O Site do Hardware Livre - OSHW

Toque Biestável (ART382)

Ligue e desligue seus eletrodomésticos com um simples toque dos dedos

Existem projetos eletrônicos em que, às vezes, o nome não consegue dizer tudo que realmente eles podem fazer e portanto sua gama de utilidades. Este projeto pode ser enquadrado nesta categoria: um simples automatismo que liga ou desliga alguma coisa com um toque pode não parecer muito interessante até que enumeremos as suas possibilidades de uso. A possibilidade de se ligar (ou desligar) alguma coisa simplesmente encostando os dedos num sensor é algo que, na eletrônica, pode ser empregado de tantas formas que a maior parte dos leitores mal pode imaginar. Se o leitor não acredita veja isso neste artigo e monte o projeto que descrevemos para se convencer.

 

Existem automatismos simples que podem ser feitos com poucos recursos eletrônicos, mas que chamam a atenção pelo seu desempenho, principalmente quando utilizados diante de olhos leigos. Se o leitor, que é um praticante da eletrônica deseja impressionar alguém instalando alguns dispositivos especiais em sua casa, a possibilidade de contar com um sistema de acionamento por toque pode ser muito interessante.

É justamente isso que descrevemos neste artigo: um circuito que, pelo simples toque num sensor pode ligar e desligar qualquer coisa que você desejar.

Com um toque no sensor uma carga é ligada entrando em funcionamento, e com um outro toque desligamos. O circuito é biestável e pode ser usado com aparelhos eletrodomésticos ou eletrônicos com total segurança. A corrente que passa pelo sensor, e portanto pelo seu corpo é tão pequena que não lhe causa qualquer sensação ou choque.

 

Onde usar o aparelho?

* Ligado a eletrodomésticos como um ventilador, um abajur, seu televisor ou um aparelho de som, ele pode colocar em funcionamento qualquer um deles pelo simples toque dos dedos.

* Oculto no batente da porta, o sensor permite que a luz da varanda seja acesa ou que as luzes internas da casa sejam ativadas quando você chegar, sem que as pessoas que estejam com você saibam exatamente o que você fez para isso.

* Colocado em local escondido junto à sua mesa de trabalho ele permite que você acione dispositivos eletrônicos de gravação de conversas, sem que o seu interlocutor perceba isso.

 

A versão que descrevemos utiliza relé de 10A o que permite controlar praticamente qualquer eletrodoméstico ou eletrônico de uso geral que possa ser ligado numa tomada comum.

A corrente de repouso do circuito, isto é, sem o relé estar energizado, é bastante baixa permitindo assim que em determinadas aplicações o projeto seja alimentado por pilha. Essas aplicações são aquelas em que o relé ou a carga devam ficar acionadas por curtos intervalos de tempo.

 

Características:

Tensão de alimentação: 6 ou 12V (pilhas ou fonte)

Corrente de repouso (relé desenergizado); 1 mA (tip)

Carga máxima: 10 A

Corrente no sensor: 2,7 uA (tip)

 

COMO FUNCIONA

Uma das quatro portas NAND de um circuito integrado 4093B é utilizada como inversor no circuito de sensor. A finalidade desta porta é fornecer uma transição rápida de nível lógico em sua saída quando o sensor for tocado, de modo a disparar um multivibrador biestável.

Com um toque em X1o nível de entrada da porta, inicialmente reconhecido como baixo, passa a alta e leva com isso a saída a uma transição. Essa transição é responsável pela mudança de estado do flip-flop 4013.

Para garantir que o circuito parta da posição em que o relé está desenergizado quando a alimentação é estabelecida, temos uma rede de rearme ligada a entrada de RESET. Essa é rede é formada pelos componentes C1e R2.

Assim, quando se estabelecer a alimentação no circuito, encontrando C1descarregado, a entrada do 4013 recebe um pulso positivo de RESET que desaparece tão logo o capacitor se carregue com a tensão de alimentação, via R2.

A saída de um dos flip-flops do 4013 (o que está sendo usado) é ligada a um transistor cuja finalidade é excitar a bobina do relé.

Na versão de 6 V a corrente exigida para a excitação é de aproximadamente 100 mA e na versão de 12V da ordem de 50 mA. No entanto, existem relés mais sensíveis que exigem menos correntes e que podem ser empregados numa versão alimentada por pilhas.

A cada pulso que o 4013 recebe, sua saída muda de estado e com isso o transistor passa alternadamente do estado de saturação para corte. O relé fecha e abre seus contactos alternadamente, comandado pelos estados do transistor.

Veja que usamos apenas uma das quatro portas do 4093B e apenas metade do 4013. Isso significa que, com os mesmos dois integrados, o leitor pode expandir seu projeto e fazer um controle duplo. A pinagem dos dois integrados, dada na figura 1, facilita a expansão do projeto.

 

Com base na pinagem dos Cis do projeto ele pode ser expandido.
Com base na pinagem dos Cis do projeto ele pode ser expandido.

 

 

MONTAGEM

O diagrama completo da versão básica, sem fonte de alimentação, com um canal de acionamento é mostrado na figura 2.

 

Diagrama do aparelho sem a fonte de alimentação.
Diagrama do aparelho sem a fonte de alimentação.

