Apesar do artigo ser de 1976, ele faz uma abordagem bem didática de um projeto que já saiu diversas vezes no site. Se bem que só funcione com lâmpadas incandescentes, vale como iniciação e como teoria.
Esta montagem, dirigida especialmente ao principiante, consiste num regulador de intensidade luminosa, isto é, num circuito que permite a obtenção de duas intensidades de luz para uma lâmpada incandescente comum, sem nenhuma modificação no circuito elétrico original, a não ser no interruptor.
A utilidade deste dispositivo é patente.
O leitor poderá, por exemplo, conjugá-lo ao interruptor da lâmpada de sua sala de estar com a finalidade de obter duas intensidades luminosas para a mesma lâmpada.
Numa posição a luz será normal, a luz forte necessária à leitura ou trabalhos que exijam boa iluminação. Na outra posição, ter-se-á uma luz mais suave, ideal para repouso ou ainda para se assistir, sem ofuscamento, aos programas de TV.
O importante a observar neste circuito é que, além de empregar um número reduzido de componentes, apenas um novo interruptor de acordo com as exigências do projeto, um diodo semicondutor e de não exigir nenhuma modificação no circuito da residência, não há gasto de energia pelo redutor.
Em outras palavras, ao contrário dos redutores não eletrônicos, este circuito não consome energia alguma!
Quanto ao tipo de lâmpada que pode ter o brilho controlado pelo circuito, podemos afirmar que o diodo recomendado para esta montagem suporta uma corrente máxima de 1 ampère, o que, em termos de consumo de energia, significa uma potência máxima da ordem de 100 Watts para a rede de 110 Volts e de 200 Watts para a rede de 220 Volts.
Entretanto, por medida de precaução e para permitir um funcionamento sem "forçar" o diodo, aconselhamos que seja usada no máximo uma potência 50% inferior.
Assim, para a rede de 110 Volts, recomendamos que a lâmpada controlada seja de 60 Watts e na rede de 220 Volts a lâmpada deverá ter, no máximo, uma potência de 100 Watts.
Observação: o circuito não deve ser usado com lâmpadas fluorescentes.
Naturalmente, outras possibilidades para este mesmo circuito são sugeridas:
O dispositivo poderá ser instalado numa lâmpada de cabeceira, obtendo-se luz suave para descanso, ou ainda luz normal para leitura.
No quarto de crianças, pode-se obter iluminação normal, ou ainda iluminação mais suave quando estiverem dormindo.
Na luz da varanda teremos uma iluminação econômica durante a noite quando estivermos fora e uma iluminação normal no momento de recebermos visitas.
Este mesmo circuito pode também ser empregado na alimentação de um soldador de até 50 Watts (110 Volts) ou 100 Watts (220 Volts) quando então poderemos mantê-lo quente, mas a baixa temperatura quando não o estivermos usando, ou ainda na posição normal, em que a temperatura será mais elevada.
CONSTRUÇÃO E COMPONENTES
Como a acrescentar só temos um único componente eletrônico, o diodo semicondutor que bloqueará parte da alimentação do circuito, obtendo-se a redução de sua potência e esse componente é de tamanho reduzidíssimo, o dispositivo poderá ser alojado no próprio local onde já existe o interruptor normal (figura 1).
Entretanto, como agora não temos mais duas posições para o interruptor ligado, desligado, mas sim três posições, desligado, luz fraca, luz forte, deveremos usar um interruptor especial.
Para isso, temos ,duas alternativas:
a) poderemos usar uma chave rotativa de 1 polo x 3 posições, conforme mostra a figura 2, onde também já temos ilustrada a ligação dos componentes;
b) poderemos usar dois interruptores simples independentes, reservando um para a função de ligar e desligar a alimentação da lâmpada e outro para fazer a redução da intensidade da luz (figura 3).
A segunda alternativa é a que sugerimos pela facilidade com que esse tipo de interruptor pode ser encontrado.
Com relação ao diodo semicondutor, como neste circuito sua polaridade não precisa ser observada, não haverá qualquer dúvida quanto à sua ligação. Esse diodo é do tipo para 400 V © 1A, podendo ser usado o BY127 ou o 1N4004, ambos encontrados em casas de material eletrônico com bastante facilidade.
Seus terminais podem ser presos diretamente nos do interruptor pelos parafusos de fixação nele existentes conforme mostra a figura 4.
Os terminais do diodo devem ser dobrados e cortados no comprimento necessário já que se forem longos poderão encostar na caixa de metal onde é alojado o interruptor na parede provocando com isso um curtocircuitos.
A ligação do conjunto é bastante simples. Bastará ligar nos pontos indicados pela figura os dois fios que normalmente são ligados ao interruptor anteriormente existente.
Como usá-lo
- Acionando-se o primeiro interruptor a lâmpada é ligada.
- Acionando-se o segundo interruptor poderemos ter a redução da luz, ou seja, luz forte ou luz fraca; uma marcação com letras autofixantes deve ser feita para distinguir as funções dos dois interruptores.
COMO FUNCIONA
Conhecer os princípios de funcionamento dos aparelhos montados é a principal finalidade dos artigos destinados aos principiantes.
Aprendendo as funções dos componentes básicos e dos circuitos onde são empregados, o leitor tem sua verdadeira iniciação na eletrônica. Analisando esses princípios com cuidado, respeitando suas limitações, os leitores dotados de mais imaginação poderão, inclusive, criar novas configurações, novos e interessantes aparelhos.
