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Parada temporizada para motores DC (MEC083)

Com o projeto que apresentamos, um elevador experimental pode parar num andar por tempo determinado, para depois sair e continuar seu percurso; podemos também fazer um automatismo qualquer parar numa posição qualquer em tempo determinado para depois continuar sua ação da mesma forma. Podemos utilizar tantos circuitos semelhantes a estes quantas forem as paradas dependendo apenas do projeto. O projeto consiste num módulo bastante simples que usa componentes comuns sendo ideal para implementação de projetos de mecatrônica.

A automação de modelos de elevadores, mecanismos diversos, linhas ferroviárias (ferromodelismo) é algo que interessa muito aos nossos leitores. Assim, damos um interessante projeto que torna automática a parada e saída de um motor de corrente contínua. Evidentemente o projeto pode ser usado em aplicações que não se limitam às eu sugerimos na introdução.

Para uma maquete em que tenhamos diversos motores que devam ser acionados ao mesmo tempo e somente um controlado pelo operador, a automação dos demais torna o funcionamento do sistema mais real.

O projeto que descrevemos consiste num temporizador que é acionado automaticamente quando o mecanismo atinge uma determinada posição quando então a alimentação de seu motor é cortada. Depois do tempo previsto para a parada, a alimentação do motor é restabelecida e ele segue com seu funcionamento normal até uma nova parada programada, realizada pelo comando de sensores ou controlada pelo operador externo.

Uma característica importante deste projeto é a possibilidade de termos a habilitação externa do circuito, ou seja, podemos ativar ou desativar o circuito por meio do pino 4 de controle do CI. Isso torna possível ligar o sistema a uma lógica de controle, por exemplo, um microprocessador ou mesmo um microcomputador (PC) via interface pela porta paralela.

A adaptação no mecanismo dos elementos necessários a operação do circuito é bastante simples.

 

Características:

* Tensão de alimentação: 6 ou 12V, conforme o relê

* Carga máxima controlada: depende dos contatos do relé usado

* Temporização de parada: 1 segundo a 2 minutos

* Tipo de acionamento: magnético (com eventual alteração para outros tipos de sensores)

 

COMO FUNCIONA

No mecanismo, em qualquerb parte móvel, prendemos um pequeno imã de modo que, ao chegar na posição de parada, ele provoque o fechamento momentâneo dos contactos de um interruptor de lâminas. Este interruptor de lâminas é responsável pelo disparo do circuito temporizador, conforme mostra a figura 1.

 

Utilizando imã.
Utilizando imã.

 

 

Ao disparar o monoestável, o circuito integrado 555 tem sua saída levada ao nível alto, causando com isso a polarização do transistor Q1 no sentido de saturá-lo. Com isso relê é energizado.

Com o relê fechado, como são os contatos NF (normalmente fechados) os usados, a alimentação é cortada para o ponto de parada defronte ao sensor e com isso o mecanismo tem sua parada obrigatória.

O motor do mecanismo vai permanecer sem alimentação pelo tempo determinado pelo ajuste de P1 e pelo valor de C1. No final da temporização o relê é desenergizado e a alimentação volta ao motor com a movimentação do mecanismo.

Evidentemente, outros tipos de sensores podem ser usados no disparo do sistema, como por exemplo uma pequena alavanca acoplada a um micro-switch, conforme mostra a figura 2.

 

 

Utilizando micro-switch.
Utilizando micro-switch.

 

 

A alimentação para o circuito eletrônico pode ser obtida de uma fonte separada de 6 ou 12V conforme o tipo de relê usado, o que é importante para se evitar ruídos que normalmente ocorrem se a própria tensão usada para o motor do mecanismo

for usada sem filtragem e regulagem apropriadas.

Na figura 3 temos um circuito de fonte de alimentação simples que pode ser usada neste automatismo e outros que sejam utilizados numa mesma maquete ou projeto, lembrando apenas que a corrente máxima que ela pode fornecer é de 1 ampere.

 

 

Sugestão de fonte.
Sugestão de fonte.

