O circuito que apresentamos tem finalidades didáticas, experimentais mas também serve em pequenos automatismos. Com ele é possível manter uma lâmpada acesa por um intervalo de tempo que vai de alguns segundos a mais de um minuto, dependendo dos valores dos componentes usados. Em lugar da lâmpada pode ser usado um pequeno relé para controlar alguma carga externa.
Existem diversas aplicações possíveis para este interessante circuito experimental que pode até fazer parte dos currículos de educação tecnológica, dada sua simplicidade e baixo custo.
Dentre as utilidades destacamos:
Lâmpada de tempo
Limitador de tempo de jogadas ou respostas
Controle de automatismos
Controle de processos químicos
São utilizados apenas 5 componentes neste projeto, cujo tempo de acionamento de uma lâmpada, LED ou relé pode ficar numa boa faixa de valores dependendo de apenas um componente.
É o capacitor que determina o tempo de acendimento da lâmpada ou acionamento de outra carga.
Este componente deve ter seu valor escolhido experimentalmente de acordo com a aplicação.
Como este valor não pode ser previamente especificado, pois depende também das tolerâncias dos demais componentes usados, será necessário realizar experiências no sentido de se chegar ao que resulte no melhor desempenho.
A alimentação do circuito depende da lâmpada ou outra carga controlada, mas a corrente não deve superar os 200 mA.
Tensões na faixa de 6 a 12 V podem ser empregadas.
COMO FUNCIONA
Três transistores são conectados numa configuração de alto ganho denominada “ligação Darlington”.
Neste modo de conexão o ganho dos transistores fica multiplicado.
Assim, se usarmos transistores de ganho 100, a ligação de três deles vai resultar num “supertransistor” com ganho igual a 100 x 100 x 100 = 1 milhão de vezes.
Se a corrente exigida para a lâmpada acender for de 50 mA, por exemplo, com um ganho desta ordem, na base do primeiro transistor, a corrente será de apenas 0,05 microampères (milionésimo de ampère).
Isso significa que, aplicando 0,05 µA na base deste primeiro transistor, teremos corrente suficiente para acender a lâmpada no último transistor.
O que fazemos então é ligar na base do primeiro transistor que, com a corrente indicada, demorará um bom tempo para se carregar e com isso manter a corrente que faz a lâmpada acender.
Quanto maior for o capacitor, maior será o tempo que ele demorará para se carregar completamente.
Para 100 nF obtemos um tempo da ordem de 2 minutos e para 220 nF o tempo será pouco maior que 5 minutos.
Já, com 1 µF o tempo pode chegar a 10 minutos.
Veja que os tempos não dependem linearmente dos valores dos capacitores por diversos motivos:
Um deles é a própria tolerância dos componentes e o outro é a eventual presença de fugas que ocorrem principalmente com os capacitores eletrolíticos de valores mais altos.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o circuito completo do temporizador experimental, observando-se que a lâmpada deve ser do tipo 50 mA para 6 V para este caso.
Para o caso de um relé ele deve ser do tipo sensível de 50 mA com 6 V ou 12 V de acionamento, conforme a alimentação usada.
Se for usado um LED ele deve ter um resistor de 470 Ω ligado em série, para atuar como limitador de corrente.
A montagem pode ser feita com base numa pequena ponte de terminais, conforme mostra a figura 2.
Numa versão moderna a montagem pode ser feita em matriz de contatos e a lâmpada substituída por um LED em série co um resistor de 330 Ω ou 470 Ω.
Na montagem observe a posição dos componentes polarizados como o capacitor, os transistores e a fonte de alimentação.
Pode ser acrescentado um interruptor de pressão em paralelo com o capacitor para fazer o rearme do temporizador.
Quando ele for pressionado o capacitor descarrega e um novo ciclo de temporização tem início.
Com a descarga total do capacitor garantimos que a partida na nova temporização vai ser do instante zero.
De outra forma ele poderia ficar com uma carga residual, fazendo uma temporização menor no ciclo seguinte.
No caso do uso de relé como carga, por ser indutivo, recomendamos a ligação de um diodo 1N4148 em paralelo com seu enrolamento.
O diodo é ligado de modo que seu anodo fica do lado negativo da alimentação.
PROVA
Para provar o aparelho basta ligar sua alimentação.
A lâmpada deve acender e assim se manter por um intervalo de tempo que depende do valor do capacitor usado.
Observamos que dadas as características do circuito a lâmpada não apaga de imediato, mas sim reduz seu brilho vagarosamente no final da temporização.
Apenas no caso do relé a interrupção da corrente na carga é feita de modo instantâneo.
Se quiser acrescentar um ajuste manual de tempo ao circuito ligue entre a base de Q1 e o negativo da alimentação um potenciômetro de 4,7 M Ω ou maior.
Uma temporização menor pode ser obtida com a utilização de apenas dois transistores em lugar de três.
Semicondutores:
Q1, Q2 – BC548 ou equivalentes – transistores NPN de uso geral (*)
Q3 – BD135 ou equivalente – transistor NPN de média potência
Diversos:
L1 – 6 V x 50 mA – lâmpada – ou Relé de 50 mA x 6 V – ver texto
C1 – ver texto – 100 nF a 10 µF – capacitor – ver texto
B1 – 6 V – 4 pilhas ou alimentação conforme lâmpada ou carga controladas.
Ponte de terminais, suporte de pilhas, suporte para lâmpada, caixa para montagem, fios, etc.
Obs.: se usar transistores equivalentes ao Q3 como o TIP31 lembre-se que a disposição dos terminais é diferente.
Neste transistor os terminais extremos (base e emissor) estão invertidos em relação aos BDs.
