TL 431 - Teoria e Prática

O componente LM341 ou TL431, entre outros nomes de fabricantes, é um regulador shunt ajustável de 3 pinos que possui uma grande estabilidade de temperatura. A tensão de saída pode ser ajustada entre 2,5V a 36 V, simplesmente selecionando dois resistores que atuam como uma rede divisora. 

Pode ser usado em aplicações como monitor de tensão, circuitos de referência de precisão, como diodos zener, comparador de tensão em fontes chaveadas e etc.

 

Na figura 1 temos o símbolo do componente que é igual ao do zener com um pino a mais de referência. E na figura 2 é mostrado o circuito interno. É um comparador com uma voltagem de referência de 2,5V numa porta e a entrada Ref na outra e na saída do comparador um transitor shunt.

A figura 3 mostra como ele será usado como um zener programável. A resistência Rs limita a corrente catodo-anodo (Ika), que deve estar compreendida entre 1mA a 150mA (esta corrente é a máxima permitida, portanto deve se usar um valor bem mais baixo). Quando a tensão na entrada cai de valor, deve ser mantido uma corrente mínima de 1mA  para que o componente funcione normalmente. Neste exemplo o pino Vref está ligado no catodo e com isso a tensão em Vka será a mesma da tensão de referência, ou seja, 2,5V.

A figura 4 mostra seu uso e a fórmula para sua configuração.  A rede divisora R1 e R2 dever fornecer, na entrada Vref, uma tensão de 2,5V em função da tensão escolhida em Vka. Por exemplo: Vka = 12V, então a divisão deve dar sobre R2 uma queda de tensão de 2,5V.  A fórmula é simples, é a multiplicação da tensão de referência pelo resultado da divisão dos resistores mais um. O termo Iref*R1 pode ser desprezado em circuitos simples. Colocando um trimpot no lugar de R2, teremos um ajuste preciso da tensão de saída Vka.

Funcionamento:

Quando a tensão na entrada Vref sobe alguns milivolts, o transistor shunt conduz aumentando a corrente no resistor de entrada Rs e provocando uma queda de tensão maior. Como a queda de tensão no resistor RS está em série com a tensão Vka, está vai diminuir. No caso contrário, uma diminuição na tensão Vref vai provocar uma diminuição da corrente em Rs e, portanto, uma menor queda de tensão nele. Vka subirá e estabilizará a saída Vka. É a variação de corrente que faz a tensão Vka se manter constante nos reguladores shunt. 

Utilizações:

Referência precisa para reguladores:

Aqui ele está sendo usado como uma referência precisa para o regulador 7805. Como a tensão mínima de saída do TL431 é 2,5V, a tensão mínima em Vout será 7,5V e a máxima será dependente do divisor R1 e R2.

Fonte de corrente constante:

Rcl está em paralelo com a tensão de referência, portanto, quando a corrente que pelo resistor provocar uma tensão de 2,5V, o transistor vai ter sua corrente de base reduzida, estabilizando a corrente de saída num valor constante. Para um valor de corrente qualquer, a Rcl pode ser calcula pela fórmula: Rcl = Vref / Iout.

Comparador de tensão:

Quando a tensão em Vref for maior que 2,5V, a saída em Vout será de 2V , e quando menor será de V+

Detector de Sobretensão:

Este circuito é usado para monitorar a tensão na saída de uma fonte ou num determinado ponto do circuito que a tensão não pode passar de um valor. Quando o valor de entrada, neste caso é 12V, subir  alguns milivolts, o Led vai acender indicando a sobretensão. O Valor na entrada pode ser qualquer um desejado e deve ser calculado usando a fórmula: Vin = Vref (1+R2/R1). Rs é calculado da seguinte forma: Rs = (Vi - Vled) / Ik com Ik valendo 15mA. R4 garante uma corrente mínima quando a tensão no Led for menor que a tensão de barreira dele.

Detector de Subtensão:

O detector de subtensão é muito utilizado para monitorar baterias. O TL431 compara sua tensão de referência com a tensão da bateria. Se a tensão da bateria for um pouco maior, a tensão Vka será menor que a tensão de barreira dos dois leds e eles não acenderão. Se a tensão for menor, os Leds acenderão. Rs é calculado conforme a corrente escolhida para acender os Leds e a rede resistiva deve ser calculada conforme a fórmula própria. Aqui já tem alguns valores calculados para R3 e as tensões monitoradas.