 

 

Com alimentação de 6V, a corrente exigida pelo sistema é da ordem de 100 mA nos períodos de parada do motor do mecanismo e bem menor nos intervalos em que ele se encontrar em movimento. Com 12V a corrente máxima será de 50 mA.

 

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo do sistema.

 

Diagrama completo do sistema.
Diagrama completo do sistema.

 

Na figura 5 temos a disposição dos componentes na placa de circuito impresso.

 

Sugestão de placa de circuito impresso do sistema.
Sugestão de placa de circuito impresso do sistema.

 

Tanto o relê como o circuito integrado devem ser instalados em soquetes para maior facilidade de manuseio e segurança.

Os capacitores eletroliticos têm uma tensão mínima de trabalho de 16V e os resistores são todos de 1/8W com 5% ou mais de tolerância.

O sensor X1 é um interruptor de lâmina comum ou reed-switch. O transistor admite equivalentes e o relê depende da tensão de alimentação. Podem ser usados relês de 6 V com correntes de até 100 mA ou relês de 12 V com correntes de até 50 mA que são comuns no nosso mercado.

Todo o conjunto cabe numa pequena caixa plástica para instalação externa ao sistema de controle ou ainda pode ser dentro do automatismo.

Em alguns casos existe a possibilidade de se controlar diretamente o motor sem a necessidade do relé. Isso pode ser conseguido com a ajuda de um Darlington de potência ou de um Power FET nos circuitos mostrados na figura 6.

 

Controle direto.
Controle direto.

 

Para os Darlingtons, dependendo da sua corrente de coletor, motores de até alguns amperes podem ser controlados, o mesmo ocorrendo em relação aos FETs de potência. Em ambos os casos, os transistores devem ser montados em radiadores de calor dimensionados de acordo com a potência do motor controlado.

 

Reversão do Motor

No final de curso, quando fazemos um mecanismo funcionar de modo automático é preciso fazer a reversão do sentido de rotação do motor. Para um motor de corrente contínua isso pode ser feito pela simples inversão do sentido de circulação da corrente e existem diversas possibilidades.

A mais simples é mostrada com o circuito da figura A em que usamos um relé acionado por um sensor e que possui contatos reversíveis.

 

Reversão.
Reversão.

 

Quando o relé fecha os contatos e trava a corrente no motor inverte seu sentido de circulação e o movimento do mecanismo também muda de sentido. Neste circuito o relé trava pela própria ação de seus contatos, devendo então ser revista uma nova desativação que desinverta a corrente desligando o relé quando o mecanismo chegar ao outro ponto extremo de seu movimento.

 

PROVA E USO

A prova de funcionamento é simples, podendo ser feita na bancada simplesmente com a alimentação do circuito com a tensão correspondente ao relê usado. Aproximando um imã do sensor, o relê deve fechar seus contactos para abrir automaticamente depois do tempo ajustado em P1.

Na figura 7 temos o modo de se fazer a instalação do circuito num elevador experimental de modo a fazer a parada nos andares programas pelo tempo ajustado em P1.

 

Sugestão de instalação.
Sugestão de instalação.

 

A posição exata do sensor deve ser obtida experimentalmente para que, considerando-se a inércia o mecanismo ele não passe do ponto desejado em que a alimentação é cortada e volta com isso a acelerar sem parar no local desejado.

 

 

Semicondutores:

CI- 555 - circuito integrado, timer

Q1 - BC548 ou equivalente - Transistor NPN de uso geral

D1 - 1N4148 ou equivalente - diodo de silício

Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 47 k ? (amarelo, violeta, laranja)

R2 - 10 k ? (marrom, preto, laranja)

R3 - 4,7 k ? (marrom, preto, vermelho)

P1 - 1 M ? - trim pot ou potenciômetro

Capacitores:

C1, C2 - 100 µF/16V - eletrolítico

C3 - 1 000 µF/16V - eletrolítico

Diversos:

K1 - relê de 6 ou 12V - ver texto

X1 - Reed-switch

Placa de circuito impresso, soquetes para os circuitos integrados, imã pequeno, caixa para montagem, material para fonte de alimentação, fios, solda, etc.

 

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