O diodo semicondutor e a corrente alternada:
Uma corrente consiste num fluxo de cargas elétricas, ou seja, elétrons, que se deslocam num material condutor que, no nosso caso, é o fio de cobre ou alumínio das instalações.
Essa corrente tem sentido de circulação que é determinado pelo gerador que a produz (figura 5).
No caso de uma pilha ou bateria, a corrente é forçada a circular sempre no mesmo sentido. Temos então o que denominamos de corrente contínua. No caso dos geradores das usinas hidroelétricas e que, portanto, são ligados às redes de distribuição domiciliar, a corrente é “forçada" a circular ora num sentido, ora noutro, ocorrendo inversões rápidas um número considerável de vezes em cada segundo.
Assim é a corrente alternada; o sentido de circulação da corrente fica constantemente invertendo-se. A corrente alternada que utilizamos tem uma frequência de 60, Hertz o que quer dizer que seu sentido de circulação, em cada segundo, se dá 60 vezes num sentido e 60 vezes em outro (figura 6).
Isso significa que, ao ligarmos uma lâmpada incandescente na rede de distribuição de energia (tanto em 110 como em 220 Volts) a corrente que circula pelo seu filamento se inverte de sentido 120 vezes em cada segundo; 60 vezes os elétrons se movimentam "para frente" e 60 vezes ”para trás".
Evidentemente, tanto no movimento “para frente" como ”para trás", os elétrons "forçam" a passagem pelo seu filamento e a lâmpada acende.
Os diodos semicondutores são dispositivos eletrônicos formados basicamente por uma junção entre dois materiais semicondutores (figura 7) como o silício ou o germânio dotados de impurezas que lhes confere propriedades bastante interessantes.
Essas propriedades podem ser resumidas no seguinte. Se a corrente for “forçada" a circular no sentido denominado direto, ela conseguirá isso facilmente pois o diodo não lhe oferecerá oposição alguma.
Entretanto, se a corrente for “forçada" 'a circular no sentido contrário, ou seja, no sentido inverso, o diodo lhe oferecerá uma séria oposição e ela não conseguirá passar.
O diodo se comporta, pois, como uma ”válvula" para os elétrons, permitindo sua circulação apenas num sentido (figura 8).
Em função do comportamento elétrico do diodo e da corrente alternada, o leitor pode por si só concluir o que acontece quando um diodo é colocado no percurso de uma corrente alternada.
Pois bem: se entre a lâmpada e a rede de alimentação de corrente alternada for intercalado um diodo, o que ocorrerá?
Nos instantes em que a corrente for forçada a circular no sentido direto, o diodo permitirá sua passagem sem oferecer oposição alguma e ela chegará à lâmpada.
Nos instantes em que a corrente for ”forçada" a circular no sentido inverso o diodo não permitirá sua passagem e ela não circulará pela lâmpada. Como os instantes em que a corrente não circula correspondem à metade dos instantes em que a corrente circula, a lâmpada receberá energia durante apenas metade do tempo médio, ou seja, seu brilho será menor.
Assim, com o diodo no circuito, a lâmpada acende com brilho menor sem, entretanto, haver consumo extra de energia.
Com isso, para obtermos luz normal, bastará conectarmos a lâmpada diretamente à rede de alimentação, fazendo-se circular a corrente sem passar pelo diodo e quando, quisermos brilho reduzido, bastará fazermos a corrente circular através do diodo.
O interruptor usado permitirá a conexão e retirada do diodo do circuito.
As especificações do diodo
É importante que, desde já, o principiante se familiarize com as especificações dos diodos semicondutores. Esses componentes são especificados em função de duas grandezas elétricas principais.
A máxima tensão a que podem ser submetidos polarizados no sentido inverso.
Quando os diodos são polarizados no sentido inverso, eles impedem a passagem da corrente, ou seja, se comportam como circuitos abertos, o que significa que toda tensão disponível na rede de alimentação aparece entre seus extremos (figura 9).
O diodo deve, então, ”estar apto" a suportar essa tensão sem problemas.
Como os 110 ou 220 V são valores médios da corrente alternada, já que os valores máximos são um pouco maiores, da ordem de 150 V para a rede de 110 V e da ordem de 300 V para a rede de 220 V, os diodos devem ser capazes de suportar essas tensões máximas ou de pico,
Os diodos usados para as redes de 110 Volts devem, portanto, ser especificados para uma tensão inversa de, pelo menos 200 Volts, enquanto que os usados na rede de 220 Volts devem ser especificados para uma tensão mínima de 400 Volts.
A máxima corrente que pode circular no sentido direto. Quando a polarização é no sentido direto, o diodo conduz intensamente de modo que o circuito recebe sua alimentação.
Como mesmo assim o diodo não é um condutor perfeito, uma pequena quantidade de calor pode ser gerada na' sua junção e ele deve “estar apto" a dissipar esse calor sem problemas.
Existe, pois, uma limitação para a corrente máxima que pode passar por um diodo sem que ele se queime. Para o nosso caso, escolhemos diodos para 1 ampère e demos uma margem de segurança ao circuito, fazendo-o Operar no máximo com uma corrente de 0,6 ampère.
