A eletrônica oferece muitas possibilidades para a decoração com a utilização de lâmpadas e efeitos especiais. Neste projeto descrevemos um sistema alternante de iluminação a cores que pode servir tanto para a decoração de vitrines e stands de exposições, como para festas ou, ainda, para dar um toque especial à sua sala de som.
Obs. Com a descontinuidade da fabricação das lâmpadas incandescentes, este projeto já apresenta dificuldades de elaboração em nossos dias. O artigo é de 1982.
Existem muitos tipos de efeitos luminosos que podem ser obtidos com a ajuda da eletrônica. Citamos como exemplo inicial as luzes rítmicas que piscam no mesmo ritmo da música que está sendo tocada por um sistema de som.
Como segundo exemplo, temos as luzes sequenciais que dão a ideia de movimento pela comutação rápida em sequência de muitas lâmpadas.
Finalmente temos a luz estroboscópica que piscando rapidamente e com grande intensidade permite "paralisar ou interromper" os movimentos de dança com efeitos bastante interessantes.
O que propomos neste artigo é algo diferente, um efeito a mais igualmente interessante para o leitor colocar na sua sala de som, para decorar a vitrine de uma loja, para animar festas e bailes, ou simplesmente para efeitos especiais em placas luminosas.
Os leitores do interior podem perfeitamente ter uma atividade rendosa com a instalação deste dispositivo nas placas e vitrines das lojas de sua cidade...
O nosso sistema “vari-cor" consiste num alternador de iluminação que troca automaticamente de cor a luz ambiente, numa velocidade que você determina conforme a aplicação a ser dada.
Com a alternância lenta podemos fazer a decoração de vitrines e placas luminosas com um efeito interessante e bastante atrativo.
Com a troca rápida podemos usar o aparelho em festas, bailes ou na decoração de salas de som, já que a comutação pode permitir neste caso que o efeito estroboscópico da paralisação do movimento seja obtido.
Uma característica importante do nosso circuito é a sua elevada capacidade de corrente, que permite a ligação de até 440 W de lâmpadas de cada cor na rede de 110 V ou, de até 880 W na rede de 220 V.
Outra característica importante é a possibilidade de se estabelecer a faixa de velocidades de operação segundo a aplicação com facilidade, pois basta escolher dois componentes com os valores apropriados.
As piscadas podem ser tão rápidas como 5 em cada segundo, para se obter o efeito estroboscópico, ou tão lentas como uma em cada 30 ou 40 segundos para decoração de vitrines ou ambientes.
A montagem do aparelho é muito simples e não oferece dificuldades ao leitor que possua os recursos básicos em sua oficina.
COMO FUNCIONA
Na figura 1 temos um diagrama de bloco que nos permitirá fazer uma análise do funcionamento de nosso aparelho.
O primeiro bloco que representa o “coração" do aparelho consiste num multivibrador astável que funcionando como um comutador, faz a troca das lâmpadas de cores diferentes que devem acender em cada instante.
É, portanto, a velocidade de operação deste circuito que determina a maneira segundo a qual as lâmpadas "trocam" de função, ou seja, acendem e apagam.
Na figura 2 temos o circuito básico de um multivibrador astável em que temos dois transistores que trocam constantemente de estado, passando da condução plena não condução conforme os valores dos componentes que os polariza.
Os capacitores C1 e C2 e os resistores R1 e R2 é que determinam, portanto, o tempo em que cada transistor permanece ligado e, portanto, o tempo de acendimento da lâmpada correspondente.
Se os capacitores forem pequenos, o tempo de condução de cada transistor será mais curto e as piscadas serão rápidas. Se os capacitores forem grandes, os tempos serão longos e as piscadas lentas.
Os leitores podem escolher capacitores tão pequenos como 100 nF ou tão grande como 470 uF para obter os efeitos desejados.
Uma maneira adicional de se controlar a velocidade, uma vez que os capacitores tenham sido colocados, consiste na utilização de potenciômetros em conjunto com R1 e R2.
