Controle Cíclico Programável (ART2318)

O aparelho que descreveremos pode ser utilizado para diversas finalidades práticas. Na primeira, como simulador de presença, ele liga e desliga dispositivos em tempos programados, de modo a levar um intruso à falsa ideia de que existem pessoas numa casa. Na segunda, ele pode ser usado como controle industrial no acionamento de dispositivos em sequência, através de prévia programação. E claro que existem outras aplicações possíveis, que certamente você descobrirá, tornando este projeto ainda mais interessante.

Ligar ou desligar dispositivos em certos horários programados. Com esse recurso automático podemos simular a presença de pessoas numa casa, evitando assim a ação de ladrões.

Esta é a finalidade básica deste circuito que, no entanto, também pode ser usado no controle de máquinas industriais.

O aparelho descrito possui um ciclo de operação ajustável que pode ir de alguns minutos até vários dias.

A alimentação vem da rede local, com perfeito isolamento dos dispositivos controlados, pois utiliza relés.

O número de equipamentos a serem controlados depende do montador, variando tipicamente entre 2 e 10 ou mais. Os componentes empregados no projeto são bastante acessíveis e sua montagem não é crítica.

CARACTERÍSTICAS:

Número de circuitos integrados:.4

Alimentação: 110/220 V CA

Carga máxima por saída: 4 A

Modo de programação: chave 1 x10

Faixa de tempos por saída: 1 minuto a 100 horas

Controles: 2 (tempo e programa)

O CIRCUITO

Na figura 1 temos o diagrama de blocos deste aparelho.

Figura 1 –Diagrama de blocos do aparelho | Clique na imagem para ampliar |

Conforme podemos ver, a primeira etapa é que determina o compasso ou ritmo de funcionamento do aparelho, ou seja, o ciclo de ação de cada saída.

Trata-se de um timer integrado 555 que, conforme o valor do capacitor C1, pode produzir pulsos em intervalos que variam entre alguns segundos até aproximadamente 40 minutos.

Os pulsos deste integrado são usados para excitar a etapa seguinte, que é de um divisor programado de frequência com um integrado 4017 (figura 2).

Figura 2 – Seleção dos pulsos | Clique na imagem para ampliar |

Conforme a posição da chave seletora (divisor de tempo) a frequência dos pulsos poderá ser dividida por valores entre 1 e 10. Com este integrado (4017), podemos obter na saída (pino 12) pulsos em intervalos muito longos, sem precisar utilizar capacitores de valores "impossíveis", portanto, sujeitos à fugas.

Com uma frequência no 555 que dê um pulso a cada 10 minutos (1,6 x 10-3 Hz) por exemplo, e com a divisão por 10 da segunda etapa, podemos ter na sua saída, um pulso a cada 100 minuto›s, o que equivale a 1 hora e 40 minutos!

Cada aparelho ligado na saída terá, portanto, um ciclo de funcionamento com esse valor.

Para assegurar que a contagem ou ciclo de funcionamento comece do zero, existe um Reset (RST) no pino15 deste.integrado, que o leva momentaneamente ao nível alto.

A terceira etapa consiste em outro 4017 que funciona como contador/divisor por 10.

Nas suas saídas teremos o nível 1 em sequência, por tempos que justamente serão dados pela etapa anterior.

A tabela a seguir mostra como opera este terceiro integrado.

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No décimo pulso, voltamos à primeira linha da tabela e um novo ciclo de funcionamento é iniciado. O tempo que cada saída permanece no nível 1 é dado pelo ciclo do 555 ajustado em P1.

Este ciclo corresponde a 1/10 do tempo total de funcionamento do aparelho.

Assim, como no exemplo, se o ciclo for de 1 hora e 40 minutos, cada saída permanecerá no nível 1 durante esse tempo e o ciclo completo, de 0 a 9 pulsos, ocorrerá em 1000 minutos (16 horas e alguns minutos).

Com capacitores de valores maiores para C1 (até 1500 uF) podemos obter ciclos ainda mais longos.

