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Timer acionado por toque (ART531)

Este timer pode ser usado na mesa de trabalho, no controle de processos, bancada de trabalhos de química, concursos de perguntas e respostas para determinação de intervalos de tempo de até mais de meia hora. Também pode ser usado em jogos, banhos de circuito impresso, cozinha e em muitas outras aplicações. O circuito é alimentado por pilhas comuns e no final do tempo programado temos o acionamento de um alarme sonoro de boa intensidade. Alterações podem ser feitas para acionamento de um relê.

Temporizadores de mesa com tempos programáveis na faixa de 1 segundo a mais de meia hora podem ser usados numa infinidade de aplicações práticas, como as indicadas na introdução.

O circuito que descrevemos usa poucos componentes, é alimentado por pilhas e por isso totalmente portátil. O sinal sonoro gerado é de bom volume e para ativar o sistema basta o simples toque dos dedos num sensor.

Com adaptações o sensor pode ser acionado de modo automático por mecanismos, o que significa a possibilidade de usarmos este circuito em automatismos industriais e de uso doméstico extendendo assim sua gama de aplicações.

O circuito usa componentes comuns de baixo custo o que leva a montagem de uma unidade compacta e de preço acessível.

Dentro das características mais importantes do projeto, destacamos as seguintes:

 

Características:

* Temporização: 1 segundo a mais de meia hora (conforme os componentes)

* Tensão de alimentação: 6 V

* Tipo de aviso: sonoro

* Consumo em repouso: inferior a 2 mA

* Tipo de acionamento: por toque

* Ajustes: 2 (tempo e som emitido)

 

COMO FUNCIONA

Na figura 1 temos um diagrama de blocos do timer.

 

Diagrama de blocos do timer.
Diagrama de blocos do timer.

 

O primeiro bloco representa a etapa de disparo em que temos dois transistores na configuração Darlington (Q1 e Q2) com um sensor de toque ligado na entrada.

Com uma resistência infinita ou muito alta no sensor os transistores permanecem no corte e a tensão no pino 2 é‚ positiva, da mesma ordem da tensão de alimentação, o que inibe o disparo.

Tocando no sensor, mesmo uma resistência de centenas de quil? dos dedos, é suficiente para levar os transistores à condução e com isso fazer com que a tensão do coletor Q2 e no pino 2 do circuito integrado caia abaixo de 1/3 da tensão de alimentação.

O resultado disso é o disparo do circuito integrado.

O circuito integrado forma nosso segundo bloco.

Trata-se de um 555 ligado na configuração de monoestável.

Nesta configuração a saída se mantém no nível baixo, ou seja, com 0V enquanto o pino 2 estiver polarizado positivamente ou com mais de 1/3 da tensão de alimentação.

Quando a tensão no pino 2 cai, o que ocorre com o toque no sensor, o circuito integrado dispara e sua saída vai ao nível alto, ou seja, passa a apresentar uma tensão positiva da mesma ordem que a tensão de alimentação que no nosso caso é de 6V.

Mesmo depois de tocarmos os dedos no sensor, com a tensão no elemento de disparo voltando a ser positiva, a sa¡da ainda permenece no nível alto, e isso por um tempo que é determinado pelo ajuste de P1, por R3 e também por C1.

O capacitor C1 não pode ser muito grande, pois com isso também terá mais fugas, instabilizando o circuito.

O mesmo ocorre com P1.

Com os valores indicados no projeto temos um tempo da ordem de pouco mais de meia hora.

No entanto, podem ser usados valores menores para C1 de modo a serem obtidas temporizações curtas, por exemplo, na faixa de alguns segundos até alguns minutos.

A saída do circuito integrado, que é o pino 3, é ligada ao terceiro bloco de nosso aparelho e que consiste num oscilador de áudio para aviso sonoro num alto-falante.

O oscilador de áudio usa dois transistores (Q3 e Q4) e sua frequência é determinada tanto pelo valor de C4 como pelo ajuste de P2.

Este oscilador tem uma boa potência e aciona diretamente um alto-falante.

A fonte de alimentação consiste em 4 pilhas pequenas, mas existem alternativas, como por exemplo uma fonte de 6V com pelo menos 100 mA de corrente.

Alguns melhoramentos podem ser feitos no circuito em função de sua aplicação.

Veja que este circuito mantém o alarme sonoro acionado no intervalo de tempo previsto, ou seja, funciona como um alerta de tempo programado, mas podemos fazê-lo operar de modo inverso, com o acionamento no final do tempo.

Para isso, devemos fazer a alteração mostrada na figura 2.

