Acendedor_palmas

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Autor: Pedro Felipe Leite Retes 
retes@ufmg.br 
 
 
Introdução 
 
Para a nova pratica proposta, buscando sempre auxilio no conhecimento de 
trabalhos anteriores e integrando um pouco com as necessidades e tecnologias atuais, 
devemos projetar um sistema de controle que consiste em um interruptor eletrônico, o qual 
deve ser capaz de ligar e desligar um LED apenas com o Bater as Palmas da Mãos ou um 
Estalar de Dedos. 
Seu principio de funcionamento se baseia na utilização de um simples microfone, 
capaz de gerar um sinal muito intenso devido à alta freqüência e a intensidade do som 
propagado pelo Bater as Palmas ou Estalar os Dedos. Esse sinal deve ser interpretado por 
um circuito como um pulso de entrada que está ligado a um flip-flop, o qual será 
responsável por ligar ou desligar o interruptor do sistema. 
O desenvolvimento do projeto segue abaixo. 
 
Desenvolvimento 
 
Para apresentar o projeto, iremos dividir sua apresentação em partes: 
 
1. Captação do som e filtragem 
 
Para captar o sinal sonoro, usaremos como entrada para o circuito um microfone de 
eletreto. Seu diagrama esquemático é mostrado abaixo: 
 
 
Figura 01: Entrada do circuito, com captação do som. 
 
O microfone 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 10 kΩ 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 200 nF já é suficiente para filtrar a componente 
continua. 
 
2. Amplificação do sinal e pullup 
 
O som produzido por palmas gera sinais elétricos de amplitudes muito baixas no 
microfone de eletreto. Esses sinais precisam ser amplificados e nesse projeto se decidiu por 
um ganho de 330. 
 
Figura 02: Estágios de amplificação 
 
Observe que o nosso amplificador é inversor, desta forma o sinal entra no terminal 
inversor do amplificador. Logo, para uma resistência de 330 kΩ na realimentação, teremos 
aproximadamente um ganho de 330. 
Novamente, ao capturarmos o sinal no final do estagio de amplificação, teremos 
agora uma tensão de pico equivalente a cerca de 4 a 5 V. 
Essa tensão de saída do comparador vai ativar um temporizador, que será explicado 
a seguir. 
Para garantir um disparo sem interferencia no trigger do nosso temporizador, 
conectamos um filtro de 680 nF e uma resistência de pullup de 10 kΩ. 
 
Figura 03: Filtro 
 
3. Temporização 
 
O circuito do temporizador foi montado com um LM 555 configurado como um 
monoestável, já utilizado em práticas anteriores. 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 (trigger). Nesse caso, a tensão de 
alimentação será de 5V, já que a alimentação do circuito é de 5V. Na saída do 555 teremos 
um flip-flop que será responsável por gripar o circuito em níveis lógicos 1 e 0, 
possibilitando ligar ou desligar o LED. 
Na entrada do trigger do 555 foi conectada a saída do amplificador. Dessa forma, 
sempre que o microfone gerar um sinal elétrico capaz de disparar o 555, 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 formula 
apresentada abaixo: 
 
T = 1,1 CR 
 
Desejamos um tempo de aproximadamente ms e escolhemos arbitrariamente um 
capacitor de 680 nF, temos que R
 
deve ser igual a kΩ. Tendo esse valor, usaremos o valor 
comercial mais próximo, que é 10 kΩ. 
 
 
Figura 04: Circuito temporizador com CI LM555 
 
Na saída do monoestavel, conectamos mais um filtro de altas freqüência, o capacitor 
de 100 nF, e também implementamos um pulldown (resistor de 10 kΩ), buscando evitar 
que clocks indesejados apareçam no flip-flop. 
 
 
Figura 05: Filtro 
 
4. Acionamento 
 
Para alternar o estado do LED que será acionado pelas palmas usaremos um flip-
flop tipo D, encapsulado no CI 7474. Esse flip-flop, com clock sensível a 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, ligaremos o flip-flop como flip-flop tipo T (toogle), 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. 
O LED será conectado à saída Q desse flip-flop por meio de uma resistência de 470 
Ω. 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 potencia. 
 
 
Figura 06: Circuito de acionamento 
Conclusão 
 
 
Figura 07: Circuito de completo 
 
O trabalho proposto integrou o conhecimento adquirido ao longo do semestre e no 
decorrer do curso de Engenharia Elétrica, como a eletrônica analógica com a digital, 
representada pelo flip-flop. 
O circuito não apresentou muitos problemas no processo de desenvolvimento uma 
vez que ele foi montado seguindo as etapas explicadas no relatório. Um forte exemplo para 
esse fato é o tempo estimado para o monoestável e o obtido na prática de 00s. Valores esses 
muito satisfatórios para o que foi projetado. 
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, mas o corpo do projeto é o mesmo.