Construa um Detector de Umidade (ART2824)

Este artigo é antigo, mas usa componentes que ainda são comuns no mercado. Pela maneira como foi escrito, tem um forte apelo didático sendo, por esse motivo, indicado aos leitores iniciantes..

Com este interessante circuito experimental (tão simples que até os principiantes que pouco tenham feito em matéria de eletrônica, poderão montar), será possível detectar qualquer tipo de umidade, podendo ser usado como:

- Detector de umidade

- Detector de vazamentos

- Detector de chuva

- Detector de nível de água

Nessas montagens dirigidas aos principiantes, antes da sofisticação e da ”digitalização" dos projetos mais avançados, visam os principalmente, a obtenção fácil e segura de efeitos imediatos que não só possam servir de estímulo para os que iniciam em eletrônica, como também a compreensão de princípios de funcionamento práticos de circuitos e componentes, com pouco gasto, mesmo que em desempenho, tais aparelhos não possam ser comparados aos equivalentes profissionais ou comerciais.

É evidente que, em torno de um único circuito, diversas são as possibilidades de projetos, e, se escolhemos o mais simples (que pode ser motivo de desprezo pelos que se julgam bem fundamentados nas mais avançadas técnicas eletrônicas), é em função dos que,,começam agora na eletrônica.- Devemos 'observar que o número daqueles que querem aprender realizando algo que funcione é tão grande quanto o de veteranos, se não maior.

A insegurança dos principiantes e o domínio precário das técnicas de montagem tornam bastante “arriscadas a execução de projetos caros ou sofisticados, por isso antes de tudo nos preocupamos com a simplicidade.

Assim, nosso sensor de umidade pode ser considerado o que de mais elementar pode haver para tal configuração, mas mesmo assim apresenta características bastante importantes que justificam plenamente a sua montagem por qualquer principiante.

A primeira vantagem é que ele funciona!. A segunda, é que ele possui sensibilidade suficiente para detectar a queda de uma única gota de água. no seu elemento sensível, ou seja, uma única gota de água provoca seu disparo imediato. A terceira vantagem, é que seu baixo custo e simplicidade, permitem sua montagem por qualquer um que saiba Utilizar um soldador e que saiba seguir a risca as instruções que daremos para sua elaboração.

COMO FUNCIONA

O princípio de funcionamento deste simples detector reside nas propriedades do SCR (diodo Controlado de silício) do qual já tivemos oportunidade de falar em outros artigos deste mesmo site.

Assim, para um conhecimento maior deste componente sugerimos que as montagens da "Lâmpada Mágica" e do "Interruptor Crepuscular" sejam consultadas.

O SCR como o leitor deve estar lembrado, consiste num dispositivo semicondutor que dispara (conduzindo intensamente uma corrente), quando um determinado estímulo de características elétricas bem definidas, e aplicado a um eletrodo de controle denominado comporta (figura 1).

Figura 1

O SCR permanecerá conduzindo a corrente intensamente, até que sua alimentação seja desligada, mesmo cessado o pulso que o dispara.

Nos circuitos alimentados por corrente alternada, a volta ao estado de não condução, pode ser feita em cada passagem de um semiciclo para outro quando por uma fração de segundo, deixa de haver alimentação ao circuito de carga (figura 2).

Figura 2

No circuito da lâmpada mágica, o disparo do SCR é feito a partir de um pulso resultante do contacto de uma pessoa com elemento sensível, a qual induz uma corrente devido a captação do próprio ruído ambiente.

No caso do interruptor crepuscular, o sinal de disparo era proveniente de um elemento sensível à luz, um LDR, o qual desinibia a entrada permitindo seu imediato disparo tão logo a luz deixe de incidir sobre ele.

Pois bem, a utilização de SÇRs de alta sensibilidade aos pulsos de disparo, permite a sua utilização em muitas outras aplicações, como a que nos propomos a descrever neste artigo.

O SCR deve ser disparado com um pulso positivo, quando estiver polarizado no sentido direto, de modo que este pulso pode ser retirado de seu próprio circuito de anodo (figura 3).

Figura 3

A intensidade desse pulso em nosso caso pode ser bastante reduzida, a ponto de podermos intercalar elementos sensores e/ou amplificadores em seu circuito de modo a controlá-lo com bastante facilidade (figura 4).

Figura 4

O elemento sensor aproveita neste circuito a propriedade condutora das soluções, especificamente a pequena quantidade de impurezas que sempre existe na água comum, que a tornam ligeiramente condutora.

Assim, entre duas telas de arame, é colocado um tecido poroso ou papel poroso seco. Nestas condições, há um isolamento entre as duas telas e o pulso de disparo não pode chegar a comporta do SCR que permanece em não condução (figura 5).

Figura 5

No momento em que uma gota de água atingir o elemento sensível penetrando no tecido ou no papel, ela estabelecerá um contacto elétrico entre as telas, permitindo que o pulso de disparo atinja a comporta do SCR.

Ele disparará, conduzindo intensamente a corrente com o que uma lâmpada poderá ser acesa, Ou ainda um relê que acione um sistema de alarme poderá ser disparado.

Damos duas versões para este circuito, utilizando os mesmos componentes básicos uma operando com corrente alternada a qual é retificada e nos permite a condição de disparo mantido, ou seja, continua funcionando mesmo depois de cessado o estímulo,e outra versão que pode funcionar com 6 ou 12 Volts.