Usando como Zener:

Não poderia faltar a utilização deste componente como um Zener de 9V. Rs limita a corrente no zener em 10mA. A rede divisora R2 e R3  configuram a saída para 9V.  É importante notar que esta corrente deve ser escolhida conforme a carga na saída do circuito. Se a carga drenar 6mA, passará pelo TL431 somente 4mA. Se a carga drenar 10mA, o circuito deixa de funcionar como zener.

É isso.

CARGA ELETRÔNICA PARA 3.5A

 

Esta é a versão 2 da minha Carga Eletrônica. Fiz algumas melhorias para facilitar o uso, como o display que já indica a corrente que ela está drenando e algumas melhorias no circuito eletrônico.

O TL431 gera uma tensão de referência de 3.5V que é ajustada pelo potenciômetro RV1, conforme a corrente drenada requerida. Com esta tensão e o Mosfet utilizado, consegui até 3.5A.

U1:A compara a tensão de referencia com a queda de tensão no resistor shunt. U1:B amplifica esta queda de tensão que será ajustada pelo trimpot RV2 e estabiliza a corrente desejada na carga. Com isso ficou fácil corrigir a tensão de retorno devido ao valor de RS utilizado.

Por exemplo: Ajusto a referência para 1V, como a outra entrada do comparador, pino 2, está mais baixa, o ampop tende a saturar e aumenta a condução do mosfet. Quando a corrente que passa por ele atingir 1A, a queda de tensão em RS será de 0,2V que será amplificada para atingir 1V. Com as duas entradas do comparador iguais, ele manterá o valor da polarização do mosfet para drenar 1 ampere. Quando o mosfet esquenta, ele tenta drenar mais corrente e isso vai aumentar a queda de tensão no resistor shunt, o que faz o comparador diminuir a polarização do mosfet e manter a corrente em 1A.

A única calibragem necessária é ajustar RV2. Para isso, meça uma tensão de 1V no pino 2 do CI. Ligue uma fonte dc na entrada de carga. Ajuste 1V no pino 7 do CI através do trimpot RV2.  Neste pino você pode ligar um multímetro para monitorar a corrente ou usar um medidor digital. A corrente será o mesmo valor em volts medido neste ponto. 

É isto.

Receptor super heterodino de FM

Está cansado de montar aqueles radios super regenerativos que tem uma qualidade de som péssima, baixa seletividade e muita instabilidade? Trago aqui este esquema que você vai montar e ficar muito satisfeito com o resultado obtido. Ele usa o circuito integrado CD2003 facilmente encontrado nestes radios antigos, sintonia por varicap e um amplificador integrado barato e fácil de encontra nas lojas de componentes.

Optei por usar um varicap porque os mini variáveis são difíceis de encontrar e quando encontrado, podem estar danificados.  O integrado CD2003 é um receptor AM/FM completo e não usa transformador de FI e nem o de quadratura para demodular a FM. Ele usa dois filtros cerâmicos de 10.7 Mhz na filtragem da FI e um outro para a demodulação. Portanto nada de ajustes. 

A sintonia é feita por dois diodos zener de 30V que fazem a função do varicap. Pode acontecer de não ser possível sintonizar a banda toda de FM, neste caso, tende diodos zener de tensão um pouco menor.

A bobina L1 é  feita com  4 voltas de fio 22 AWG (0,64mm de diâmetro), numa forma de 5mm, e L2 e L3 são feitas com 3 voltas de fio 22AWG numa forma de 5mm.

O circuito de CAF é realizado pelos resistores R2 e R4 e os capacitores C7 e C10, mais o diodo D4, que é o mesmo zener de 30V e 400mW. Usar só capacitores de cerâmica na parte de RF.

Na realização da placa de circuito impresso, atentar para a montagem das bobinas L1 e L2 que devem ficar defasadas em 90 graus para evitar interação entre o oscilador local e o amplificador de RF e manter L3 um pouco mais afastada destas.

Se tiver tudo montado certo, logo ao ligar você vai escutar o chiado característico do radio FM. Gire o potenciômetro de sintonia e já deve aparecer alguma emissora. Gire a sintonia toda para a direita, neste caso o varicap vai estar próximo de 6V. Você pode distanciar as espiras da bobina do oscilador local para ajustar a posição da emissora. Depois sintonize uma emissora mais fraca e mexa em L1 para aumentar o sinal captado.

Infelizmente eu perdi o desenho da placa de circuito impresso para postar aqui.

É isto.

