Interruptor Temporizador (ART2817)

O circuito que descrevemos, mantém uma lâmpada incandescente acesa, por um intervalo de tempo pré-determinado, após o qual, desliga-a automaticamente. O intervalo de tempo durante o qual a lâmpada permanece acesa, pode ser ajustado, entre uns poucos segundos, até mais de um minuto, com o que, o aparelho pode ser usado com as mais diversas finalidades.

Poderemos usa-lo, por exemplo, em conjunto com uma lâmpada de iluminação comum, num corredor onde ao acionarmos o interruptor, a lâmpada se acende e assim permanece até que tenhamos percorrido toda a extensão desse corredor, quando então ela apagará automaticamente, no controle de tempo de exposição de chapas fotográficas, ou ainda como controle de tempo de jogos etc.

Para a montagem desse aparelho, necessitamos de um número reduzido de componentes de baixo custo, e, como se trata de um circuito bastante simples, até mesmo os principiantes que pouca ou nenhuma prática tenham em montagens eletrônicas, poderão executa-la sem problemas.

CIRCUITO

A base deste circuito, é um SCR (diodo controlado de silício), de tipo bastante comum. O SCR funciona como um interruptor que é acionado quando um sinal de intensidade e polaridade apropriada é aplicado ao seu eletrodo de comporta.

Este dispositivo possui, portanto, três terminais:anodo, catodo e comporta (gate). Entre o anodo e o catodo, ligamos o circuito que deve ser controlado, de modo que a corrente flua em sentido determinado, já que o SCR só produz a corrente num sentido, e, no eletrodo de comporta, aplicamos o sinal de controle.

Como o sinal de controle pode ter uma intensidade muito pequena em relação à corrente que circula pela lâmpada, podemos dizer que o SCR se comporta como um sensível interruptor acionado por eletricidade.

Na ausência de sinal, a lâmpada permanece apagada, e com o sinal presente a lâmpada acende com seu brilho normal.

No circuito que descrevemos, a corrente de excitação do SCR é fornecida por um capacitor que, se descarrega através de seu eletrodo de comporta durante um certo intervalo de tempo.

O circuito na sua totalidade funciona do seguinte modo, portanto:

Ao acionarmos o interruptor de pressão, estabelecemos por alguns segundos uma corrente que carrega o capacitor até que entre suas armaduras seja estabelecida uma diferença de potencial, aproximadamente igual a tensão de pico da rede (150 Volts para a rede de 110 Volts e 300 Volts para a rede de 220 Volts, aproximadamente).

Neste momento, já há um sinal de excitação na comporta do SCR, que conduz intensamente a corrente fazendo com que a lâmpada acenda com seu brilho normal.

Ao soltarmos o interruptor, cessando a corrente de carga, o capacitor começa a se descarregar vagarosamente pela comporta do SCR, mantendo esse dispositivo excitado, e portanto, em seu estado de condução.

A lâmpada permanece acesa durante um intervalo de tempo que dependerá justamente, da velocidade com que o capacitor se descarrega. Um resistor em série com a comporta do SCR, limita essa corrente de descarga, tornando-a bastante lenta.

Quando a corrente de descarga, não mais consegue excitar o SCR, este na primeira passagem de um semiciclo de alimentação para outro, desliga, e assim permanece, ocorrendo então o apagamento da lâmpada.

Para o circuito prático, podemos dizer que encontramos duas limitações no que se refere ao máximo intervalo de tempo obtido: o tamanho do capacitor e o tamanho do resistor.

Na prática, temos de limitar o valor do resistor em aproximadamente 1,5 M, enquanto que o capacitor deve ser de boa qualidade e ser capaz de suportar a elevada tensão com que se carregará.

Podemos dizer que, para um capacitor de poliéster de 1 uF e um resistor de 5 M (4M7) o intervalo de tempo obtido variará entre 10 e 20 segundos. Para cada 1 uF de capacitância acrescentado, o intervalo de tempo terá um acréscimo da mesma ordem.

Observamos que a capacitância máxima está limitada pelas eventuais fugas existentes no capacitor assim como pelo seu tamanho. Para mais de 2 uF podem ser usados capacitores eletrolíticos respeitada sua polaridade.