O acionamento programado dos aparelhos se faz pela ligação de chaves rotativas numéricas de 1 polo x 10 posições, cada qual com uma etapa excitadora transistorizada e um relé.

Com essa chave selecionamos o instante em que queremos o acionamento do aparelho ligado ao relé correspondente, podendo o mesmo ser alterado a qualquer instante.

Se usarmos 3 módulos, com 3 destas chaves e ajustarmos para ter um ciclo de 10 horas (1 hora por saída.), podemos ter a seguinte programação:

1 5 7

Essa programação significa que o primeiro relé é ativado depois de 1 hora, e assim permanece por 1 hora; o segundo é ativado na quinta hora, e assim permanece por mais 1 hora, e o terceiro na sétima hora do ciclo, ficando também por 1 hora ativado.

Uma sugestão de complemento para o projeto consiste na utilização de monoestáveis com o 555 em cada chave, caso em que o tempo de fechamento de cada relé pode ser programado, independentemente, até 40 minutos.

A alimentação para o sistema vem de uma fonte regulada de 12 V x 1 A que possibilita o acionamento de até 10 blocos de programa (com no máximo 5 pontos coincidentes de tempos).

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do dispositivo.

Figura 3 – Diagrama completo do aparelho | Clique na imagem para ampliar |

Na figura 4 temos a placa de circuito impresso básica.

Figura 4 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

Para os módulos programáveis, temos os circuitos dados na figura 5.

Figura 5 – Circuitos dos módulos | Clique na imagem para ampliar |

A placa de circuito impresso cor- respondente a um módulo é mostrada na figura 6.

Figura 6 – Placa do módulo | Clique na imagem para ampliar |

Ao realizar a montagem, devem ser tomados alguns cuidados.

Observe bem a posição de todos os circuitos integrados e para o CI-4, estabilizador de tensão, use um radiador de calor. Será interessante utilizar soquetes para os integrados, pois isso facilita sua troca e evita o calor no processo de soldagem.

Observe também as posições dos diodos da fonte de alimentação, que tanto podem ser os 1N4002 como os equivalentes de maior tensão. Os diodos em paralelo com os relés não são críticos, podendo ser de qualquer tipo de uso geral de silício.

Os capacitores usados devem ter tensão de trabalho de pelo menos 16 volts.

Para o transformador, escolha um que tenha enrolamento primário de acordo com sua rede de alimentação e secundário de 12+12 V x 1 A. Os relés originalmente usados são do tipo que possuem dois contatos reversíveis de 2 A, os quais podem ser associados para controlar até 4 A.

Os resistores são todos de 1/8 W ou ¼ W com 10% de tolerância, e o potenciômetro P1 de ajuste de ciclo de tempo pode ter a chave geral incorporada.

Para cargas de correntes elevadas sugere-se que sua alimentação não passe pelo interruptor do potenciômetro.

O fusível de proteção, eventualmente, deve ser alterado em função das cargas controladas.

Na figura 7 temos uma sugestão de caixa para montagem, onde destacamos as tomadas de força em que são ligados os aparelhos controlados.

Figura 7 – Sugestão de caixa | Clique na imagem para ampliar |

Prova e Uso

Para testar o aparelho, use o tempo mais curto que corresponde ao potenciômetro P1 no mínimo de resistência e S1 do divisor na posição “dividido por 1”.

Ligue nas tomadas de saída lâmpadas comuns ou eletrodomésticos de consumo dentro da capacidade dos relés (até 2A).

Acionando o aparelho, pela ligação na tomada, e ressetando-o em S1 (interruptor duplo de pressão), os aparelhos controlados devem ser ativados em sequência rápida e depois desligados, conforme as posições das chaves de programas (figura 8).

Figura 8 – Ligação de teste | Clique na imagem para ampliar |

Ajuste gradualmente o tempo em P1, até verificar que os intervalos estão de acordo com o desejado. Depois é só instalar definitivamente o aparelho.

Numa aplicação recreativa, este sistema pode ser usado como sequencial de10 canais.