O controle de todos os seus aparelhos de som, TV, abajur, ventilador e 0 que mais você quiser, no simples toque dos seus dedos e sem sair do lugar em que você estiver acomodado. Tudo isso é o que esta central digital de controle remoto lhe oferece. Não será preciso falar muito mais para fazer o leitor ver todas as comodidades que tal sistema lhe oferece, além das inúmeras possibilidades adicionais de aplicação prática.
Nada mais desconfortante do que ter de levantar da poltrona para desligar o som quando nos cansamos dele, para passar ao nosso programa de TV, ou ainda, para apagar ou acender a qu de um abajur, ou finalmente para ligar o ventilador quando a temperatura ambiente se eleva para além do agradável.
Este sentar e levantar pode terminar se o leitor dispuser de um sistema de controle remoto para os aparelhos de sua estante ou de sua sala, diretamente ao seu alcance, ao lado de sua poltrona predileta.
Com o simples toque dos dedos podemos então ligar ou desligar qualquer um dos aparelhos desejados, sem precisar levantar o que, sem dúvida, é a parte mais incômoda da operação normal.
O que propomos neste artigo é algo mais do que um simples controle remoto para os aparelhos de som de sua estante, mas sim uma central digital sofisticada, que além de não usar interruptores comuns, pois a comutação é feita pelo toque de seus dedos, através da resistência de sua pele, possui ainda LEDs que lhe dizem em cada instante qual aparelho está ligado e qual está desligado.
Colocado ao lado de sua poltrona, a própria aparência da central remota de controle, significará um grau de sofisticação maior para seu equipamento de som e imagem, sendo certamente admirada por seus amigos.
A montagem e a instalação desta central são tremendamente simples, com a vantagem de centralizar a ligação de todos os equipamentos e ainda de protegê-los com seu fusível.
Os leitores não terão dificuldades com sua realização prática e ainda poderão usá-la em outras aplicações tais como:
a) No controle de efeitos luminosos em bailes e festas, acionando numa mesa remota, por simples toque, lâmpadas e holofotes (spots) de diversas cores.
b) No acionamento remoto de equipamentos de medida ou pesquisa na sua bancada. Os aparelhos que você usa normalmente nas suas experiências poderão ser acionados com um simples toque dos dedos, com a central colocada na melhor posição de acesso.
Mas deixando de lado tudo que podemos fazer, e passando a uma análise do circuito, podemos facilitar o próprio julgamento do leitor.
COMO FUNCIONA
A base deste aparelho é o circuito integrado 4011 que consiste em 4 portas NAND de duas entradas. (figura 1)
Uma característica importante destas portas é que elas podem ser usadas como interruptores e que apresentam uma elevadíssima sensibilidade em vista de sua alta impedância de entrada.
De fato, é preciso uma corrente da ordem de 0,1 uA, ou seja, 0,000 0001 A para que ele troque de estado e com isso controle um circuito de maior potência.
Na figura 2 temos o modo básico como é ligado este circuito para o controle pelo toque.
Uma das 4 portas existentes no integrado tem suas duas entradas interligadas, e estas, via um resistor 10 k a um elemento de toque.
Nas entradas desta primeira porta existe um resistor de polarização.
Com o toque dos dedos no elemento, a resistência apresentada entre as entradas da porta e a terra diminui, já que de infinito (sensor aberto) ela passa a ter no máximo 1 ou 2 M que é a resistência maior da pele em condições normais (figura 3).
Isto é suficiente para fazer com que a primeira porta comute. Uma segunda porta é ligada à primeira de modo que em conjunto formem um circuito biestável.
Isto tem por finalidade fazer a realimentação do circuito via o resistor de polarização de modo a manter o estado de comutação.
Dando um primeiro toque no sensor, supondo inicialmente que ele esteja na condição de desligado, ele liga, mas em vista da realimentação ele assim permanece, mesmo depois que tenhamos tirado os dedos do sensor.
Para desligar o circuito, um segundo toque produz nova comutação fazendo o circuito voltar a situação inicial.
Na saída das duas portas usadas neste comutador temos então um nível LO na condição de desativado e HI na condição de ativado. O nível de tensão, entretanto, não é suficiente para excitar um relê.
Para esta finalidade usamos uma etapa amplificadora transistorizada que é mostrada na figura 4.
O transistor é o BCS48, de uso geral, o qual ativa um relê, também comum de 12 V.
