Por que dimmer? Por que automático?Se você acha que um simples dimmer não pode fazer mais do que controlara intensidade de uma luz, não tem ideia de como velhos projetos com pequenos aperfeiçoamentos podem abrir uma gama tão grande de novas e interessantes aplicações. Veja neste artigo como um dimmer com recursos de funcionamento automático pode se tornar um dos aparelhos mais úteis de seu lar.
Obs. Este artigo é de 1981 e só funciona com lâmpadas incandescentes, que já estão deixando de existir, a não ser com finalidades decorativas, como neste caso.
Um controle eletrônico automático para
- Controlar a luminosidade de lâmpadas de zero até o máximo, obtendo a luz ideal para cada ambiente e economizando energia.
- Controlar a velocidade de motores, furadeiras, barbeadores e outros aparelhos.
- Diminuir gradativa e automaticamente a luz de um ambiente não deixando você de imediato no escuro.
Duas perguntas foram feitas na apresentação deste artigo, e estas sem dúvida traduzem o pensamento da maioria dos leitores ao se defrontarem com este artigo.
Nada mais justo então do que tirarmos suas dúvidas para realmente convencê-los do que este dimmer pode lhes dar.
Por que dimmer? Dimmer é o nome dado a aparelhos capazes de controlar a intensidade do brilho de uma lâmpada. Em lugar de termos apenas dois estados possíveis para seu brilho, acesa ou apagada, com a ajuda de um dimmer podemos variar a luminosidade desta lâmpada de zero até um valor máximo, passando por todos os pontos intermediários (figura 1).
Por que automático? Bem, aqui entra a primeira diferença de nosso dimmer em relação aos comuns. Além do controle de intensidade de uma luz (ou da velocidade de um motor), o que qualquer dimmer faz, o nosso tem o recurso adicional do funcionamento automático com memória.
Você aciona a chave que o coloca na posição automática, e o seu dimmer vai reduzindo de modo gradual a intensidade de uma luz até apagá-la totalmente depois de alguns minutos.
Uma "memória interna" garantirá que, quando você voltar a chave a posição normal a luz obtida terá a mesma intensidade com que o processo de desvanecimento começou.
A conjugação do efeito de um dimmer comum com um sistema de memória abre um leque de infinitas aplicações práticas interessantes que farão deste aparelho algo de grande utilidade no seu lar.
E, quais são as aplicações deste dimmer? Naturalmente, não poderemos citar todas, pois o espaço que temos seria insuficientes para isso. Damos as principais e deixamos as outras a cargo da imaginação de cada leitor.
APLICAÇÕES
Na figura 2 temos uma sequência de aplicações para o nosso dimmer as quais passamos a explicar:
1. Dimmer simples: nesta aplicação podemos controlar a luminosidade de nossa sala de estar, quarto ou qualquer outro ambiente, de acordo com a necessidade de momento. Para ler, o maior nível de luz para conversar um nível intermediário e para ver TV o menor nível ou apagado. No quarto das crianças pode ser ajustado o nível de luz ideal para dormir sem ser totalmente no escuro! Nesta aplicação, O principal ponto a ser observado é o referente à ECONOMIA de energia que pode ser conseguida. O dimmer aplica a lâmpada uma quantidade de energia proporcional ao seu brilho, o que quer dizer que no mínimo, efetivamente a lâmpada gasta menos. Em suma, você gasta somente a energia correspondente à luz que você deseja. O dimmer não gasta energia, ele apenas a controla!
2. Ainda funcionando como um dimmer comum, temos uma aplicação importante para sua bancada de montagens eletrônicas ou para sua oficina e mesmo no lar. Na montagem móvel você pode controlar a velocidade de motores obtendo a rotação ideal para cada aplicação. Furadeiras elétricas, liquidificadores, ventiladores, etc. podem ser controlados pelo dimmer.
