Abajur com Dimmer de Toque (ART2381)

Você encosta seus dedos num sensor e a luz suavemente aumenta de brilho até o ponto que você deseja. Você encosta novamente os dedos em outro sensor e a luz diminui de brilho até o ponto desejado ou apaga completamente. Diferente de tudo que você conhece, este dimmer pode ser instalado num abajur.

Não usamos nenhum circuito integrado especial de difícil obtenção. O projeto é desenvolvido em função de um integrado absolutamente comum e que até admite equivalentes: um simples amplificador operacional com FET.

E, indo além, o circuito pode controlar cargas resistivas de até 800 watts na rede de 110 V ou 1600 watts na rede de 220 V.

Simples de montar, o leitor poderá ainda encontrar outras utilidades para este aparelho.

Dentre as outras utilidades destacamos:

- Controle de lâmpadas na iluminação normal com graduação contínua por toque;

- Controle de temperatura de aquecedores de ambiente.

COMO FUNCIONA

A intensidade da corrente que é aplicada a uma carga num circuito com Triac depende do ângulo de condução, ou seja, do instante em cada semiciclo em que é feito seu disparo.

Se o disparo for feito no início do semiciclo (disparo rápido), o ângulo de condução será maior e mais potência pode ser aplicada à carga.

Por outro lado, se o disparo for feito no final do semiciclo, menos potência é aplicada à carga. Na figura 1 ilustramos isso através de um gráfico.

Figura 1 – O controle de fase

O disparo, no nosso caso, vem de um transistor unijunção. No emissor deste transistor temos um capacitor que se carrega através der um potenciômetro (P1) e de um resistor (R5).

Se a resistência total destes dois elementos for pequena, o disparo ocorre no início do semiciclo e temos maior potência. Se a resistência for grande, o disparo ocorre no final do semiciclo e temos menor potência.

Uma maneira de controlar o ponto de disparo do unijunção (Q1) sem mexer em P1 e R5, que apenas fixariam os limites de atuação, seria com ajuda de um circuito de derivação.

Este circuito tem por base o transistor Q2 ligado entre o emissor e a massa do circuito.

Quando Q2 é polarizado de modo a conduzir mais a corrente, sua resistência diminui e isso faz com que o disparo do triac se retarde. Do mesmo modo, quando Q2 deixa de ser polarizado (corte) o disparo se faz no início do semiciclo e a lâmpada L1 brilha no máximo.

Mas, como fazer o controle da condução de Q2 por toque?

Neste ponto entra um amplificador operacional com transistores de efeito de campo na entrada. Sua impedância de entrada é tão alta que um capacitor ligado a ela mantém a tensão em suas armaduras durante longos períodos, mesmo não sendo de valor muito alto.

Assim, temos um capacitor de valores entre 2,2 e 4,7 uF que pode ser carregado ou descarregado pelos sensores X1 e X2 em série com resistores de 1M5.

Tocando nestes sensores, a resistência dos dedos é tão baixa em relação ao restante do circuito que equivale a um curto-circuito. Os dedos funcionam como um interruptor que permite a carga (X1) ou descarga (X2) de C3.

O amplificador operacional “vê” a tensão entre as armaduras de C3 e compara a com a tensão de saída, através da entrada inversora que corresponde ao pino 2.

Assim, o circuito mantém na sua saída a tensão fixada no capacitor C3, via Q3.

A tensão aplicada ao transistor Q2 corresponde então à tensão que fixamos por toque nas armaduras de C3. Como a resistência de entrada de CI é muito alta, a carga pode ser mantida por muito tempo.

Do mesmo modo, a transição de carga para descarga, e vice-versa, do capacitor, pelo toque se faz de modo suave permitindo assim um controle perfeito da luminosidade da lâmpada.

Evidentemente, para se obter os efeitos, desejados, o capacitor C3 deve apresentar o mínimo de fugas. Não se recomenda para esta função um capacitor eletrolítico que perde rapidamente sua carga.

Preferimos na montagem do protótipo um capacitor de poliéster metalizado. Tipos de 1 uF a 5,6 uF, com tensões acima de 100 V, podem ser encontrados com relativa facilidade.

Temos ainda a fonte de alimentação para este setor que vem de um integrado 7806 e de uma fonte que faz uso de um transformador de 9 + 9 V com pelo menos 100 mA de corrente.

O circuito pode operar também na rede de 220 V bastando para isso que o primário do transformador seja especificado para esta tensão e que R2 seja alterado para 56 k.