Isso é realmente feito no nosso caso permitindo assim um “ajuste fino" do modo de operação do aparelho.
Os blocos seguintes de nosso aparelho consistem nas etapas de potência que fazem o controle das lâmpadas. Enquanto o multivibrador funciona com baixa tensão, da ordem de 6 à 9 V, as lâmpadas que devem ser controladas são comuns, do tipo incandescente (de filamento) e que operam na rede de 110 V ou na rede de 220 V, conforme sua localidade.
Para que o multivibrador possa então controlar as lâmpadas temos os blocos intermediários que usam como dispositivos básicos os SCRs.
Na figura 3 temos a configuração adotada para estes circuitos de potência que funcionam do seguinte modo:
Os SCRS funcionam como comutadores de estado sólido, ou seja, "ligam e desligam" conforme a corrente que lhes seja aplicada num determinado elemento.
Quando na ausência de sinal na comporta (gate = g) os SCRs (diodos controlados de silício) não deixam a corrente circular entre o anodo (A) e o catodo (C).
Na presença de uma pequena corrente ou sinal na sua comporta, mesmo de poucos volts como a fornecida pelo multivibrador, os SCRs “ligam" e uma forte corrente pode passar entre o anodo e o catodo.
Basta então ligar de modo apropriado a comporta (G) no multivibrador e as lâmpadas entre o circuito do anodo (A) e a fonte de energia externa, no caso 110 ou 220 V.
Veja que usamos dois SCRs ligados um de cada lado do multivibrador, ou seja, um em cada transistor de modo que, quando um está ”ligado” o outro permanece desligado e vice-versa.
Como o multivibrador troca constantemente de estado, os SCRs e, portanto. as lâmpadas que eles controlam acompanham.
Completa o projeto uma fonte de alimentação de baixa tensão que fornece uma tensão entre 6 e 9 V para o funcionamento do multivibrador e que tem por elemento básico um pequeno transformador.
COMPONENTES
Os componentes eletrônicos são todos fáceis de encontrar e inclusive alguns podem ser aproveitados de velhos aparelhos que o leitor tenha em sua “sucata".
A caixa pode ser de metal ou madeira, conforme mostra a figura 4, com uma furação frontal para colocação do potenciômetro de controle de velocidade que também aloja o interruptor geral.
Na parte posterior temos a furação para as duas tomadas onde serão ligadas as lâmpadas controladas, para a colocação do suporte do fusível de proteção e a saída do cabo de alimentação que vai à rede de 110 V ou 220 V.
A ligação externa das lâmpadas e a sua colocação dependem evidentemente da finalidade do aparelho, havendo muitas possibilidades que serão analisadas no final do artigo.
Para os SCRs devem ser usados irradiadores de calor cuja forma e dimensões são dadas na figura 5.
Estes irradiadores ou dissipadores em especial são necessários quando a quantidade de lâmpadas controladas por cada canal for superior a 60 W.
Os componentes eletrônicos são os seguintes:
Os SCRs devem ser do tipo MCR106, C106 ou ainda IR106 (não use outros equivalentes!). Os diodos são de uso geral para 50 V como, por exemplo, o 1N4002.
Equivalentes neste caso podem perfeitamente ser usados sem problemas.
O potenciômetro sugerido é duplo de 220 k com chave. Se for difícil encontrar este componente o leitor tem algumas opções: a primeira consiste em se usar dois potenciômetros simples de 220 k e uma chave separada.
A outra consiste em se usar um potenciômetro duplo de 220 k sem chave e um interruptor separado. Finalmente temos a possibilidade de se usar um potenciômetro duplo de 100 k ou mesmo 47 k com ou sem chave.
O transformador deve ter um enrolamento primário de acordo com a rede local, ou seja, 110 V ou 220 V, e o seu secundário é de 6 + 6 V com uma corrente de pelo menos 100 mA.
Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de pelo menos 16 V e os demais podem ser de poliéster ou ainda cerâmicos com os valores indicados.
Os resistores são todos de 1/8 W ou ¼ W com 20% de tolerância, com os valores indicados na lista de material.