3. Temos aqui a primeira aplicação em que o recurso automático é usado. Ao acionar a chave automático, da luminosidade em que a lâmpada estiver inicia-se um processo lento de redução até o apagamento total. Com os componentes dados, este tempo pode prolongar-se até 30 minutos. Para os namorados temos uma “arma secreta" de grande efeito prático! Coloque o seu dimmer no abajur da sala, conforme sugere o desenho, e no momento exato, acione o “automático". A partir daí, de modo imperceptível a lâmpada vai tendo seu brilho reduzido gradualmente até ser obtido o “escurinho" tão almejado...
4. Ainda com o recurso automático, podemos instalar 0 dimmer no quarto das crianças. Ao sair, pelo simples acionamento da chavinha, a luz não apagará de imediato mas sim de modo lento e gradativo num intervalo suficientemente longo para permitir que todos se acomodem e mesmo durmam antes de ficarem totalmente no escuro. Devemos ainda levar em conta que a diminuição gradual da intensidade luminosa de modo imperceptível é um excelente agente indutor para o sono. Se você sofre de insônia, é algo para se experimentar. As crianças que não gostam da escuridão total não sofrerão o problema do impacto do apagar da luz e você não gastará energia extra, tendo de deixar a luz do quarto acesa a noite inteira! Uma solução ideal para este tipo de problema.
5. Na sua sala de estar, nos corredores, o recurso automático também tem suas vantagens. Ao sair de uma sala ou atravessar um corredor, você não precisa desligar totalmente a luz e ter de apalpar seu caminho de saída. Acione o automático e saia no claro porque depois de alguns minutos, automaticamente a luz terá sido reduzida a zero. No caso da luz da sua varanda, por exemplo, você aciona o automático e tem tempo de sair no claro, (encontrando o buraco da fechadura com facilidade) pois somente alguns minutos depois é que sua luz terá sido reduzida a zero.
6. Além de lâmpadas, o dimmer também pode controlar motores e outros dispositivos. Temos então o uso como controle de temperatura para seu ferro de soldar, se você trabalha com eletrônica ou tem sua bancada; o controle da velocidade do ventilador ou do barbeador.
7. Com o recurso automático você pode reduzir de modo gradual a velocidade de um motor (ventilador, por exemplo) até pará-lo alguns minutos depois quando você já estiver "refrescado".
Para que os leitores possam saber como usar o dimmer resta-nos completar estas explicações com suas principais características.
CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS
- Controle de até 220 W em 110 V e 440 W em 220 V.
- Rendimento de 80% potência.
- Ajuste linear de zero até o máximo.
- Tempo de apagamento no automático até 30 minutos.
- Memória incorporada para passagem do manual para o automático e vice-versa.
- Funcionamento idêntico tanto na rede de 110 V como de 220 V.
- Ultra compacto em duas versões: para embutir e de uso móvel.
- Muito simples de montar.
- Não consome energia.
COMO FUNCIONA
Na figura 3 temos um diagrama de blocos que servirá para fazermos a análise do funcionamento deste aparelho.
Sua divisão corresponde a 3 etapas cujas funções são:
a) Circuito de tempo com acionamento
b) Oscilador
c) Controle de potência
Começamos por explicar como funciona o circuito em funcionamento não automático, ou Seja, como dimmer comum.
No dimmer comum temos um oscilador de relaxação que leva dois transistores como elementos básicos. Estes dois transistores complementares são ligados da maneira mostrada na figura 4 oscilando numa frequência que depende do valor do capacitor e do resistor R.
O sinal deste oscilador de áudio é levado a um SCR que faz o controle de potência. Levando em conta que os SCRs funcionam como interruptores e que na rede local temos uma corrente alternada, vemos que em cada pulso de disparo do oscilador, somente parte de um semiciclo pode ser conduzida, conforme indica a figura 5.
Se a frequência do oscilador for alta, grande parte dos semiciclos será conduzida, enquanto que se a frequência for baixa, somente uma pequena parte dos semiciclos será conduzida. Em resumo, a quantidade de energia que pode ser conduzida pelo SCR para a lâmpada e, portanto, seu brilho, depende da frequência do oscilador. Podemos então controlar o brilho da lâmpada (ou a velocidade de um motor) simplesmente atuando sobre a frequência do oscilador. Isto é feito por um potenciômetro de 100 k que nos dá a faixa de 5% a aproximadamente 80% de ajuste em funcionamento normal.
