Chave digital capacitiva

Este circuito ativa um relé ligando ou desligando uma carga, na forma biestável, a partir da aproximação de qualquer corpo condutor de um sensor. O sistema não é de toque, mas sim capacitivo de grande sensibilidade, podendo ser usado como alarme, na abertura de portas secretas e em muitas outras aplicações interessantes.
Este projeto digital utiliza três circuitos integrados CMOS e caracteriza-se pela sua sensibilidade e modo de ativação diferente. Trata-se de uma chave digital capacitiva que opera pelo efeito que a aproximação de um objeto causa no comportamento do circuito


Sua sensibilidade depende do ajuste e do sensor, mas a simples aproximação da mão de uma peça a alguns centímetros é suficiente para comutar um relé ativando uma carga externa

Uma aplicação interessante seria na abertura de portas, como nos  filmes de ficção científica, em que uma pessoa agita a mão diante de uma porta e ela se abre (ou fecha).
A alimentação do setor digitai é feita com 12 V, e o relé empregado tem contatos para 2 A apenas. Com a troca do relé pelo G1RC2. De 10 A. cargas muito mais potentes pedem ser acionadas.

Características
Tensão de alimentação: 12 V
Consumo em repouso: 10 mA (tip)
Consumo ativado (relé energiza- do): 60 mA
Carga máxima: 2 A
Freqüência do sensor: 100 a 400 kHz
Modo de atuação: biestável

COMO FUNCIONA
Na figura 1 temos um diagrama em blocos, e na figura 2 o circuito completo da chave digital.
O oscilador formado por CI (4093B) gera um sinal retangular numa freqüência entre 100 a 400 kHz, o qual é amplificado digitalmente e aplicado, via C4, à entrada de um detector onde também temos a ligação do sensor ou antena X1.

LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
Cl i - 4093B - circuito integrado CMOS
CI2 - CA3140 - amplificador operacional JFET
CI3 - 4013 - circuito integrado CMOS
Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral
D1, D2, D3 -1N4148 - diodos de silício de uso geral
Resistores (1/8 W, 5%):
Ri, R3, R6 -10 kΩ (marrom, preto, laranja)
R2 -1 MΩ (marrom, preto, verde)
R4 -120 kΩ (marrom, vermelho, amarelo)
R5 -100 kΩ (marrom, preto, amarelo)
P1 - trimpot de 100 kΩ
Capacitores:
C1 -1 nF - cerâmico
C2 -100 pF - cerâmico
C3, C5 -100 nF - cerâmicos ou de poliéster
C4 - 47 pF - cerâmico
C6 - 470 (µ.F - eletrolítico de 16 V
Diversos:
X1 - Sensor - ver texto
KT - MCH2RC2 - Relé Metaltex de 12 V
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, fonte de alimentação, soquetes para os circuitos integrados, fios, solda etc.


O circuito integrado CI2, consiste num amplificador que é ajustado via P1 de modo a ficar no limiar da detecção do sinal, mas um pouco acima do nível necessário para isso.
Quando qualquer objeto se aproximar de X1, ele se comporta como a segunda armadura de um capacitor que, em série com C4, forma um divisor para o sinal.
Desta forma, a aproximação de qualquer corpo do sensor faz com que o nível de sinal no detector formado pelos diodos Dj e D2 caia, e conseqüentemente o sinal na entrada

Inversora do amplificador operacional CI2.
O resultado é que, estando o ajuste no limiar, com a queda da intensidade do sinal há a comutação e a produção de um sinal na saída do operacional.
Esta saída, que estava no nível baixo, passa então ao nível alto, e com o eventual afastamento do objeto de X1 ela volta ao seu nível normal.

