Interruptor Crepuscular (ART2079)

Uma preocupação para quem tem loja é acender as luzes de uma vitrine ao anoitecer e depois apagá-la ao amanhecer, principalmente nos domingos e feriados. O mesmo ocorre para quem deseja acender as luzes da varanda de uma casa nas condições indicadas, durante uma viagem ou uma saída prolongada. O aparelho que descrevemos neste artigo, o faz automaticamente, usando como sensor um LDR que "sente" quando anoitece e ativa um relé e depois pela luz do amanhecer o desliga automaticamente.

O circuito pode controlar cargas de até 400 watts, o que significa uma boa quantidade de lâmpadas comuns ou mesmo de outro tipo. Na condição de espera, ou seja, durante o dia, o consumo de corrente do aparelho é muito baixo, o que possibilita uma boa economia de energia, principalmente levando-se em conta o acionamento correto do sistema iluminação.

O circuito pode operar tanto na rede de 110 como 220 V e usa componentes comuns.

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação: 110 ou 220 V c.a.

Potência máxima das lâmpadas 400 W (110 V c.a.)

Consumo em carga: menor que 2 W

O sensor é um LDR ou Foto-resistor de sulfeto de cádmio que apresenta uma resistência que depende da quantidade de luz que incide numa superfície sensível.

Este LDR é ligado em série com um resistor (R1) e um trimpot (P1) que formam então um divisor de tensão cuja operação depende da luz incidente no LDR.

Com pouca luz sua resistência aumenta, e a tensão no divisor, sobre R2 é menor. Com luz incidindo no LDR, a tensão no divisor aumenta.

O divisor de tensão é acoplado via R2 e um capacitor (C1) à entrada de uma das 4 portas do integrado 4093. Esta porta disparadora está ligada como um simples inversor, já que a outra entrada vai conectado diretamente ao positivo da alimentação.

Isso significa que, quando houver luz no LDR e a tensão na entrada da porta for mais elevada (nível alto), na saída do CI-1a teremos uma tensão praticamente nula, ou nível baixo.

Por outro lado, quando não houver luz incidente no LDR, a tensão na entrada de CI-1a será mais baixa (nível baixo) e na saída do integrado teremos uma tensão igual a da alimentação (nível alto).

O ponto que ocorre a transição da saída do integrado de alto para baixo e vice-versa é função da iluminação no LDR e pode ser ajustado com boa precisão no trimpot P1.

A saída de Cl-1a é ligada às entradas das três outras portas do mesmo integrado que são conectadas em paralelo como buffer inversores.

Desta forma, quando na saída de CI-1a temos níveis altos, nas saídas dos buffers temos níveis baixos e vice-versa.

Estes níveis de tensão servem para polarizar a base de um transistor PNP do tipo BC558 ou equivalente (qualquer PNP de uso geral pode ser usado).

Assim, no nível alto, o transistor permanece no corte e o relé ligado como carga de coletor permanece desenergizado. Quando o nível é baixo, o transistor vai a saturação e o relé é energizado ativando a carga externa.

Quando a luz tem sua intensidade reduzida no LDR (pôr do sol), a entrada de CI-1a vai ao nível baixo, sua saída ao nível alto, e com isso na saída do buffer temos novamente uma inversão com o nível baixo que polariza o transistor fechando os contatos do relé.

A alimentação do circuito é obtida de uma fonte simples sem regulagem, que consta de um transformador, dois diodos e um capacitor de filtro.

Muito importante para o bom funcionamento deste circuito é evitar as atuações indevidas. Para evitar a ação dos pulsos de luz de curta duração tais como raios, reflexos, faróis de automóveis, existe um "retardo" que é proporcionado pelo capacitor C1.

Este capacitor dá uma boa inércia para o circuito que não responde a variações de luz de curta duração.

Maior inércia pode ser obtida ainda com o aumento deste capacitor para até 220 µF.

Outro fator importante é a instalação do LDR que deve ser tal que ele somente receba a luz ambiente e nunca a luz das próprias lâmpadas que ele controla o que poderia causar uma forte realimentação, com oscilação, ou seja, o circuito se transformada num "pisca-pisca" realimentado pela luz.

Na figura 1 temos o diagrama do aparelho.

Figura 1 – Diagrama do aparelho

Na figura 2 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso com layout previsto para um relé do tipo DIL. Para outros tipos de relé, este layout deve ser alterado.

Figura 2 – Placa para a montagem

O fio de ligação ao LDR pode ser bem longo para que ele seja posicionado de modo a receber a luz ambiente. Sua instalação num tubo opaco voltado para o céu, facilita a operação correta do aparelho.

Os diodos são de uso geral retificadores como os 1N4148, 1N4002. ou equivalentes, conforme a função.

O transistor BC558 admite equivalentes, e o transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 6 + 6 V com corrente entre 250 e 500 mA.

O fusível deve ser de acordo com as lâmpadas controladas, é assim como a espessura do fio de entrada.

Para o circuito integrado sugerimos a utilização de um soquete DIL de 14 pinos que evitaria o aquecimento do componente no processo de soldagem e ainda facilitaria sua troca em caso de necessidade.

O conjunto pode ser instalado numa caixa plástica apropriada.

O trimpot pode ser substituído por um potenciômetro do mesmo valor e instalado no painel da caixa. Isso possibilita um retoque do ajuste de disparo a qualquer momento.

INSTALAÇÃO E USO

A prova da bancada é simples, pois basta ajustar o trimpot P1 para que ao passar a mão diante do LDR seja ouvido o estalo que caracteriza o acionamento do relé.

Na instalação devem ser usados fios devidamente isolados para o LDR, entrada de alimentação e lâmpadas controladas.

Podem ser usadas lâmpadas fluorescentes desde que a potência esteja dentro dos limites dos contatos do relé.

O LDR deve ficarem local que receba a luz ambiente mas não a luz das lâmpadas que o aparelho controla.

Para usar o aparelho é só manter a chave S1 ligada que o acionamento das lâmpadas passará a ser automático.