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Circuito de sirene de polícia/ambulância com luz de farol rotativo

Neste post vamos aprender a construir um circuito de sirene de polícia, ambulância ou caminhão de bombeiros usando o temporizador IC 555 evergreen e também aprenderemos a construir um farol giratório sem peças mecânicas. O projeto proposto é dividido em duas partes o circuito da sirene e a luz do farol rotativo, mas antes de entrar nos detalhes vamos responder uma pergunta bem simples.

Por que os veículos de emergência têm sirenes e um farol rotativo?

O objetivo da sirene e das luzes rotativas nos veículos de emergência é transmitir a urgência da viagem aos passageiros na estrada e ao tráfego à frente.

Eles fornecem sinais visuais e auditivos para veículos na estrada dentro de um alcance para que veículos não emergenciais possam dar passagem aos veículos de emergência.

Apenas veículos de emergência e veículos do governo VIP. os funcionários recebem permissão para instalar sirenes e luzes de farol e esta lei pode diferir de país para país.

Agora vamos ver como podemos construir uma sirene de dois tons como um projeto de hobby/feira de ciências.

Diagrama de circuito da sirene de dois tons:

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CIRCUITO DE SIRENE DE POLÍCIA/AMBULÂNCIA COM LUZ DE FAROL ROTATIVO 11

O circuito mostrado acima pode gerar dois tons diferentes cujo som gerado se assemelha a sirene de um veículo de emergência, como sirene de polícia ou sirene de ambulância. Vamos ver em detalhes como conseguimos saída de dois tons.

Existem dois IC 555s implantados no circuito e eles são configurados como multivibrador astável. O IC 555 no lado esquerdo controla um alto-falante e é ajustado para gerar frequência na faixa de KHz. O IC 555 do lado direito produz frequência na faixa de 0,5Hz a 6Hz.

Para obter dois tons diferentes do alto-falante, precisamos alterar a frequência do IC 555 presente no lado esquerdo, isso é feito aplicando uma tensão no pino #5 que é chamado de “pino de controle”.

Ao aplicar um nível de tensão no pino 5 do IC 555, podemos obter uma saída de frequência alterada em relação ao original. Aqui um resistor de 10K é conectado para que possamos obter um segundo tom que seja agradável e se assemelhe a uma sirene. Os leitores podem experimentar diferentes valores de resistor para obter tons diferentes.

Podemos ver que um diodo está conectado com um resistor de 10K em série para que apenas a entrada +Ve entre no pino #5. Observe que a entrada negativa também alterará a frequência do alto-falante (tom), mas achamos desagradável em nossa configuração prática.

Fornecemos um potenciômetro de 100K para ajustar a velocidade da sirene na qual as duas frequências alternam.

Você pode usar qualquer alto-falante de 8 ohms (ou com qualquer outro valor de impedância) ou usar um alto-falante piezo. O alto-falante é acionado por um transistor NPN de baixa potência que amplifica o sinal fraco do IC 555. Um resistor de base de 10K é conectado para limitar a corrente ao transistor.

Toda a configuração do circuito da sirene da polícia/ambulância pode ser alimentada usando qualquer bateria de 9V de uso geral.

Nota: Por favor, não pule nenhum capacitor de valor de 0,1uF que esteja conectado ao pino 5 do IC 555, eles fornecem boa estabilidade para as frequências geradas e, portanto, saída de áudio estável.

Isso conclui sobre o gerador de som de sirene de dois tons. Agora vamos ver sobre a luz do farol rotativo.

Luz do farol rotativo:

Luzes rotativas ou luzes policiais giratórias são instaladas no teto dos veículos de emergência e giram com a ajuda de pequenos motores DC ao mesmo tempo em que as lâmpadas também são alimentadas.

Eles fazem um bom trabalho de alertar os passageiros que um veículo de emergência está se aproximando, mas eles têm suas desvantagens como qualquer dispositivo (eletro) mecânico sofre, ou seja, desgaste devido ao atrito e por girar 360 graus e necessidade de condução eletricidade para as lâmpadas, com o tempo elas criam resistência de contato que pode reduzir o brilho, desenvolver emperramento mecânico, etc. (algumas balizas têm lâmpada estacionária e refletores giratórios).