Temos ainda os transistores que são do tipo NPN de silício para uso geral. Foram usados originalmente os BC237, mas equivalentes de boa qualidade como os BC238, BC547 ou BC548 podem ser usados.
O fusível deve ser de 5 à 6 A devendo ser instalado em suporte apropriado.
A montagem poderá ser feita tanto em ponte de terminais como em placa de circuito impresso. No segundo caso o montador deve ter os elementos para execução.
Completa o material os fios de ligação que são grossos no caso dos SCRs, e as tomadas. Temos ainda o cabo de alimentação e o knob para o potenciômetro.
MONTAGEM
Na figura 6 temos o circuito completo do nosso “Vari-cor" com os componentes representados por seus símbolos.
A montagem em ponte de terminais é mostrada na figura 7.
Na figura 8 temos a placa de circuito impresso.
Comece a montagem preparando a placa de circuito impresso ou a ponte de terminais. No caso da placa de circuito impresso esta será posteriormente fixada através de separadores na caixa.
A placa de circuito impresso deve então ter os furos para esta finalidade. No caso da ponte de terminais, esta deve ser montada numa base de madeira se a caixa for metálica.
Para a soldagem dos componentes será conveniente seguir as observações que damos a seguir em sequência:
a) Solde em primeiro lugar os SCRs observando sua posição. Depois de terminar todas as soldagens é que o montador deverá fixar com a ajuda de parafusos o dissipador de calor. Na montagem em placa de circuito impresso, o SCR pode ser Instalado fora da caixa, conforme mostra a figura 9, com fios de ligação.
A soldagem dos SCRs deve ser feita rapidamente, pois estes componentes são sensíveis ao calor.
b) Solde depois os transistores observando também sua posição que é dada pelo lado chato de seu invólucro. Na colocação dos transistores seja rápido porque o excesso de calor do soldador pode danificá-los.
c) A seguir, solde os diodos, verificando a posição destes componentes que possuem um anel no invólucro o qual identifica o seu catodo. Veja nos desenhos como devem ficar estes componentes.
d) Os próximos componentes a serem soldados são os resistores. Estes componentes não têm polaridade, mas seus valores devem ser observados de acordo com as faixas coloridas de seus invólucros. Na montagem em ponte corte os terminais de acordo com sua posição.
e) Para soldar os eletrolíticos você deve observar sua polaridade. Na montagem em ponte corte os terminais de acordo com sua posição. Na montagem em placa de circuito impresso você pode usar tanto capacitores eletrolíticos de terminais axiais como paralelos,mas deve ser rápido na soldagem para que o calor não os afete.
f) A soldagem dos capacitores de poliéster ou cerâmica exige cuidado apenas em relação ao calor desenvolvido que pode propagar-se até o corpo do componente causando-lhe dano. Seja rápido na soldagem e observe seu valor.
g) O transformador é um componente que será fixado na base de madeira ou na caixa, sendo soldados seus terminais do seguinte modo: os terminais de fios esmaltados ou do enrolamento secundário são ligados aos diodos D1, D2 e ao pó!o negativo do capacitor eletrolítico de filtro.
Se os fios forem esmaltados, raspe-os bem no local da soldagem.
Os fios do enrolamento primário vão ao cabo de alimentação e ao interruptor geral que pode estar conjugado ao potenciômetro. Se sua rede for de 110 V e o transformador de duas tensões (3 fios) você usará o fio marrom e o preto, deixando o vermelho desligado. Se sua rede for de 220 V você usará o preto e o vermelho.
h) Complete esta fase da montagem com a ligação dos potenciômetros. Use fios flexíveis de comprimento que permita a fixação da placa ou da ponte e ao mesmo tempo o próprio potenciômetro na caixa.
A seguir você fará a ligação dos fios de interligação, das tomadas e também do suporte do fusível.
Antes de colocar o aparelho em definitivo em sua caixa você pode fazer uma prova de funcionamento.