Temos então um pulso de comutação para o próximo estágio do circuito, que consiste num flip-flop com base no circuito integrado CMOS 4013.
O circuito é resetado automaticamente quando a alimentação é estabelecida, via C5 e R5, mantendo assim a saída ligada a R6 (pino 13) no nível baixo.
Desta forma, o relé controlado por Q1 estará desativado, e a carga ligada aos contatos NA desativada.
Quando um pulso de comutação é produzido na saída do CA3140 (amplificador operacional) o flip- flop comuta e o transistor satura energizando o relé.
Para que 0 flip-flop mude novamente de estado, desligando o relé, é preciso que haja nova comutação de CI2 com a aproximação de um objeto de X1.
Os ciclos de liga e desliga do relé podem ser repetidos indefinidamente com o afastamento e a aproximação de objetos ou de pessoas do sensor X1
MONTAGEM
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.
Uma fonte de alimentação estabilizada com o circuito integrado 7812 é mostrada na figura 4.
Os circuitos integrados devem preferivelmente ser instalados em soquetes DIL, assim como o relé, se for do tipo indicado. Para o tipo G1RC2,

de 12 V x 10 A, o layout da placa deve ser alterado.
Os diodos são de silício de uso geral, admitindo equivalentes, e o transistor pode ser o BC548 ou qualquer equivalente.
O sensor consiste numa placa de metal de 5 a 20 cm de lado, ligada ao circuito por meio de um cabo curto ou então blindado com a malha aterrada.
AJUSTES E USO
Inicialmente ligue o circuito e conecte na saída de CI2 um multímetro na escala de tensões do 0-12 V ou que permita leituras nesta faixa.
Ajuste vagarosamente P1 até obter uma saída de 0 V. Se isso não ocorrer, verifique se CI1 está oscilando. A aproximação de um rádio transistorizado do sensor é suficiente para se ter a comprovação, pois o sinal gerado será captado.
Feito o ajuste aproxime a mão do sensor: deve haver a comutação do circuito com o fechamento dos contatos do relé. Nova aproximação e teremos tanto a nova comutação como a alteração no nível de tensão da saída de CI2.

Comprovado 0 funcionamentos é só fazer a instalação definitiva do aparelho.
Na figura 5 temos 0 modos de fazer com que uma lâmpada acenda pela simples passagem de uma pessoa sobre um tapete, sob 0 qual haja uma placa sensora.
Substituindo o 4013 por um 555 na configuração monoestável, conforme mostra a figura 6, podemos ter o acionamento temporizado do relé.
Esta configuração, em especial, presta-se para um anunciador de intrusos em que haja 0 toques temporizado de uma campainha.
Outra possibilidade é na abertura de uma porta por meio de motor ou ainda em alarmes.

Intercomunicador secreto

Que tal montar um intercomunicador secreto para conversar com seu irmão, vizinho ou colega sem que ninguém perceba? Bastará para isso fazer a instalação do sistema com os fios escondidos e vocês poderão manter conversas à distância como num verdadeiro telefone secreto. Funcionando com apenas duas pilhas este aparelho é muito simples de montar.

Um intercomunicador nada mais é do que um amplificador em que temos a possibilidade de falar e ouvir em duas localidades, mantendo assim diálogos. O sistema descrito é semelhante aos usados pelas secretárias de escritórios ou então como porteiros eletrônicos, com a única diferença que tem menor volume (será preciso falar bem perto do microfone) e que utiliza poucos componentes, muitos dos quais podem até ser aproveitados de aparelhos fora de uso.

Os fios de ligação entre as estações não precisam ser blindados (podem ser fios comuns) e sua distância máxima está em torno de 15 metros. Além desta distância a resistência do fio faz com que o volume do som vá se reduzindo.

A alimentação do circuito é feita com duas pilhas comuns, que terão ótima durabilidade dado o baixo consumo de corrente.

Montando as unidades em caixinhas plásticas (saboneteiras por exemplo), teremos um sistema de uso portátil, até mesmo para comunicações entre barracas de acampamentos.

COMO FUNCIONA

Na figura 1 damos o diagrama esquemático do intercomunicador.

Os dois transistores, Q1 e Q2, funcionam como amplificadores, aumentando a intensidade dos sinais captados pelo microfone, que neste caso é o próprio alto-falante de cada estação.

Assim, quando falamos no alto-falante FTE1 ele funciona como microfone e o seu sinal, através da chave S2, é levado à entrada do circuito, sendo amplificado e aplicado a FTE2, que o reproduz.

