O circuito que propomos pode ser usado para manter acesas luzes de varanda ou corredores, por intervalos de tempo determinados. O circuito está sempre pronto para funcionar, não consumindo energia, a não ser nos instantes em que a lâmpada se mantiver acesa. Podem ser obtidos intervalos de tempo que vão desde alguns segundos até mais de 5 minutos, 0 que significa uma boa margem de escolha para as aplicações típicas.
O que descrevemos é uma minuteria muito simples, que pode alimentar cargas resistivas (lâmpadas) de até 400 watts na rede de 110 V e de até 800 watts na rede de 220 V.
Colocado num corredor e acionado por um interruptor de pressão, dispara-se lâmpadas que ficarão acesas pelo tempo necessário à passagem ou saída das pessoas.
O projeto deste dispositivo é simples e econômico, de modo que existem algumas limitações a serem consideradas.
Uma é o fato do controle ser feito em meia onda, o que significa que as lâmpadas controladas acenderão com metade da potência original, o que pode ser compensado pelo uso de uma lâmpada maior, e que em alguns casos é até desejável, pois significa maior economia de energia.
Também pode ser acrescentada uma ponte de diodos para controle de onda completa.
COMO FUNCIONA
O princípio de funcionamento deste aparelho já foi analisado em diversos artigos deste site.
Trata-se de uma aplicação prática para o circuito RC, em que a constante de tempo é calculada de modo a termos o intervalo de acendimento da lâmpada.
Na figura 1 mostramos um circuito RC, em que o capacitor se carrega através do resistor. A velocidade com que o capacitor se carrega é mostrada no gráfico na mesma figura, dependendo tanto do valor do capacitor como do resistor. Quanto menor o resistor, mais rápido a carga.
Interessa-nos também o circuito RC paralelo (descarga), mostrado na figura 2, em que um capacitor carregado a partir de uma certa tensão inicial se descarrega através de um resistor.
Quanto maior o resistor, mais lenta será a descarga. Um gráfico na mesma figura mostra o que ocorre.
Neste circuito definimos a constante de tempo como o intervalo em que o capacitor atinge 36,8% da tensão inicial.
Este tempo pode ser encontrado simplesmente multiplicando-se a capacitância em farads pela resistência em ohms.
Um capacitor de 10 uF em conjunto com um. resistor de 1M formam um circuito RC cuja constante de tempo é de 10 segundos.
Neste projeto, é importante o circuito de descarga, porque ela ocorre através de um SCR que controla a lâmpada.
Na figura 3 temos o SCR e seu circuito típico.
Sem excitação de comporta o SCR permanece desligado. Para acender a lâmpada, devemos fazer circular pela comporta uma corrente. (figura 4)
Para SCRs sensíveis, como o usado neste projeto, esta corrente é extremamente pequena, de modo que um capacitor em série com um grande resistor pode fornecê-la em descarga por um bom tempo.
Observe o leitor, entretanto, que na prática precisamos de um díodo entre o capacitor e o SCR, de modo a termos funcionamento perfeito do circuito, e como este dispositivo apresenta uma barreira de potencial a ser vencida pela corrente, esta se soma à existente na comporta.
Isso significa que o SCR normalmente precisa para disparar, neste caso, de uma tensão mínima no capacitor entre 1,2 e 1,5 volts.
Ligado a um capacitor carregado por determinada tensão, por exemplo 12 volts, ele manterá acionado o SCR até que sua tensão caia aos 1,2 ou 1,5 V.
Em função disso é calculado o tempo de acionamento da lâmpada.
Chegamos ao circuito final: o SCR é ligado de modo a alimentar a lâmpada incandescente, que constitui sua carga.
Na comporta (g) temos um capacitor e um resistor variável, além de um resistor fixo e um diodo.
Para a carga do capacitor, temos um retificador e um divisor de tensão (figura 5)
O capacitor pode ter valores entre 1 uF e 470 uF, sendo usada baixa tensão de alimentação justamente para baratear este componente.
Com 250 uF, por exemplo, e com um resistor de 470 k, podemos ter intervalos de tempo de mais de 5 minutos.