Para intervalos de tempo pequenos, de até 40 segundos, podemos usar capacitores de poliéster metalizado, com tensão de isolamento de acordo com a rede local.

Poderemos associar esses capacitores em paralelo, para obtermos intervalos de tempo maiores.

Para intervalos de tempo muito grandes, maiores que 1 minuto, deveremos usar capacitores eletrolíticos, que devem ter uma tensão de isolamento de pelo menos 350 Volts, para a rede de 110 Volts e de pelo menos 450 Volts, para a rede de 220 Volts.

Figura 1 – Curva de carga e descarga de um capacitor

OS COMPONENTES

Sendo todos os componentes bastante comuns no nosso mercado eletrônico, o leitor não terá maiores dificuldades para sua obtenção.

O SCR, por exemplo, pode ser encontrado de diversas procedências, em diversos tipos de invólucros. Se o invólucro for diferente do tipo mostrado no desenho, peça ao vendedor para fazer a identificação dos terminais: anodo, catodo e gate (comporta).

O SCR recomendado para esta montagem, suporta uma corrente de/até 4 ampères, mas como os diodos usados na ponte são para 1 ampère, a potência da lâmpada controlada fica limitada a 100 Watts em 110 Volts e 200 Watts em 220 Volts.

Os diodos utilizados, são todos de tipo bastante comum em nosso mercado.

Qualquer diodo para uma tensão inversa de pelo menos 400 Volts e corrente de 1A pode ser utilizado..A sua ligação deve ser feita de acordo com o circuito.

Oriente-se pelo anel pintado em seu corpo, ou pelo símbolo desenhado, já que qualquer inversão poderá causar dano ao aparelho.

O capacitor usado, conforme dissemos, pode ser do tipo eletrolítico para longos intervalos de tempo, ou de poliéster se o intervalo for pequeno. Damos uma tabela de valores aproximados de tempos obtidos em função dos valores de capacitores:

C1 tempo

1 uF 10 a 20 segundos

2 uF 20 a 40 segundos

3 uF 30 a 60 segundos

8 uF 1 minuto a 1 min e 30 s

16 uF 2 minutos a 3 minutos

Com relação aos demais componentes são todos de fácil aquisição não havendo nenhuma recomendação especial a ser feita.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama do aparelho.

Figura 2

Para os principiantes, sugerimos a montagem numa ponte de terminais a qual é fixada numa base de material isolante (madeira, acrílico ou PVC). (figura 3)

Figura 3

O montador mais experiente poderá, entretanto, montar a unidade numa placa de fiação impressa, e se for o caso, alojar o conjunto numa pequena caixa, ou até mesmo embutir no interruptor normal com o qual deverá funcionar.

Para a execução desta montagem, as ferramentas usadas são as comuns: um soldador de pequena potência (30 Watts), solda de boa qualidade, um alicate de corte, um alicate de ponta e uma chave de fenda pequena.

Depois de fixar a ponte de terminais na base de montagem, comece soldando os diodos e o SCR na posição indicada pelo desenho.

A identificação dos diodos é feita pelo anel em seu corpo, ou pelo símbolo nele existente. Veja o diagrama também.

A seguir, solde os demais componentes, cortando seus terminais de acordo com as necessidades. Não deixe o terminal de nenhum componente encostar em outro..

Na soldagem do capacitor, se for do tipo eletrolítico, observe cuidadosamente sua posição.

Complete a montagem fazendo as interligações entre os componentes usando para esta finalidade fio rígido. As conexões do interruptor, lâmpada incandescente e tomada de forca são feitas com fio flexível de comprimento de acordo com as necessidades.

AJUSTE E FUNCIONAMENTO

Completada a montagem, confira todas as ligações cuidadosamente, verificando posição dos diodos, do SCR e do capacitor, se não existem soldas “frias" (mal feitas), ou terminais encostando um no outro.

Se tudo estiver em ordem coloque uma lâmpada no soquete e ligue o plugue à tomada de força. Aperte o interruptor.

A lâmpada deve acender e assim permanecer durante o intervalo de tempo esperado. Se o intervalo de tempo for menor que o esperado, troque o capacitor por um de maior valor.