 

Alteração.
Alteração.

 

O transistor acrescentado atua como um inversor de modo a acionar o oscilador com o nível baixo e não com o nível alto na saída.

Outra possibilidade de alteração é mostrada na figura 3 e consiste em se acrescentar um controle de volume, caso o nível de som incomode.

 

Outra alteração possível.
Outra alteração possível.

 

Observe que o resistor R4 em conjunto com C3 evitam que o circuito dispare quando a alimentação é ligada.

Para acionamento de um relê em lugar do oscilador, o circuito básico é mostrado na figura 4.

 

Acionando um relé ao invés de oscilador.
Acionando um relé ao invés de oscilador.

 

A carga máxima que pode ser controlada depende das características deste relé.

Deve ser usado um relé sensível cuja bobina não precise mais do que 50 mA de corrente para o acionamento.

Também neste caso, pode-se alterar o circuito da forma sugerida na figura 2 de modo que o relê seja acionado pelo nível baixo do sinal.

 

Versão CMOS

O circuito integrado bipolar 555 (LM555, NE555, etc) possui uma versão CMOS de baixo consumo denominada TLC555.

Esta versão, além de ter um consumo de poucos microamperes na condição de espera (temporização) pode acionar cargas maiores (tem maior capacidade de corrente de saída e além disso admite o uso de capacitores maiores de temporização.

Com ela é possível aumentar o intervalo de temporização para mais de 2 horas com o uso de um bom capacitor de 2 200 µF ou mesmo 4 700 µF.

Nenhuma modificação adicional no circuito será necessária para se usar o 555 CMOS.

 

 

 

 

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo da versão básica do timer.

 

Diagrama elétrico da versão básica.
Diagrama elétrico da versão básica.

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.

 

Sujestão de placa de circuito impresso.
Sujestão de placa de circuito impresso.

 

Para o circuito integrado será interessante usar soquete.

Os transistores são de uso geral e admitem equivalentes.

O alto-falante é de 4 ou 8 ? com 5 a 10 cm de diâmetro dependendo da caixa usada.

Os resistores são de 1/8W ou maiores e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão mínima de trabalho de 6V.

Os demais capacitores podem ser cerâmicos ou de poliéster.

P1 é um potenciômetro de ajuste de tempo e deve ficar no painel. P2 é um trim pot para ajustar o som emitido.

Para as pilhas é preciso usar suporte apropriado e o sensor X1 consiste em duas chapinhas de metal que devem ser tocadas simultaneamente para o disparo.

 

PROVA E USO

Coloque as pilhas no suporte e acione S1.

O aparelho não deve emitir som algum.

Ajuste P1 para o intervalo desejado (na prova, use o intervalo mínimo) e toque em X1.

O oscilador deve entrar em ação indicando o início da temporização.

Este som deve durar o intervalo ajustado.

Para acionamento "ao contrário" use a versão modificada.

Comprovado o funcionamento podemos elaborar uma escala de tempos para P1 com base num relógio comum ou cronômetro.

Ao fazer a escala com temporizações sucessivas descarregue o capacitor totalmente antes de fazer uma nova medida.

Uma possibilidade para se obter medidas exatas será a de se acrescentar um interruptor de "reset" em paralelo com o capacitor de temporização.

Este interruptor deve ser pressionado antes de qualquer nova temporização para se garantir que a carga sempre comece do zero.

 

 

Semicondutores:

CI-1 - 555 - circuito integrado

Q1, Q2, Q3 - BC548 ou equivalente - transistores NPN

Q4 - BC558 ou equivalente - transistor PNP

 

Resistores: (1/8W, 5%)

R1 - 100k - marrom, preto, amarelo

R2 - 47k - amarelo, violeta, laranja

R3 - 100k - marrom, preto, amarelo

R4, R5 - 10k - marrom, preto, laranja

R6 - 1k - marrom, preto, vermelho

P1 - 1M - potenciômetro

P2 - 10k - trim pot


Capacitores:

C1 - 470 µF ou 1 000 µF/6V - eletrolítico (ver texto)

C2, C3 - 10 nF - cerâmico ou poliéster

C4 - 47 nF - cerâmico ou poliéster

C5 - 100 µF/6V - eletrolítico

 

Diversos:

S1 - Intrruptor simples

FTE - 4 ou 8 ? - alto-falante pequeno

X1 - sensor - ver texto

B1 - 6V - 4 pilhas pequenas

 

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, botão para o potenciômetro, suporte de pilhas, soquete para o integrado, fios, solda, etc.

 

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