 

A montagem deve ser feita em placa de circuito impresso com a disposição de componentes mostrada na figura 3.

 

Placa de circuito impresso.
Placa de circuito impresso.

 

O desenho desta placa é feito levando-se em consideração a pinagem de um relé do tipo G da Metaltex. No entanto, este desenho deve ser alterado se for usado um relé de tipo diferente. Recomendamos que, antes de fazer a placa o leitor estude a opção de relé a ser usado no projeto.

Para maior segurança dos circuitos integrados sugerimos a utiliza de soquetes do tipo DIL.

Os resistores são todos de 1/8W ou maiores e o capacitor C1tanto pode ser de poliéster como cerâmico. Q1pode ser substituído por qualquer transistor que tenha um ganho mínimo de 100 vezes e uma corrente de coletor de pelo menos 100 mA.

O diodo D1também admite equivalentes.

O resistor R1determina a sensibilidade do sensor ao toque. Valores de até 10 M ? podem ser empregados nos casos em que se exigir o máximo de sensibilidade.

Se o sensor ficar próximo do aparelho pode ser usado fio simples para sua conexão. Mas, se ficar longe do aparelho, deve ser usado fio blindado com a malha ligada ao positivo da alimentação, ou seja, à parte superior do sensor no diagrama.

O conjunto cabe facilmente numa pequena caixa plástica com uma saída para eletrodoméstico que consiste numa tomada de embutir, conforme mostra a figura 4.

 

O aparelho montado e usado no controle de uma lâmpada.
O aparelho montado e usado no controle de uma lâmpada.

 

Uma fonte de alimentação simples é mostrada na figura 5.

 

Fonte de alimentação para o toque biestável.
Fonte de alimentação para o toque biestável.

 

Como existe o contacto do sensor com as pessoas é extremamente importante que o isolamento do transformador seja testado. Da mesma forma NUNCA use na alimentação deste circuito fontes de alimentação sem transformador.

O sensor pode ser formado por duas regiões cobreadas de uma placa de circuito impresso.

Outras alternativas seriam dois alfinetes cujas cabeças devam ser tocadas simultaneamente, conforme mostra a figura 6.

 

Outro tipo de sensor de toque.
Outro tipo de sensor de toque.

 

Para um acionamento mais "misterioso" o leitor pode colocar os sensores em locais diferentes mas que possam ser tocados ao mesmo tempo, um por uma mão e outro pela outra mão. Desta forma, com um "gesto mágico" o operador pode acender luzes, ligar eletrodomésticos, etc.

 

PROVA E USO

Na figura 4 mostramos o modo de se fazer a conexão de um aparelho a um abajur de modo que ele seja acionado pelo toque no sensor.

Para outros tipos de aparelhos a conexão é semelhante, devendo apenas o montador observar sempre o limite de corrente que o relé pode controlar.

Observamos que o baixo consumo do aparelho permite que a fonte fique permanentemente ligada (ela consome menos de 5W na condição de espera).

Feita a conexão do eletrodoméstico ou eletrônico, basta dar um primeiro toque no sensor que o relé deve ativar o aparelho alimentado. Se houver tendência do relé em vibrar no acionamento falhando no controle desejado será interessante ligar em paralelo com R1um capacitor de 220 a 470 nF de modo a atuar como filtro, pois ruído da rede de alimentação pode estar sendo captado pelo circuito. Outra forma de se reduzir a sensibilidade ao ruído é com a redução da sensibilidade de entrada. Basta então diminuir o valor de R1.

 

LISTA DE MATERIAL


Semicondutores:

CI-1- 4093B - circuito integrado CMOS

CI-2- 4013B - circuito integrado CMOS

Q1- BC548 - transistor NPN de uso geral

D1- 1N4148 - diodo de silício


Resistores: (1/8W, 5%)

R1- 2,2 M a 4,7 M ?

R2- 100 k ?

R3- 2,2 k ?


Capacitores:

C1- 470 nF - cerâmico ou poliéster

C2- 100 µF/12V - eletrolítico


Diversos:

K1 - G1RC1(6V) ou G1RC2(12V) - relé de 10A ou equivalente

X1- Sensor - ver texto

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, tomada para saída, cabo de força, etc.

 

Material Para fonte:

T1- Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12V x 250 ou 300 mA (para alimentação de 12V)

D1, D2- 1N4002 - diodos retificadores de silício

C1- 1 000 µF/25V - capacitor eletrolítico

F1 - 1A - fusível


Diversos:

Cabo de força, suporte de fusível, fios, interruptor geral (opcional), solda, etc.

 

 

BUSCAR DATASHEET


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

Opinião

Contente e Triste (OP181)

Trabalhamos arduamente para manter nosso site, procurando todos os dias colocar matérias novas, participar de eventos e preparar novos livros que atendam todos aqueles ávidos por conhecimentos técnicos. Nossos resultados, por um lado, tem sido positivos com o reconhecimento de todos que frequentam nosso site e nos procuram em nossos eventos. No entanto, ao lado dessa alegria também temos os fatos negativos.

 

Leia mais...

Capaz
A metade de meus homens de governo não é capaz de nada e a outra metade é capaz de tudo.
Atribuído a Getúlio Vargas (1883 1954) Jornal do Brasil - Ver mais frases


Instituto Newton C Braga
Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site

Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)