MONTAGEM

Na figura 2 temos inicialmente o diagrama completo do abajur com dimmer.

Figura 2 – Diagrama do abajur | Clique na imagem para ampliar |

Todos os componentes, exceto os de maiores dimensões, podem ser instalados na placa de circuito impresso mostrada na figura 3.

Figura 3 – Placa para a montagem

Os sensores são formados por placas de circuito impresso e não devem ficar longe do circuito principal para que não ocorram fugas que instabilizem o funcionamento do sistema.

Não será preciso dotar o integrado regulador de tensão de radiador de calor, dada a pequena corrente exigida pelo circuito.

O transformador de alimentação T1 é de 9 + 9 V de secundário com pelo menos 100 mA de corrente (quanto menor, melhor) e primário de acordo com sua rede.

Veja que o resistor R2 deve ser de 33 k se sua rede for de 110 V e de 56 k se sua rede de 220 V. Os resistores, com exceção de R2, são todos de 1/8 W.

A lâmpada neon indica que o circuito está ativo. Isso é necessário, pois podemos: apagar a lâmpada por toque, mas sem desligar o circuito eletrônico, de modo a poder acendê-la com toque em X2.

Os capacitores de menos der1 uF são de poliéster ou cerâmica, com tensões de trabalho de pelo menos 25 V, e os eletrolíticos são para 16 ou 25 V.

O Triac suporta potência até 1600 watts na rede de 220 V e metade na rede de 110 V. Sugerimos, entretanto, no caso de um abajur uma lâmpada de no máximo 100 watts,de modo que o radiador de calor usado neste componente de controle seja pequeno e o fusível de apenas 2 A.

Veja que neste circuito temos pulsos de disparo apenas nos semiciclos positivos (dada a presença de D1), o que leva a um controle de meia onda.

Para aproveitar melhor as características do Triac de controle de onda completa, pode ser usada a ponte da figura 4 com 4 diodos.

Figura 4 – Controle de onda completa

Com este circuito temos pulsos de disparo nos dois semiciclos, com uma potência máxima de até 95% aplicada à lâmpada

O capacitor C3 obrigatoriamente deve ser de poliéster, mesmo sendo de alto valor, dada a exigência de não se admitirem fugas. Tipos para TV podem ser encontrados com relativa facilidade.

PROVA E USO

Coloque inicialmente uma lâmpada de 1 até 100 watts no suporte e um fusível de 2 A. Ligue a unidade à rede local e acione S1.

Coloque os dedos no sensor X1 que abaixa a tensão de saída do CI e ajuste P1 para máximo brilho da lâmpada.

A seguir, coloque os dedos sobre X2 e verifique se o brilho da lâmpada cai a zero.

A posição ideal de P1 é aquela em que obtemos variação total de brilho da lâmpada atuando sobre os dois controles: do zero ao máximo e do máximo a zero.

Existe uma pequena “faixa morta”' que eventualmente pode ser corrigida em função da tolerância dos componentes modificando-se o valor de R7 e R8. R8 pode até ser substituído por um trimpot para esta finalidade.

Em caso de funcionamento anormal, existem alguns procedimentos muito simples, com ajuda do multímetro que permite analisar as etapas defeituosas.

a) Ligue um multímetro na escala de 0-12 ou 0-15 V DC na saída do transistor Q3 (emissor). Atuando sobre os sensores com os dedos, a tensão deve subir e descer. O valor máximo dependerá do integrado, ficando tipicamente em tomo de 4 volts.

Se ao tirar os dedos a tensão não se mantiver fixa no valor desejado por pelo menos 5 minutos, então o capacitor C3 apresenta fugas devendo ser substituído.

b) Ligue um multímetro no emissor do transistor Q2 (ponta preta no negativo da fonte). Ao atuar sobre os sensores deve haver uma modificação da tensão medida.

c) Se a lâmpada brilhar totalmente em qualquer posição do ajuste de P1, desligue inicialmente a comporta (gate) do triac que é o fio que vai a R4. Se a lâmpada não apagar, é sinal que o triac se encontra com problemas.

d) Se a lâmpada não acender, desligue o coletor de Q2 e atue sobre P1. Se a lâmpada brilhar normalmente aumentando de brilho com o movimento do potenciômetro, é sinal que o problema está em Q2.

Comprovado o funcionamento, é só fazer a instalação definitiva.

Na figura 5 damos uma sugestão de um abajur de construção caseira, porém de boa aparência, que utiliza o sistema de acionamento gradual por toque.

Figura 5 – Montagem do abajur