No primeiro toque o relê liga, no seguinte ele desliga. Um novo toque liga-o e assim por diante.
Em paralelo com cada relê temos um circuito indicador que é composto por um LED e um resistor.
Na montagem, o próprio LED é acoplado mecanicamente ao sensor, ou seja, é o próprio sensor, de modo que é nele que tocamos para fazer as comutações. A sua transição de apagado para aceso, ou vice-versa, indicará a atuação do relê.
O uso dos relês acoplados à tomadas é importante, pois isola completamente o circuito das cargas controladas, para maior segurança de seu equipamento.
O nosso sistema será composto por 4 interruptores iguais montados em torno de 8 portas NAND de dois integrados 4011.
Uma fonte de alimentação de baixa tensão será necessária para alimentar os integrados e os transistores. Esta fonte, entretanto é de baixo consumo.
Existe a possibilidade do leitor aumentar o número de controles.
OS COMPONENTES
Todos os componentes usados nesta montagem podem ser encontrados nas casas especializadas. O leitor entretanto, precisará adicionalmente de sua habilidade no sentido de montar a caixa que faz parte do conjunto.
A caixa que alojará o circuito principal, que leva os relês, os circuitos integrados e demais componentes associados, é mostrada na figura 5.
O cabo de ligação entre a caixa e os sensores deve ter 13 condutores, sendo 4 cabos de microfones mais 5 fios comuns para os LEDs. (figura 6)
O leitor deve ainda ter recursos para a elaboração da placa de circuito impresso que é absolutamente necessária em vista do uso de circuitos integrados.
Os componentes eletrônicos são comuns, não oferecendo dificuldades para serem conseguidos. Devem ser obedecidas suas especificações.
Os circuitos integrados C-MOS são do tipo 4011 que podem aparecer com prefixos indicativos do fabricante. O leitor poderá usar suportes para estes integrados, se quiser.
Os transistores são NPN de uso geral, partindo-se do tipo básico BCS48.
Seus equivalentes são os BC237, BC238 e BC547.
Os LEDs são do tipo com suporte de alumínio ou plástico metalizado, conforme mostra a figura 7, já que este suporte (em conjunto com os 2 parafusos) é usado como contacto para os dedos na ativação e desativação do circuito.
As cores dos LEDs ficam a cargo do leitor, sugerindo-se o vermelho, que sai mais barato.
Os diodos em paralelo com os relês, para sua proteção, são de silício para uso geral.
Servem os tipos 1N914, 1N4148 ou mesmo 1N4002.
Os diodos retificadores podem ser do tipo 1N4001, 1N4002, ou outros de maior tensão.
O transformador pode ter um primário para duas tensões (110 V e 220 V) ou então um simples, de acordo com a tensão de sua rede. O secundário é de 12 V com corrente de pelo menos 250 mA.
Os relês são sensíveis de 12 V, os quais devem ser disparados com correntes de no máximo 50 mA. Sugerimos os tipos RU101 012 da Schrack que são comuns no nosso mercado e admitem em seus contactos correntes de até 10 A.
Para maiores correntes controladas, estes relês devem controlar correntes maiores.
Os resistores podem ser de 1/8 W ou 1/4 W com os valores indicados na lista de material.
Os capacitores (dados em nF) são cerâmicos ou de poliéster, enquanto os eletrolíticos (dados em uF) são para uma tensão de trabalho de pelo menos 25 V.
Um fusível cuja capacidade de corrente seja maior do que a soma das correntes de todos os aparelhos controlados é usado. Para aplicações domésticas que incluem o amplificador, o televisor, um ventilador e um abajur, sugerimos um fusível de 20 A.
Demais componentes são os fios de ligação, as tomadas do tipo conforme os aparelhos controlados, o cabo de conexão à rede com fio grosso se as correntes forem intensas, etc.
MONTAGEM
Para a soldagem dos componentes na placa de circuito impresso é importante usar um ferro de pequena potência e ponta fina.
A solda deve ser de boa qualidade e como ferramentas adicionais as comuns em todas as oficinas.
Na figura 8 temos o diagrama completo do aparelho, com os componentes da parte central e da parte remota (teclado de controle).
A placa de circuito impresso em tamanho natural é mostrada na figura 9.
