Luz de emergência com inversor (ART1023)

O sistema de luz de emergência que apresentamos inclui um circuito inversor opcional, o que significa que ela pode funcionar ou com uma lâmpada incandescente ou também com lâmpadas fluorescentes. O circuito é bastante simples, mas eficiente, e utiliza componentes comuns.

Em corredores, escadas de edifícios, locais públicos fechados é importante ter um sistema de luz de emergência que os mantenha iluminados em caso de um corte de energia.

Embora luzes de emergência possam ser adquiridas em casas especializadas, nada impede que o leitor que domine as técnicas eletrônicas e que disponha de uma certa quantidade de componentes comuns faça sua própria montagem.

Dependendo do estoque de componentes de cada um, pode-se economizar muito fazendo a montagem do sistema indicado.

Na verdade, com o inversor, pode-se até utilizar lâmpadas fluorescentes que já não funcionam mais quando ligadas na rede, pois o sistema opera com uma tensão mais alta o que as faz acender mesmo quando fracas.

O circuito funciona nas redes de 110 e 220 V e com baterias de 6 ou de 12 V de qualquer tipo.

O projeto não prevê o funcionamento "inteligente" que pode ocorrer quando o sistema é usado durante o dia em locais que recebam luz natural. O projeto básico é para locais que não recebam luz natural e que, portanto, possam ficar completamente escuros em caso do corte de energia.

COMO FUNCIONA

O projeto é dividido em dois blocos. O primeiro consiste no carregador de bateria com um relé que aciona a luz de emergência quando há o corte de energia.

Este circuito tem por base um transformador que abaixa a tensão da rede, retifica a corrente e aciona um relé.

Enquanto o relé permanece com seus contatos fechados, parte da corrente de acionamento é levada à uma bateria que se mantém em carga lenta.

O resistor R1 deste circuito deve ser dimensionado de acordo com o tipo de bateria a ser usada no sistema.

Lembramos também que esta bateria é que vai determinar a autonomia do sistema, ou seja, quanto tempo a lâmpada vai ficar acesa em caso de um corte de energia.

A seguinte tabela vale como sugestão de dimensionamento de R1.

Tipo de Bateria - R1

12 V - carro- 47 Ω x 5 W

6 V - moto - 220 Ω x 2 W

8 Pilhas D Nicad - 150 Ω x 2 W

4 pilhas D nicad - 220 Ω x 2 W

4 pilhas AA Nicad - 470 Ω x 1 W

O bloco seguinte, que é opcional, consiste num inversor para lâmpada fluorescente.

Neste tipo de circuito, o transformador é o componente principal, pois de suas características depende o rendimento na conversão de energia e consequentemente o brilho da lâmpada, independentemente de sua potência.

Nosso circuito admite lâmpadas de 4 a 20 watts, mas é o transformador que vai determinar a intensidade da luz produzida.

Os resistores de polarização de base dos transistores também são importantes na determinação da eficiência do circuito.

Por este motivo é fundamental que o leitor faça experiências com a escolha do transformador e experimente também resistores diferentes para R1 e R2. Valores entre 470 Ω e 4,7 k Ω devem ser testados até que se obtenha o maior brilho para a lâmpada em função do transformador usado.

A corrente drenada pelo circuito inversor deve ficar entre 200 e 600 mA tipicamente. Este valor é irá determinar justamente a durabilidade da bateria para uma carga em caso do corte de energia.

Por exemplo, se for usada uma bateria com capacidade de 6 Ah e a corrente drenada pelo inversor for de 600 mA, a autonomia será de 10 horas.

Evidentemente podem ser ligados diversos inversores ou lâmpadas em paralelo, com a iluminação de pontos simultâneos, mas a redução da autonomia será proporcional.

MONTAGEM

Na figura 1 temos o diagrama da luz de emergência no setor que alimenta uma lâmpada comum e carrega a bateria.

Diagrama do sistema de luz de emergência. O inversor pode ser ligado nos pontos A/B

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é indicada na figura 2.

Sugestão de placa

Qualquer relé de 12 V com bobina de 20 a 100 mA poderá ser usado. Contudo, convém observar que seus contatos devem suportar a corrente drenada pelos inversores ou lâmpadas alimentados. O G1RC2 da Metaltex pode ser utilizado como base para os projetos com cargas até 10 A.

Se a bateria não for do tipo selado ela deverá ficar fora da caixa que aloja o aparelho evitando assim que a emanação de vapores ácidos venha a atacar os componentes.

O resistor de fio que limita a corrente de carga da bateria deve trabalhar levemente aquecido. Isso é normal e o leitor não deve preocupar-se com o fato.

A(s) lâmpada(s) alimentada(s) pode(m) ficar longe do aparelho, devendo somente ser usado fio de espessura conveniente.

Pode ser incluído um LED indicador em série com um resistor de 2,2 k Ω conectado após os diodos retificadores.

Se o circuito for destinado a alimentar lâmpadas incandescentes, recomendamos o uso dos tipos de 200 a 500 mA de lanterna, ou ainda de interior de carros, conforme a tensão da bateria. Estas lâmpadas devem ser colocadas em pequenos refletores de modo que sua luz possa ser concentrada nos locais que necessitam de iluminação.

Na figura 3 temos o circuito completo do inversor para lâmpada fluorescente.

Diagrama do inversor para fluorescente.

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é apresentada na figura 4.

Sugestão de placa do inversor

Os transistores devem ser montados em radiadores de calor. O transformador, conforme explicado anteriormente, é o elemento crítico. Tipos com secundários de 6 a 12 V e correntes de 300 a 800 mA devem ser experimentados. O enrolamento primário pode ser de 110 V ou 220 V.

Observe que, como a forma de onda do sinal que excita o circuito não é senoidal a tensão na saída não será a especificada pelo transformador, mas muito maior.

Assim, se for medido com um osciloscópio poderá ser constatado que o sinal de saída chega a ter picos que superam facilmente os 400 V, mesmo usando transformadores de 110 V.

Observamos, entretanto, que justamente pelo fato de não haver um sinal senoidal na saída, os multímetros comuns não medem a tensão real de saída, mas sim indicam um valor bem menor.

A lâmpada fluorescente pode ser instalada longe do circuito sendo, conectada com fio bem encapado. Observamos que a presença de alta tensão neste circuito poderá causar choques desagradáveis.

A conexão ao relé e à bateria deve ser feita com fio de espessura compatível com a corrente drenada.

Transistores equivalentes ao TIP41 podem ser usados como, por exemplo, o próprio 2N3055. Todavia, em alguns casos pode ser necessário experimentar diversos resistores para R1 e R2 de modo a casar tanto as características dos transistores como do transformador.

INSTALAÇÃO E USO

Na figura 5 exemplificamos o modo como o sistema pode ser instalado.

Instalação com dois pontos de iluminação de emergência.

Uma vez feita a montagem, verifique se o funcionamento está ocorrendo da maneira esperada. No caso do inversor, estude a possibilidade de experimentar outros valores para R1 se o brilho da lâmpada estiver reduzido. Se isso não resolver pode ser necessário experimentar outro transformador. O capacitor C4 também pode depender do transformador.

Experiências com valores entre 47 nF e 220 nF podem ser feitas no sentido de se obter o melhor rendimento do circuito. Dependendo do ganho dos transistores, experimente para C2 e C3 valores entre 10 e 47 nF.

Comprovado o funcionamento, é só manter o aparelho ligado.

Para as baterias do tipo chumbo/ácido não seladas é importante fazer a verificação periódica do nível da água. Use somente água destilada para completar o nível.