Em tempo de crise é preciso controlar muito bem os gastos de energia elétrica. Contas altas podem ser facilmente evitadas com um controle racional no uso dos eletrodomésticos que gastam mais energia. Mas, como saber quanto gasta aquele aquecedor de ambientes, o liquidificador, o ferro de passar? O wattímetro que descrevemos não fará com que os aparelhos gastem menos, mas ajudará a planejar muito melhor o seu uso em função do gasto, indicando quanto consomem, e com isso reduzir as contas no final do mês.
Obs. O artigo é de 1984, quando a crise de energia já se manifestava, mas ainda eram predominantes as lâmpadas incandescentes que hoje já não mais são usadas. No site temos uma versão mais moderna deste artigo.
Pagamos a nossa conta de energia elétrica em função dos "quilowatts-hora" (kWh) que a empresa fornecedora envia para nossa casa, os quais são marcados num “relógio" colocado na entrada de cada instalação.
O consumo de energia, ou a quantidade de "quilowatts-hora" que gastamos, depende não só da potência exigida por cada aparelho (que nem sempre corresponde à potência fornecida por este mesmo aparelho) como também pelo tempo que ele permanece ligado.
Se tivermos uma lâmpada de 100 W e ela permanecer ligada por 10 horas seguidas, teremos um consumo de energia de 100 x x 10 = 1 000 watts-hora ou 1 kWh.
Por outro lado, um aquecedor de 400 W, ligado por 5 horas, “gastará" 400 x 5 = 2000 Wh ou 2 kWh.
A maioria dos eletrodomésticos traz marcada a potência que “consomem”, o que, sem dúvida, nos permite avaliar se trata-se de um “gastão" ou não de eletricidade.
As lâmpadas incandescentes, por exemplo, trazem a marcação de seus “watts" de consumo, aos quais associamos o seu brilho que é proporcional. (figura 1)
Os reparadores de eletrodomésticos, os montadores de aparelhos eletrônicos, entretanto, podem ter dificuldades em saber se um determinado aparelho está ou não gastando o que deve.
Para medir a quantidade de energia gasta, ou a potência consumida, damos o projeto de um wattímetro.
O wattímetro nos permite saber qual é a potência consumida por um eletrodoméstico comum, e em função dela avaliar a quantidade de energia que ele pode gastar em condições normais de funcionamento.
O wattímetro que descrevemos é muito simples de montar e também de usar, podendo inclusive ser embutido em sua bancada. Ele medirá potências de até 100 W em 110 V e 200 W em 220 V na faixa normal, que pode ser estendida para bem mais, se o leitor quiser, conforme seu tipo de trabalho.
COMO FUNCIONA
O circuito básico deste instrumento é mostrado na figura 2.
Temos dois diodos ligados em oposição de modo que um deles conduzirá os semiciclos positivos da alimentação e o outro os negativos.
A queda de tensão nestes diodos é da ordem de 0,6 V, o que significa uma perda desprezível de potência para o aparelho que está sendo testado, já que este valor, em função de 110 V, representa apenas 0,5%, aproximadamente.
Em série com um dos diodos temos um resistor de pequeno valor que ficará submetido a uma diferença de potencial que é proporcional à corrente conduzida e, portanto, proporcional à potência exigida pelo circuito de carga.
V = R X I
Usando um resistor de 1 ohm, teremos ruma tensão de 1 V sobre ele, quando a corrente for de 1 A, o que na rede de 110 V corresponde a uma potência de 100 W aproximadamente. Este 1 V sobre o resistor representa 1% adicional de perda de potência, mas não o suficiente para prejudicar a medida que está sendo feita.
É em paralelo com este resistor que ligamos o circuito do instrumento que consiste num VU-meter comum, um resistor fixo de proteção e um trimpot.
No trimpot ajusta-se a faixa de medida do aparelho, conforme as necessidades de cada um.
Quando então um aparelho que deve ter sua potência medida é ligado ao circuito, aparece sobre o resistor de baixo valor uma tensão proporcional a esta potência, a qual é indicada pelo instrumento. Os díodos são necessários porque o VU-meter só funciona com correntes contínuas.
Veja que não podemos usar diretamente em série com o instrumento um diodo, porque nele temos baixas tensões, da ordem de fração de volt. Os diodos só começam a conduzir com aproximadamente 0,5 V. (figura 3)
MATERIAL
Todo o material para esta montagem é absolutamente comum, não havendo dificuldade para que o leitor o obtenha.
A caixa para a montagem é a sugerida na figura 4, em que temos a colocação direta de uma tomada para conexão dos aparelhos em prova.