PROTETOR DE ALTO FALANTES

 

Quando um circuito amplificador de áudio, que utiliza fontes simétricas e, portanto, não usam capacitor de acoplamento com os alto falantes e apresenta problema, é comum que algum transistor de saída entrou em curto circuito. Os amplificadores construídos com circuitos integrados também podem apresentar esta mesma falha. 

Como resultado deste problema descrito, aparecerá na saída uma tensão contínua elevada. Se esta tensão não for interrompida rapidamente, terminará por destruir as bobinas dos alto falantes.

Este circuito apresentado é uma adaptação de outros encontrados na internet. A diferença é o uso de um circuito integrado LM555 para fazer a temporização e o controle do desligamento dos alto falantes. Ele monitora a saída dos canais do amplificador e quando aparece uma corrente contínua, por algum motivo, ele atua e desliga os alto falantes.

Esquema de ligação com a placa:

Esquema:

PCB:

Funcionamento

Quando um amplificador de áudio funciona normalmente, existe em sua saída uma tensão variável em função do som que se está escutando. Os capacitores C1 e C2, R1 e R2 e R3 formam um filtro passa baixo que elimina esta tensão variável e só deixa passar a tensão DC que será monitorada.

As saídas dos canais do amplificador são monitoradas pelo circuito composto pelos resistores R1 e R2, a ponte de diodo, capacitores de filtro e o transistor Q1. O circuito integrado 555 é configurado como um monoestável e sua saída controla os reles e os leds de alarme e piloto. Quando o amplificador é ligado, U1 recebe um pulso negativo no pino 2 e passa sua saída para o nível alto durante 5 segundos. O led LD1 acende e  o rele permanece desligado. Este tempo evita o pico de tensão nos alto falantes. Decorrido este tempo, se tudo estiver normal na saída do amplificador, a saída de U1 vai para o nível baixo e liga os reles, e por sua vez, liga os alto falantes.  LD1 (Alarme) apaga e acende LD2 (Monitor), indicando que está tudo normal com a saída do amplificador.

Se aparecer qualquer tensão DC na saída do amplificador, indicando um defeito, o transistor Q1 entra no modo de saturação imediatamente, aterrando o pino 2 de U1 que comuta  para o nível alto e desliga os alto falantes. Isso continuará até que a tensão na saída se normalize. LD1 acende indicando um alarme no circuito.

Basicamente é este o funcionamento do circuito. 

Cesar Gonçalves - 2022

Caixa Amplificada 2x10W

Alguém pensa em montar uma caixa amplificada com o módulo decodificador de mp3? Eu fabriquei esta aí e ficou muito boa. Disse fabriquei porque fiz tudo, desde a caixa até o amplificador.

          

A caixa foi feita com compensado de 15mm, com 270mm de largura, 200mm de fundo e 630mm de altura. Usei dois alto falantes de 6 polegadas e tweeters piezo. No amplificador usei o CI TDA2003 e no pre amplificador usei o TA630P.  Alimentei a caixa com uma fonte chaveada de 12V e 5A, que proporciona uma potencia de uns 8W por canal. 

Usei o módulo Decodificador de MP3 como fonte de sinal. Para quem não conhece esta belezinha, aqui vai uns detalhes dela. Sintoniza FM e memoriza até 40 canais, decodifica música do pendrive em mp3 e wma, tem controle de volume, tem 4 equalizações pré programada, muda de pasta e ainda memoriza a posição da música escutada, quando você desliga a caixa. 

O amplificador + o pré foram montados numa placa de 140 x 110mm. O pré tem controle de volume, graves e agudos e balanço. Um detalhe interessante do CI TA7630 é que todos os controles dele são feitos por potenciômetros simples e controlados por tensão, não exigindo cabos blindados nos potenciômetros. Optei por não colocar o controle de balanço no painel, ficando num trimpot na placa, porque uma vez ajustado não necessita de reajustes constantes.

PCB top view

PCB botton view

Esta montagem foi trabalhosa mas valeu a pena porque tudo funcionou perfeitamente.

Se alguém quiser fazer esta montagem, entre em contado por email que mando os arquivos da placa e mais detalhes da montagem.

                                                                                                                                                          Abs.  

