Relé de luz (ART923)

O circuito apresentado pode ligar ou desligar uma carga quando luz incidir sobre um sensor, ou ainda quando a luz incidente neste sensor for cortada. Podemos usar esta configuração em automatismos diversos ou ainda em sistemas de alarmes. O uso de um relé permite que cargas de grandes potências sejam controladas.

Um relé que pode ser ativado pelo corte de luz num sensor ou ainda pela incidência de luz neste mesmo sensor tem uma enorme gama de aplicações práticas. Dentre estas aplicações podemos citar as seguintes:

 * Alarme de luz acionando uma sirene, cigarra ou outro dispositivo de aviso quando alguém abrir uma porta de uma câmara escura ou ainda se acender a luz de um local em momento indevido.

 * Acionamento de automatismos diversos a partir do feixe de luz produzido por uma lanterna ou ainda ao amanhecer.

 * Alarme de corte de luz, avisando quando uma lâmpada apagar ou ainda quando a passagem de uma pessoa cortar um feixe de luz pela passagem por um local protegido.

 * Acionamento de automatismos, como por exemplo acender a luz quando anoitecer ou ainda quando uma a luz de um local apagar por falta de energia ou outro motivo.

O circuito pode ser alimentado por uma fonte ou mesmo por bateria, dependendo da aplicação.

A configuração adotada com o uso de um amplificador operacional é extremamente sensível o que permite a utilização de fontes de luz fracas ou distantes. Até mesmo o simples acender de um fósforo a alguns metros de distância do sensor é suficiente para provocar a comutação do circuito em qualquer uma das duas versões que descrevemos.

Neste artigo temos duas possibilidades de atuação: com acionamento pela incidência da luz ou com acionamento pelo corte da luz.

A corrente exigida pelo circuito quando o relé não está energizado é muito pequena o que é importante para o projetista quando se pretende usar pilhas na alimentação.

Como funciona

A base do circuito é um amplificador operacional do tipo 741 que é ligado como um comparador de tensão.

Assim, no pino 3 que corresponde à entrada não inversora, ligamos um divisor de tensão formado por dois resistores de igual valor. Este divisor aplica na entrada aproximadamente metade da tensão de alimentação que passa a ser a tensão de referência.

Na entrada inversora ligamos um segundo divisor de tensão que é formado pelo sensor, um potenciômetro de ajuste e um resistor (R1).

Quando o sensor está no escuro, na configuração básica mostrada na figura 1, a tensão aplicada no pino 2 é maior que a tensão de referência.

Usando o 741 como comparador.

 Como a tensão é "invertida", com o ganho do operacional a saída vai praticamente a zero volt o que mantém o transistor no corte e o relé desenergizado.

Quando o sensor é iluminado sua resistência diminui e com isso cai a tensão no divisor, e que é aplicada a entrada inversora do amplificador operacional.

O resultado é a comutação do operacional que amplifica a diferença de tensões e faz aparecer na saída uma tensão positiva praticamente igual a da fonte. O resultado é a saturação do transistor com a energização do relé que fecha seus contactos.

O ganho do amplificador operacional, da ordem de 100 000 vezes o que quer dizer que se ajustando P1 para o limiar da operação temos uma sensibilidade muito grande para o circuito.

Veja, entretanto, que este circuito não tem trava, o que quer dizer que o relé se mantém ativado apenas durante o tempo em que a luz incide no sensor.

Se trocarmos a posição de P1 com o LDR a ação do circuito inverte-se com o acionamento do relé com o corte da luz no sensor.

Veja que, neste tipo de configuração, não precisamos usar fonte de alimentação simétrica. Essa alimentação pode ser feita com 9 V (para um relé de 6 V, já que devemos compensar algumas perdas) ou 12 V para um relé de 12 V.

Montagem

Na figura 2 temos o diagrama para a versão básica que é disparada pela incidência de luz no LDR.

 Usando um micro-relé ou reed-relé para placa de circuito impresso podemos nos basear na disposição mostrada na figura 3.

Placa de circuito impresso para o relé de luz.

 No entanto, relés da série G que são mais econômicos e também podem controlar maior potência, podem ser usados com alteração no setor em que está componente, apenas no desenho da placa de circuito impresso.

O LDR pode ser de qualquer tipo com diâmetros de 1 a 2,5 cm e para maior sensibilidade e diretividade, dependendo da aplicação, será interessante instalá-lo num tubo opaco com uma lente convergente.

P1 tanto pode ser um trimpot como um potenciômetro. O diodo D1 pode ser de qualquer tipo de silício assim como Q1 que pode ser qualquer transistor NPN de uso geral.

Para alimentar o circuito podemos usar pilhas, bateria ou fonte desde que a corrente fornecida seja a exigida para o fechamento dos contactos do relé.

Topo o conjunto cabe facilmente numa baixa plástica de pequenas dimensões.

Prova e uso

Para provar o aparelho basta ligar a alimentação e atuar vagarosamente sobre P1 até obter o limiar do acionamento. Experimente então focaliza sobre o sensor. Esta experiência deve ser feita com o LDR em local não muito iluminado ou ainda colocado no tubo opaco.

Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva para uso.

Para obter uma certa imunidade a pulsos de luz de curta duração pode ser ligado em paralelo com o LDR um capacitor eletrolítico de 10 µF a 1000 µF.