Não será preciso ligar interruptor ou desconectar o aparelho da rede quando fora de uso, pois só há consumo de energia quando algum aparelho é ligado em sua tomada e acionado.
O VU-meter é o componente mais importante desta montagem, sendo do tipo comum de 200 µA. Sugerimos um que tenha escala de 0-5 com separação uniforme entre os números, ou seja, escala linear, pois esta pode ser associada facilmente à tabela de leitura dada mais adiante.
Uma marcação direta sobre a escala também pode ser feita.
O resistor R1 deve ser de 1 ohm, se a potência medida for de até 200W, e de 0,47 ohm, se a potência for até 400 W. Este resistor pode ser comum de carbono ou de fio com dissipação a partir de 2 W.
Os diodos são do tipo 1N4004 ou equivalentes de maior tensão, como os 1N4005, 1N4006, 1N4007 ou BY127.
P1 é um trimpot comum e R2 um resistor de 1/8 W.
Material adicional para montagem: tomada, fios, cabo de alimentação e ponte de terminas.
MONTAGEM
A montagem é bastante simples, já que poucos componentes são usados e nenhum deles é crítico a ponto de exigir cuidados especiais.
Na figura 5 temos o circuito completo e na figura 6 a montagem em ponte de terminais.
Os principais cuidados que devem ser tomados com a montagem são:
a) Solde em primeiro lugar os diodos na ponte de terminais, observando sua polaridade que é dada pela posição da faixa. Seja rápido na soldagem destes componentes porque eles são sensíveis ao calor.
b) Solde o resistor R1, dobrando seus terminais de modo que fiquem como no desenho. Não corte muito rente ao corpo do componente seus terminais, pois eles ajudam a dissipar o calor gerado. Este componente não tem polaridade.
c) Solde o resistor R2. Seja rápido.
d) Solde o trimpot. Seus terminais devem ser ligeiramente dobrados para que fiquem em posição de soldagem. O botão plástico deve ficar para cima.
e) Faça as interligações entre os demais componentes, usando fio flexível de capa plástica. Estes fios não devem ser longos. Para as ligações à tomada, o fio usado não deve ser fino, principalmente se sua versão se destinar à medida de potências até 400 W.
f) Na ligação do VU observe sua polaridade que é marcada no corpo do instrumento. Se houver inversão, a agulha tende irá a mover-se em sentido contrário ao normal. Se isso acontecer, basta inverter suas ligações.
Terminada a montagem, confira tudo.
Depois é só provar o aparelho.
PROVA E USO
Coloque o trimpot na posição de máxima resistência, ou seja, gire seu botão de modo a ficar todo para a direita, como se fosse o controle de volume para o som máximo.
Ligue na tomada do medidor um soquete com uma lâmpada inicialmente, de 100 W.
Se sua versão for de 100 W no máximo, para a rede de 110 V, ajuste o trimpot para que ele indique o valor máximo.
Se sua versão for de 200 W no máximo, ajuste para o instrumento marcar metade da corrente máxima.
Para um fundo de escala de 100 W em 110 V ou 200 W em 220 V o resistor R1 deve ser de 1 ohm x 2 W. Para um fundo de escala de 200 W em 110 V e 400 W em 220 V o resistor R1 deve ser de 0,47 ohm x 2 W.
Os diodos devem também ser trocados por unidades de 2 A.
Considerando o VU com escala de 0-5 em divisões iguais, podemos estabelecer a seguinte tabela de leitura:
0 – 0
1 – 20 W
2 – 40 W
3 – 60 W
4 – 80 W
5 – 100 W
Estes valores podem ser marcados diretamente no instrumento.
Ao usar o aparelho, certifique-se de que o eletrodoméstico que está sendo medido não tenha uma potência maior que o fundo de escala, pois pelo contrário, pode ocorrer a queima dos diodos.
OS GASTOS DE ENERGIA
Levando em conta que, com impostos e taxas, o custo médio do quilowatt-hora em Fevereiro/1984 estava em torno de Cr$ 52,00, podemos dar como exemplo, uma tabela para os eletrodomésticos mais comuns.
Esta tabela dá o gasto de energia, por hora, de cada um dos eletrodomésticos considerados:
M1 - VU-meter de 200 µA
D1, D2 - 1N4148 ou IN4004 – diodos
R1 - 1 ohm x 2 W ou 0,47ohm x 2 W – ver texto
R2 – 820 R x 1/8 W - resistor (cinza, vermelho, marrom)
P1 - 7 trimpot de 4k7