Receptor Faixa de Aviação

Receptor Superheterodino de dupla conversão para a faixa de aviação (112 - 136Mhz)

Este receptor foi desenvolvido utilizando peças comuns retiradas de antigos radios AM\FM.  É uma montagem um pouco mais complexa e necessita alguns equipamentos para fazer o alinhamento, mas vale a pena pela sensibilidade e seletividade do circuito. O radio superregenerativo é bem mais simples de se montar porque só tem um circuito sintonizado, mas o resultado é bem ruim, muito ruído, instabilidade, pouca seletividade e difícil de incluir um squelch. É um ótimo radio para principiantes.

Na primeira conversão (112 - 136 Mhz para 10.7 Mhz), foi utilizado o CI: TA7358AP. Na entrada de antena o transistor Q1 faz a amplificação da RF  e o sinal amplificado passa pelo filtro passa banda composto pela bobina L1 e o capacitor C5 que tem a freqüência central em 125 Mhz. A bobina L2 , sintonizada pelo varicap D1, seleciona a frequência de entrada requerida. L3 e D2 sintonizam o oscilador local. T1 filtra a frequência de FI de 10.7Mhz.

Na segunda conversão (455 Khz), foi utilizado o CI: CD2003. Ele recebe a FI de 10.7Mhz , passa por um filtro cerâmico e faz o batimento com a frequencia de 10.245Mhz, sintonizada por L4 e C17, gerando a FI de 455 Khz. Esta frequência é amplificada, filtrada e detectada, entregando o áudio no pino 11.

O áudio é enviado ao circuito de squelch, controlado pelo pino 5 e pelo potenciômetro RV2 e passa pela chave de audio realizada pelo diodo D5. Passa pelo controle de volume RV3 e segue para o amplificador LM386.

O radio pode ser alimentado por uma fonte DC de 8 a 15V que é regulada pelo 7805. O diodo D6 funciona como proteção contra inversão de tensão na entrada.

PCB: 143 x 60 mm

Colocando para funcionar:

Depois de tudo conferido na montagem, ligar o radio e verificar se o amplificador está funcionando colocando a chave de fenda no potenciômetro RV3. Se ok, abrir todo o esquelch e colocar a chave de fenda no pino 11 do ci U2. Agora vem a parte difícil. Com um frequencímetro, ajustar a bobina L4 para a frequência de 10.245Mhz, girando o núcleo de ferrite desta bobina.

Usando um frequencímetro, verificar se a frequência mínima e máxima, medida na bobina L3, está entre 122.7 Mhz a 146.7Mhz, quando se variar a sintonia para o mínimo e o máximo da faixa. Ajuste trocando o capacitor C11.  Coloque o gerador de RF em 112Mhz, gire a sintonia para o mínimo e ajuste L2 para o máximo nível medido no pino 5 de U2 com um multímetro na escala DC. Este ajuste é feito variando o valor de C7.

Se tiver tudo ok, é só correr pro abraço. Estou a 38 KM do aeroporto de Confins, e sintonizo bem com uma antena dipolo externa. Estou a disposição se precisarem de alguma ajuda.

Obs. Para medir a frequência com o frequencímetro nas bobinas, faça um loop de uma volta com 10mm de diâmetro e fio 17 awg e solde num cabo coaxial. Aproxime da bobina o mais distante possível para a leitura de forma a não interferir no oscilador.

Abraços,

Gerador de RF

Um gerador de RF é um instrumento essencial na bancada de um técnico que gosta de montar aparelhos na área de radiofrequência. Mas é um equipamento caro, principalmente para quem faz disso um hobby. Então o negócio é montar um que, além do prazer da montagem, te proporcionará um bom aprendizado.

Esta montagem foi feita baseada no projeto da Vintage-radio  e cobre as frequências de 330 Khz até 30 Mhz em cinco faixas. 

Eu resolvi montar um frequencímetro para a leitura da frequência gerada. Este frequencímetro usa um PIC16F873A (detalhes da montagem e arquivo .hex, disponibilizado para download).

Aqui mostro a placa do gerador e a placa do frequencímetro. No gerador usei um capacitor variável que retirei de um Receiver antigo que desmontei. Ele tem uma redução que ajuda, mas o ideal seria utilizar um vernier para facilitar ainda mais a sintonia.

Esquema do gerador

Na montagem do frequencímetro é muito importante usar um transitor FET na entrada para não carregar muito a saída do gerador, o que tornaria difícil a leitura nas faixas mais altas.

PCB - Top view

PCB - Botton view

O projeto ficou pronto e eu gostei muito do resultado. Passei horas agradáveis montando as placas, testando, fazendo a caixa, mas no final dá uma satisfação enorme o resultado.

abs. Cesarg.