Uma montagem de grande utilidade é o que propomos neste artigo: um circuito que pode controlar a intensidade do brilho de lâmpadas incandescentes, a temperatura de aquecedores e elementos de aquecimento em geral, e até mesmo a velocidade de motores universais. Usando um TRIAC de boa potência, este circuito controla cargas até 800 watts na rede de 110 V e o dobro na rede de 220 V.
Nota: Artigo publicado na revista Eletrônica Total 108 de 2005
Uma maneira simples de controlar a corrente que circula através de um circuito resistivo é com a utilização de um resistor variável (ou reostato) ligado em série, conforme mostra a figura 1.
No entanto, este tipo de controle tem um sério inconveniente: a resistência em série dissipa uma potência muito grande em forma de calor, e que, portanto, é perdida. Quanto maior a potência da carga, maiores são as perdas de energia em forma de calor, principalmente nas faixas intermediárias do ajuste.
Dessa forma, na condição de potências intermediárias podemos ter o elemento de controle consumindo tanta energia quanto o elemento controlado, o que não é nada bom se pretendemos reduzir a potência na carga justamente por questões de economia.
O circuito que propomos neste artigo não apresenta este inconveniente, pois utiliza um elemento eletrônico de controle, e este elemento consome muito pouca energia. Assim, na condição de menor potência aplicada à carga, o circuito realmente proporciona economia de consumo. No entanto, por usar um controle de estado sólido, o circuito só poderá ser empregado em determinadas aplicações. Não se recomenda que ele seja usado no controle de outros tipos de circuitos ou cargas que não sejam as recomendadas na introdução.
COMO FUNCIONA
A base do circuito é um TRIAC que consiste em um semicondutor de potência, um diodo de quatro camadas da família dos tiristores, que dispara quando um pulso é aplicado à sua comporta (gafe).
Uma característica importante do TRIAC é que ele pode disparar e conduzir a corrente nos dois sentidos, o que o torna especialmente atraente para aplicações em controles de corrente alternada.
Assim, o que fazermos em nosso projeto é ligar uma rede de retardo variável no seu elemento de comporta, o qual tem por referência no disparo uma lâmpada néon.
Os componentes da rede de retardo são calculados de tal forma que podemos escolher o instante que o TRIAC dispara dentro de um semiciclo da tensão da rede de energia de 60 Hz. Se o potenciômetro P1 estiver na sua posição de menor resistência, a carga do capacitor C1 é rápida e o ponto do disparo da lâmpada néon é atingido logo no início do semiciclo. Nestas condições, o TRIAC dispara e conduz praticamente todo o semiciclo alimentando a carga com a máxima potência. Na prática chega-se a 98% da potência máxima.
Por outro lado, se o potenciômetro estiver na sua posição de maior resistência, os capacitores demoram mais tempo para se carregar e a tensão de disparo da lâmpada néon é atingida somente no final do semiciclo. Agora, o TRIAC, ao disparar, só conduz o finalzinho do semiciclo e o resultado é uma menor potência aplicada ao circuito de carga.
Variando-se a resistência do potenciômetro podemos obter instantes intermediários de disparo dentro do semiciclo e, com isso, deixar passar qualquer potência pelo TRIAC e atingir a carga.
Na figura 2 temos as formas de onda para as duas posições do potenciômetro, deixando passar menos ou mais potência para a carga, conforme o tempo de condução ou ângulo de fase. Muito apropriadamente, este tipo de controle é denominado "por ângulo de fase".
Uma característica importante deste circuito, que já ressaltamos, é que não estando conduzindo sempre, o TRIAC não dissipa potência e, portanto, as perdas são mínimas.
As únicas perdas que ocorrem neste circuito são devidas à queda de tensão no TRIAC em plena condução que é da ordem de 2 volts. Assim, para uma corrente de 8 ampères, que representam aproximadamente 800 watts na carga, numa rede de 110 V, o TRIAC dissipa apenas 16 watts de potência, o que não representa muito num controle deste tipo.
O circuito poderá operar tanto na rede de 110V como 220V, bastando apenas escolher o TRIAC na versão apropriada.
MONTAGEM
Na figura 3 ilustramos o diagrama completo do Dimmer.
A disposição dos componentes em uma placa de circuito impresso é exibida na figura 4.
O TRIAC deve ter sufixo B se a rede for de 110V, e sufixo D se a rede for de 220 V. TRIACS equivalentes ao original (para correntes maiores) podem ser usados. Este componente deve ser montado em um bom radiador de calor.
A lâmpada néon é do tipo comum NE-2H e o resistor R1 é de 1/2W ou maior.
O potenciômetro também é de tipo comum.
Os capacitores devem ser de poliéster metalizado com uma tensão de trabalho de pelo menos 100 V.
A carga, representada por X, deve ser do tipo resistivo, a exemplo de lâmpadas incandescentes, elementos de aquecimento. etc.
Não ligue este aparelho como controle de lâmpadas eletrônicas, fluorescentes ou equipamentos eletrônicos.
PROVA E USO
Basta ligar o circuito na rede de energia e na carga. Ajustando-se P1, devemos ter o controle total da potência aplicada. No caso de uma lâmpada, o seu brilho deve variar de zero até o máximo. Se o ponto de máximo não for atingido assim como o de mínimo, ou ainda, não houver um controle perfeito de brilho em toda a faixa (faixa estreita ou larga), pode-se alterar o valor dos capacitores na faixa de 47 nF a 470 nF e até mesmo R1 na faixa de 10 k a 22 k. As tolerâncias dos componentes podem exigir alterações nestes componentes para se obter um controle perfeito.
É importante observar ainda que este tipo de controle, pela sua comutação rápida, gera transientes que podem interferir em aparelhos de rádio e TV próximos. Se isso ocorrer temos a opção de colocar um filtro contra EMI no aparelho interferido ou interferente (no próprio dimmer), veja a figura 5.
Os capacitores devem ter tensões de trabalho de pelo menos 200 V se a rede for de 110 V, e pelo menos 400 V se a rede for de 220 V.
As bobinas consistem em 20 a 30 voltas de fio 14 ou 16, enroladas em um bastão de ferrite de tamanho apropriado.