Na condição de ouvir, a chave S2 inverte as funções. Nesta condição FTE2 funciona como microfone e seu sinal é aplicado à entrada do circuito, havendo depois sua reprodução em FTE1.

Veja então que a chave S2 deve ser acionada sempre que falamos ou ouvimos. Por isso, ao terminar de falar, aquele que estiver na estação remota (FTE2) deve falar “câmbio” para que possamos saber que é hora de mudar a chavinha S2 de ouvir para falar.

SI serve para ligar e desligar o aparelho e os alto-falantes usados podem ser de qualquer tipo, inclusive aproveitados de radinhos fora de uso ou outros aparelhos.

MONTAGEM

Tomando como base uma ponte de terminais para a soldagem dos componentes menores, damos o aspecto real da montagem na figura 2.

O resistor RI pode ter valores entre 1M (marrom, preto, verde) e 2M2 (vermelho, vermelho, verde). Você pode fazer testes no sentido de encontrar o valor que dê melhor volume sem distorção.

O capacitor Cl também não é um componente crítico. Podem ser experimentados valores entre 100nF (104, 0,1, 100k) e 1µF (1µ, 105).

Os fios de ligação entre as estações são paralelos e, preferivelmente, não muito finos.

PROVA E USO

Para testar seu intercomunicador, basta colocar as pilhas no suporte e acionar S1, que liga a unidade.

Depois bata levemente com o dedo num alto-falante e veja se o som sai no outro, determinando assim qual é a estação que está na condição de falar e qual na de ouvir.

Aproxime então o falante da estação “ouvir” do ouvido e fale no outro, ou bata os dedos, para ver se há reprodução. Inverta a posição da chave S2 e troque de funções os alto-falantes, realizando o mesmo teste.

Depois é só esticar o fio e fazer os testes com outra pessoa.

Não esqueça de instruir a outra pessoa que, quando terminar de falar deve dizer “câmbio”, para você saber que deve ser feita a inversão da chave S2.

LISTA DE MATERIAL

Q1 - BC548 ou equivalentes - transistor NPN de uso geral

Q2 - BC558 ou equivalentes - transistor PNP de uso geral

B1 - 3V - 2 pilhas pequenas

51           - interruptor simples

52           - chave de 2 pólos x 2 posições

R1 - 1 M2 x 1/8W - resistor (marrom, vermelho, verde) C1 - 470nF - capacitor cerâmico ou de poliéster FTE1, FTE2 - alto-falantes de 4 ou 80 Diversos: ponte de terminais, suporte de pilhas, caixas para montagem, fios, solda etc.

Interruptor de toque biestável

Interruptor de toque biestável

Descrevemos um simples controle de toque com saída biestável que pode ser usado como alarme, controle de eletrodomésticos e em muitas outras aplicações que certamente a sua imaginação não deixará de encontrar. O circuito utiliza um relé que tem dois contatos para 2A, o que permite o controle da maioria dos eletrodomésticos comuns. Seu custo de montagem é relativamente baixo, utilizando componentes bastante comuns em nosso mercado.

O que diferencia este interruptor de toque de outras versões é o seu tipo de funcionamento. Diferentemente dos tipos de acionamento direto ou temporizado, ao toque de comando, ele não liga por curto espaço de tempo ou somente pelo tempo de comando, mas comuta, ficando indefinidamente no estado determinado pelo toque. No toque seguinte ele muda novamente de estado. Assim, se no primeiro toque ligamos a carga, no segundo toque, a desligamos.

O circuito utiliza como recurso importante um integrado 555, de tal forma ligado, que produz um pulso por toque, o que torna o circuito muito estável e de funcionamento perfeito.

A alimentação é obtida de 4 pilhas comuns, mas nada impede que se utilize uma fonte regulada de 6V numa aplicação fixa.

Como sensor, podemos ter dois contatos próximos um do outro (dois alfinetes, por exemplo) que devem ser tocados simultaneamente, ou se um deles for aterrado, poderemos fazer o disparo por um único sensor.

O sensor não deve ser um objeto de grandes dimensões dada a possibilidade de captação de ruídos que provocariam o disparo errático do aparelho.

