Furos em canos de aquecimentos ou máquinas a vapor e caldeiras; vazamentos de ar em sistemas de aquecimento ou refrigeração; componentes ou peças aquecidas;pontos de aquecimento em instalações elétricas, tudo isso pode ver detectado no local ou remotamente sem a necessidade de se colocar a mão ou o dedo no local com este sensível aparelho eletrônica. Muito pequeno e simples de montar, além da vantagem da segurança tem a vantagem de alcançar locais difíceis e dar indicações remotas.
Em que condições você pode precisar de um detector de escape de calor?
Naturalmente, uma das maneiras que você tem para detectar o escape de gases consiste na aproximação da sua mão do local. O jato de gases quentes certamente será percebido.
Se bem que este exemplo seja de uma situação simples, existem os casos em que a detecção do escape de gases pelo método de se aproximar a mão ou colocar o dedo no local é perigosa, ou então difícil.
Ela é perigosa nos casos em que os objetos das proximidades são quentes apresentando o perigo de queimaduras ou então ligados a fontes de alta tensão apresentando o perigo de choques; difícil, no caso em que os dedos ou a mão não podem chegar até o local desejado. (figura 1)
Para evitar o perigo de queimaduras na detecção de pontos de aquecimento, fugas de ar quente ou frio de canalizações, saída de gases damos neste artigo um útil instrumento eletrônico.
Trata-se de um detector rápido de variações de temperatura. Montado numa pequena caixa ou num painel remoto, este instrumento acusa pelo movimento da agulha de um instrumento a existência de fugas de calor ou frio, o aquecimento ou esfriamento de componentes.
Além das aplicações domésticas, este aparelho tem uma ampla variedade de utilidades na eletrônica industrial. Você poderá usá-lo nas seguintes finalidades:
- Detecção de escape em sistemas de ar condicionado e refrigeração.
- Detecção de escape de vapor em máquinas
- Detecção de pontos de superaquecimento em máquinas.
- Detecção de superaquecimento em componentes eletrônicos (figura 2).
- Detecção de correntes de ar em corredores e residências.
- Detecção de funcionamento de chaminés.
Extremamente simples de montar e de usar, este detector usa uma única bateria de 9 V como fonte de energia. A durabilidade da bateria é muito grande pelo seu baixo consumo.
COMO FUNCIONA
O elemento básico desse detector é o sensor feito com um diodo comum de silício do tipo BA315. Este componente, cujo aspecto e símbolo são mostrados na figura 3, funciona do seguinte modo nesta função: quando polarizado no sentido inverso, ele deixa circular uma pequena corrente (corrente de fuga) que depende da temperatura da sua junção.
Quando a temperatura aumenta, portadores de cargas são liberados e a corrente tem sua intensidade aumentada. Do mesmo modo, quando a temperatura diminui, os portadores de carga são reduzidos, e consequentemente a corrente que circula pelo componente.
O tamanho reduzido do díodo, com pequena capacidade térmica para o invólucro permite uma prontidão relativamente grande para o detector, ou seja, ele age de modo muito rápido (a velocidade de ação de um sensor deste tipo está ligada ao tempo que ele leva para trocar calor com o meio ambiente e portanto ter sua temperatura equilibrada).
Como a corrente obtida do diodo nas condições de detecção das variações de temperatura, é preciso usar um transistor como elemento amplificador para poder acionar convenientemente o instrumento indicador.
Neste circuito, o transistor age como o braço de uma ponte que tem seu ajuste de equilíbrio determinado pela posição do cursor do potenciômetro, conforme mostra a figura 4.
O instrumento indicador, com sua agulha colocada no meio da escala pode detectar variações de temperatura em qualquer sentido. As variações positivas de temperatura correspondentes ao aquecimento do sensor, fazem com que a agulha deflexione para a esquerda, enquanto que as variações negativas correspondente ao esfriamento do sensor fazem a agulha deflexionar para a direita.
É claro que se pode utilizar um instrumento de zero no meio da escala para maior precisão ou se fazer o ajuste num extremo para se obter a indicação de somente um tipo de variação.
O sensor usado permite detectar temperaturas máximas da ordem de 120 graus centígrados sem problemas.