PROVA
Confira toda a montagem dando especial atenção ao posicionamento dos SCRs e transistores. Se sua montagem foi feita em ponte veja se não existem terminais de componentes encostando uns nos outros ou ainda soldas frias.
Se tudo estiver em ordem, ligue em cada tomada, conforme mostra a figura 10 uma lâmpada de 5 à 40 W branca ou colorida, conforme sua disponibilidade.
Coloque o fusível no suporte e faça a conexão da tomada à rede de alimentação local.
Em seguida, ligue o interruptor geral. As lâmpadas devem piscar alternadamente com velocidade que pode ser controlada pelo potenciômetro.
Se a velocidade for pequena demais em toda faixa de ajuste, diminua os valores dos capacitores do multivibrador.
Se a velocidade for muito grande acendendo "direto" as lâmpadas, aumente os valores dos capacitores.
Os problemas que podem acontecer com o circuito são os seguintes:
a) Uma das lâmpadas ou as duas acendem direto não havendo controle do potenciômetro. Neste caso, desligue momentaneamente os diodos dos SCRs conforme mostra a figura 10. Se a lâmpada apagar, é sinal que o problema está no multivibrador. Desligue então as bases dos transistores momentaneamente. Se ainda assim as lâmpadas permanecerem acesas quando a ligação do diodo é refeita é sinal que o transistor precisa ser trocado. Se ao desligar o diodo na primeira prova a lâmpada continuar acesa é sínal que o SCR está em curto, devendo ser trocado.
b) As lâmpadas ficam apagadas. Neste caso, verifique se a fonte de baixa tensão tem alimentação. Ligue uma lâmpada de 6 V entre os terminais do capacitor C1 da fonte. Ela deve acender normalmente ou um pouco mais forte. Se não acender, verifique o transformador e a sua ligação.
USO
Diversas são as possibilidades de aplicação para este efeito luminoso.
a) Decoração: na figura 11 temos a sugestão de iluminação de uma vitrine com lâmpadas amarelas e verdes que se alternam em ritmo lento com efeitos especiais.
Os objetos devem ser de cores que permitam um realce com a iluminação deste tipo.
b) Na figura 12 temos o modo de se fazer a decoração de um cartaz com lâmpadas de cores alternadas que acendem e apagam com um efeito bastante interessante.
Na mesma figura a possibilidade de se ter uma palavra no cartaz que acende com uma cor e outra com cor diferente dando assim um efeito bastante atrativo.
c) Finalmente, na figura 13 Temos a colocação das lâmpadas num ambiente de baile ou festa,para iluminação estroboscópica de duas cores com lâmpadas de 40 ou 60 W ou ainda “spots".
Veja que neste caso a potência total dos spots não pode superar a capacidade do aparelho. Para spots de 150 W, se pode ligar dois em cada tomada como máximo permitido na rede de 110 V.
Lista de Material
SCR1, SCR2 - MR106, IR106 ou C106 - Diodos controlados de silício de acordo com a rede local
Q1, Q2 - BC237 ou equivalentes - transistores NPN de uso geral
D1, D2, D3, D4 - 1N4002 ou equivalentes (1N4003, 1N4004, BY127, etc.)
T1 - Transformador com primário de 110 V ou 22oV, conforme sua rede e secundário de 6 + 6 V a partir de 100 mA
P1, P2 - potenciômetro duplo de 220 k com chave (ver texto)
C1 – 220 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C2, C3 - 22 nF - capacitor de poliéster
C4, C5 - 100 nF à 1,uF- poliéster (primeira faixa) ou 2.2 uF à 470 uF- eletrolítico de 16 V(segunda faixa) - Valor sugerido. 10 ,uF x 16 V
R1, R2 – 10 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R3, R4 – 22 k x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, laranja)
R5, R6 – 47 k x 1/8 W- resistor (amarelo, violeta, amarelo)
F1 - fusível de 5 A
Diversos: dissipador para os SCRs, tomadas, suporte para o fusível, placa de circuito impresso ou ponte de terminais, fios, caixa para montagem, solda, etc.
