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Luz noturna / luz de emergência (ART593)

Publicamos este projeto em 2008. Trata-se de um artigo de grande utilidade que descreve os circuitos que acionam luzes de emergência quando falta energia ou ainda quando escurece. Conhecendo estes circuitos o leitor pode até ganhar dinheiro abrindo seu negócio de instalação e manutenção.

Em muitas residências, estabelecimentos comerciais e industriais encontramos sistemas de luzes noturnas automáticas além de sistemas de luzes de emergência. Este último, é obrigatório por lei, devendo estar presente em saídas de emergência e em locais freqüentados pelo público. Veja neste artigo como eles funcionam e como é possível ganhar dinheiro com sua instalação e manutenção.

Dois sistemas de controle de iluminação, que se baseiam em princípios de funcionamento bastante semelhantes, são encontrados em residências, estabelecimentos comerciais e industriais: os sistemas de acionamento de luzes noturnas e os sistemas de luzes de emergência.

Os sistemas de iluminação automática, acendem as luzes de um local quando escurece e apagam quando amanhece. Podem ser usados em jardins, vitrines, outdoors e em muitas outras aplicações semelhantes.

Os sistemas de iluminação de emergência, acendem um conjunto de lâmpadas quando falta energia. Normalmente são localizados em corredores, saídas de emergência e em locais onde a falta de luz pode causar problemas para os freqüentadores do local.

Esses são mais complexos pois consistem num circuito eletrônico de sensoriamento de luz, uma bateria que fica em carga permanente e um circuito de carga.

Na figura 1 ilustramos os dois sistemas.

 

Sistema de iluminação de emergência.
Sistema de iluminação de emergência.

 

Para o profissional de manutenção de equipamentos eletrônicos é interessante saber como funcionam os dois sistemas, como repará-los e como instalá-los, já que podem consistir numa boa fonte de renda.

 

Iluminação Automática

O sistema de luzes automáticas noturnas usado em jardins, iluminação pública e vitrines consiste num circuito que aciona um sistema de iluminação quando escurece.

Existem diversos tipos de dispositivos usados para essa finalidade, alguns dos quais até mesmo embutidos no soquete de uma lâmpada, facilitando enormemente sua instalação, conforme mostra a figura 2.

 

Sensor embutido no soquete da lâmpada.
Sensor embutido no soquete da lâmpada.

 

Outros são mais complexos, controlando diversas lâmpadas ao mesmo tempo, conforme mostra a figura 3.

 

Circuito simultâneo de várias lâmpadas
Circuito simultâneo de várias lâmpadas

 

A configuração desses circuitos é simples, normalmente usando um LDR como sensor e controlando SCR, Triacs ou relés. Veja que os circuitos que controlam SCRs e Triacs normalmente não podem ser usados com lâmpadas eletrônicas, mas tão somente com lâmpadas incandescentes.

Dois pontos importantes devem ser considerados quando na instalação de um dispositivo desse tipo.

 

a) Potência controlada e tipo de lâmpada

A maioria dos tipos existentes no comércio embutidos no próprio soquete das lâmpadas não suportam potências maiores do que uns 150 W. A limitação de espaço no soquete impede a utilização de um bom radiador de calor no elemento de controle, SCR ou Triac.

Os tipos com relés e usados em caixas separadas são mais potentes podendo controlar muitas lâmpadas, com potências maiores que 1 000 watts.

Os tipos com SCRs e Triacs não podem ser usados com lâmpadas fluorescentes e eletrônicas, mas tão somente incandescentes (como os dimmers). Já, os tipos que usam relés podem ser usados com qualquer tipo de lâmpada.

O instalador deve estar atento a esses detalhes quando escolher um circuito para uma aplicação.

 

b) Posicionamento do sensor

Um ponto importante na instalação dos sistemas de iluminação automática refere-se ao posicionamento do sensor. Ele deve ficar posicionado de tal modo que não receba a iluminação da própria luz que controla, conforme mostra a figura 4.

 

Posicionamento incorreto do sensor.
Posicionamento incorreto do sensor.

 

Se isso ocorrer, temos um processo de realimentação em que a luz começará a piscar ou oscilar fortemente.

Conforme mostra a figura 5, o sensor deve ser posicionado de modo a receber a luz ambiente, sendo preferivelmente apontado para um local em que exista luz natural.

 

Posicionamento certo do sensor
Posicionamento certo do sensor

 

Veja que existe certa tendência dos sensores poderem ser enganados pelos clarões de relâmpagos, caso em que apagam as luzes. Também pode ocorrer que sujeira (folhas, poeira) tampem o sensor e façam com que eles acionem as luzes mesmo durante o dia.

Para esse último caso, basta uma limpeza do sensor para que o problema seja resolvido.

 

Circuito Prático

Na figura 6 damos um circuito prático de um interruptor noturno simples que pode controlar lâmpadas incandescentes até 100 W.

 

Interruptor noturno simples.
Interruptor noturno simples.

 

Os valores dos componentes entre parênteses são para o caso do aparelho ser ligado na rede de 220 V.