Como o SCR só conduz num sentido, para termos um controle de onda completa usamos uma ponte de 4 diodos. Com os díodos usados mais o SCR do tipo C106 ou MCR106 pode-se ter uma potência controlada de até 220 W na rede de 110 V e até 440W na rede de 220 V.
Para o funcionamento automático, o que se faz é acrescentar um circuito de tempo no controle da frequência do oscilador.
Este circuito é mostrado na figura 6 tendo por elementos básicos um transistor e um diodo zener.
Neste circuito o que determina o tempo de ciclo de apagamento é o capacitor C1 de 1 000 uF com o resistor R2 de 680 k.
Quando então a chave está na posição normal, o capacitor é carregado com uma tensão de 10V determinada pelo diodo zener. Nesta posição, o oscilador é ligado diretamente ao circuito de alimentação para permitir o controle manual.
Quando passamos a chave para a posição automática, o capacitor ao mesmo tempo em que se descarrega através do resistor, lentamente, controla a alimentação do oscilador.
Caindo a tensão no capacitor gradativamente também cai a tensão na entrada do oscilador e com isso o brilho da lâmpada.
Na figura 7 damos algumas curvas características de funcionamento deste circuito.
Veja que o tempo de desvanecimento da luz na posição automática pode ser alterado pela simples troca do capacitor eletrolítico. A tabela abaixo permite determinar os valores para tempos menores que 16 minutos.
O potenciômetro usado no controle possui um interruptor, onde o desligamento total pode ser feito manualmente, cortando assim a alimentação do circuito (para que a alimentação na lâmpada caia totalmente a zero, teremos um intervalo de tempo da ordem de meia hora ou mais!)
O LED tem uma finalidade importante no circuito.Além de servir para indicar quando o interruptor se encontra ligado (LED apagado) e, portanto, o circuito em ação, quando aceso (circuito desligado), ele possibilita a visualização no escuro do local em que está o interruptor.
MATERIAL
O material eletrônico usado nesta montagem não oferece qualquer dificuldade de obtenção. Basta seguir à risca a lista no final do artigo onde inclusive citamos os equivalentes.
A parte que precisa um pouco mais de cuidado e habilidade é a referente a mecânica da instalação. Temos duas opções: podemos montar o dimmer num espelho de interruptor, conforme mostra a figura 8 para controle de lâmpadas, substituindo diretamente o interruptor já existente na parede.
Também podemos montar o dimmer numa caixinha, para ligar aparelhos como abajures, furadeiras, ferros de soldar,etc., conforme mostra a figura 9.
As figuras dão os elementos que o leitor precisa para sua montagem, dando-se preferência no caso da caixa a utilização de materiais não condutores como o plástico ou a madeira.
A chavinha que faz a comutação para o funcionamento automático deve ser bem pequena, e o knob do potenciômetro combinar com a decoração do ambiente.
O cabo de alimentação para a versão em caixa deve ter pelo menos 2 metros de comprimento.
Montagem
A melhor montagem para as duas versões é a que usa placa de circuito impresso, em vista do reduzido espaço que o conjunto deve ocupar, principalmente levando-se em conta a substituição pelo interruptor de parede.
O leitor deve, portanto, ter os recursos para a confecção da placa de circuito impresso nas dimensões exigidas.
Para a soldagem dos componentes deve ser utilizado um ferro de pequena potência e de ponta fina bem estanhada, e como ferramentas adicionais um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina, chaves de fenda e cortador de fios.
Na figura 10 temos o circuito completo do nosso dimmer com os valores dos componentes.
A placa de circuito impresso, do lado dos componentes e do lado cobreado é mostrada na figura 11.
Tendo preparada a caixa ou espelho na versão de embutir, e de posse da placa de circuito impresso você deve iniciará montagem dos componentes. Siga nossa sequência:
Solde os díodos D2 à D5 observando sua posição dada pelo anel no invólucro. Veja bem a posição segundo o desenho. Dobre os terminais e encaixe-os na placa de modo que saiam do lado cobreado. Solde-os e corte os excessos destes terminais.
