Sinalizador de alto rendimento (ART888)

Fazer uma lâmpada piscar num sistema de sinalização com bateria de 12V pode ser muito simples para quem tenha algum conhecimento de eletrônica. Osciladores lentos de diversos tipos podem alimentar transistores comuns que, por sua vez, forneçam a corrente para uma lâmpada. No entanto, se desejarmos que este circuito tenha um rendimento maior, com um consequente prolongamento da carga da bateria, a obtenção de um bom projeto não é tão simples. Neste artigo damos uma solução econômica para os leitores que desejam um projeto com estas características.

Usando componentes ativos CMOS de baixíssimo consumo toda a energia exigida pelo circuito é, praticamente, a que produz as piscadas da lâmpada. Como o ciclo ativo do circuito é baixo, as piscadas são de curta duração, o que significa que o consumo total de energia é reduzido prolongando a carga da bateria.

O circuito pode ser alimentado com tensões de 6 ou 12V conforme a lâmpada usada, o que o torna ideal para aplicações em que se exija a sinalização a partir de baterias.

Dentre as possíveis aplicações para este circuito podemos citar as seguintes: pisca-alerta para carros, triângulos de sinalização, bóias, sistemas de emergência em estradas, alertas em barcos, etc.

A potência das piscadas depende exclusivamente do ciclo ativo programado e da intensidade da luz da lâmpada escolhida para a aplicação.

Características:

* Tensão de alimentação: 6 ou 12V

* Ciclo ativo: 2 a 30% (conforme escolha do montador)

* Consumo sem carga: menor que 1 mA

* Faixa de frequências das piscadas: 0,1 a 5 Hz

COMO FUNCIONA

Utilizamos dois componentes de tecnologia CMOS bastante modernos nesta montagem: um circuito integrado 7555 que é o equivalente CMOS do conhecido timer 555, e um transistor de efeito de campo de potência (Power MOS).

O circuito integrado CMOS é ligado na configuração astável onde o capacitor C1 carrega-se através de C1 já que, nestas condições o diodo D1 se encontra polarizado no sentido direto. Durante o período da carga do capacitor C1, a saída do circuito integrado (pino 3) permanece no nível alto e com isso o transistor saturado com a lâmpada acesa.

Isso significa que R1 determina a duração do pulso de luz. Valores entre 3,9 k Ω e 47 k Ω podem ser experimentados, conforme o efeito desejado pelo montador.

Quando a carga no capacitor C1 atinge 2/3 da tensão de alimentação ocorre a comutação do circuito integrado. Nestas condições, o capacitor C1 começa a descarregar agora via P2 e resistor R2 que então serão responsáveis pelo intervalo entre as piscadas, ou seja, pelo tempo em que a saída do circuito integrado permanece no nível baixo e, portanto o transistor de efeito de campo no corte. Com o transistor de efeito de campo no corte não circula corrente pela lâmpada que então permanece apagada.

Como P1 é variável podemos ajustar neste componente a frequência das piscadas. O leitor pode perceber então que a faixa de frequências das piscadas também é determinada pelo valor de C1.

O FET de potência Q1 se caracteriza por ter uma resistência entre o dreno e a fonte (Rds) extremamente baixa quando em condução (saturado) o que significa que nesta condição praticamente toda a potência é aplicada à lâmpada. Podemos dizer que ele se comporta como um interruptor que liga e desliga comandado por CI-1 e que tem uma resistência "de contacto" extremamente baixa, inferior a 0,5 Ω.

Os tipos indicados para este projeto podem controlar correntes de até 3 ampères, mas equivalentes para maiores correntes podem ser usados se a aplicação exigir.

Um fusível na entrada do circuito protege o circuito e a instalação elétrica do carro, se ele for usado desta forma. C2 funciona como um reservatório de energia ajudando a suprir a corrente elevada exigida pela lâmpada no momento em que ela é acesa.

MONTAGEM

Na figura 1 damos o diagrama completo do aparelho.

Diagrama do aparelho

Na figura 2 mostramos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.

Sugestão de placa

Observamos que este circuito também funciona com um circuito integrado 555 bipolar comum, mas o consumo de corrente deste componente é levemente maior. No entanto, para uma variação de poucos miliampères, que ocorre neste caso, a utilização do integrado comum na falta do original, não compromete de modo algum o desempenho do sinalizador.

Da mesma forma, na dificuldade em se encontrar o FET de potência pode ser usado um Darlington de potência, mas como a resistência entre o coletor e o emissor é maior que a do FET, teremos um rendimento levemente menor e a dissipação de mais calor no transistor. Transistores como os TIP111 ou equivalentes podem ser usados neste caso ou equivalentes NPN.

Para o circuito integrado será interessante usar um soquete DIL e para o transistor de efeito de campo precisaremos de um pequeno radiador de calor.

Os resistores são todos de 1/8 W com 5% ou mais de tolerância e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de 16V ou mais. Para C1 os valores podem ser experimentados numa ampla faixa, conforme os tempos desejados.

O potenciômetro P1 pode ser linear ou log e eventualmente incluir um interruptor geral para ligar e desligar a unidade. O diodo D1 pode ser 1N4148, 1N914 ou qualquer equivalente de uso geral.

Para a lâmpada, existem muitas opções que dependem da aplicação. Uma lâmpada de lanterna de carro ou mesmo farol pequeno de moto pode ser usada dependendo da potência e da tensão de alimentação. Podem também ser ligadas diversas lâmpadas menores em paralelo num sistema em que a sinalização deva ser simultânea em diversos locais.

Não se recomenda a utilização de fios longos entre o aparelho e a lâmpada para que não ocorram perdas que afetam a luminosidade das piscadas. Um comprimento máximo de 5 metros é o que se considera razoável.

Todo o conjunto cabe facilmente numa pequena caixa plástica que, dependendo da utilização deve estar protegida contra a chuva.

PROVA E USO

Para provar o aparelho basta ligá-lo a uma fonte de 6 ou 12V ou bateria, conforme o caso, observando-se a polaridade dos fios. Ajuste P1 para obter as piscadas na frequência desejada.

Se quiser piscadas mais longas aumente o valor do resistor R1 e se quiser piscadas mais curta, diminua este componente, mas nunca para menos de 3,9 k Ω.

Se a frequência mais baixa ainda não for suficiente para a aplicação desejada, aumente o valor do capacitor C1.

Comprovado o funcionamento é só fechar definitivamente o aparelho em sua caixa e utilizá-lo.

Para maior potência de sinalização um mesmo circuito integrado 7555 pode excitar mais de um transistor de potência CMOS de modo a termos maior número de lâmpadas. Os resistores R3 e R4 têm seus valores mantidos para cada transistor excitado.