COMO FUNCIONA

Dividindo o aparelho em etapas ficará mais fácil entender o seu princípio de funcionamento. Assim, começamos pelos sensores que consistem simplesmente em dois contatos que devem ser tocados. Com o toque dos dedos, circula entre eles uma fraca corrente que polariza o transistor de modo a haver condução. Com isso, cai a tensão de coletor em Ql, o que leva o pino 2 do integrado 555 a um nível baixo, suficiente para causar o disparo.

Este integrado consiste na segunda etapa do circuito sendo ligado como monoestável. Sua finalidade é produzir um pulso único, de duração definida por R4 e Cl, quando houver um toque no sensor, ou seja, quando a tensão do pino 2 cair a menos de 1/3 de Vcc (tensão de alimentação).

O pulso produzido pelo 555 serve para comutar a terceira etapa do aparelho, que consiste num biestável com o integrado CMOS 4013. Este integrado possui dois flip-flops, dos quais usamos apenas um, aterrando as entradas e saídas não usadas do outro (exceto Q).

Assim, o nível de saída do pino 13 (Q) vai depender dos pulsos de entrada produzidos pelo 555 (via pino 11 do 4013). Partindo de uma situação em que a saída 13 está no nível baixo, no primeiro pulso ela comuta, passando para o nível alto. No pulso seguinte ela volta ao nível baixo, para passar novamente ao alto no terceiro pulso.

Para energizar a bobina do relé é usado um transistor NPN de silício, já que se necessita de poucos miliampères de corrente para esta finalidade.

Nos contatos do relé podemos então ligar os aparelhos controlados, respeitando sua corrente máxima que é de 2A.

Na figura 1 temos formas de ondas obtidas nas diversas etapas do circuito.

MONTAGEM

Começamos por dar o diagrama completo do aparelho na figura 2, observando que para a saída de controle deixamos os contatos do relé numerados em aberto.

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.

Observe que utilizamos soquetes DIL tanto para os integrados como também para o relé, que é do tipo micro relé (Metaltex) com bobina de 6V.

Os resistores empregados são todos de 1/8 ou 1/4W com qualquer tolerância.

Os capacitores eletrolíticos têm tensão de trabalho de 6V ou mais.

Para a alimentação damos como opção de fonte a figura 4. Nesta fonte o transformador tem enrolamento secundário de 9+9 ou 12+12V com corrente de 200mA ou mais.

O circuito integrado 7806 deve ser dotado de um pequeno radiador de calor e o eletrolítico maior (Cl) deve ter uma tensão de isolamento de pelo menos 16V

PROVA E USO

Para provar o interruptor, basta ligar a unidade e tocar simultaneamente nos pontos XI e X2. O relé deve alterar seu estado com um estalido característico. Uma verificação da presença de um pulso de tensão na saída do 555 (pino 3) com o multímetro pode servir de base para verificação de qualquer anormalidade. O pulso deve durar em torno de 1 segundo e ter intensidade próxima de 6V.

Outro ponto de verificação de nível de tensão importante para um teste de funcionamento é o pino 13 do CI-2 que deve estar no nível baixo ou alto, conforme o toque dado nos sensores.

Uma vez comprovado o funcionamento, a ligação de qualquer circuito controlado é feita conforme mostra a figura 5.

LISTA DE MATERIAL

CI-1 - 555 - circuito integrado

CI-2 - 4013 - circuito integrado CMOS

Q1, Q2 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de

Uso geral

D1 - 1N4148 - diodo de silício de uso geral

K1 - MC2RC1 – micro relé de 6V (Metaltex)

S1 - interruptor simples

B1 - 6V - 4 pilhas pequenas ou fonte de alimentação

X1, X2 - sensores - ver texto

C1 - 1 µF x 6V - capacitor eletrolítico

C2 - 100nF - capacitor de poliéster ou cerâmica

C3 - 4,7 µF x 6V - capacitor eletrolítico

C4 - 1OOµF x 6V - capacitor eletrolítico

R1, R2, R5 -100k - resistores (marrom, preto, amarelo)

R3, R4 - 47k - resistores (amarelo, violeta, laranja)

R6 - 4k7 - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

Diversos: placa de circuito impresso, soquetes DIL

Para integrados fios, solda, suporte para 4 pilhas etc.

