Um sensível controle remoto por feixe de luz que também pode ser usado como alarme ou detector é o que apresentamos neste artigo. Com um circuito de temporização este sistema mantém ligado, por determinado tempo, qualquer aparelho que o leitor deseje, a partir de um pulso de luz de uma lanterna ou qualquer outro dispositivo semelhante.
O controle de um circuito eletrônico qualquer a partir de um feixe de luz ou de sua interrupção pode ser conseguido de diversas maneiras. Podemos utilizar circuitos transistorizados, integrados, SCRs, relês, etc., numa infinidade de combinações.
Entretanto, a maioria dos circuitos que encontramos nas publicações especializadas apresentam apenas duas opções de funcionamento: ou são mantidos acionados apenas durante o tempo em que a luz incide ou deixa de incidir num elemento sensível, ou então, uma vez acionados não se desligam mais, devendo haver a interferência do operador para isso.
O que apresentamos neste artigo é algo diferente: um sistema acionado por luz, ou pela falta dela, mas com recursos de um temporizador.
Com este temporizador conseguimos fazer com que, uma vez acionado o circuito pela incidência ou corte de um feixe de luz, ele mantenha-se disparado apenas pelo intervalo de tempo que determinarmos, voltando a rearmar-se depois disso.
No nosso caso, com a utilização de componentes de temporização de valores escolhidos, conseguimos intervalos que variam entre alguns segundos até perto de meia hora o que possibilita sua utilização em muitas aplicações interessantes.
Podemos utilizá-lo como alarme, por exemplo, deixando o sensor num ponto estratégico de nossa casa. O amigo do alheio que focalizar inadvertidamente sua lanterna para o sensor ou que acender a luz ambiente terá a surpresa do disparo do a!arme que entretanto não tocará a noite inteira.
Os minutos em que e!e se mantiver acionado serão suficientes para afugentar o intruso e também para alertar o dono da casa.
Num sistema de abertura de portas de garagem, o tempo de acionamento escolhido será suficiente para que, com apenas uma piscada do farol do carro se consiga o acionamento do motor para abertura total do portão (figura 1).
Na versão em que o disparo ocorre pelo corte do feixe de luz, podemos usá-lo como detector de intrusos ou anunciador de visitas, escolhendo o tempo de aciona- mento de uma cigarra para que o aviso seja dado sem entretanto tornar-se irritante (figura 2).
E claro que o leitor pode imaginar muitas outras aplicações interessantes para um dispositivo deste tipo.
Devemos observar que, pelas suas características de baixo consumo de energia, o foto controle pode ser mantido ligado durante longos intervalos de tempo sem haver um consumo apreciável de energia. Isso o faz próprio para ser usado como alarme.
Suas características elétricas são:
Potência máxima controlada ........... 440 W(110 V) ou 880 W (220 V)
Tensão de alimentação ........................ ..... 110 V ou 220 V
Sensor ............................................ LDR comum
Faixa de tempos ........................... 3 segundos à meia hora
Componentes básicos ........................... 1 SCR e 1 integrado
Se este foto controle pode ser de utilidade ao leitor, por que não montá-lo?
COMO FUNCIONA
Temos três funções básicas a serem exercidas por este circuito as quais podem ser representadas pelo diagrama de blocos da figura 3.
O primeiro bloco representa o sensor, que é justamente por onde começamos nossas explicações.
O sensor usado neste circuito é um LDR (Light Dependent Resistor) que consiste num dispositivo cuja resistência depende da quantidade de luz que incide numa superfície de Sulfeto de Cádmio.
A incidência de luz nesta superfície libera elétrons que fazem com que sua condutividade elétrica aumente, ou seja, sua resistência diminua acentuadamente.
No escuro um LDR comum apresenta uma resistência que pode superar 1 000 000 ohms enquanto que iluminado pela luz ambiente pode apresentar uma resistência tão baixa como 100 ohms ou em alguns casos até menos.
Esta variação de resistência de um LDR no claro e no escuro permite que ele seja ligado como uma espécie de “chave” que deixa passar a corrente no claro e a bloqueia no escuro.