Para desligar o sistema, um interruptor simples é colocado em série com a fonte de alimentação. Depois de ocorrido o disparo, o sistema deve ser desligado e para fazer sua rearmação, o elemento sensível deve ser substituído, ou seja, deve ser colocado um novo pedaço de tecido ou papel seco entre as telas.

Devemos observar que um sistema de proteção contra choques é colocado na versão alimentada pela rede, constituindo--se num resistor de alto valor em série com o lado do sensor que poderia ficar conectado diretamente ao polo vivo da tomada.

O potenciômetro, ou trimpot permite um ajuste de sensibilidade dada a possibilidade de disparo do SCR pela indução de zumbidos no cabo do sensor. Para o caso da utilização de cabos longos, recomendamos a utilização de blindagem (figura 6).

Figura 6

OS COMPONENTES

Para a configuração alimentada pela rede, assim como para a configuração alimentada por bateria, o componente básico é um SCR do tipo C106, MC106 ou TlC106 (figura 7), que pode ser encontrado com diversas especificações de tensão.

Figura 7

Assim, para a rede de 110 Volts, recomendamos a utilização de um SCR com uma tensão inversa de pico de 200 Volts, para a rede de 220 Volts, um SCR para 400 Volts, e para a versão alimentada por bateria, um SCR para 50 Volts.

Os demais componentes são todos de facílima obtenção, não havendo qualquer outra restrição.

Com relação a carga do circuito, devemos fazer algumas observações. Esta. carga é o circuito que deve ser disparado. No caso da utilização de lâmpada, devemos fazer uma limitação de sua potência em função da capacidade de corrente do diodo 1N4004.

Assim, para a versão de 110 V, recomendamos que no máximo seja utilizada uma lâmpada de 60 Watts, e na versão de 220 Volts, a lâmpada deve ter no máximo 100 Watts.

Para a versão alimentada por pilhas, se bem que o SCR suporte correntes de até 4 A, não recomendamos a utilização de lâmpadas ou relês de mais de 2 ampères, caso em que o SCR deve ser inclusive dotado de um dissipador de calor.

Com relação ao elemento sensível, para sua construção empregam-se telas de arame comuns de uns 10 cm de lado, separadas por tecido porOso ou papel poroso. O cabo de conexão ao circuito pode ser soldado diretamente nas telas.

MONTAGEM

Para a montagem usamos como base uma ponte de terminais, como temos feito nos artigos dirigidos aos principiantes, em vista de um fato esquecido por muitos: os principiantes (e muitos que se dizem versados em eletrônica), não sabem realizar placas de fiação impressa.

É claro que, no futuro ensinaremos como isso pode ser feito, mas mesmo assim nos lembraremos que ainda no futuro existirão aqueles que começarão a praticar eletrônica e estes não saberão fazer placas de fiação impressa. Infelizmente para nós o mundo inteiro não começou a praticar eletrônica ao mesmo tempo!

É claro que, os que acham que podem montar o mesmo circuito numa placa de fiação impressa, não devem ficar parados! Com essa técnica não só obteremos um aparelho muito mais compacto como também teremos uma possibilidade muito maior de não ocorrerem falhas.

Voltando à nossa ponte de terminais, conforme mostra a figura 8, que é a versão de 110 e 220 Volts e a figura 9, que nos dá a versão para 6 e 12 Volts, vemos que podemos fixar essa ponte numa base de madeira ou qualquer outro material isolante o que nos facilitará a sua instalação posterior numa caixa.

Figura 8

Figura 9

As conexões entre os componentes são feitas utilizando-se um soldador de pequena potência, no máximo 30 Watts, e solda de boa qualidade. Os únicos cuidados a serem tomados na montagem são com os componentes polarizados, ou seja, os componentes que tem posição certa para serem ligados.

Completada a montagem, para a sua prova bastará fazer a conexão a fonte de alimentação, rede ou bateria, e pingar algumas gotas de água no elemento sensível.

O SCR deve disparar tão logo a água penetre no tecido ou papel poroso constante desse elemento.

UTILIZAÇÃO

Detector de chuva: o circuito pode ser usado como detector de chuva, caso em que poderemos a partir da versão de 6 ou 12 Volts acionar um relê, conforme mostra a figura 10.

Figura 10

O relê, por sua vez acionará um alarme sonoro, ou ainda um mecanismo de fechadura de portas ou janelas, se assim o leitor desejar. Se o cabo de conexão ao elemento sensível for longo ele deve ser blindado. Com relação ao relê, deve ter certa sensibilidade para ser acionado pela tensão da bateria de 6 ou 12 Volts.

Recomendamos a utilização de relês sensíveis de 20 à 200 mA de bobina para tensões de 6 ou 12 Volts.

O controle da sensibilidade do detector feito pelo trimpot.

Detector de vazamentos e umidade: o elemento sensível, deve ser colocado no local em que pode ocorrer o vazamento ou a penetração da umidade. O circuito poderá acionar uma lâmpada ou um relê ligado a um sistema de alarme. Observamos que tal circuito só deve ser aplicado em casos de vazamento de água.

Detector de nível de água: neste caso, o elemento sensível poderá ser simplesmente dois fios, rígidos com as pontas descascadas, conforme mostra a figura 11.

Figura 11

Colocados numa caixa d'água, fará soar um alarme sonoro, ou acionará uma lâmpada quando a água atingir o nível pré-determinado,fixado pela posição desse elemento

Ligado a um relê cujos contactos estejam na posição normalmente fechados, o sistema desligará a bomba que enche de água a caixa, quando esta atingir o nível pré-determinado.