MATERIAL
Todos os componentes usados nesta montagem podem ser conseguidos com facilidade, inclusive a caixa para a versão portátil que pode ser de plástico com as medidas mostradas na figura 5.
Esta caixa deve ser capaz de abrigar o instrumento indicador em sua parte frontal. Para uma montagem em painel, basta adequar as dimensões frontais ao espaço disponível.
Começamos pelo instrumento que é do tipo de bobina móvel de grande sensibilidade. Foi usado na montagem do protótipo um VU-meter comum de 200 uA que pode ser conseguido a um custo relativamente baixo em qualquer casa de material eletrônico.
Este é o componente mais caro da montagem podendo ser dito que seu preço corresponde a mais de 50% de todo o aparelho completo.
O transistor usado pode ser o BC548 como pede a relação de materiais mas são diversos os equivalentes diretos que podem ser usados como os BC237, BC238, BC239, BC548, BC549, etc.
O transistor deve ser de boa qualidade com um mínimo de corrente de fuga (ICEo), pois se apresentar problemas, será difícil conseguir o ajuste de zero do aparelho.
A corrente de fuga pode ser medida com a ajuda do multímetro ligado na escala mais alta de resistência. As pontas de prova são então encostadas no coletor e emissor (a base fica desligada).
Esta corrente deve ser tal que a medida de resistência seja maior do que 2 M ohms.
O sensor usado foi um diodo BA315. Se bem que outros tipos de diodos de silício possam ser experimentados nesta função, de todos que verificamos, este deu os melhores resultados em vista de sua prontidão e sensibilidade.
O potenciômetro de ajuste é de 47 k podendo ser usado um simples (lin ou log) se o leitor optar por um interruptor geral separado, como no original, ou com chave se a operação de ligar e desligar for conjugada ao ajuste.
Os resistores são de1/8 W com os valores indicados na lista de materiais. Na falta de resistores de 1/8 W com os valores dados, podem ser usados maiores como os de ¼ W, ou mesmo os de ½ W sem prejuízo para o funcionamento do detector.
Os valores dos resistores são dados pelos anéis coloridos em seu invólucro.
Temos ainda o interruptor e a bateria que são comuns. O interruptor deve ser de um tipo de acordo com o painel do aparelho, e para a bateria será preciso usar um conector e uma braçadeira para fixação.
Completa o material o knob para o potenciômetro (botão plástico), a ponte de terminais que deve ser cortada no tamanho apropriado, além do tubo de caneta esferográfica, usado na fixação do sensor (versão portátil), fios, solda, parafusos, etc.
MONTAGEM
As soldagens dos componentes na ponte de terminais devem ser feitas com um ferro de pequena potência e ponta fina, no máximo de 30 W de potência.
Ferramentas adicionais para seu trabalho é um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina e chaves de fenda.
Comece preparando a caixa ou painel (conforme sua versão) com a furação de acordo com o instrumento, o potenciômetro, o interruptor geral e eventualmente a saída do fio do sensor. Para o sensor deve ser deixado um furo de aproximadamente 3 mm para passagem dos fios.
O diagrama completo do detector é mostrado na figura 6, onde os componentes e ligações são representados pelos seus símbolos (procure familiarizar-se com a simbologia adotada em eletrônica e a interpretação de diagramas como este).
Na figura 7 temos a montagem na ponte de terminais.
A sequência de operações com os principais cuidados na montagem é a seguinte:
a) Solde em primeiro lugar o transistor observando que sua parte chata deve ficar voltada para cima. Na soldagem seja rápido para que o calor não se propague pelo terminal até o corpo do componente podendo com isso causar-lhe dano. Segure o terminal com o alicate de ponta para evitar esta propagação se for lento na soldagem.
b) Solde os resistores observando seus valores que são dados pelas cores dos anéis. Seja rápido na soldagem Para colocá-los na ponte corte um pedaço de seus terminais. Faça com que eles se ajustem na ponte do modo indicado na figura.
c) Fixe o potenciômetro na caixa ou painel, soldando os fios que vão deste componente até a ponte de terminais. Estes fios devem ser encapados e flexíveis. Seu comprimento não deve ultrapassar os 15 cm. Se o potenciômetro tiver eixo longo, corte-o no comprimento apropriado antes de fazer sua montagem.
