Bomba de Água Automática (ART2255)

Apresentamos um circuito que pode acionar uma bomba d'água a partir da presença de umidade ou a partir de sua falta. Podemos usar este circuito para acionar uma bomba de reservatório quando ele estiver vazio ou então para drenar água de algum local quando ela subir acima de certo nível. O circuito pode controlar potências elevadas dado o uso de triac de alta corrente.

O acionamento de uma bomba de água de modo automático quando houver necessidade pode ter diversas aplicações práticas.

Se o acionamento for feito pela presença da água, podemos usar o aparelho para evitar enchentes ou transbordamentos de um reservatório, drenando o excesso de líquido quando ele chegar a um certo nível.

Por outro lado, se o acionamento for feito pela ausência de água, a bomba poderá ser usada para enchê-lo a partir de um outro reservatório.

Evidentemente, a partir dos princípios indicados, dezenas de outras aplicações práticas podem ser encontradas para este circuito.

Uma característica importante que deve ser levada em conta neste projeto é o isolamento do sensor em relação à rede de alimentação o que proporciona uma excelente segurança na operação.

A potência de controle elevada, que chega aos 16 A/220 V garante a utilização de bombas grandes nos casos em que isso for necessário.

As principais características do Circuito são:

Tensão de alimentação: 110/220 V

Corrente máxima: 16 A

Modo de acionamento: por umidade ou por secura

COMO FUNCIONA

Para o acionamento do triac como controle de onda completa usamos um oscilador de relaxação com transistor unijunção, cuja freqüência depende do resistor R2, do capacitor C1 e também do fato de Q2 estar ou não em corte.

Com o transistor Q2 em corte, o oscilador pode operar livremente na configuração em que temos o acionamento por secura e não oscilar na versão acionada por umidade.

A presença de líquido no sensor polariza o transistor de modo a levá-lo próximo da saturação o que, num caso, corta a operação do oscilador e, no outro, dispara-o.

O sensor consiste simplesmente num par de fios com as pontas descascadas que ficam ou não em contato com o líquido, neste caso a água, e que fazem com que o circuito entre ou não em operação (figura 1).

Figura 1 – O sensor

Um trimpot de ajuste junto ao sensor pode levar o circuito ao ponto de maior sensibilidade, ficando prestes ao disparo.

Os pulsos produzidos pelo oscilador de relaxação ocorrem numa freqüência bem maior do que a da rede de alimentação.

Isso que garante o disparo do triac no início de todos os semiciclos e a aplicação de quase 100% da potência ao motor alimentado (figura 2).

Figura 2 – Forma de onda do controle

Como o oscilador, ao entrar em operação, já a faz numa freqüência alta, não existe o problema de uma resposta lenta com aplicação gradual de potência, como ocorre em alguns tipos de projetos de sensores sem relés e que usam triacs.

A alimentação do circuito é feita através de um pequeno transformador rebaixador de 12 V/250 mA de corrente, o que garante um perfeito isolamento da rede por um lado.

Por outro lado, o uso de um transformador de pulsos garante o isolamento do circuito de disparo do triac.

Desta forma, o circuito sensor não tem conexão alguma com a rede de alimentação e opera sob regime de baixa tensão, da ordem de 14 a 16 V, o que é muito bom para a segurança do sistema.

MONTAGEM

Temos dois circuitos, com poucas diferenças entre si. Um deles opera a partir da presença de umidade no sensor e o outro a partir da ausência.

Na figura 3 temos o circuito que opera a partir da presença de umidade, ou seja, a presença de água aciona a bomba.

Figura 3 – circuito para sensor de umidade

Na figura 4 temos a placa de circuito impresso para esta versão.

Figura 4 – Placa para o circuito da figura 3

As trilhas que vão aos eletrodos principais do triac devem ser bem largas, dada a intensidade da corrente controlada.

Uma possibilidade de alteração neste setor consiste em se usar exclusivamente fios grossos até estes eletrodos e o triac ficaria fora da placa.

Este, de qualquer maneira, deve ser dotado de um bom radiador de calor.

O fusível F1 vai ter seu valor de acordo com o triac escolhido.

Para este, temos as opções indicadas no artigo “Interface de potência com acoplador óptico”.

O transformador T1 é do tipo TP 1:1 enquanto que T2 é um transformador de alimentação com primário de acordo com a rede local e secundário de 12 + 12 V com corrente a partir de 250 mA.

Os diodos retificadores podem ser os 1N4002 ou equivalentes de maior tensão como os 1N4004, 1N4007, BY127 etc.

O capacitor C2 é um eletrolítico para 25 V ou mais e C1 deve ser de poliéster, com valores que podem ser alterados para maior rendimento do motor na faixa de 15 a 47 nF.

O transistor unijunção não admite equivalentes e o trimpot de ajuste P1 pode ter valores na faixa de 47 a 220 k, não sendo, pois um componente crítico.

O circuito de acionamento pela ausência de umidade é mostrado na figura 5.

Figura 5 – Circuito para ausência de umidade

A placa de circuito impresso para esta versão é mostrada na figura 6.

Figura 6 – Placa para a versão 2

Os componentes usados são os mesmos, exceto Q2 que numa versão é um PNP e nesta é um NPN.

Equivalentes podem ser experimentados.

Os resistores das duas versões são todos de 1/8 ou 1/4W com tolerância normal entre 10 e 20%.

PROVA E USO

A prova pode ser feita na própria bancada com a ligação de uma lâmpada incandescente em lugar da bomba de água.

Esta lâmpada pode ser de 25 a 100 W com tensão de acordo com a rede.

O potenciômetro P1 deve ser totalmente aberto (máxima resistência) e o sensor pode ser simplesmente dois fios soltos.

Numa versão, ao ser ligado o circuito, a lâmpada ficará permanentemente acesa (versão acionada pela ausência de água) e na outra ficará apagada.

Segurando os fios do sensor entre os dedos ou ligando um resistor de aproximadamente 470 k nesta entrada, deve ocorrer a comutação do circuito.

Num caso a lâmpada apagará e no outro acenderá.

Comprovado o funcionamento pode ser feita a instalação do sistema de modo definitivo.

Os fios do sensor podem ser longos, mas acima de 5 m será conveniente usar cabo blindado.

Com cabos longos, uma resistência residual ou parasita pode levar o circuito ao disparo, o ajuste de P1 deve ser feito no sentido de que isso não ocorra.

Assim, uma vez instalado, será conveniente antes de ligar a bomba, colocar uma pequena lâmpada incandescente como prova.

P1 deve então ser ajustado para que ela não acenda, mesmo que fracamente.

Depois disso, a conexão da bomba deve ser feita de modo definitivo.

Se houver dificuldade no acionamento com a presença do líquido, em função do ajuste, a superfície de contato dos eletrodos com a água deve ser aumentada.