Biestável de toque

Eis uma montagem interessante que pode ter muitas aplicações práticas: com um toque num sensor acendemos uma lâmpada; tocando noutro sensor apagamos esta lâmpada, mas ao mesmo tempo acendemos outra. Um novo toque no primeiro sensor faz o aparelho voltar a situação inicial. Uma aplicação interessante é em sinalização, quando uma lâmpada pode ser vermelha e a outra verde.


Um biestável é um circuito em que temos dois estados estáveis possíveis, mas que não podem ocorrer ao mesmo tempo. Assim, se um elemento do circuito está em condução o outro não estará. A troca de estado de um dos elementos automaticamente leva o outro a trocar também de estado.
O tipo mais comum de biestável é o que faz uso de transistores, conforme mostra a figura 1

Entretanto, para poder controlar diretamente a corrente da rede de alimentação de 110V ou 220V usamos SCRs obtendo assim um circuito diferente. Este circuito pode controlar lâmpadas de até 200W em 11O V, é bastante sensível, operando com o simples encostar dos dedos num sensor.
Outra aplicação possível para este circuito é como comutador de lâmpadas comuns.

COMO FUNCIONA

Usamos dois SCRs (diodos controlados de silício), que nada mais são do que interruptores muito sensíveis de estado sólido. Um pulso de tensão muito fraco em sua comporta (Gate) pode dispará-los, levando-os a conduzir correntes muito intensas.

Estes SCRs são ligados lado-a-lado, tendo em seus ânodos (A) as lâmpadas e entre eles um capacitor de poliéster de alta tensão (250V) ligado de forma especial. Na comporta de cada SCR ligamos um resistor de 47k para polarização, evitando o disparo errático, e um de 470k para limitar a corrente dos sensores (A e B).

Quando encostamos os dedos nos sensores (A ou B), uma pequena corrente circula entre nosso corpo e este elemento. O resistor de alto valor limita esta corrente de tal forma que não há perigo algum de choque. Não sentimos nada, mas o SCR é levado ao disparo, acendendo assim a lâmpada correspondente. Se tocamos em A, acende a lâmpada XI e se tocamos em B acende a lâmpada X2. Uma vez acesa, a lâmpada assim permanece por tempo indeterminado, mesmo depois de tirarmos o dedo do sensor correspondente. Isso ocorre graças à presença de corrente contínua no circuito fornecida por Dl e Cl.


Para desligar a lâmpada que foi acesa devemos tocar no outro sensor. Assim, se XI estiver acesa, tocamos em B. Nestas condições a corrente de disparo vai para o SCR2 que liga e acende a lâmpada X2.
No entanto, a ligação de SCR2 corresponde a um curto-circuito momentâneo para o capacitor C2, que então se descarrega, mas com isso reduz a tensão entre o anodo e o cátodo de SCR1 a um ponto tal que ele não consegue manter-se ativado. O resultado é que, no momento em que SCR2 liga, o SCR1 é desligado, apagando a outra lâmpada. Se, em seguida, tocarmos em A, o efeito será inverso: SCR1 liga, colocando em curto C2 que descarrega-se e faz com que SCR2 desligue, apagando X2.
Em suma, sempre que acendermos uma das lâmpadas com o toque no sensor correspondente, a outra será apagada.

O aparelho funciona tanto na rede de 110V como 220V, bastando que componentes apropriados sejam selecionados.
Assim, para o SCR usamos tipos TIC106B se a rede for de 110V e TIC106D se a rede for de 220V. Para Dl usamos o 1N4004 na rede de 110V e o 1N4007 se a rede for de 220V.
Do mesmo modo a tensão de isolamento de Cl deve ser de pelo menos 250V se a rede for de 110V e 450V se a rede for de 220V, o mesmo ocorrendo em relação a C2.


