Este circuito aciona um relê quando a tensão de entrada cai abaixo de determinado valor. Pode ser usado como alarme ou, ainda, para o acionamento automático de sistemas reguladores.
Em muitas aplicações práticas pode ser necessário um circuito que dispare um alarme ou, ainda, um dispositivo qualquer, quando a tensão de uma fonte cai abaixo de certo valor.
O circuito que apresentamos aqui faz justamente isso: quando a tensão de entrada cai abaixo do valor determinado pelas características de um diodo zener, um relê é acionado, controlando um alarme ou, então, qualquer dispositivo externo que a aplicação exija.
Dependendo do relê e do SCR usado este circuito pode operar com tensões na faixa dos 9 aos 30 V, sem problemas de alterações de valores dos componentes.
FUNCIONAMENTO
Na figura 1 temos o circuito básico do alarme, em que os elementos básicos são o diodo zener, o transistor e o SCR.
Seu funcionamento é o seguinte:
Quando a tensão está acima do valor zener do diodo, este conduz a corrente de modo a polarizar no sentido direto a junção base-emissor do transistor.
Nestas condições, manifesta-se uma baixa resistência entre o coletor e o emissor do transistor, que impede o disparo do SCR.
No momento que a tensão no circuito caí abaixo do valor zener do díodo de referência, este deixa de conduzir a corrente e, consequentemente, não se tem mais a polarização direta da junção emissor-base do transistor.
O resultado disso é que passa a se manifestar uma alta resistência entre seu coletor e o emissor, o que permite a polarização da comporta do SCR no sentido de dispará-lo.
O SCR controla um relê que pode ser usado tanto para acionar um alarme, que damos o diagrama na figura 2 ou, ainda, um circuito externo ligando-o ou desligando-o, conforme mostra a figura 3.
É claro que existe a possibilidade de se acionar diretamente um dispositivo de aviso pelo disparo do SCR, mas este dispositivo deve ser capaz de funcionar com a tensão que pode aparecer no circuito nas suas condições de disparo ou, então, ser usada uma fonte separada, conforme sugere a figura 4.
Neste caso economiza-se o relê.
O único componente que merece uma atenção maior neste circuito é o relê, que deve ser disparado pela mínima tensão que pode aparecer no circuito nas condições de subtensão e deve ser capaz de suportar a máxima tensão de operação do mesmo circuito.
Por exemplo, se a tensão do circuito for 12 V e devemos disparar um alarme quando ela cair abaixo de 10 V, um relê de 9 V pode perfeitamente ser usado já que este normalmente pode disparar com tensões tão baixas como 7 V.
Na hipótese da faixa de tensões não ser comum e, portanto, não ser possível encontrar um relê facilmente para a aplicação, sugerimos a utilização de fonte separada para seu disparo.
O relê deve, então, ser acionado pela tensão da fonte separada menos 2 V que é a queda que normalmente ocorre no SCR.
Por exemplo, se a tensão do relê for de 9 V, use uma fonte de 12 V. Se a tensão do relê for de 6 V, use uma fonte de 9 V.
Com relação ao zener, observamos apenas que pode ser do tipo de 400 mW para a tensão desejada.
MONTAGEM
Os poucos componentes que formam este circuito podem ser montados em ponte de terminais ou em placa de circuito impresso.
Na figura 5, temos então o diagrama completo da versão básica do alarme de subtensão.
Na figura 6 temos o circuito montado em ponte de terminais e na figura 7 a nossa sugestão de placa de circuito impresso.
São os seguintes os principais cuidados que devem ser tomados com a montagem:
a) O diodo zener é o componente que deve ser escolhido de acordo com a tensão que se deseja obter o disparo (com uma margem de variação de 0,6 V aproximadamente, que é a tensão da junção emissor-base do transistor). Na soldagem deste componente tenha cuidado e seja rápido em vista de sua sensibilidade ao calor. Observe sua polaridade.
b) O transistor tem posição certa para ser colocado, a qual é dada em função de sua parte achatada. Seja rápido na sua soldagem, pois este componente é sensível ao calor.
c) O SCR, que pode ser do tipo C106, IR106 ou MCR106 para 50 V ou mais, tem posição certa para colocação. Não será preciso usar dissipador de calor neste componente se a carga que vai ser disparada for o relê, ou, então, qualquer dispositivo que exija menos de 1A de corrente.
d) O capacitor C1 determina a prontidão de ação do sistema, devendo ter um valor mínimo de 1uF para que ele não dispare com simples transiente, e um máximo de 100 uF para que sua ação não seja excessivamente lenta. Este capacitor tem posição certa para colocação.
e) Os resistores são todos de 1/8 W com 10%.ou 20% de tolerância e não tem polaridade para ligação. Observe apenas seus valores que são dados pelas faixas coloridas.
f) O relê pode ser do tipo Schrack de grande sensibilidade, da série RU101, onde os três algarismos, finais indicam sua tensão de operação. Por exemplo, o RU 101012 opera com 12 V, enquanto que o RU101006 opera com 6 V. Estes relês podem controlar cargas de até 6 A de corrente na rede de alimentação de 110 V ou mesmo de 220V.
PROVA E USO
Se você tiver uma fonte de tensão variável que opere na faixa do aparelho, a prova será muito mais fácil.
Basta ligar o alarme, de subtensão nesta fonte e ajustá-la para fornecer a tensão normal. Depois, reduzindo-se a tensão da fonte para abaixo do seu limite de ação, o alarme deve disparar com o fechamento do relê.
Para desligar um aparelho externo quando a tensão cai abaixo de certo valor, usamos os contatos NF.
Lista de Material
SCR - MCR 106, IR106 ou C106 - diodo controlado de silício
Z1 - diodo zener de 400 mW - ver texto
D1 – 1N914 ou equivalente - diodo de uso geral
Q1 - BC 548 ou equivalente - transistor de uso geral
K1 - relê sensível (ver texto)
C1 - 1 à 100 uF x 16 V - capacitor eletrolítico (ver texto)
R1 – 10 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R2, R4 – 1 k x 1/8 W - resistores (marrom, preto, vermelho)
R3 - 2k2 x 1/8 W- resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
Diversos: ponte de terminais ou placa de circuito impresso, fios, solda, etc.
