Este sistema de iluminação simples é acionado pela própria falta de luz ambiente, ligando assim uma ou mais lâmpadas ao anoitecer e desligando-as ao amanhecer. De grande simplicidade pode ser montado em substituição a um interruptor comum e embutido na parede.
Eis aqui um dispositivo simples e de grande utilidade principalmente para donos de lojas, pessoas que voltam tarde da noite para casa, ou que longe de suas casas queiram dar a impressão de que nelas exista alguém para afastar os possíveis amigos do alheio.
Descrevemos neste artigo a montagem de um sistema de iluminação automática que é acionado pelo escurecimento ambiente. Em suma, quando anoitece este dispositivo fará acender automaticamente as luzes de sua varanda, de sua sala de estar, da entrada de sua garagem, de uma vitrine, ou do seu jardim. (figura 1)
Ao amanhecer, com a presença da luz do sol ou mesmo em tempo nublado, o aparelho desligará também automaticamente qualquer um dos sistemas de iluminação citados. Trata-se de uma versão econômica do sistema usado no acionamento do sistema de iluminação pública que você poderá ter em sua casa.
Conforme o leitor verá, trata-se de dispositivo de grande simplicidade acessível na sua montagem até mesmo aos menos experientes, usando componentes de baixo custo.
COMO FUNCIONA
O elemento básico deste circuito é o foto-sensor, ou seja, o componente eletrônico capaz de “perceber" o escurecimento do ambiente e depois quando o mesmo clareia.
Este componente, no caso é um LDR (Light Dependent Resistor) cujo aspecto e símbolo são mostrados na figura 2.
Os LDRs são dotados de uma superfície cujas características elétricas dependem do grau de iluminação que ela recebe.
Na ausência de luz, entre os eletrodos desta superfície temos uma elevadíssima resistência elétrica da ordem de centenas de milhares de ohms ou mesmo milhões de ohms. Quando esta superfície é iluminada, a resistência entre os eletrodos cai para um valor muito baixo, da ordem de centenas ou milhares de ohms.
Esta variação de resistência em função da iluminação pode ser usada para o controle de um dispositivo que alimente um sistema de lâmpadas..
Veja que os LDRs em si não poderiam ser usados diretamente no controle da corrente que alimenta a lâmpada porque estes componentes não suportariam a corrente que seria exigida no caso. Isso seria possível no caso de uma lâmpada de muito baixa potência conforme mostra a figura 3.
Neste circuito, quando o LDR é iluminado circula pelo mesmo uma corrente maior que faz a lâmpada acender.
Veja que, como no nosso caso queremos um comportamento "ao contrário" devemos não só usar dispositivos de controle adicionais como ligar o LDR de maneira apropriada.
Para fazer o controle de uma corrente relativamente intensa como a exigida pelo sistema de iluminação com lâmpadas incandescentes comuns, a partir de correntes fracas como as que podem suportar os LDRs usamos como componente adicional um SCR (diodo controlado de silício) cujo símbolo e aspecto são mostrados na figura 4.
O SCR conduz intensamente a corrente, fazendo acender uma lâmpada que esteja ligada em série com seu anodo, quando uma corrente no sentido indicado na figura 5 circula pelo seu eletrodo de comporta.
Para os SCRs dos tipos sensíveis como os da série 106, esta corrente é baixíssima podendo os mesmos serem disparados com correntes de até menos de 1mA.
Ligamos então entre a comporta e o catodo do SCR um LDR de modo que este possa desviar em determinada proporção a corrente de comporta do diodo controlado de silício.
Um potenciômetro é então ligado entre este LDR, a comporta e o anodo do SCR de modo a poder ajustar as correntes circulantes: a corrente que vai para a comporta do SCR e a corrente que passa pelo LDR (figura 6).
Ajustando no claro o potenciômetro para que a corrente sobre o LDR seja maior, e a corrente na comporta do SCR inferior ao necessário ao disparo, o SCR permanecerá “desligado" e as lâmpadas de iluminação ambiente apagadas.
Quando a iluminação sobre o LDR diminuir, e consequentemente sua resistência aumentar, a corrente que estava passando por este componente será reduzida, passando a circular pela comporta pelo SCR.
O resultado será portanto um aumento da corrente de comporta do SCR para além do ponto necessário ao seu disparo. O LDR “ligará" fazendo com isso acender as lâmpadas que estejam em, seu circuito.
Um dos pontos mais importantes que deve ser observado neste aparelho é o referente à realimentação luminosa. Se a lâmpada que o LDR controla puder iluminá-lo teremos um efeito de oscilação que em alguns casos pode ser prejudicial à finalidade do projeto.
Quando a lâmpada acender ela voltará a iluminar o LDR e como resultado ela será apagada; ao apagar, o LDR escurece e o resultado é que a lâmpada acende, isso num ciclo indeterminado. O LDR deve, portanto, ser instalado num tubo opaco que ficará apontado para o céu ou para uma janela. A luz da lâmpada que ele aciona não pode de modo algum atingi-lo, pois senão ocorrem oscilações, ou seja, a lâmpada ficará piscando.
Com os SCRs recomendados o leitor poderá controlar até 400 W de lâmpadas incandescentes, sem problemas.
OBTENÇÃO DOS COMPONENTES
Os componentes para este projeto são de fácil obtenção e em número reduzido não oferecendo, portanto, dificuldades para o leitor que se propuser à sua realização.
