Órgão Digital de Luz (ART2002)

Escrito por Newton C Braga

Esta montagem destina-se a discotecas, salas de espetáculos e conjuntos musicais. Dedilhando num teclado controlamos um logo de luzes coloridas, criando efeitos juntamente com uma música. O circuito utiliza triacs de alta potência que podem controlar cada um, até 800 W de lâmpadas na rede de 110 V e o dobro na rede de 220 V.

O aparelho que descrevemos permite ligar e desligar rapidamente, pelo simples toque dos dedos em sensores semelhantes a um teclado, lâmpadas de alta potência, criando-se assim efeitos especiais de luz.

Com o uso de lâmpadas de cores diferentes, sua combinação pode resultar em novas cores, e um operador treinado pode acompanhar a música ou mesmo criar efeitos para espetáculos teatrais.

 

Obs. O circuito funciona apenas com lâmpadas incandescentes.

 

O aparelho é totalmente seguro graças ao emprego de opto-disparadores que isolam completamente o teclado (e o operador) da alta tensão da rede de energia que alimenta as lâmpadas.

A velocidade de resposta tanto do circuito de disparo dos sensores como dos opto-acopladores garante ao operador que o efeito dedilhado será imediatamente correspondido.

Uma outra característica importante a ser ressaltada é que no uso de chaves comuns para a comutação, além do desgaste dos contatos, que reduz a eficiência e durabilidade do sistema, temos a produção de transientes que normalmente interferem em equipamentos eletrônicos próximos.

Com a comutação das cargas por meio de triacs e acopladores ópticos, que são dispositivos de estado sólido, a comutação não produz transientes, evitando-se assim a produção de ruídos.

 

Características

Tensão de alimentação: 110 ou 220 V c.a.

Corrente máxima controlada: 4 x 8 A

Tensão do setor de controle: 12 V (aprox.)

Isolamento da carga para o controle: 7 500 V (tip)

 

COMO FUNCIONA

Um circuito integrado tipo 4093B, formado por 4 portas disparadoras, tem sensores de toque ligados na sua entrada e o LED do apto-disparador na saída.

O integrado é polarizado de modo que suas portas funcionem como sensíveis inversores controlados pela resistência da pele.

Com as chaves de toque desativadas, predomina a resistência à terra (nível baixo), e a saída se mantém no nível alto polarizando inversamente os transistores PNP.

Nestas condições aos LEDs dos opto-disparadores estão desligados e o opto-diac não dispara os triacs. As lâmpadas permanecem apagadas.

Quando tocamos num determinado sensor, a entrada do inversor correspondente vai ao nível alto, de modo que a saída comuta, passando para o nível baixo e saturando com isso o transistor.

O transistor ativa então o LED do opto-disparador, que, por sua vez, dispara o triac acendendo a lâmpada correspondente.

Veja que, neste tipo de operação, além da resposta muito rápida, as lâmpadas permanecem acesas somente enquanto durar o contato dos dedos com os sensores.

Como os opto-disparadores controlam os triacs via feixe de luz infravermelha, existe um isolamento total do circuito de potência em relação ao circuito de controle.

Os triacs são indicados para 8 A, e possuem uma sensibilidade que permite seu disparo com pelo menos 15 mA.

Triacs mais "duros" de disparar não devem ser usados neste circuito.

A fonte de alimentação para o setor de disparo deve usar um transformador de boa qualidade, com isolamento perfeito entre os enrolamentos.

Será muito importante verificar isso antes de fazer a montagem, com um teste de multímetro, conforme mostra a figura 1.

 

Fig. 1 - Teste de isolamento do transformador.
Fig. 1 - Teste de isolamento do transformador.

 

 

MONTAGEM

O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 2.

 

  Figura 2 – Diagrama completo do aparelho
Figura 2 – Diagrama completo do aparelho

 

Temos neste circuito básico 4 canais de controle para lâmpadas que podem ser amarelas, vermelhas, verdes e azuis, mas outros módulos podem ser ligados em paralelo.

Na figura 3 temos a disposição dos componentes principais numa placa de circuito impresso.

 

Figura 3 – Placa para a montagem
Figura 3 – Placa para a montagem

 

O teclado pode ser feito com uma placa de circuito impresso, desenhado-se as linhas de contato onde devemos tocar para o disparo.

Os circuitos integrados (CI1 e opto-disparadores) devem ser montados em soquetes DlL, e os triacs devem ser montados em bons radiadores de calor.

Devido à intensidade das correntes controladas, os fios dos triacs devem ser bem grossos.

Os opto-disparadores devem ser do tipo MOC301 O se a rede de energia for de 110 V. Para 220 V devemos usar o MOC3020.

O transformador deve ser de boa qualidade, com isolamento perfeito entre os enrolamentos e secundário de 9+9 V com pelo menos 500 mA,

O fusível depende da quantidade de lâmpadas controladas. As lâmpadas devem ser obrigatoriamente do tipo incandescente, com uma potência total por canal que não supere a capacidade de controle do triac.

 

PROVA E USO

Para comprovar o funcionamento ligue a unidade à rede com uma lâmpada de pelo menos 25 W em cada canal. Toque nos sensores e verifique o acionamento de cada uma.

Se o acionamento for difícil, exigindo muita pressão dos dedos, aumente o valor dos resistores de 4,7 M ohms para 10 M ohms.

Se houver acionamento errático, verifique a conexão dos sensores ao circuito, encurtando os fios ou mesmo blindando-os.

Comprovado o funcionamento, é só fazer a instalação definitiva, observando as espessuras e isolamento dos fios de ligação às lâmpadas.

 

Semicondutores:

Cl1 - 40938 - circuito integrado CMOS

CI2 a CI5 - MOC3010 (110 V) ou MOC3020 (220 V) - opto-disparadores

Q1 a Q4 - 50558 - transistores PNP de uso geral

Triac1 a Triac4 - TlC226B (110 V) ou TlC226D (220 V) - Triacs de 8 A.

D1, D2 - 1N4002 - diodos retificadores de silício.

 

Resistores: (1/8 W, 5 96):

R1 a R4 - 4,7 M ohms

R5 a R8 – 10 k ohms

R9 a R12 - 560 ohms

R13 a R15 – 180 ohms

 

Capacitor eletrolítico de 25 V:

C1 - 1 000 uF

 

Diversos:

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário

de 9 + 9 V x 500 mA

S1 a S4 - sensores de- toque – ver texto

F1 - Fusível de 40 A

X1 a X4 - Lâmpadas incandescentes coloridas - ver texto

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, cabo de alimentação, suporte para fusível, soquetes para os circuitos integrados, radiadores de calor para os triacs. fios, solda etc.