Na figura 7 temos a placa de circuito impresso para a sua montagem. Essa placa pode ser instalada numa pequena caixa plástica e o sensor ser conectado ao circuito por um par de fios de até uns 3 ou 4 metros de comprimento.

 

Placa de circuito impressor para o interruptor noturno
Placa de circuito impressor para o interruptor noturno

 

O SCR deve ser dotado de um radiador de calor que consiste numa pequena chapa de metal dobrada em "U".

A lâmpada pode ser instalada remotamente, ligada por um cabo com até 10 metros de comprimento.

O trimpot serve para ajustar o ponto de disparo em função da iluminação ambiente. Espere escurecer e ajuste o ponto em que a lâmpada deve acender.

 

 

SCR - TIC106B (D) - diodo controlado de silício

D1 a D4 - 1N4004 (7) - diodos de silício

P1 - 1 M ? - trimpot

X1 - Lâmpada incandescente até 100 W - conforme rede local

R1 - 10 k ? x 1/8 W - resistor - marrom, preto, laranja

LDR - qualquer LDR comum

C1 - 1 µF - capacitor de poliéster

F1 - 2 A - fusível

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, soquete para a lâmpada, suporte para o fusível, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

EMI

Dependendo da aplicação este tipo de aparelho pode causar interferências em equipamentos que operem com sinais de rádio (EMI - Interferência Eletromagnética).

Se isso ocorrer pode ser necessário usar um filtro, conforme mostra a figura 8.

 

Filtro contra EMI
Filtro contra EMI

 

Iluminação de Emergência

Os sistemas de iluminação de emergência, por outro lado, acionam uma ou mais lâmpadas, quando ao mesmo tempo temos a falta de energia elétrica e um sensor detecta que está escuro.

Na figura 9 temos um diagrama de blocos de um aparelho deste tipo.

 

Diagrama de blocos de um sistema de iluminação de emergência
Diagrama de blocos de um sistema de iluminação de emergência

 

Conforme o leitor ver, temos uma fonte de alimentação que ao mesmo tempo alimenta um relê mantendo-o fechado. Com isso, essa fonte transfere energia para uma bateria em carga permanente e alimenta o circuito sensor.

Quando ocorre a falta de energia, o relê comuta e faz com que a energia da bateria seja aplicada ao circuito de iluminação, mas dependendo da informação dada pelo sensor.

Se o circuito sensor informar que está escuro, a energia passa e alimentar as lâmpadas. Se o local ainda estiver claro, não há necessidade de se alimentar as lâmpadas.

Se forem usadas lâmpadas fluorescentes, deve existir ainda um circuito inversor para converter a baixa tensão contínua da bateria em alta tensão alternada para as lâmpadas.

Na prática encontramos esses circuitos numa caixa única, conforme mostra a figura 10, prontos para serem fixados em paredes, nos locais em que sua presença é necessária.

 

Sistema de iluminação de emergência em caixa única.
Sistema de iluminação de emergência em caixa única.

 

Normalmente são usadas baterias seladas que não necessitam de manutenção, mas sua durabilidade é limitada devendo o instalador ou o responsável pela manutenção fazer testes periódicos.

O único cuidado importante com sua instalação é o posicionamento do sensor.

 

Circuito Prático

Na figura 11 damos um circuito simples de um sistema de iluminação de emergência que aciona duas lâmpadas de 200 mA x 12 V do tipo usado em lanternas de automóveis e na iluminação de seu interior.

 

Circuito prático de um sistema de iluminação de emergência
Circuito prático de um sistema de iluminação de emergência

 

 

A disposição dos componentes para esta montagem numa placa de circuito impresso, é mostrada na figura 12.

 

 

Sugestão de montagem em ponte de terminais.
Sugestão de montagem em ponte de terminais.

 

Pode ser usada qualquer bateria selada de 12 V ou até mesmo um conjunto de 8 pilhas grandes recarregáveis, mas com menor autonomia.

O ajuste da sensibilidade do sensor para o disparo no escuro é feito no trimpot P1.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 12 V com uma corrente de pelo menos 500 mA.

O conjunto pode ser instalado numa caixa plástica comum, e a lâmpada colocada na sua parte superior. Um refletor de lanterna ajuda a concentrar a luz onde ela é mais necessária. As caixas da Patola (www.patola,com.br) são ideais para esta aplicação.

 

Q1 - TIP110 - Transistor NPN Darlington de Potência

D1, D2 - 1N4002 ou equivalentes - diodos de silício

LDR - LDR redondo comum

F1 - 1 A - fusível

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede e secundário de 12 V com 300 mA ou mais

B1 - Bateria recarregável selada de 12 V

K1 - Relé de 12 V x 100 mA - um ou mais contactos reversíveis

C1 - 1000 µF x 25 V - capacitor eletrolítico

P1 - 100 k ? - trimpot

R1 - 100 ? x 5 W - resistor de fio

R2 - 22 k ? x 1/8 W - resistor - vermelho, vermelho, laranja

X1 - Lâmpada de 12 V x 200 mA

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, radiador de calor para Q1, suporte para o fusível, cabo de força, fios, refletor para a lâmpada, caixa para montagem, solda, etc.

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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