MONTAGEM

Começamos por dar na figura 2 o diagrama completo do aparelho.
Os componentes, que são poucos e de dimensões razoáveis, podem ser instalados numa ponte de terminais (figura 3) e depois fixados no interior de uma caixa plástica. Recomendamos a utilização de radiadores de calor para os SCRs.

Observe que o controle é de meia onda, mas como temos a retificação com uma tensão de pico no capacitor, o brilho não ficará reduzido em muito, pelo menos para lâmpadas até 60W.
Os resistores são de 1/8 ou 1/4W com 5 ou 10% de tolerância.
O diodo Dl pode ser 1N4007 ou 1N4004, ou ainda equivalentes tais como o BY 127 que serve tanto para 110V como 220V.(A capacitor Cl deve ser um eletrolítico para alta tensão com valores na faixa de 8 a 16/iF. Já o capacitor C2 deve ser de poliéster com tensão de 250V ou mais se a rede for de 110V e 450V se a rede for de 220V.

               LISTA DE MATERIAL

SCR1, SCR2 - TIC106B (para 110V) ou TIC106D (pa­ra 220V)

D1 -1N4004(110V) ou 1N4007(220V)

-diodo retificador F1 - fusível de 2A S1 - interruptor simples

C1 - 8 a x 250 ou 450V - capacitor eletrolítico - ver texto

C2 - 470nF - capacitor de poliéster - ver texto

XI, X2 - lâmpadas comuns de 110 ou 220V (de 5 a100W)

R1, R3 - 47k - resistores (amarelo, violeta, laranja) R2, R4 - 470k - resistores (amarelo, violeta, amarelo) A, B - sensores - ver texto

Diversos: ponte de terminais, cabo de alimentação, fios, caixa para montagem, radiadores de calor para os SCRs etc.

Os sensores são simples chapinhas de metal isoladas de outros objetos em que devemos tocar para acionar o circuito.
O fusível de proteção é muito importante para o caso de curto-circuito ou outros problemas que ocorrerem. As lâmpadas são comuns, instaladas em soquetes apropriados.

Os fios de ligação às lâmpadas podem ser longos (até 20 metros), mas isso não é possível para os fios de ligação aos sensores, pois se tiverem mais de 2 metros podem captar zumbidos e provocar o acionamento indevido do circuito.

PROVA E USO

No teste do aparelho, ligue a unidade. Nenhuma das lâmpadas deve acender. Tocando em A deve acender a lâmpada X1; tocando em B, X2 deve acender e XI apagar. Tocando novamente em A o efeito inverso deve ocorrer: enquanto XI acende, X2 deve apagar. Problemas de acionamento indevido podem ocorrer se algum componente estiver com problema. A queima do fusível pode ocorrer se Cl estiver ruim.
Se com o toque não ocorrer o acendimento, inverta a posição da tomada, girando-a em 180 graus (meia volta).
Se ocorrerem problemas com a comutação (quando uma acender a outra não apagar) aumente o valor de C2, ligando outro de mesmo valor em paralelo.

Sequencial de 4 canais

Sequencial de 4 canais com velocidade automática

Apresentamos neste artigo um excelente sistema para iluminação sequencial de quatro canais, capaz de controlar até 1.600 W em lâmpadas na rede dê 110 V e 3200 W na rede de 220 V. Este sistema tem ainda um recurso inédito, que é um variador automático de velocidade que acelera e desacelera o efeito numa espécie de modulação. O circuito é simples e usa somente componentes de fabricação nacional de fácil obtenção.

Quando se fala em um sistema sequencial, se pensa apenas que, quanto maior for o número de canais melhor ele será. 

Na verdade, o número ideal de canais é aquele que produz o efeito sequencial com o maior número de lâmpadas acesas. Assim, se tivermos um sistema de quatro e um de dez canais, veremos que o de quatro produz um efeito melhor e com maior intensidade luminosa. Tomando como exemplo a figura 1, numa sequência de 20 lâmpadas, vemos que, para o sistema de 10 canais, o acendimento se faz em intervalos de dez unidades, o que quer dizer que na sequência de 20 lâmpadas, em cada instante teremos apenas duas acesas. Já, para o sistema de 4 canais, como o acendimento se faz em intervalos de 4 lâmpadas, na sequência de 20 lâmpadas teremos 5 acesas, o que é uma potência luminosa duas vezes e meia maior! 