Começamos pelo LDR que é o mais crítico. Podemos dizer que praticamente qualquer LDR pode ser usado nesta montagem, pois as diferenças de características existentes entre os diversos tipos podem ser facilmente compensadas por um ajuste do potenciômetro.
Na figura 7 temos os aspectos dos LDRs mais comuns que podem ser usados nesta montagem. O leitor pode optar sem medo por qualquer um deles.
O SCR por outro lado deve ser capaz de suportar a corrente exigida pelo sistema de iluminação que tem de alimentar e ser suficientemente sensível para poder ser disparado pela corrente muito fraca que circula pelo LDR.
Recomendamos ao leitor que use qualquer SCR da série 106 como o MCR106, C106, IR106, etc., para uma tensão de 200 V se a sua rede for de 110 V e para 400 V se a sua rede for para 220 V.
Com este SCR dotado de um dissipador de calor você poderá controlar até 400 W de lâmpadas ligadas da maneira mostrada na figura 8 na rede de 110 V e até 800 W na rede de 220V desde que ligadas da mesma maneira.
Veja que este sistema só pode controlar sistemas de iluminação com lâmpadas incandescentes.
Veja que o sistema de controle deste circuito é de meia onda, onde as lâmpadas recebem apenas metade da potência normal. Assim, se usar uma lâmpada de 100 W o leitor verá que ela acenderá mais fraco que o normal, devendo isso ser previsto na sua aplicação.
Os demais componentes são todos absolutamente comuns em nosso mercado não oferecendo dificuldades de obtenção e admitindo até equivalentes.
MONTAGEM
O leitor tem diversas opções para a montagem deste sistema: pode fazer a montagem numa ponte de terminais e instalar todo o conjunto numa caixinha.
Pode fazer a montagem numa placa de circuito impresso de reduzidas dimensões e embutir a unidade na parede em lugar do interruptor comum; pode fazer a montagem direta por trás do interruptor comum soldando os componentes de maneira apropriada.
A montagem que descreveremos será a feita em ponte de terminais, mas os principais cuidados a serem tomados valem para todas as versões.
O leitor precisará como ferramentas básicas de um soldador de pequena potência (máximo de 30 W) um alicate de corte Iateral, um alicate de ponta fina e chaves de fenda.
Na figura 9 temos o diagrama completo do aparelho.
Na figura 10 temos a disposição dos componentes na ponte de terminais.
Use uma ponte de terminais do tipo “miniatura", ou seja, em que os espaçamentos entre os terminais sejam os menores possíveis.
Na ponte de terminais serão soldados apenas 4 componentes.
Comece a montagem com a soldagem do SCR observando bem sua posição pois se houver qualquer inversão não só este componente queimará como pode até afetar os demais componentes.
Solde em seguida o diodo observando a sua polaridade. Qualquer diodo retificador de silício serve, sendo os tipos originalmente recomendados os 1N4002 e o BY127.
Em seguida, solde os dois resistores que são os componentes menos críticos. Podem ser usados resistores de 1/8, ¼ ou mesmo ½ W com qualquer tolerância até 20%.
Terminada a montagem dos componentes na ponte faça a ligação do potenciômetro de ajuste de sensibilidade. Se o leitor preferir poderá usar um trimpot para fazer um ajuste definitivo.
A ligação às lâmpadas e ao LDR dependerá da localização destes componentes.
Para o LDR você pode usar um fio duplo de capa plástica fino mas para as lâmpadas o fio deve ser também duplo de capa plástica de grossura de acordo com a intensidade da corrente exigida pelas mesmas.
Se a potência das lâmpadas controladas for superior a 100 W o SCR deve ser montado em dissipador de calor apropriado.
O fio de ligação ao LDR pode ter até 10 metros de comprimento sem que isso cause qualquer problema de funcionamento.
O LDR será instalado num tubo opaco e apontado para a luz ambiente sem receber a luz das lâmpadas que o aparelho controla para não haver qualquer tipo de realimentação.
FILTRO
Se nas proximidades do aparelho funcionar algum receptor de rádio ou TV pode haver a produção de um pequeno sinal interferente em vista da comutação rápida do SCR.
Este problema pode ser eliminado com a utilização de um filtro intercalado ao circuito de alimentação do aparelho.
Na figura 11 temos o diagrama deste filtro onde os capacitores devem ser do tipo óleo ou poliéster metalizado para 600V, pelo menos e os indutores consistem em cerca de 100 ou 120 espiras de fio esmaltado 18 ou 20 enroladas num bastão de ferrite.
PROVA E USO
Completada a montagem o leitor deve conferir as ligações e antes de fazer a instalação definitiva verificar o funcionamento.
Para esta finalidade ligue como carga provisoriamente uma lâmpada de 40 à 100 W e faca a conexão da unidade à rede de alimentação.
Ajuste o potenciômetro para que a lâmpada acenda.
Em seguida, cubra com a mão o LDR e ajuste o potenciômetro até um pouco antes da lâmpada apagar. Retirando a mão da frente do LDR a lâmpada deverá apagar.
Verificado o funcionamento da unidade o leitor pode fazer a instalação definitiva do seu aparelho.
Lista de Material
SCR – C106, MCR106 ou equivalente
LDR - ver texto -LDR comum
R1 – 150 k ohms x 1/8 W- resistor (marrom, verde, amarelo)
R2 – 100 ohms x 1/8 W- resistor ( marrom, preto, amarelo)
R3 - potenciômetro de 2,2 M
D1 - diodo 1N4002 ou equivalente
Diversos: ponte de terminais, fios, solda, knob para o potenciômetro, caixa para a montagem, etc.
