Um sistema de iluminação sequencial é um circuito que faz as lâmpadas de uma série acender correndo em sequência com um interessante efeito de movimento. Um circuito deste tipo é ideal para decoração de discotecas, vitrines, árvores de natal, robôs, anúncios luminosos, etc. O circuito que descrevemos pode controlar até 800 watts de lâmpadas por canal (são 6 canais) na rede de 110V e o dobro na rede de 220V. O circuito também pode ser usado para o acionamento sequencial de aparelhos ligados na rede de energia até a potência indicada.
Se o leitor deseja montar seu próprio sistema sequencial com ajuste de frequência e de grande potência, a versão que apresentamos tem excelente desempenho, já que a configuração é encontrada em muitos aparelhos comerciais. Uma outra aplicação importante para este circuito é na automação de dispositivos que devem operar em sequência, caso em que o interfaceamento do sistema digital de controle pode ser alterado para ativar relés. No projeto que propomos temos um circuito com 6 saídas em que são ligadas lãmpadas comuns incandescentes.
Cada uma das saídas é ativada num instante diferente, mas numa sequência de modo que, ao acender, as lãmpadas dão um efeito de movimento. As lâmpadas "correm" numa frequência que pode ser ajustada numa ampla faixa de frequências. Evidentemente, não precisamos ligar apenas uma lâmpada em cada saída. Podemos ter diversas lâmpadas que formam assim conjuntos sequenciais de 6 de modo que, neste conjunto 2, 3 ou mais lâmpadas estarão correndo ao mesmo tempo. As lâmpadas também podem ser coloridas e colocadas nas mais diversas disposições formando desenhos decorativos conforme a aplicação. Podemos formar círculos, triângulos, envolver objetos dependendo o arranjo apenas da imaginação de cada um.
Devemos alertar o leitor que além de potências elevadas estarem envolvidas neste circuito ele é alimentado diretamente pela rede de energia. Assim, além das precauções com o uso de fios de dimensäes apropriadas, recomendamos muito cuidado com todos os isolamentos já que podem ocorrer curtos perigosos ou choques. Será interessante que o leitor tenha experiência prévia com este tipo de montagem antes de realizar este projeto. Também é recomendável que o leitor verifique, antes de iniciar a montagem, se todos os componentes exigidos estão disponíveis nas lojas de sua localidade.
COMO FUNCIONA
O circuito integrado CI1, um 555 na configuração astável, gera os pulsos que vão determinar a velocidade do efeito. Esta velocidade pode ser ajustada numa ampla faixa de valores pelo potenciômetro P1. O capacitor C2 também influi na faixa de velocidades podendo ser alterado conforme a aplicação que o leitor pretende para o aparelho. Maiores valores para este capacitores resultam numa velocidade de efeito mais lenta.
Os pulsos do 555 são aplicados a um circuito integrado CMOS contador 4017, que no caso ‚ programado para contar até 6 (Na verdade este contador pode contar até 10, mas com 10 canais o intervalo de acendimento entre as lâmpadas torna-se muito grande e o efeito perde muito em qualidade. Muitos pensam que, quanto mais canais melhor será um sistema sequencial, mas não é verdade: os melhores efeitos são obtidos em aparelhos com 4 a 6 canais). Lembre-se que o número de canais não é‚ o número de lâmpadas.
Podemos ligar dezenas de lâmpadas em paralelo no nosso caso, obtendo assim um efeito com até mais de uma centenas delas e isso com apenas 6 canais. A cada pulso do 555 uma saída do 4017 vai ao nível alto, isso numa sequência fixa. Quando a última saída ativada recebe o pulso de comutação, ela vai ao nível baixo (desativa) e um novo ciclo tem início com a primeira sendo ativada. Em cada saída, além de um LED indicador ligamos um transistor que serve para aumentar a intensidade da corrente obtida no integrado de modo que ela possa excitar Triacs. Os Triacs são interruptores de potência de estado sólido da família dos tiristores e que a partir de uma pequena corrente, como a fornecida pelo circuito integrado, podem controlar as correntes elevadas que circulam pelos conjuntos de lâmpadas.
Observamos que neste ponto foram colocados interruptores que permitem que o montador desative as saídas que desejar em função do efeito. No emissor de cada transistor ligamos Triacs do tipo TIC226 que podem controlar cargas de até 8 amperes.
Evidentemente, operando no limite estes triacs devem ser dotados de bons radiadores de calor. Para até 100 watts de lâmpadas por canal, um radiador pequeno, formado por uma chapinha retangular de metal é suficiente.