O circuito que apresentamos de 4 canais é ideal para animação de festas, bailes, bares, vitrinas e até mesmo como complemento para conjuntos musicais. 

Você poderá alimentar desde apenas 4 lâmpadas mais potentes até uma sequência de 320 lâmpadas de 5 W cada, circulando todo um ambiente com o efeito de luz. Existem apenas dois controles de velocidade e efeito, e a monitoração do funcionamento é feita pôr meio de leds. 

Característica É 

Tensões de alimentação: 110/220 V 

- Potência máxima por canal: 400 W (110 V) 800 W 220 V 

Número de canais: 4 faixa de velocidade: 0,1 a 5 ciclos por segundo 

COMO FUNCIONA

 "Na figura 2 temos a representação do nosso sistema em blocos, que devem ser analisados separadamente. Começamos pelo bloco gerador de pulsos, que determina a velocidade do efeito. Este bloco tem por base um integrado 555 (CI-2) que funciona como multi- vibrador astável, gerando pulsos numa frequência determinada ao mesmo tempo por P2, R4, R5 e C4, sendo P2 responsável pelo ajuste desta frequência. Os pulsos de saída desta etapa são aplicados a um contador Johnson de 10 estágios, formado por um integrado CMOS do tipo 4017. Este circuito integrado possui recursos para contar até qualquer número compreendido entre 1 e 10, bastando para isso fazer uma simples programação externa. Esta programação consiste em se ligar a saída posterior a última usada, ao reset (pino 15),

 Assim, se vamos contar até quatro, como no nosso caso, ligamos a saída 5 (pino 10) ao pino de reset, que o ciclo completo de funcionamento se reduz até a quarta saída.

Temos então 4 saídas ativadas em sequência de forma que, no primeiro pulso do 555, a primeira saída do 4017 (pino 3) passa a apresentar nível lógico “l” no segundo pulso do 555, a segunda saída é ativada e a primeira desativada. No terceiro pulso é ativada a terceira saída, desligando a anterior. Após o quarto pulso, a última saída é desativada e a primeira é novamente ligada. 

Leds ligados nestas saídas acenderão segundo esta sequência de pulsos, monitorando assim o funciona- mento do aparelho. 

Cada uma das saídas é ligada ao bloco de controle de potência quer tem por base SCRs do tipo TIC106. 

Os SÇRs podem controlar lâmpadas comuns conectadas diretamente à rede local.

Entre a comporta (G) e o cátodo (C) de cada SCR ligamos um resistor de polarização. Na comporta temos também um segundo resistor de l k que vai a saída correspondente do CI-3 4017.

Como os SCRs trabalham com correntes elevadas, eles deverão ser montados em radiadores de calor. Observe no circuito que os SCRs possuem um circuito comum com a parte de baixa tensão que alimenta os integrados. Assim, tanto os cátodos dos SCRs como o negativo da fonte de 12V são ligados ao mesmo ponto para fornecer retorno às correntes de acionamento do integrado. Esta conexão não significa que os integrados receberão alta tensão da rede, que é absolutamente necessária para que o circuito funcione.

Passemos agora ao bloco de velocidade automática.

Trata-se de um oscilador de baixa frequência com um transistor unijunção 2N2646 (Ql).

O capacitor C3 carrega-se lentamente através de PI e R3, produzindo uma forma de onda como a mostrada na figura 3.

Observe que temos ciclos de subida é descida de tensão determinados pelo ponto de disparo do unijunção. Uma maneira simples de verificar o funcionamento desta etapa, e observar a onda gerada, é ligar um multímetro de boa sensibilidade no emissor de Ql (entre os polos de C3).

A tensão em questão é aplicada à base de Q2 que então modula a frequência do 555, alterando sua velocidade de operação. O pino 5 do integrado dá acesso ao comparador, servindo justamente para este tipo de modulação.