No nosso circuito o leitor poderá usar tanto o LDR pequeno de aproximadamente 1 cm de diâmetro como o “gigante" de 3 cm, aproximadamente, de 4 diâmetro.
O LDR é ligado ao segundo bloco do circuito que é o temporizador.
Este tem por base um circuito integrado 555, um timer que é ligado como um multivibrador monoestável.
Num multivibrador monoestável uma vez aplicado um pulso de disparo ele se mantém ligado por um tempo que é determinado pelos valores de certos componentes, voltando em seguida à situação inicial de desligado.
No nosso caso, o tempo de acionamento quando vem o pulso é determinado pelo resistor R1 e pelo capacitor C1 do circuito da- figura 4.
O capacitor pode ter valores de 1 uF até 470 uF quando então obtém-se tempos que variarão entre alguns segundos até mais de meia hora.
Mas, mesmo com valores diferentes para o capacitor pode-se ajustar em cada caso o tempo, utilizando-se para R1 um trimpot.
Este resistor R1 pode então assumir valores entre 10 k até 1M quando então se obtém o tempo máximo.
O disparo do 555 é feito com a aplicação de um pulso negativo em sua entrada, vindo este pulso do LDR.
Podemos então ligar o LDR de duas maneiras ao circuito para obter os dois comportamentos possíveis para o controle.
Na figura 5 mostramos estas duas maneiras que funcionam do seguinte modo:
Num caso, o pulso negativo aparece quando a resistência do LDR diminui, o que significa que temos um disparo do circuito pela incidência de um feixe luminoso.
No segundo caso, o pulso negativo aparece quando o feixe de luz é interrompido de modo que temos a ação do circuito ao contrário. Um elemento de ajuste é usado para colocar o circuito no limiar do disparo permitindo assim seu funcionamento sem interferência da luz ambiente.
O circuito em questão por sua saída não pode controlar diretamente aparelhos de grande potência tais como sirenes, alarmes, campainhas, lâmpadas, ou outros aparelhos elétricos.
Para que isso seja possível ele é ligado a um SCR, um díodo controlado de silício, que funciona como um interruptor acionado por um sinal elétrico.
Assim, quando o 555 liga no comando da luz, ele aciona o SCR que, por sua elevada capacidade de corrente pode controlar o aparelho que desejamos.
Na figura 6 mostramos a maneira de se fazer a ligação do SCR ao circuito comandado e ao temporizador.
Com a utilização de um SRC do tipo MCR106 pode-se controlar aparelhos que exijam até 440 W na rede de 110 V e até 880 W na rede de 220 V.
Veja, entretanto, que o SCR é um diodo, ou seja, conduz apenas metade dos semiciclos controlados, o que quer dizer que os aparelhos a ele ligados funcionam com metade da potência normal.
Para o caso de sirenes, campainhas ou lâmpadas isso é ainda suficiente para fazer muito barulho. Entretanto, nos casos em que isso não puder ser feito (quando o aparelho deve controlar motores, por exemplo) deve-se ligar um relê de 110 V ou 220 V conforme mostra a figura 7.
Para o setor do integrado a alimentação é de baixa tensão vinda de um divisor de tensão formado por dois resistores. Este circuito é responsável pelo pequeno consumo de energia que o aparelho manifesta quando ligado na espera de acionamento remoto.
OS COMPONENTES
Todos os componentes usados nesta montagem podem ser conseguidos com facilidade. A não ser que o leitor planeje um tipo diferente de utilização para este foto controle nossa sugestão é a sua instalação numa pequena caixa de metal, plástico, ou madeira de aproximadamente 12 x 12 x 5 cm. (figura 8)
O LDR poderá ser embutido nesta caixa com a sua direção de ação determinada por um tubo opaco, ou se o leitor preferir, pode ligá-lo através de um jaque fazendo, portanto, sua operação remota.
O aparelho controlado é ligado numa tomada na parte traseira do controle.
Na parte frontal fica o potenciômetro de ajuste de sensibilidade. Uma chave no painel frontal permite comutar os dois tipos de ação do LDR, ou seja, disparo pela incidência de luz ou pela falta de luz segundo a aplicação desejada.
