Os fortes pulsos de luz das lâmpadas de xenônio (flashes fotográficos ) podem ser vistos a grandes distâncias. Você pode produzir pulsos intervalados a partir de pilhas ou bateria num sistema de sinalização altamente eficiente com 0 circuito que damos aqui. No campo, na estrada, em barcos, trata-se de um sinalizador de grande utilidade nos momentos de perigo.
Obs. O artigo é de 1982, mas a maioria dos componentes usados é comum.
As lâmpadas de xenônio que os leitores conhecem dos flashes fotográficos, caracterizam-se por sua grande potência luminosa, sendo por este motivo também usadas em sinalização.
São estas lâmpadas que vemos piscar em torres de transmissão que podem ser atingidas por aeronaves, em viaturas de polícia, bombeiros, etc., em aviões, e mesmo em barcos.
Entretanto, por suas características, estas lâmpadas de xenônio não funcionam quando ligadas diretamente a baterias, pilhas ou mesmo na rede de alimentação local.
Para que estas lâmpadas possam funcionar é preciso utilizar um circuito de características especiais, e mesmo assim não se pode obter seu brilho em regime contínuo.
As lâmpadas de xenônio só podem funcionar “piscando".
Na figura 1 temos alguns tipos de lâmpadas comuns de xenônio que podem ser obtidas nas lojas de artigos eletrônicos, pois são usadas não só em flashes fotográficos como também em sistemas estroboscópicos de animação de bailes.
É justamente a partir de uma lâmpada dessas que levamos ao leitor um circuito importante de sinalizador que lhe permitirá obter pulsos intervalados de grande intensidade para sinalização, e isso a partir de uma tensão de entrada de 6 ou 12 V, o que significa a possibilidade de se utilizar no carro ou alimentado por pilhas comuns
Para os que acampam, numa emergência na estrada, para quem tem barco ou fazem trabalhos em locais isolados, um sistema deste pode ser de grande utilidade, pois os intensos pulsos de luz podem ser vistos a grandes distâncias.
Utilizando componentes comuns, este sinalizador é simples de montar e pode ser instalado numa caixa, ficando totalmente portátil.
A frequência das piscadas pode ser ajustada segundo a aplicação a ser dada, e seu consumo total de energia é relativamente pequeno.
O leitor não pode deixar de examinar este projeto.
COMO FUNCIONA
Para que uma lâmpada de xenônio produza um “flash" de grande intensidade precisamos de uma tensão da ordem de 400 V sob uma corrente bastante intensa.
Por meios diretos como, por exemplo, pilha ou bateria, não é possível obter tal tensão sob corrente intensa. O recurso usado consiste então num circuito que eleva a tensão da bateria ou pilha até os 400 V ou mais necessários ao disparo da lâmpada e carrega um capacitor.
A energia armazenada no capacitor determinará então a "potência" do flash.
Na figura 2 temos então a estrutura em blocos do circuito usado para se obter a alta tensão para a lâmpada e como é feito seu disparo em pulsos periódicos.
Começamos por analisar o primeiro bloco que denominamos “etapa inversora".
A finalidade desta etapa é pegar a baixa tensão de 6 ou 12 V de pilhas ou bateria e elevá-la através de um transformador.
Como corrente contínua não pode ser usada diretamente num transformador, o recurso consiste num oscilador em contrafase cujo circuito é mostrado na figura 3.
Este circuito oscila, produzindo então uma corrente pulsante que aplicada ao enrolamento de baixa tensão do transformador permite transferir uma alta tensão para o secundário.
Esta alta tensão, dependendo das características do circuito pode ficar entre 400 e 800 V.
A alta tensão obtida no transformador é então retificada para poder ser levada ao segundo bloco que é o de armazenamento de energia.
Este segundo bloco tem por componentes básicos dois capacitores de 2,2 uF que se carregam com a tensão do transformador, a qual pode situar-se entre 400 e 600 V.
O circuito de disparo que está no bloco seguinte leva por componente básico um SCR, conforme mostra a figura 4.
Na comporta do SCR são ligadas duas lâmpadas neon, cada qual com uma tensão de disparo da ordem de 80 V, o que significa uma tensão total de disparo da ordem de 160 V.
Pois bem, com a alta tensão obtida depois do transformador, o capacitor C6 (poliéster) carrega-se lentamente até ser atingido o valor indicado, da ordem de 160 V.
Neste momento, o SCR “liga" porque as lâmpadas ionizam conduzindo a corrente de disparo.
A corrente que o SCR conduz é então a de descarga do capacitor C6 que também circula pelo enrolamento primário de um transformador de pulsos.
Este transformador tem uma relação de espiras tal que, com a condução do SCR se obtém um pulso de alta tensão que é levado ao eletrodo de disparo da lâmpada de xenônio.
O pulso ioniza por uma fração de segundo o gás no interior da lâmpada, o bastante, entretanto, para que ela apresente uma baixa resistência por uma fração de segundo, permitindo a circulação da corrente de descarga dos capacitores C4 e C5.