Observe que este circuito tem dois setores: um que opera com baixa tensão e que leva os ciruitos integrados e outro com alta tensão da rede de energia que leva os Triacs.
Para que os dois circuitos possam ser acoplados eles têm um circuito de terra comum. Apesar de haver a impressão de que a alta tensão de um possa aparecer no outro isso não ocorre porque o acoplamento é feito pelas comportas dos Triacs que operam com baixa tensão.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.
Figura 1 – Diagrama completo do aparelho.
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.
Figura 2 – Placa de circuito impresso para a montagem.
Na placa de circuito impresso as trilhas de alta corrente para os terminais principais (MT1 e MT2) dos triacs foram dimensionadas para uma corrente máxima da ordem de 1 ampere, o que significa lâmpadas até 100 watts por canal nas saídas. Assim, se for aproveitada toda a capacidade do Triac numa aplicação de maior potência, estas trilhas devem ser mais largas ou devem ser usados fios grossos externos em seu lugar. Os Triacs devem ter sufixo B ou D se a rede for de 110 V e sufixo D se a rede for de 220 V.
O transformador usado tem enrolamento secundário de 6+6 V ou 9+9 V com pelo menos 250 mA. Para 6V de tensão o resistor R4 deve ter seu valor mantido, mas para um de 9 V use em seu lugar um resistor de 470 ohms. Para a saída das lâmpadas use tomadas comuns. É importante observar que, como este circuito opera diretamente com tensões da rede de energia todo o cuidado deve ser tomado com os isolamentos conforme já alertamos.
Assim, a montagem deve ser feita em caixa fechada e os pontos vivos devem ficar isolados ou afastados de qualquer parte que possa entrar em contacto com as pessoas.
Os resistores têm seus valores indicados na lista de material assim como os capacitores.
Para os capacitores as tensões indicadas são as mínimas, já que valores maiores são admitidos. Na figura 3 mostramos o modo como as lâmpadas externas devem ser ligadas assim como sua alimentação.
Figura 3 – Conexão das lâmpadas.
PROVA E USO
Para testar o aparelho basta colocar algumas lâmpadas em suas saídas e ligar a alimentação. Todos os LEDs devem piscar em sequência quando ajustarmos P1 e ao mesmo tempo a lâmpada conectada à saída correspondente deve acender. Se o LED acende mas a lâmpada de sua saída não deve ser verificado o transistor correspondente, a ligação do diodo correspondente e o Triac. Se o LED não acender mas a lâmpada sim, provavelmente o LED est ruim ou invertido. No entanto, se nem o LED nem a lâmpada acender, então o problema pode estar no circuito integrado 4017.
Se não houver corrimento das lâmpadas verifique se existem pulsos de saída no pino 3 do 555 usando um multímetro ou um LED em série com um resistor de 1 k ohms. Se os pulsos estiverem presentes o problema pode ser do 4017, mas se não, o problema pode estar no 555 e componentes a ele associados. Comprovado o funcionamento do sistema é só pensar na sua instalação defintiva. Use lâmpadas iguais nas sequências para obter um efeito uniforme de corrimento.
Nunca ligue lâmpadas fluorescentes, eletrônicas ou de outro tipo nas saídas.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
Triac-1 a Triac-6 - TIC226-B ou D se a rede de energia for de 110 V e TIC226-D se a rede de energia for de 220 V
CI-1 - 555 - circuito integrado - timer
CI-2 - 4017 - circuito integrado contador CMOS
LED1 a LED7 - LEDs vermelhos ou de qualquer cor comuns
D1, D2 - 1N4002 ou equivalentes - diodos de silício
D3 a D8 - 1N4148 ou equivalentes - diodos de uso geral
Q1 a Q6 - BC548 ou equivalentes - transistores NPN de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 4,7 k ohms - amarelo, violeta, vermelho
R2 - 470 ohms - amarelo, violeta, marrom
R3, R4 - 100 ohms (para 6V) ou 470 ohms (para 9V) - marrom, preto, marrom ou amarelo, violeta, marrom
R5 a R10 - 10 k ohms - marrom, preto, laranja
R11 a R16 - 56 ohms - verde, azul, preto
P1 - 100 k ohms - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 1 000 ?F a 2 200 ?F/12V - eletrolítico
C2 - 10 uF/12V - eletrolítico
Diversos:
S1 a S7 - Interruptores simples (S7 deve suportar a corrente das lâmpadas)
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 6+6 V ou 9+9 V com 250 mA ou mais
F1 - 10 - fusível
Placa de circuito impresso, tomadas de saída, radiadores de calor para os Triacs, cabo de força, suporte de fusível, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.