A chave S3 permite desligar o efeito, caso queiramos um efeito controlado somente por P2.

A fonte de alimentação é obtida a partir de um transformador que abaixa a tensão da rede, retificado- res, filtro e depois um integrado regulador (CI-1) que -fornece os 12V sob corrente de até 500mA, pois não necessitamos mais que isso para este projeto.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo do aparelho.

ç, Sua montagem deve ser, obrigatoriamente, feita numa placa de circuito impresso (figura 5) que será instalada numa caixa com dimensões suficientes para que todos os componentes sejam instalados.

Observe que as trilhas por onde passam as correntes principais dos SCRs devem ser mais grossas. Estas correntes são intensas de modo que, trilhas finas poderiam não suportá-las, com o conseqüente rompimento.

Os SCRs devem ser montados em dois radiadores de calor. Para operação com potências extremas é até conveniente que os SCRs fiquem fora da caixa (em radiadores), como por exemplo na tampa posterior da mesma.

No painel temos os controles, chaves e os leds de monitoria de funcionamento.

Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4W com 5 ou 10% de tolerância. Os eletrolíticos são todos para 16V, exceto Cl que deve ser para 25V ou mais. Os potenciômetros PI e P2 são lineares ou log.

A chave SI não deve ser conjugada ao potenciômetro de velocidade. Dê preferência á um tipo robusto com capacidade para pelo menos 6A, pois esta será a ordem de grandeza da corrente máxima conduzida.

CI-1 deve também ser dotado de um pequeno radiador de calor.

para o transistor 2N2646 (Ql) não temos equivalentes ;mas para Q2 podemos, em princípio, usar qualquer  NPN de uso geral.

Na figura 6 temos a disposição dos terminais dos principais componentes usados nesta montagem.

Sugerimos que os integrados CI-2 e 0^3 sejam montados em soquetes DIL, para que seja evitado o problema de aquecimento na soldagem e a eventual troca seja facilitada. .  |

Os SCRs originais são os TIC106-B se a tensão for de 110V e TIC106-D se á tensão for de 220V. -No entanto, equivalentes de 200V.pará á rede de ÍIOV, como o MCR106-4 ou IR-106 podem ser usados. Para 22ÓV temos o MCR106-6.

Para a conexão externa das lâmpadas temos duas possibilidades. A utilização de tomadas comuns (TM-l a'TM-4) ou então conector para circuito impresso com parafusos (numerados de 1 a 8).

O transformador TI deve ter enrolamento primário de 110/220V e secundário de Í2+12V com pelo menos 500mA de corrente.

PROVA E USO

Para o teste do seqüencial, basta colocar um fusível de 6 a 10A no suporte e ligar nas saídas lâmpadas comuns de 5 a 40W, conforme a figura 7. Os fios de ligação das lâmpadas ao aparelho podem ser longos com até 20m de comprimento.

Selecione a tensão da rede local em S2 e depois abra S3, deixando assim a velocidade automática desligada. Acionando SI e ajustando P2, as lâmpadas devem acender em seqüência assim como os leds de monitoria.

Se algum led e a sua lâmpada correspondente não acenderem, devemos suspeitar do integrado; Se o led acender mas a lâmpada correspondente não acender ou permanecer acesa, devemos suspeitar do  SCR.

Se não houver o efeito seqüencial, verifique o integrado 555, cuja oscilação pode ser verificada com a simples ligação de um led em série com um resisto de 1K na saída (pino 3 do CI-2) ao terra do circuito.

Falta de oscilação indica problemas com CI-2, mas a presença de oscilação sem o acendimento seqüencial dos leds indica problemas com Cl-3.

Comprovado o funcionamento deste setor, acione o interruptor S3 e ajuste P1

Devem ocorrer variações automáticas na frequência de acendimento dos leds.

A presença de oscilação no circuito de Q1 pode

ser comprovada com a ligação de um multímetro na escala de tensões DC até 6V no emissor de Q1 (entre os pólos de C3).

Uma vez em funcionamento, é só pensar em fazer a instalação. Na figura 8 temos o modo de se fazer a ligação de 8 lâmpadas