Um projeto que encontra muitas aplicações em robótica e mecatrônica é o que permite acionar dispositivos elétricos e eletrônicos pelo simples toque num sensor. Existem muitas possibilidades de se fazer este tipo de aparelhos com comportamentos diferentes. A versão que apresentamos neste tipo é biestável e de grande sensibilidade usando relé para maior segurança. Se o leitor está procurando um projeto deste tipo, será interessante verificar se este atende às suas necessidades.
Existem muitas maneiras de se acionar um equipamento eletrônico como um braço mecânico ou um robô a partir de um toque num sensor. Podemos usar circuitos com transistores, SCRs, circuitos integrados, e o comportamento destes circuitos pode ser de ação momentânea, monoestáveis, biestáveis e até intermitentes.
O projeto que propomos neste artigo faz uso de circuitos integrados CMOS de grande sensibilidade e é do tipo biestável, o que deve ser levado em conta nas suas aplicações.
Acionamento biestável significa que basta dar um leve toque no sensor para que o aparelho controlado ligue e assim permaneça. Para desligar, basta dar um novo leve toque no sensor.
A sensibilidade do circuito é muito grande e a corrente no sensor extremamente fraca, o que significa que não existe qualquer perigo de choque.
O dispositivo acionado é um relé o que significa que externamente podemos controlar qualquer aparelho, inclusive os que são alimentados pela rede de energia, sem o perigo de choques. Em outras palavras, o sensor não fica conectado a qualquer circuito com contacto com a rede de energia.
Dependendo da aplicação podemos alimentar o circuito por meio de pilhas ou bateria ou então por meio de fonte de alimentação desde que ela seja do tipo que use um transformador para maior segurança.
COMO FUNCIONA
Um toque no sensor faz com que a entrada de disparo de um circuito integrado 555, na configuração de monoestável, seja levada por um instante ao nível baixo.
Isso faz com que seja produzido na saída um pulso de duração determinada por R3 e C1 e que serve para mudar de estado um flip-flop do tipo 4027.
O circuito integrado 4027, na verdade, contém dois flip-flops, mas nesta aplicação usamos apenas um ligando à terra as entradas do outro que poderiam ser levadas a um funcionamento errático.
O importante em se usar um monoestável é que se evita o chamado repique, ou seja, a interpretação do circuito dos toques de forma errada. Um toque único poderia ser interpretado como uma sucessão de toques muito curtos que fariam o relé vibrar ou ainda ligar e desligar em seguida ficando difícil obter o estado desejado.
Assim, a cada toque no sensor garantimos que só vai haver uma alteração no estado do flip-flop.
Essa alteração de estado faz com que, se o nível no ponto (A) do circuito for alto o transistor Q1 seja saturado e com isso o relé ligado em seu coletor seja energizado.
Ocorre então a comutação do relé e a carga ligada em seus contactos pode ser ligada ou desligada.
Usamos o relé como um interruptor. O que estiver ligado entre X e Y é desligado quando o relé é ativado e o que estiver entre Y e Z é ligado neste instante.
Se quisermos acionar dispositivos de baixa tensão como por exemplo um rádio ou outro aparelho alimentado pela mesma tensão da chave podemos retirar o transistor, o relé e R4 e em seu lugar fazer a conexão de um transistor de potência entre os pontos A e B conforme mostra a figura 1.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo da chave de toque.
A disposição dos componentes para esta montagem numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.
Se o leitor não tem muita experiência no trabalho com circuito integrados delicados será interessante usar soquetes para CI-1 e CI-2.
O sensor pode ser uma chapinha de metal, uma cabeça de prego ou simplesmente a ponta do fio de conexão ao ponto indicado. No entanto, este fio não deve ser muito longo para que ruídos não sejam captados e interpretados pelo circuito como comando de disparo.
Os resistores R1 e R2 determinam a sensibilidade. Podemos diminuir a sensibilidade do circuito reduzindo o valor destes resistores ou retirando um deles.
A ligação à terra do ponto T é importante para se obter o máximo de sensibilidade. Este ponto pode ser ligado a qualquer objeto de metal que seja em contacto com a terra.
O relé pode ser de qualquer tipo sensível para 6 ou 12V conforme a alimentação usada. Os tipos G1RC1 (6V) e G1RC2 (12V) da Metaltex, em especial, são os indicados tendo a placa sido projetada em função de sua pinagem. Para outros tipos devem ser feitas alterações no desenho da placa de circuito impresso.
PROVA E USO
Para provar o aparelho basta ligá-lo, fazer a conexão à terra e dar um toque no sensor (em alguns casos, um simples pedaço de fio estendido serve como terra).
Deve ocorrer a comutação do relé. Um novo toque deve provocar nova comutação do relé.
Na figura 4 mostramos como usar o aparelho para ligar e desligar eletrodomésticos e aparelhos eletrônicos pelo toque no sensor.
Se o fio ao sensor tiver de ser longo ele deve ser blindado com a malha ligada ao negativo da alimentação. Eventualmente alterações de valor de R1 e R2 devem ser feitas para se obter a máxima sensibilidade.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado, timer
CI-2 - 4027 - circuito integrado, flip-flop CMOS
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
D1 - 1N4148 - diodo de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1, R2 - 10 M ohms - marrom, preto, azul
R3 - 100 k ohms - marrom, preto, amarelo
R4 - 2,2 k ohms - vermelho, vermelho, vermelho
Capacitores:
C1 - 100 nF - cerâmico ou poliéster
C2 - 100 uF/16V - eletrolítico
Diversos:
X1 - Sensor - ver texto
K1 - G1RC1 ou G1RC2 - Relé de 6 ou 12V
S1 - Interruptor simples
B1 - 6 ou 12V ou fonte de alimentação
Placa de circuito impresso, soquetes para os circuitos integrados, suporte de pilhas ou fonte, caixa para montagem, fios, solda, etc.
