O circuito apresentado controla um relé a partir de sensores ou interruptores fornecendo uma ação biestável: com um toque o relé liga. Com o toque seguinte ele desliga. Podemos usar este circuito em sistemas automáticos de mudança de direção e controle em robôs, em automatismos diversos e em sistemas de controle remoto. A alimentação do circuito pode ser feita com tensões de 6 ou 12 V, conforme o relé usado.
Um dos problemas de muitos projetos de automatismos, robôs e sistemas de controle remoto é obter uma ação biestável segura: com um toque o sistema liga e com o toque seguinte ele desliga.
A existência do fenômeno do repique em sensores e interruptores faz com que, ao ativarmos o sistema, mais de um pulso seja enviado ao circuito que então pode ligar e desligar de modo aleatório, conforme mostra a figura 1.
O circuito, com base em componentes bipolares e CMOS, apresenta um consumo muito baixo e ao mesmo tempo uma grande sensibilidade que possibilita sua utilização com sensores resistivos tais como LDRs.
Essa possibilidade leva a uma aplicação direta do projeto num controle remoto por feixe de luz, a partir de uma lanterna ou do farol de um carro, conforme mostra a figura 2.
Com um toque de luz no sensor, o relé atraca e a carga ligada a ele é acionada.
Para desligar, basta um novo toque de luz no sensor.
Num robô, o uso de um relé de contactos reversíveis, pode levar a reversão do sentido de rotação do motor a partir de sensores simples de movimento como um detector de batidas.
Como Funciona
Um circuito integrado 555 funcionando como monoestável evita a ação de repiques ou acionamento aleatórios do sensor. Ess circuito, tem sua saída levada ao nível alto por um tempo constante, independentemente da duração do pulso aplicado pelo sensor.
O tempo depende do ajuste de P1 e do valor de C1 (que dependem da aplicação) e para o disparo, a entrada do circuito integrado 555 deve ser levada ao nível baixo por um instante (aterrada)
O resistor R1 deve ter seu valor alterado se em lugar de um sensor do tipo interruptor for usado um sensor resistivo. Resistores de até 1 M ohms podem ser usados para o caso de se desejar um acionamento com fontes de luz muito fracas ou a uma boa distância.
O pulso de duração constante produzido pelo 555 serve para acionar um flip-flop tipo D, dos dois existentes no circuito integrado CMOS 4013.
O capacitor C2, em conjunto com R3 formam a rede que resseta o circuito quando a alimentação é estabelecida.
Isso garante que o circuito, ao ser ligado, sempre parte da condição em que o relé se encontra desenergizado.
A saída do flip-flop é ligada à base do transistor via R4 para o acionamento do relé que controla a carga.
O relé usado é do tipo sensível com uma bobina de no máximo 50 mA de corrente. A corrente dos contactos do relé vai depender apenas da carga que deve ser controlada.
Montagem
Na figura 3 temos o diagrama completo do controle sem a fonte de alimentação, pois ela pode ser feita tanto a partir da rede de energia como a partir de baterias.
Uma sugestão de placa de circuito impresso é mostrada na figura 4. Essa placa foi projetada para o caso de um relé miniatura com base DIL (Dual In Line). Se for usado um relé diferente, a placa deve ter seu desenho alterado.
Para maior segurança na montagem, sugerimos que sejam usados soquetes para os circuitos integrados. Isso facilita sua troca em caso de necessidade e evita o calor no processo de soldagem, pois os CIs só são encaixados depois de terminada a montagem.
P1 é um trimpot e para as aplicações comuns C1 pode ter um valor de 100 nF.
Na montagem é preciso prestar atenção à posição dos componentes polarizados.
Prova e Uso
Para provar o aparelho ligue um interruptor de pressão na entrada (AB) e alimente o circuito. Se puder ligue alguma carga nos terminais do relé para monitorar seu funcionamento.
Com um toque no interruptor, o relé deve atracar ligando a carga. Para desligar dê um novo toque. Essa ação deve ser sempre a mesma, qualquer que seja o momento em que o interruptor seja ativado.
Na figura 5 mostramos como elaborar um controle remoto por feixe de luz para um ventilador, por exemplo.
Na figura 6 damos uma fonte de alimentação simples para o caso do leitor desejar alimentar o circuito pela rede de energia em lugar de pilhas ou baterias.
O consumo do circuito com o relé atracado é da ordem de 60 mA e com o relé desligado é ordem de 5 mA.
Lista de Material
Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado - timer
CI-2 - 4013 - circuito integrado CMOS - flip-flop D
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
D1 - 1N4148 - diodo de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 47 k ohms - amarelo, violeta, laranja
R2 - 10 k ohms - marrom, preto, laranja
R3 - 22 k ohms - vermelho, vermelho, laranja
R4 - 4,7 k ohms - amarelo, violeta, vermelho
P1 - 100 k ohms - trimpot
Capacitores:
C1 - 100 nF a 1 uF - capacitor (cerâmico, poliéster ou eletrolítico, conforme o valor)
C2 - 100 nF - cerâmico ou poliéster
C3 - 100 uF x 16 V - eletrolítico
Diversos:
K1 - Relé de 6 ou 12 V - 50 mA de bobina (max)
Placa de circuito impresso, fonte de alimentação, caixa para montagem, fios, solda, etc.
