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.