Solde o diodo D1 que é diferente, também observando sua polaridade. A soldagem deste diodo deve ser feita rapidamente, pois ele é muito sensível ao calor. Depois de soldá-lo corte os excessos de seus terminais.
Solde o diodo Z1 (zener) observando também sua polaridade e procedendo como no caso de D1.
Solde os 3 transistores na posição exata que mostra o desenho e observando bem os seus números. Veja que temos 2 BC549 e 1 BC558. Não os confunda, pois pelo contrário o aparelho não funcionará. A posição destes transistores é dada pelo lado achatado de seu invólucro. A soldagem igualmente deve ser feita rapidamente para que os componentes não sofram danos.
O SCR depois de soldado na posição de montagem (observe o lado que tem o dissipador de metal) deve ter fixado um irradiador de calor, conforme mostra a figura 12.
Este irradiador é importante quando o dimmer tiver de controlar potências de mais de 60 W. Consiste num pedaço de metal dobrado em U e se possível pintado com tinta preto-fosca.
Solde o capacitor C2 de poliéster metalizado. Este componente não tem polaridade certa para montagem, mas sua soldagem deve ser feita rapidamente para que o calor não o danifique.
Solde todos os resistores, dobrando seus terminais e enfiando-os nos furos correspondentes da placa de modo que saiam do lado cobreado. Depois da soldagem corte os excessos destes terminais com o alicate de corte. Veja muito bem seus valores que são dados pelos anéis coloridos segundo a lista de material.
Solde o capacitor eletrolítico C1. Para este componente é muito importante observar sua polaridade que é dada pela marcação do polo (+) ou (-) no invólucro. Dobre seus terminais (este componente deve ser do tipo com terminais paralelos) e encaixe-os nos furos. Solde-os pelo lado cobreado e corte os excessos.
Solde em seguida 8 pedaços de fios de capa plástica, do modo indicado na figura, para a ligação dos elementos externos. Os comprimentos dos fios são mostrados na própria figura 11.
Complete a montagem da placa com a soldagem do potenciômetro P1. Dobre seus terminais e encaixe-os nos furos da placa. Veja que, para estes terminais temos pequenas fendas em lugar de furos na placa.
Terminada a montagem dos componentes na placa, confira os pontos de solda e as posições de todas as peças. Passe à etapa seguinte:
Fixe a chave comutadora na caixa ou espelho, conforme sua versão.
Se sua versão for em caixa fixe também a tomada (figura 13).
Fixe a placa de circuito impresso com a ajuda do potenciômetro. Veja que, fixando o potenciômetro, automaticamente a placa de circuito impresso ficará em posição de funcionamento.
Solde os fios da placa aos componentes externos. Os que tiverem comprimento excessivo podem ser cortados.
PROVA
Ligue o dimmer conforme o circuito da figura 14 se sua versão for de embutir, usando como carga experimental uma lâmpada de 40 à 100 W comum.
Se sua versão for de uso móvel, montada em caixa com tomada, ligue em sua tomada um abajur ou mesmo uma lâmpada comum de 40 à 100 W.
Coloque a chave comutadora inicialmente na posição manual, conforme mostra a figura 15. Nesta posição, ligando o interruptor do potenciômetro e girando-o para a direita você deve obter o aumento de brilho da lâmpada de quase zero até o máximo.
A seguir, espere alguns segundos (pelo menos 30 segundos) para que o capacitor C1se carregue. Passe então a chave comutadora para a posição "automático". O brilho da lâmpada deve reduzir um pouco e permanecer aparentemente constante.
Você então notará que a intensidade do brilho vai reduzindo vagarosamente até desaparecer por completo a luz depois de uns 30 minutos de funcionamento.
Volte a chave à posição normal. A lâmpada voltará ao brilho para a qual você a tiver ajustado anteriormente. Veja que a redução do brilho se faz do ponto em que foi ajustado o potenciômetro para zero, o que significa que o circuito memoriza o brilho ajustado.