A confecção da caixa ficará na dependência do tipo de chave usada, das dimensões da tomada traseira e também do LDR se este for embutido devendo, portanto, este material ser adquirido antes.
Passemos ao material eletrônico:
O LDR pode ser de, praticamente, qualquer tipo, dando-se preferência aos redondos médios ou grandes. Escolha o de menor custo.
O integrado 555 pode ser encontrado em diversas versões com prefixos que indicam o fabricante, tais como NE555, LM555, 555, etc. Ao adquirir este componente, se o leitor não tiver muita segurança nas montagens com integrados, compre também um suporte DIL de 8 pinos para ele.
O SCR deve ser do tipo MCR106, lR106, TIC106 ou C106. Não aceite equivalentes que neste caso podem não funcionar. Se a potência a ser controlada for maior que 100 W, você precisará de um irradiador de calor para este componente.
O irradiador consiste simplesmente numa chapinha metálica dobrada em U e parafusada no corpo do SCR.
Os diodos usados podem ser do tipo 1N4002 ou qualquer de seus equivalentes para igual ou maior tensão de operação.
Se sua rede for de 110 V o resistor será de 10 k x 5 W de fio, e se for R1 de 220 V, o resistor será de 22 k x 5 W. É importante que este resistor seja de fio pelo fato de operar relativamente quente no foto controle.
Os demais componentes são todos comuns não oferecendo dificuldades para serem obtidos. O potenciômetro pode ter uma chave incorporada para ligar e desligar o aparelho.
MONTAGEM
O leitor tem duas possibilidades para realizar esta montagem. Se usar uma placa de circuito impresso pode obter um conjunto mais compacto mas por outro lado deve ter a necessária experiência para a sua confecção e também o material necessário.
. Se não tiver muita experiência em montagens nem muito recurso em sua oficina será conveniente optar pela versão em ponte de terminais.
Nos dois casos recomendamos a utilização de um ferro de pequena potência (máximo 30 W) e ponta fina para as soldagens dos componentes mais delicados.
Na versão em placa esta pode ser de reduzidas dimensões cabendo inclusive numa caixa menor que a recomendada. Na versão em ponte deve-se usar uma base de material isolante para sua fixação.
Na figura 9 damos então o diagrama completo de nosso foto controle temporizado.
Na figura 10 temos o aspecto da placa de circuito impresso.
Na figura 11 temos a disposição dos componentes nas pontes de terminais.
A montagem em qualquer das versões deve ser sempre feita acompanhando-se o diagrama.
De posse da placa de circuito impresso preparada ou com as pontes de terminais fixadas numa base de montagem, o montador pode passar à primeira fase do seu trabalho, aquecendo o ferro de soldar e estanhando bem a sua ponta.
Para estanhar “molhe" com solda a ponta até formar uma capa brilhante de solda derretida neste local.
Alguns cuidados devem ser tomados com a colocação dos componentes, sendo estes dados a seguir:
a) Solde em primeiro lugar o suporte do circuito integrado em posição de montagem, se você o usar. Na placa de circuito impresso esta operação é mais simples. No caso da versão em ponte de terminais, solde no suporte do integrado pedaços de fio rígido sem capa de aproximadamente 2,5 cm cada um e em seguida as pontas destes fios nas pontes de terminais.
b) Para a soldagem do SCR você deve observar bem a sua posição. Se você vai controlar algum aparelho que consuma potência maior que 100 W coloque o dissipador de calor no SCR,
c) Solde em seguida os diodos observando bem a sua polaridade que é dada pelo anel em seu corpo. A soldagem deve ser rápida.
d) Solde agora os resistores e capacitores com exceção de C1. Este capacitor você colocará somente no final da montagem de acordo com o tempo de acionamento que deseja, sendo preferível fazer o ajuste com um de pequeno valor para não haver necessidade de se “esperar" muito em cada ajustagem feita. Observe que os capacitores eletrolíticos têm polaridade e que os resistores tem seus valores dados pelos anéis coloridos.
e) Na montagem em ponte complete as ligações com os fios que interligam seus diversos pontos. Use fio flexível de capa plástica para esta finalidade.
f) Complete a montagem fixando os controles, entradas e saídas na caixa e também o ponto de ligação do LDR ou o próprio LDR conforme sua versão. Faça a interligação destes componentes todos com o restante do circuito.