Podemos superar todos os problemas relacionados à mecânica com um farol rotativo de estado sólido, o que significa que eles não possuem peças mecânicas. Um desses projetos é mostrado abaixo.

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CIRCUITO DE SIRENE DE POLÍCIA/AMBULÂNCIA COM LUZ DE FAROL ROTATIVO 12
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CIRCUITO DE SIRENE DE POLÍCIA/AMBULÂNCIA COM LUZ DE FAROL ROTATIVO 13

NOTA: Observe que o terminal de LED conectado a +9V é ânodo.

O circuito acima tem 8 matrizes de LED, apenas quatro matrizes são mostradas para conveniência de desenho e mostrar todas as matrizes de LED é difícil. As matrizes de LED são nomeadas da seguinte forma: A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1 e D2.

A1 e A2 acendem simultaneamente e eles são colocados em lados opostos da cúpula, de forma semelhante para B1 e B2, C1 e C2, D1 e D2. Existem 4 LEDs em cada matriz e você pode aumentar o número conectando mais LEDs com resistores limitadores de corrente.

Os LEDs na cúpula piscam nesta sequência (A1, A2), (B1, B2), (C1, C2) e (D1, D2) isso nos dará uma ilusão de luzes giratórias e com um difusor de luz adequado na cúpula espalha a luz uniformemente e projeta um efeito de rotação mais realista.

O piscar sequencial das luzes é obtido usando um contador de décadas Johnson IC 4017 que pode contar de 0 a 9 ou emitir sinal elétrico em uma determinada sequência. Para entender melhor o circuito, precisamos entender o diagrama de pinos do IC 4017.

Diagrama de pinos do IC 4017:

IMAGEM DO CONTADOR DE DÉCADAS IC 4017
CIRCUITO DE SIRENE DE POLÍCIA/AMBULÂNCIA COM LUZ DE FAROL ROTATIVO 14
  • Fonte de alimentação: O pino 16 é Vcc e o pino 8 é GND e pode operar de 5V a 18V no máximo.
  • Pinos de saída sequencial: Os pinos 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9 e 11 (Q0 a Q9) são pinos de saída cuja saída se torna ALTA a cada entrada de clock sucessiva que recebe (um pino de cada vez e resto fique BAIXO).
  • Pino 15: Reset, quando este pino está alto, a contagem do IC é resetada. Durante a operação normal, este pino será puxado para GND.
  • Pino 14: Entrada de clock, este pino recebe entrada de clock de uma fonte externa.
  • Pino 13: Habilitar clock, se você deixar este pino em HIGH, qualquer pulso de clock aplicado no pino 14 será ignorado pelo IC. Durante a operação normal, o pino 13 é puxado para GND.
  • Pino 12: Executar; este pino é utilizado para o IC 4017 em cascata.

No diagrama de circuito, as saídas são conectadas de acordo com as saídas sequenciais mencionadas anteriormente, mas terminamos a contagem em 5º saída (Q4) conectando o pino de reset #15 ao pino #10, pois precisamos apenas de quatro saídas sequenciais e o restante da saída permanece sem uso.

Cada saída é conectada a um transistor NPN de baixa potência para amplificar a saída do IC para que possamos extrair mais corrente para os LEDs (carga abaixo de 500 mA por matriz).

Circuito Astável

Para fazer o circuito piscar / girar, precisamos de uma fonte de clock, a fonte pode ser qualquer multivibrador astável e um desses multivibradores é mostrado abaixo usando o IC 555.

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CIRCUITO DE SIRENE DE POLÍCIA/AMBULÂNCIA COM LUZ DE FAROL ROTATIVO 15

O circuito acima opera em 9V, o mesmo que o estágio IC 4017. O circuito acima pode gerar frequência de 0,5 Hz a 6 Hz e a saída pode ser ajustada usando o potenciômetro de 100K. A frequência deste multivibrador astável determinará a velocidade da luz rotativa. Isso conclui o projeto.

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FONTE


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