Ainda que as lâmpadas incandescentes estejam sendo gradualmente substituídas por LEDs e lâmpadas eletrônicas em muitas aplicações, existem os casos em que seu emprego é preferido. Como exemplo podemos citar estufas e locais em que possa regular a intensidade luminosa com precisão. Nesses casos, um dimmer ou controle de brilho é um dispositivo importante. Neste artigo, baseado no TB094 da Microchip (WWW.microchip.com) descrevemos um circuito simples para controle de brilho usando PIC na rede AC.
Embora o circuito seja originalmente projetado para lâmpadas incandescentes, seu uso pode ser estendido para elementos de aquecimento e outros dispositivos de potência como pirógrafos, etc.
A idéia básica deste projeto é controlar a potência aplicada a uma carga resistiva a partir de um circuito de corrente alternada, determinando o instante dentro de cada semiciclo em que um semicondutor de potência (TRIAC) dispara.
Assim, conforme mostra a figura 1, o ângulo de disparo determina a parcela do semiciclo que é conduzida e com isso a potência aplicada à carga.
No caso dos microcontroladores PIC, o0 que se faz é programar um algoritmo que permite disparar o TRIAC nos ângulos desejados, dentro da faixa de potência que se pretende aplicar ao dispositivo usado como carga.
Para o circuito original da Microchip, apresentado na figura 2, temos uma capacidade de potência de 100 a 200 W na rede de 110 V com o TRIAC empregado.
O circuito foi programado para operar na rede de 60 Hz, mas podem ser feitas alterações para uma operação em outras frequências de rede. Também se levou em conta a utilização dos TRIAC nos quadrantes em que ele exige menor corrente para o disparo. Isso significa uma operação no segundo e quarto quadrantes.
O TRIAC usado (da Teccor) precisa de apenas 3 mA para o díspar, e a menor corrente de manutenção esse componente é de 5 mA. Essa corrente é importante, pois indica o instante em que ele desliga no final de cada semiciclo, o que é um pouco antes da passagem por zero, como se costuma pensar.
Com uma resistência de filamento de1 ? para a lâmpada, isso ocorre com uma tensão de aproximadamente 5 V. Para o disparo isso também é importante, pois exige que o pulso tenha pelo menos 100 us, que é o tempo necessário para que depois da passagem por zero, a tensão da rede atinja 5 V (positivos ou negativos), conforme ilustra a figura 3.
Para o projeto foi utilizado um PIC10F200, disponível em invólucro SOT-23 para montagem em superfície. Esse componente precisa de apenas 350 uA para funcionar e fornece 25 mA em seus picos de saída para excitação do TRIAC. O circuito inclui ainda um receptor infravermelho para possa ser controlado via controle remoto sem fio.
O controle remoto também é baseado no PICF200, usando-se a função wake-up para que ele fique num estado de baixo consumo até o momento em que seja solicitado.
O circuito gera dois sinais modulados. A frequência da portadora é de 38 kHz, que é a empregada pelo módulo do receptor. O circuito para o controle remoto é mostrado na figura 4.
Sua alimentação é feita por uma pequena bateria de lítio de 3,0 V que terá excelente durabilidade dado o baixo consumo e também devido ao fato do circuito ser usado por curtos intervalos de tempo.
Software
A Microchip recomenda que o circuito de potência esteja obrigatoriamente desligado da rede de energia quando for feita a programação do PIC.
O programa pode ser obtido no site da própria Microchip, acessando o documento DS91091A.