Terminada a montagem, confira todas as ligações e se tudo estiver em ordem você pode fazer uma prova de funcionamento.
PROVA E USO
Ligue na saída do foto-controle um dispositivo qualquer para ser controlado como, por exemplo, uma lâmpada comum de até 100 W, conforme sugere a figura 12.
A seguir, coloque na função de C1um capacitor de 1 uF (poliéster ou eletrolítico) para lhe dar um curto intervalo de tempo de acionamento possibilitando assim um ajuste melhor.
A chave seletora de função deve ser colocada na posição em que obtenha o acionamento pela interrupção da luz.
Feito isso, ligue a alimentação do aparelho, conectando-o à tomada de energia.
Vá então girando o potenciômetro até o ponto em que a lâmpada acender. Se ao conectar o aparelho isso já acontecer, volte te o potenciômetro ao seu início e espere um pouco que a lâmpada apagará.
Conseguido o ponto em que a lâmpada acende você deve voltar ligeiramente o potenciômetro para que alguns segundos depois a lâmpada apague. Ela deve permanecer assim.
Coloque então a mão na frente do LDR de modo a projetar neste componente uma sombra. O circuito deve disparar acendendo a lâmpada por alguns segundos.
Quando a lâmpada apagar volte a fazer sombra no LDR para rever o funcionamento. O melhor ajuste será conseguido quando o potenciômetro for colocado na posição em que qualquer sombra faça o disparo do circuito.
Comprovado o funcionamento nesta função, mude a posição da chave e cubra o LDR. Volte o potenciômetro ao ponto em que a lâmpada permaneça apagada.
Ao descobrir o LDR de modo a incidir luz a lâmpada deve acender assim permanecendo por alguns segundos, desde que o LDR seja novamente coberto.
Você agora pode retirar o capacitor C1 e colocar um de valor que lhe permita obter o tempo desejado.
Com 4,7 uF você obterá aproximadamente 10 segundos; com 22 uF aproximadamente 40 segundos e com 100 uF aproximadamente 2 minutos. Faça experiências de acordo com o tempo que você deseja.
Para usar o aparelho, conforme o caso você precisará focalizar o LDR usando para esta finalidade um tubo opaco e até mesmo uma lente.
Na figura 13 damos a sugestão para a ligação de um alarme contra ladrões por interrupção do feixe de luz, observando-se a ligação de um diodo no circuito de proteção.
Este diodo do tipo 1N4004 protege o SCR contra a tensão gerada na bobina da cigarra em funcionamento.
Lista de Material
CI-1-555 - circuito integrado
SCR1 - MCR106, IR106, C106, TIC106 - diodo controlado de silício para 200 V se a rede for de 110 V ou para 400 V se a rede for de 220 V
D1, D2 - 1N4002 ou equivalente - diodos de silício
LDR - LDR comum (ver texto)
P1 - potenciômetro de 100k com ou sem chave
C1 – 100 uF x 16 V - capacitor eletrolítico
C2 - 01 uF- capacitor cerâmico
C3 - 22 uF x- 16 V - capacitor eletrolítico (ver texto)
R1 -10 k x 5 W - resistor de fio (110 V) – 22 k x 5 W - resistor de fio (220 V)
R2 - 1k x I W - resistor comum ( marrom, preto, vermelho)
R3 - 470 k x 1/8 W- resistor (amarelo, violeta, amarelo)
R4 – 100 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R5 - 2M2 x 1/8 W- resistor (vermelho, vermelho, verde)
R6 - 470k x 1/8 W- resistor (amarelo, violeta, amarelo)
S1 - interruptor simples (conjugado à P1)
SZ - Chave de 2 polos x 2 posições (H)
Diversos: placa de circuito impresso, caixa para montagem, ponte de terminais, cabo de alimentação, knob para o potenciômetro, fios, solda,- tubo opaco para o LDR, etc.