Observe que, para usar o automático você deve antes deixar o circuito na posição manual ou normal para dar tempo do capacitor C1se carregar totalmente. Espere pelo menos 1 minuto sempre, antes de passar a chave para a posição “automático".
USO E INSTALAÇÃO
Na figura 16 damos pormenores da instalação do dimmer na parede em lugar de um interruptor comum.
Você pode substituir o dimmer automático por qualquer dos interruptores de sua casa, controlando assim de modo mais completo todas as suas lâmpadas.
Na figura 17 damos o modo de uso para controle de abajures, furadeiras, barbeadores, etc.
Nesta mesma figura temos uma sugestão para uma tomada controlada que pode ser embutida na parede de sua casa.
Para usar o aparelho leve em conta o seguinte:
1. Para deixar totalmente apagada a luz, sem qualquer consumo de energia, use o interruptor do potenciômetro, girando-o para esquerda até ouvir o estalido.
2. Na posição normal você controla o brilho da lâmpada de zero até 80% do máximo brilho. Se você em sua casa usar lâmpada normalmente de 60 W pode passar para a lâmpada de 100 W. Neste caso, a faixa de variação de luminosidade, levando em conta os 80% de rendimento será de 0 à 80 W, com a possibilidade de se ajustar o consumo conforme a necessidade de luz.
3. Na posição automática ajuste o nível inicial de luz no potenciômetro. A intensidade cairá deste nível até zero num intervalo de aproximadamente 30 minutos.
Voltando a chave o brilho será o prévio.
4. Em funcionamento com motores tais como barbeadores, ventiladores, liquidificadores, lembre-se que na posição de máximo você obtém apenas 80% da potência total.
5. Respeite a capacidade de corrente do dimmer, nunca ligando aparelhos de mais de 220 W se sua rede for de 110 V e não mais de 440 W se sua rede for de 220 V.
INTERFERÊNCIAS
Se você ligar na mesma rede, ou nas proximidades do seu dimmer aparelhos de rádio, TV ou FM e notar uma pequena interferência, esta pode ser facilmente eliminada por meio de um filtro.
Este filtro é mostrado na figura 18 e é intercalado entre a tomada do aparelho interferido e o aparelho interferido, ou então no próprio circuito do dimmer em sua entrada.
Deve-se fazer uma experiência para verificar qual é o melhor procedimento.
A pequena interferência que pode ocorrer deve-se à comutação rápida do SCR e ocorre em todos os circuitos que utilizam este componente não se constituindo portanto em deficiência de projeto.
Lista de Material
SCR - TIC106D, MCR106, C106, IR106 SCR para 200 V se sua rede for de 110 V ou para 400 V se sua rede for de 220 V
Q1, Q3 - BC549 ou BC239 - transistor NPN de silício para uso geral
Q2 - BC558 - transistor PNP de silício para uso geral
Z1 - Diodo zener de 10 V x 400 mW
D1 - 1N914 - diodo de silício para uso geral
D2, D3, D4, D5 - 1N4004 para a rede de 110 V ou 1N4007 para a rede de 220 V – diodos de silício para 1 A
C1 - 1000 uF x 16V - capacitor eletrolítico
C2 - 150 nF - capacitor de poliéster metalizado
P1 - potenciômetro de 100 k com
R1- 1 M x 1/8 W – resistor (marrom, preto, verde)
R2 – 680 k x 1/8 W - resistor (azul, cinza, amarelo)
R3 – 4l77 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)
R4 – 150 k x 1/8 W - resistor /marrom, verde, amarelo)
R5 – 68 k x 1/8 W - resistor (azul, cinza, laranja)
R6, R7 - 1k5 x 1/8 W - resistores (marrom, verde, vermelho)
R8 – 100 R x 1/8 W - resistor (marrom, preto, marrom)
R9 - 2k2 x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
LED - LED vermelho pequeno
S2 - Chave comutadora de 2 polos x 2 posições
Diversos: caixa para montagem ou espelho, placa de circuito impresso, fios, solda, knob para o potenciômetro, dissipador de calor para o SCR, parafusos, porcas, etc.