Esta corrente de alta intensidade faz com que a lâmpada brilhe intensamente produzindo assim o "flash" desejado.
Uma vez descarregados C4, C5 e C6, o SCR desliga dando tempo para que os capacitores C4 e C5 carreguem-se novamente e também C6.
A frequência com que os pulsos são produzidos depende do tempo de carga de C6 através do resistor R6 e do potenciômetro P1.
Assim, este potenciômetro P1 permite o ajuste do circuito para operar numa frequência em que pulsos de grande intensidade com a carga total dos capacitores sejam produzidos.
A corrente consumida pelo aparelho depende muito das características do transformador T1 podendo ficar entre 200 mA e 800 mA. O ajuste do ponto ideal de funcionamento pode ser conseguido com a adoção de valores experimentais para C1, C2 e C3.
OS COMPONENTES
Todos os componentes para esta montagem podem ser conseguidos com facilidade nas casas especializadas.
Apenas um deles, que é o transformador T2 é que deve ser montado pelo leitor, mas para isso materiais comuns são exigidos.
Começamos pela caixa que alojará o aparelho e, evidentemente, que dependerá da finalidade a ser dada. Na figura 5 temos uma sugestão de caixa em que a alimentação pode ser feita por pilhas grandes em seu interior ou externamente (bateria).
Os componentes eletrônicos devem ter as seguintes características:
Os transistores são de média potência como o BD135 ou seus equivalentes BD137, BD139 ou mesmo o TIP29 que possui terminais em disposição diferente.
Estes transistores deverão ser dotados de pequenos dissipadores de calor.
O SCR é o MCR106 ou C106 para 400 V. Pode ser usado o IR106 ou mesmo o TIC106, mas para este último deve ser ligado entre a comporta e o catodo um resistor cujo valor estará entre 1 k e 10 k, qual determinará o seu ponto ideal de disparo. Use um trimpot.
Os diodos retificadores da ponte são do tipo1N4004 ou equivalentes de maior tensão como o 1N4005, 1N4007, BY126 ou BY127.
As lâmpadas neon são comuns, sem resistores limitadores e com terminais paralelos como a NE-2H.
T1 é um transformador de alimentação que deve ter um enrolamento primário para 220 V. O seu secundário pode ser de 6 + 6, 9 + 9 ou 12 + 12 V com corrente entre 200 e 500 mA.
T2 deve ser enrolado pelo leitor. Num bastão de ferrite enrole em primeiro lugar de 200 à 250 voltas de fio esmaltado 32 ou mais fino, conforme mostra a figura 6.
Sobre este enrolamento enrole 20 ou 25 espiras de fio 28 ou mais grosso.
Prenda os extremos dos fios com fita isolante para que não escapem e raspe suas pontas para soldá-los.
A lâmpada de xenônio pode ser do tipo comprido ou em ferradura comum para flashes eletrônicos. Existem tipos de custo relativamente baixo nas casas especializadas com potências entre 0,1 e 0,5 J.
Os capacitores C1, C2 e C3 podem ser tanto cerâmicos como de poliéster metalizado com qualquer tensão a partir de 25 V.
C1, C2 e C3 podem ter seus valores alterados para adaptar-se ao transformador se o leitor notar baixo rendimento na sua lâmpada sinalizadora.
Os demais capacitores são de poliéster para tensões de trabalho de pelo menos 450 V. No caso de C4 e C5 que devem perfazer uma capacitância total da ordem de 4,4 uF pode-se usar um eletrolítico com 450 V de tensão de trabalho, ou então 4 capacitores de 1 uF x 450 V de poliéster ligados em paralelo.
Os resistores são todos de 1/8 W com exceção de R1 e R2 que devem ser maiores com 1 W de dissipação. Estes resistores podem ser reduzidos para 4R7 ou mesmo 2R2 se o leitor notar baixo rendimento no circuito e quiser mais potência ou maior frequência das piscadas.
Para P1 deve ser usado um potenciômetro de 2M2 que inclusive pode ter o interruptor geral conjugado, se este for usado.
Como elementos adicionais para a montagem o leitor precisará de fios, solda, ponte de terminais ou placa de circuito impresso, etc.
MONTAGEM
A montagem é relativamente simples, não oferecendo problemas aos leitores habilidosos. Há de se ter cuidado, entretanto, com a parte depois do transformador onde aparecem tensões bastante elevadas, principalmente na lâmpada, as quais se indevidamente expostas podem causar choques desagradáveis quando não perigosos.
O circuito completo do flash sinalizador aparece então na figura 7 por onde o leitor deve seguir na sua montagem a disposição e ligação dos componentes.
A versão em ponte de terminais para os dotados de menos recursos é mostrada na figura 8.
Na figura 9 temos a placa de circuito impresso.
Para esta versão o leitor deve dispor, antes, de todos componentes que, conforme o fabricante, podem ter pequenas variações nas dimensões exigindo assim modificações na placa.
Alguns cuidados devem ser tomados na montagem para que tudo corra bem.