d) fixe o instrumento no painel, soldando também os fios de ligação que devem ser de capa plástica e não muito longos. Cuidado ao soldar os fios nos terminais do instrumento, pois o calor em excesso pode danificar sua caixa plástica. Seja rápido.
e) Solde os fios do conector da bateria ao interruptor e à ponte de terminais observando sua polaridade. O fio preto, normalmente, é o negativo indo à ponte de terminais e o vermelho, positivo, indo a S1, que deverá ser fixada na caixa. De S1, puxe um fio até a ponte de terminais.
f) Fixe a ponte de terminais na caixa ou painel. Para manter todos os componentes firmes depois de fechar a caixa (o que será feito depois da ligação do sensor) você pode usar um pedaço de espuma plástica. Outra solução consiste em parafusar a própria ponte de terminais no local desejado.
g) Para o sensor você deve passar dois fios de cores diferentes pelo tubo de esferográfica, se a sua versão for a de uso portátil. O fio ligado do lado do anel do diodo será soldado ao primeiro terminal da ponte (R1), enquanto que o fio ligado do lado que não tem anel (anodo) vai a base do transistor (Q1). Este par de fios não deve ter mais do que 1 metro de comprimento.
Para a versão remota, pode ser usado um cabo blindado de comprimento até 20 metros. A malha do cabo será ligada ao lado do anodo do diodo e o fio central ao catodo (lado do anel).
Um pedaço de "espaguete” que nada mais é do que capa de fio comum serve para isolar os terminais do sensor, conforme mostra a figura 8.
Completada a montagem, confira todas as ligações e se tudo estiver em ordem, antes de fechar a caixa ou instalar o painel, faça uma prova de funcionamento.
PROVA E USO
Coloque o conector na bateria e ligue o interruptor S1.
Gire o potenciômetro de ajuste até o instrumento marcar um valor correspondente à metade da escala (figura 9).
Este será o ponto de referência do detector, podendo o leitor fazer uma marca para sua identificação.
Se não for possível obter o ponto de zero em questão, inverta a ligação do instrumento, ou seja, troque seus fios de ligação. Se ainda assim, o ajuste não for conseguido, troque o transistor Q1 por outro de mesmo tipo, pois provavelmente ele está com problemas de fuga.
Não jogue fora o transistor, pois ele pode ser aproveitado em outra montagem.
Com o aparelho ajustado para a indicação no centro da escala, aproxime o sensor de sua boca e solte uma baforada de ar quente, conforme mostra a figura 10.
A agulha do instrumento deve indicar imediatamente esta mudança de temperatura.
Para usar o aparelho na sua versão portátil, basta aproximar o sensor dos locais em que se deseja detectar possíveis variações de temperatura pelo escape de ar quente, gases, etc.
No caso de componentes aquecidos, basta encostar o sensor no local e esperar uns segundos para a indicação do instrumento.
Na figura 11 damos algumas sugestões para o caso da instalação remota.
O sensor, no caso o diodo, pode ser montado nas proximidades do ponto suspeito ou que deve ser vigiado, ou então colocado em contacto com o ponto em que se deseja controlar o aquecimento ou resfriamento.
P.S.:Com a ajuda de um termômetro comum, fazendo testes comparativos pode-se conseguir calibrar a escala do instrumento em termos de graus centígrados (Celsius) ou de outras escalas, transformando-o assim em um termômetro.
LISTA DE MATERIAL
Q1 - BC548 ou equivalente (BC237, BC239, BC547, BC549, etc.)
D1 - Diodo BA315
MI - VU meter comum de 200 uA – qualquer tipo
P1 – 47 k - potenciômetro (se usar com chave, eliminar S1)
R1 – 22 k x 1/8 W- resistor (vermelho, vermelho, laranja)
R2 – 1 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, vermelho)
S1 - Interruptor simples
B1 - bateria de 9 V
Diversos: ponte de terminais isolados, caixa para a montagem, tubo de caneta esferográfica para a colocação do sensor, conector para a bateria de 9 V, fios, parafusos, solda, etc.