O trimpot em série com o SCR permite o ajuste fino deste tempo de acendimento.
É claro que os cálculos feitos para estes componentes devem levar em conta as tolerâncias da ordem de 20% ou mais.
Na elaboração final devemos ainda ter em conta os seguintes fatos:
a) O capacitor não deve ter mais do que 470 uF e sua tensão de operação deve ser de 25 V ou mais.
b) O resistor de descarga mais o trimpot não podem apresentar resistências somadas maiores que 470 k.
c) No divisor de tensão não deve ser obtida tensão maior que 20 V,em vista da tensão de operação do capacitor. A relação entre R1 e R2 deve então ser limitada a no máximo 5:1 na rede de 110 V e 10:1 na rede de 220 V.
MONTAGEM
Na figura 6 temos o diagrama completo do circuito de tempo.
Na figura 7 temos a montagem em ponte de terminais.
Damos a seguir algumas recomendações para a montagem e obtenção dos componentes.
a) O SCR recomendado é o MCR106 ou TIC106 para 110 V ou 220 V, conforme seu caso, e se for usado equivalente, no caso do TIC106 o leitor deve ligar um resistor de 1k entre a comporta e o catodo. O SCR deve ser montado num radiador de calor, conforme mostra a figura 7.
b) Os dois diodos usados na montagem podem ser de 50 V X 1A. Diodos de tensões maiores também servem. O tipo básico é o 1N4002, mas equivalentes, como os 1N4004, 1N4007 ou BY127, também servem. Na ligação, o leitor deve seguir a polaridade dada pela faixa.
c) O resistor R1 deve ser de fio com 5 ou 10 W de dissipação. O aquecimento deste componente depende do tempo em que S1 é mantido apertado, normalmente entre 3 ou 4 segundos, no máximo. Por medida de precaução, o corpo do resistor deve ficar afastado dos demais componentes.
d) Para R2 usamos um resistor comum de carbono de 1 W, enquanto que R3 pode ser de 1/8 ou ¼ W. O valor de R2 pode ser alterado em função da tensão da rede.
Os valores de R1 e R2 recomendados são os seguintes:
Rede de110 V: R1= 2k2 X 5W
R2 = 470 ohms X 1W
rede de 220 V: R1 = 4k7 X 5W
R2 = 470 ohms X 1W.
e) O capacitor eletrolítico tem valor que depende da faixa de tempos desejada. Uma tabela ajuda o leitor a fazer a escolha:
1 uF - O,5 a 1 segundo
4,7 uF - 2,5 a 5 segundos
10 uF - 5 a 10 segundos
47 uF - 25 a 50 segundos
100 uF - 50 segundos a 1,5 minutos
470 uF - 2 a 10 minutos
As variações dependem da tolerância do componente a eventuais fugas.
f) O interruptor de pressão é do tipo usado em campainhas.
AJUSTE E USO
Depois de montado, aperte o interruptor de pressão por um instante. A lâmpada deve acender imediatamente e assim permanecer por um tempo que depende do valor do capacitor usado e do ajuste do trimpot.
Se ao estabelecer a alimentação a lâmpada já acender, sem o acionamento do interruptor, verifique o SCR Se for do tipo TIC106, ligue o resistor de 1 k entre a comporta (g) e o catodo (c). Se mesmo com isso a lâmpada permanecer acesa, o SCR pode estar em curto.
Para usar o aparelho é só instalá-lo em posição definitiva.
Lista de Material
SCR - MCR106, C106 ou TIC106 - SCR conforme a rede local
D1, D2 - IN4002 ou equivalente (ver texto)
R1 - 2k2 X 5 W para a rede de 110 V ou 4k7 X 5 W para a rede de 220 V
R2 - 470 ohms X 1 W - resistor (amarelo, violeta, marrom)
R3 – 47 k X 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, laranja)
R4 – 470 k - trimpot
C1 – capacitor eletrolítico de 1 a 470 uF X 25 V (ver texto)
S1 - interruptor de pressão
Diversos: ponte de terminais, fios, solda, etc.