Estes cuidados exigem uma certa sequência de operações na montagem as quais são citadas agora:
a) Comece soldando os transistores, os quais têm posições certas para sua colocação. Seja rápido na soldagem destes componentes, pois eles são sensíveis ao calor.
b) Solde o SCR observando também que este componente tem posição certa para sua colocação. Não será preciso usar dissipador de calor neste componente, mas sua soldagem deve ser feita rapidamente para que o calor do ferro não o danifique.
c) Solde os diodos retificadores D1 a D4 observando que eles têm polaridade, a qual é dada pela posição de seus anéis. Não cone muito rente ao corpo destes componentes os seus terminais para montagem tanto na placa como na ponte. Seja rápido na soldagem.
d) Solde as lâmpadas neon. Elas não têm polaridade certa para colocação, mas são bastante delicadas. Tenha cuidado, portanto.
e) Solde todos os resistores. Veja que estes componentes não têm polaridade, mas têm valor certo. Os valores são dados pelas faixas coloridas em seu invólucro. Veja as cores pela lista de material. Seja rápido na soldagem pois estes componentes também são sensíveis ao calor.
f) Solde os capacitores. Cuidado com os valores e com o calor do soldador.
g) Para soldar o transformador você deve em primeiro lugar fixá-lo na caixa ou na placa de circuito impresso conforme sua versão. Os fios do enrolamento de baixa tensão que vão aos transistores são os esmaltados grossos. Os fios de 0 e 220 V que são usados no secundário normalmente têm as cores preta e vermelha. O fio marrom de 110 V não é ligado.
h) Depois de soldar os fios do transformador T2 procure fixá-lo com a ajuda de braçadeiras ou mesmo um pouco de coIa. Raspe bem as pontas de seus fios antes de soldá-lo, pois pelo contrário a solda não pegará.
i) Os fios de ligação à lâmpada de xenônio não devem ser muito compridos e devem ter boa isolação. Use fios de capa plástica flexíveis de no máximo 30 cm de comprimento.
j) O potenciômetro é ligado ao circuito com a ajuda de pedaços de fios flexíveis de capa plástica. Estes fios não devem ser muito longos.
k) Para a versão alimentada por 4 pilhas grandes, complete a montagem com a ligação de seu suporte. Se sua ligação for à bateria, faça a conexão dos fios observando a polaridade: vermelho-positivo e preto-negativo.
Terminada a montagem, confira todas as Iigações antes de fazer uma prova de funcionamento.
FUNCIONAMENTO E USO
Conferida a montagem, faça a conexão a uma fonte de alimentação. Para a versão com pilhas, use 4 ou 6 pilhas grandes (conforme sua escolha), e para a versão a bateria faça a conexão numa bateria de 6 ou 12 V ou ainda numa fonte de alimentação que tenha pelo menos 1 A de capacidade.
Ajuste o potenciômetro P1 para obter as piscadas desejadas.
Se você ouvir "estalidos" no transformador, mas a lâmpada não acender verifique com um multímetro qual é a tensão encontrada nos capacitores C4 e C5.
Ela deve ser maior que 250 V. Se for menor, procure verificar os capacitores C1 e C2, alterando seus valores ou mesmo trocando o transformador T1.
Se nada acontecer, verifique se o inversor está oscilando. O transformador T1 deve emitir um leve "apito". Se isso não acontecer o problema pode estar neste transformador ou mesmo nos transistores Q1 e Q2.
O transformador “apita" existe alta tensão em C4 e C5, mas não há pulsos.
Neste caso você deve verificar o SCR e também a soldagem do transformador T2.
Estando tudo em ordem é só usar o aparelho em sinalização como o leitor quiser.
Lista de Material
Q1, Q2 - BD135 - ou equivalentes - transistores de potência
SCR - MCR106-4 ou C106-B - díodo controlado de silício
D1, D2, D3, D4 - 1N4004 ou equivalentes diodos de silício
XE-1 - lâmpada de xenônio
NE-I, NE-2 - lâmpadas neon NE-2H ou equivalentes
T1 - transformador de alimentação com primário de 220 V e secundário de 6 + 6 ou 9 + 9 V. com corrente entre 200 e 500 mA.
T2 - transformador de pulsos - ver texto
R1, R2 – 10 R x 1 W- resistores (marrom, preto, preto)
R3, R4 – 10 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, laranja)
R5 - 15k x 1/8 W - resistor (marrom, verde, laranja)
R6 – 180 k x 1/8 W - resistor (marrom, cinza, amarelo)
P1 - 2M2 - potenciômetro
C1, C2 – 10 nF - capacitor de poliéster ou cerâmico
C3 - 220 nF - capacitor de poliéster ou cerâmico
C4, C5 - capacitor de poliéster de 2u2 x 450 V
C6 - 470 uF x 450 V - capacitor de poliéster
Diversos: placa de circuito impresso ou ponte de terminais, caixa para montagem, conectores, para bateria de 12 ou bateria de 6 V (suporte para pilhas grandes), fios, solda, etc.