Na montagem devem ser tomados os seguintes cuidados:
a) Ao soldar os circuitos integrados observe em primeiro lugar sua posição dada pela marca que identifica o pino 1. Seja rápido na soldagem para que o calor do soldador não afete estes componentes.
b) Solde os transistores observando sua posição que é dada pela parte achatada de seu invólucro Seja rápido na sua soldagem pois estes componentes são sensíveis ao calor.
c) O transformador é fixado por meio de dois parafusos. Veja bem a posição de seus enrolamentos ao fazer a sua soldagem.
d) Se o relê for de tipo diferente do original, o leitor deve prever isso na confecção da placa de circuito impresso, alterando a disposição dos seus terminais segundo seja necessária.
e) Na soldagem dos diodos comuns e dos retificadores (D1 à D6) observe sua polaridade que é dada pela parte achatada de seu invólucro. Seja rápido nesta operação.
f) Solde os resistores observando os seus valores que são dados pelas faixas coloridas. Não será preciso observar sua polaridade.
g) Solde os capacitores menores rapidamente, pois são sensíveis ao calor. No caso do eletrolítico observe sua polaridade que é marcada em seu invólucro.
h) A conexão dos relês às tomadas deve ser feita com a ajuda de pedaços de fios flexíveis curtos. Cuidado com o isolamento destes fios, pois eles estarão ligados à rede.
i) A soldagem do cabo de interligação da central com o teclado remoto deve ser feita com cuidado para que trocas de fios não ocorram.
j) A soldagem dos LEDs e dos sensores na placa remota deve ser feita com cuidado. Observe a polaridade dos LEDs, pois se houver inversão eles não acenderão. Veja na figura 10 os pormenores do isolamento dos parafusos dos sensores dos LEDs.
k) Na soldagem do suporte do fusível use fios grossos em vista da corrente maior que circula por esta parte do circuito. O cabo de alimentação também deve ser capaz de suportar a corrente somada de todos os aparelhos controlados.
l) A chave de comutação de tensões 110/220 V só será necessária se o transformador usado for do tipo para duas tensões.
Terminada a montagem, confira todas as ligações e se tudo estiver em ordem o leitor pode passar para sua prova e uso.
PROVA E USO
Para provar o aparelho, inicialmente, coloque um fusível em seu suporte de acordo com o valor da lista de materiais (20 A). Em seguida, ligue o aparelho à rede.
Tocando em cada sensor, o LED correspondente deve acender. Tocando novamente, deve apagar.
Veja o leitor que podemos fazer dois tipos de ligações nos relês: se usarmos os contatos normalmente abertos (NA) o relê ligará o aparelho controlado ao ser ativado, apagando o LED.
Se utilizarmos os contatos normalmente fechados (NF), o relê desativará para ligar o aparelho externo, acendendo o LED.
Para usar o aparelho, cada um dos dispositivos que devem ser controlados ficarão já ligados na condição desejada de funcionamento.
Por exemplo, o televisor ficará ajustado e sintonizado no canal que você quer; seu som ficará já ajustado para a estação que você costuma ouvir; o ventilador na velocidade que seja melhor, e o abajur ligado com o foco de luz na direção mais comum.
Assim, ao tocar nos sensores, cada aparelho será ligado simplesmente, já na condição normal de funcionamento.
Qualquer das configurações funciona normalmente.
LISTA DE MATERIAL
CI-1, CI-2 - 4011 - Circuito integrado CMOS
D1, D2, D3, D4 - 1N914 - diodos de silício para uso geral
D5, D6 -1N4001 ou IN4002 - diodos de silício retificadores
K1, K2, K3, K4 - relês RU101012 - Schrack
T1 - 110/220 V x 12 V x 250 mA - transformador
LED1, LED2, LED3, LED4 - LEDs comuns (ver texto)
C1, C2, C3, C4 - 22 nF- capacitores cerâmicos
C5 - 1000 uF x 25 V - capacitor eletrolítico
R1, R2, R3, R4 – 10 k x 1/8 W – resistores (marrom, preto, laranja)
R5 a R12 – 10 M x 1/8 W - resistores (marrom, preto, azul)
R13 a R17 - 1 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, vermelho)
Q1, Q2, Q3, Q4 - transistores (ver texto)
XI, X2, X3, X4 - tomadas comuns para rede local
FI - fusível de 20 A
S1 - chave de 1 polo x 2 posições deslizante
Diversos: caixa para montagem, placa de circuito impresso, cabo de microfone (fio blindado), cabo de alimentação, suportes de LEDs metalizados, 8 buchas isolantes para os parafusos (do tipo usado na fixação de transistores de potência), etc.
