduino com alto-falante e entrada de alimentação
Demonstração de vídeo:
Usando um estágio BJT para maior amplificação
Para alta amplificação, a configuração acima pode ser modificada conforme o diagrama de conexão a seguir:
Modificando o Código
Ao testar eu financiei o som da sirene do Arduino não muito agradável, e tive pequenas distorções. Eu experimentei com o código e finalmente o tornei extremamente suave e agradável de ouvir. Aqui está o melhorado para você:
//Improved by Swagatam
const int pitchLow = 200;
const int pitchHigh = 1000;
int pitchStep = 10;
int currentPitch;
int delayTime;
const int speakerPin = 8;
void setup() {
currentPitch = pitchLow;
delayTime = 5;
}
void loop() {
tone(speakerPin, currentPitch, 20);
currentPitch += pitchStep;
if(currentPitch >= pitchHigh) {
pitchStep = -pitchStep;
}
else if(currentPitch <= pitchLow) {
pitchStep = -pitchStep;
}
delay(delayTime);
}
Você também pode jogar com o const int pitchHigh = 1000;e aumentar para 2000 para aumentar o comprimento da sirene, que é relevante para sirenes de polícia.
3) Polícia, Ambulância, Sirene do Corpo de Bombeiros – Estilo EUA
O próximo circuito de sirene é uma sirene 3 em 1, que produzirá 3 tons distintos semelhantes a sirene de polícia, sirene de ambulância e som de sirene de bombeiros.
Estes podem ser selecionados através de um interruptor de 3 pólos e simplesmente alternando as posições do interruptor.
O diagrama de circuito completo para este circuito de sirene 3 em 1 é fornecido abaixo:
4) Sirene usando IC 7400
Aqui está outra sirene simples e barata usando o IC 7400 que pode ser usada para muitas aplicações de alarme diferentes.
O circuito é basicamente configurado em torno de dois multivibradores astáveis, N1/N2 e N3/N4. O estágio N1/N2 gera um sinal de onda quadrada de 0,2 Hz que é acoplado ao N3/N4, o que causa uma oscilação para cima e para baixo de 0,2 Hz.
A saída da sirene resultante é de 2 V pico a pico e pode ser amplificada por qualquer amplificador adequado para obter um som alto de sirene.
5) Circuito de sirene usando transistores de unijunção
O circuito de sirene alto indicado é composto por um par de osciladores de relaxamento de unijunção. O UJT Q1 é configurado para gerar baixa frequência enquanto o Q2 é conectado para produzir frequência de áudio.
O resistor R3 conecta a tensão crescente lenta em C1, decidida pelos componentes da constante de tempo C1 e R2, com a frequência de áudio em C2, estabelecida pela constante de tempo de C2 e R4. A combinação resulta em uma saída em que a frequência de áudio criada por Q2 aumenta de tom devido à aplicação da tensão crescente lenta em C1. Isso é aplicado através do resistor R3 à rede constante de tempo C2/R4. Este som de sirene gerado devido à intensidade acentuada é capaz de percorrer distâncias maiores em comparação com sons de sirene contínuos simples gerados por apenas um oscilador.
Se você quiser amplificação adicional, você pode conseguir integrando alguns transistores em uma configuração super-alfa Darlington, conforme indicado no estágio do circuito pontilhado. O resistor R4 mostrado no centro deve ser substituído por um resistor de 1/4 W de 100 ohm. Ligado a um tapete de pressão (através de C2), este circuito específico de sirene UJT pode formar um fantástico alarme de roubo de bebês para carrinhos de bebê.
6) Circuito de sirene do navio
Este circuito irá gerar um som agudo como a sirene de um navio. O projeto funciona bem usando a fonte de saída de baixa potência para navios modelo, quando o sinal de saída é amplificado apropriadamente através de um amplificador de potência, para produzir um tom de alarme alto de navio.
O circuito é configurado em torno de um multivibrador através dos transistores Q1 e Q2, e um estágio de saída de baixa potência usando o transistor Q3. O alto-falante indicado deve ter uma impedância em torno de 40 a 80 ohms.
Os capacitores C1 e C2 são responsáveis pela intensidade do tom da sirene e com os valores mostrados no diagrama, o tom da sirene pode ser aproximadamente em torno de 300Hz.
A corrente Quiescente do circuito é bastante baixa e pode ser ignorada. Se você deseja ter um som de sirene de navio muito mais potente, nesse caso você pode integrar a saída do coletor Q2 com uma entrada de amplificador externo através de um eletrolítico de 1µF, em série com um resistor de 12k.
Sirene MOSFET de alta potência
O próximo conceito mostra um circuito de sirene baseado em MOSFET simples e poderoso.
Tr1 é utilizado como um circuito emissor comum, com R2 como a carga do coletor e R1 fornecendo polarização de base. C3 conecta a saída do coletor de Tr1 à entrada de Tr2 (terminal de porta). A base de Tr1 opera em fase com o coletor de Tr2, e tanto Tr1 quanto Tr2 produzem uma inversão do sinal. Como resultado, C2 e R3 oferecem feedback positivo e o ganho do circuito é grande o suficiente para criar uma oscilação poderosa.
O terminal de dreno do MOSFET Tr2 recebe um sinal aproximadamente de onda quadrada e o dispositivo é ligado entre os estados hard on e hard off. Isso faz com que pulsos de corrente muito grandes (pico de cerca de 500 mA) sejam empurrados para o alto-falante, resultando em uma saída de tom de sirene muito alto. A frequência de trabalho é em torno de 1kHz, porém pode ser ajustada alterando os valores de C2 e C3. Variar seus valores pode criar uma mudança proporcionalmente oposta na frequência oscilante, portanto, certifique-se de que C2 e C3 tenham valores idênticos.
Sirene de Potência de 10 watts
Este design pequeno e engenhoso faz uso dos mais recentes desenvolvimentos em tecnologia de semicondutores para criar uma unidade geradora de som de alarme muito compacta, de baixo custo e extremamente poderosa que pode ser simplesmente integrada a um sistema de alarme de intrusão existente ou equipamento de “proteção” equivalente. O circuito de alarme inclui um estágio básico de geração de sinal de alarme, que é acompanhado por um estágio amplificador de potência. O componente de sinal de alarme da máquina é construído em torno de um circuito integrado CMOS de baixo custo que quase não usa energia “standby”.
O circuito amplificador de potência é uma verdadeira tecnologia de ponta, um FET de potência MOSFET de baixo custo que quase não usa corrente no modo “standby”. Como resultado, não há necessidade de uma chave liga/desliga discreta e o dispositivo pode ficar completamente conectado a uma fonte de bateria de 12 volts. IC1a e IC1b são conectados como multivibradores astáveis lentos, enquanto IC1c-IC1d são conectados como astáveis rápidos. Cada um desses astáveis é “fechado”, o que significa que eles podem ser ligados e desligados usando o PB1.
A saída do astável lento ICa-IC1b é aplicada para controlar a frequência do astável rápido 1C1c-IC1d, e a saída do astável rápido é fornecida ao alto-falante externo através do estágio do amplificador de potência Q1 MOSFET. Quando PB1 está aberto, cada um dos astáveis e Q1 estão inativos, e o circuito consome quase pouca corrente de espera. D1 e C1 são utilizados para garantir que os picos de tensão produzidos nas conexões de alimentação da bateria através do alto-falante não tenham um efeito prejudicial nas operações astáveis. Deve-se notar que o circuito requer um alto-falante de 8 Ohm classificado para lidar com mais de 10 watts.
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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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