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Sequencial de LEDs (ART173)

Este circuito, de efeitos decorativos marcantes, pode ser usado com diversas finalidades tais como: obter efeito sequencial decorativo para árvores de natal, vitrines, painéis de anúncios de produtos, ajudar na contagem de pequenos intervalos de tempo como timer digital de 10 passos; fazer a contagem regressiva em brincadeiras, jogos ou gincanas. O aparelho pode ser alimentado com tensões entre 6 e 12 V obtida de fontes comuns ou de pilhas.

Descrevemos a montagem de um circuito que basicamente contém um contador digital que aciona LEDs e que por isso serve para muitas das finalidades práticas descritas na introdução.

A faixa de frequências de operação deste circuito é extremamente ampla o que permite sua utilização em tantas aplicações. Por outro lado sua simplicidade permite uma montagem bastante compacta e de baixo custo, o que importante principalmente no caso em que diversas unidades devam ser montadas.

Também podem ser feitas alterações no projeto original no sentido de alimentar cargas de maior potência como, por exemplo, lâmpadas de 6 ou 12V e até mesmo lâmpadas para a rede de 110V ou 220V.

A velocidade do efeito, que depende da aplicação pode ser ajustada para valores de 1 LED aceso em cada 0,1 segundo até um LED aceso em cada 10 minutos ou mais, o que resultaria num timer com um ciclo completo de 100 minutos ou pouco mais de uma hora e meia.

O consumo do aparelho é bastante baixo, pouco maior do que o correspondente a um LED, ou algo que drena uma corrente em torno de 20 mA da fonte. Isso significa que, mesmo usando pilhas na alimentação a autonomia será bastante boa.

 

CARACTERÍSTICAS

 

  • Tensão de alimentação: 6 a 12 V
  • Número de canais: 10
  • Consumo: 20 mA (tip)
  • Faixa de frequências: 0,01 a 10 Hz

 

 

COMO FUNCIONA

O clock do circuito, que determina a velocidade de corrimento dos LEDs, tem por base um oscilador elaborado em torno do circuito integrado 555 na configuração astável. Neste circuito, a frequência de operação é determinada basicamente pelo valor de C1 e pelo ajuste de P1. O capacitor C1 pode ter valores entre 470 nF e 1 000 µF, conforme a aplicação.

Valores menores são usados nas aplicações em que se deseja um corrimento rápido dos LEDs e os valores maiores nas aplicações de temporização em que o corrimento deve ser muito lento.

Temos a seguir as sugestões de valores deste componente conforme a utilização:

 

Timer: 47 µF a 1 000 µF

Sequencial lento: 1 a 10 µF

Sequencial rápido: 470 nF a 1 µF

 

Os sinais gerados pelo clock com o circuito integrado 555 servem para excitar um contador CMOS do tipo 4017.

Em cada saída do 4017 temos um LED que vai acender em função do nível lógico existente nesta saída e que por sua vez são controlados pelos pulsos de entrada. O acendimento é sequencial, seguindo a ordem dos pinos da esquerda para a direita no diagrama.

Assim, no primeiro pulso apaga o primeiro LED e acende o segundo; no segundo pulso, apaga o segundo e acende o terceiro e assim por diante até que, ao apagar o último volta a acender o primeiro LED.

O resistor R3 é importante servindo para a limitar a corrente nos LEDs e determinar seu brilho. Este resistor depende da tensão da alimentação, ficando entre 470 ? e 1k ? para alimentação de 6V, entre 820 ? e 1,2 k ? para alimentação de 9V e entre 1k ? e 2,2 k ? para alimentação de 12 V.

Um interruptor de pressão pode ser ligado em série com P1 de modo a acionar a contagem caso o leitor assim o deseje. Num timer, será interessante dotar o circuito de "reset" n o pino 15 de modo a zerar a contagem, garantindo sua partir a partir do primeiro LED, conforme mostra a figura 1.

 

Usando o Reset.
Usando o Reset.

 

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo do aparelho.

 

Diagrama do seqüencial de LED's
Diagrama do seqüencial de LED's

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.

 

Placa de circuito impresso do Seqüencial de LEDs.
Placa de circuito impresso do Seqüencial de LEDs.

 

Sugerimos que os circuitos integrados utilizem soquetes para maior segurança, principalmente se os leitores ainda não têm muita prática de soldagem. Os LEDs devem ficar na placa com os terminais longos de modo a "aparecerem" no painel, ou ainda podem ser montados numa placa separada para fixação remota, dependendo da aplicação.

Escolha LEDs de mesmo tipo para uniformidade de brilho.

Os resistores são todos de 1/8W com 5% ou mais de tolerância e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão mínima de trabalho de 12V. Observe sua polaridade ao soldá-los na placa.

Para a excitação de cargas de maior potência temos duas opções:

A primeira é para pequenas lâmpadas de 6 ou 12V com corrente de até 200 mA. Esta opção utiliza transistores de média potência, um para cada canal e estes devem ser dotados de pequenos radiadores de calor. O circuito é mostrado na figura 4.

 

Driver para lâmpadas de 6 e 12 V.
Driver para lâmpadas de 6 e 12 V.

 

A segunda é para cargas de alta potência, como, por exemplo, lâmpadas alimentadas pela rede de energia num total de até 200 watts por canal e usa SCRs. Os SCRs devem ser sufixo B se a rede for de 110V e sufixo D se a rede for de 220V.

Esta versão é mostrada na figura 5.

 

Excitando lâmpadas de alta potência.
Excitando lâmpadas de alta potência.

 

Cada SCR deve ser dotado de um radiador de calor e pode controlar até 400 watts de lâmpadas na rede de 110 V.

Para esta aplicação a fonte que alimenta o setor de baixa potência ( circuitos integrados) deve obrigatoriamente usar um transformador.

 

PROVA E USO

Para provar o aparelho, basta ligar a alimentação e ajustar a velocidade do efeito em P1. Se algum LED não acender, verifique se ele não está invertido ou com problemas. Se o LED estiver bom, veja se na saída do CI o nível lógico alto se faz presente no momento certo. Se isso não ocorrer, o problema pode estar no próprio circuito integrado.

Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva e utilizá-lo.

 

Semicondutores:

CI-1 - 555 - circuito integrado

CI-2 - circuito integrado

LED1 a LED10 - LEDs vermelhos comuns (ou de outra cor)


Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 10 k?

R2 - 22 k?

R3 - 1 k?

P1 - 1 M?


Capacitores:

C1 - 10 µF/12V - eletrolítico (ver texto)

C2 - 100 µF/12V - eletrolítico


Diversos:

S1 - Interruptor simples

B1 - 6V a 12V - fonte de alimentação, pilhas ou bateria

Placa de circuito impresso, soquetes para os circuitos integrados, caixa para montagem, botão para o potenciômetro, fios, solda, suporte de pilhas ou fonte, etc.

 

 

 

 

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