Controle óptico para caixa de redução (MEC047)

Robôs, automatismos diversos controlados ou não por computadores que utilizam caixas de redução com motores de corrente contínua podem ser controlados paralelamente ou diretamente por um feixe de luz com a ajuda do circuito que descrevemos neste artigo. Com um feixe de luz podemos inibir controles, mudar o sentido de rotação ou dar a partida em automatismos.

Motores de corrente contínua não podem ser utilizados diretamente na movimentação da maioria dos dispositivos a que são acoplados dada a velocidade de rotação muito grande de seu eixo associada a um pequeno torque. Para obtermos menor velocidade e maior torque usamos caixas de redução que consistem em conjuntos de engrenagens cujo dimensionamento determina tanto a velocidade com que o eixo de acoplamento vai girar como a força que ele pode fazer.

Com caixas de redução, pequenos motores podem ser usados para movimentar as partes de um robô, pequenos veículos telecomandados, automatismos diversos, etc., conforme mostra a figura 1.

Caixa de redução.

A caixa de redução que mostramos na figura 1 é vendida pela Saber Promoções e Publicidade e pode ser utilizada com motores de 3 a 12 Volts. Na versão "de fábrica" ela vem com motor de 6 volts que, entretanto, pode ser facilmente trocado.

O circuito que apresentamos neste artigo permite o controle de uma caixa de redução a partir de um feixe de luz usando como sensor um LDR comum. A sensibilidade do circuito é excelente, já que até mesmo a luz de um fósforo ou vela a alguns metros de distância é suficiente para acionar o motor. Isso leva a diversas utilizações possíveis para o sistema como por exemplo um controle remoto em que o transmissor é qualquer fonte de luz, um farolete por exemplo ou um pequeno espelho.

COMO FUNCIONA

Para acionar o motor usamos um par de transistores na configuração Darlington que aumenta os ganhos dos componentes em relação ao uso separado. O transistor Q1 atua como um excitador enquanto que o transistor Q2 atua como saída de potência controlando diretamente motores com até 500 mA de corrente.

O circuito básico pode funcionar com tensões de 3 a 6 volts o que torna bastante útil. Na entrada da etapa amplificadora transistorizada temos o sensor que consiste no LDR e um potenciômetro de ajuste.

Com a redução da resistência do LDR ao ser iluminado, temos o aumento da corrente de base do transistor Q1. Essa corrente é amplificada a ponto de resultar numa corrente suficientemente forte para acionar o motor.

O potenciômetro tem por função ajustar a sensibilidade do circuito de modo a compensar a influência da luz ambiente.

Os LDRs são bastante sensíveis a ponto de apresentarem fortes variações da resistência mesmo com intensidade de luz muito pequenos. Podemos dizer que os LDRs são até mesmo mais sensíveis que o olho humano.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo do controle.

Diagrama completo do controle óptico.

Como são poucos os componentes usados, podemos soldá-los diretamente numa ponte de terminais, conforme mostra a figura 3.

Montando o controle numa ponte de terminais

O transistor Q2 deve ter um pequeno radiador de calor, principalmente se o motor usado exigir uma corrente maior que 200 mA. Podemos também usar equivalentes deste transistor como o TIP32 apenas lembrando que a disposição dos terminais é diferente.

O resistor é de 1/8W ou maior e para o LDR qualquer tipo redondo pequeno ou grande de uso geral serve. O potenciômetro deve ter valor de acordo com a intensidade de luz que vamos usar no controle ou a sensibilidade desejada.

Para uma operação com pequena intensidade de luz, usando a unidade num sistema de controle remoto, o potenciômetro deve ter maior valor ficando na faixa de 470 k? a 1 M?.
Para trabalhar com iluminações intensas em um automatismo acionado pela luz ambiente, por exemplo, o potenciômetro pode ser menor, ficando na faixa de 100 k ? a 470 k?.

O diodo D1 admite equivalente e tem por finalidade evitar que os transientes gerados na comutação das escovas do motor afetem os transistores.

A fonte de alimentação deve ser dimensionada de acordo com as exigências do motor. Podem ser usadas pilhas comuns ou uma fonte a partir da rede de energia.

PROVA E USO

Para maior diretividade na ação do LDR, ele pode ser instalado num tubinho opaco com uma lente convergente na sua parte frontal.

Para experimentar o aparelho, basta ligar a unidade e ajustar P1 até que o motor fique prestes a funcionar com o LDR coberto. Descobrindo o LDR o motor deve entrar em funcionamento imediatamente.

Em função da aplicação desejada deve ser feito um reajuste do potenciômetro. Para aplicações fixas (com iluminação sempre no mesmo nível) o potenciômetro pode ser substituído por um trimpot.

Para controlar uma caixa de redução a partir de um computador (sem fio) o computador através de sua saída paralela acionaria uma pequena lâmpada apontada para o automatismo com a caixa de redução que então ligaria e desligaria à distância. Evidentemente, o acionamento de uma lâmpada pela porta paralela exige uma interface apropriada.

Este aparelho quando usado em feiras de ciências também serve para demonstrar o princípio de funcionamento das foto-células ou ôlho eletrônico em automatismos diversos como alarmes e sistemas de abertura de portas.

Se o LDR for trocado de posição com o potenciômetro P1 teremos o acionamento do motor com o corte da luz (sombra) e sua parada quando a luz incidir, invertendo assim a ação do controle.