Este projeto foi brinde publicado numa edição da década de 80, que consistia numa placa onde o leitor montar um Servo Interruptor Crepuscular, um aparelho de grande utilidade e que ainda lhe ajudará a economizar energia. Trata-se de um aparelho sensível a luz, que acende as luzes de sua varanda ou de sua vitrine quando o sol se põe e que as apaga quando o sol nasce.
Você pode sair de casa durante o dia, deixando este aparelho acionado, e quando voltar não encontrará sua casa às escuras. A luz de entrada estará acesa, evitando muitos inconvenientes e perigos.
Se você tem uma casa comercial, pode deixar acesa a luz de suas vitrines, e na manhã seguinte, logo que o sol nascer, elas serão desligadas automaticamente, evitando o gasto desnecessário de energia.
Num parque, sítio, ou mesmo casa comercial, as lâmpadas podem ser acesas e apagadas pelo mesmo sistema usado nas ruas, sem a necessidade de sua intervenção, o que além de tudo que citamos, ainda significa muita comodidade.
A placa que fornecemos como brinde, permite a montagem de um Servo Interruptor Crepuscular, que pode ser instalado em lugar de qualquer interruptor de parede comum, conforme mostra a figura 1.
Deste interruptor saem, então, apenas dois fios adicionais que vão ao sensor de luz que será localizado de modo a receber apenas a luz natural, ou seja, a luz do céu.
O aparelho utiliza um SCR capaz de controlar em meia onda, potências de até 440 W na rede de 110 V e de até 880 W V na rede de 220 V.
Na figura 2, damos uma ideia de suas possíveis aplicações práticas.
Veja que, como o pisca-pisca que descrevemos na parte central deste livro, o SCR só tem meia potência, o que significa que as lâmpadas usadas acenderão com metade de seu brilho, mas isso pode ser facilmente compensado, de dois modos:
- Com a utilização de lâmpadas de 110 V na rede de 220 V;
- Com a utilização de lâmpadas de potências maiores do que as normais.
Um único ajuste existe no aparelho, que é de um controle de sensibilidade, para que seja encontrado o ponto ideal de disparo, conforme o nível e luz.
Como Funciona
Como fazer para que um circuito seja acionado pela luz ambiente?
Existem diversos tipos de sensores eletrônicos de luz, denominados popularmente de “olhos eletrônicos”, e é justamente um destes “olhos” que usaremos como base de nosso aparelho.
O olho eletrônico em questão é um foto-transistor que é mostrado em seu aspecto e símbolo na figura 3.
Este componente é montado num invólucro transparente para que a luz possa chegar até sua parte sensível que é uma pastilha de material semicondutor.
O material semicondutor apresenta uma certa resistência à passagem da corrente, que depende da existência de portadores de carga. Ocorre, entretanto, que a quantidade de portadores de carga pode ser alterada por dois fatores: luz e temperatura.
No nosso caso, trabalhando na temperatura ambiente, com pequenas variações, a temperatura não influi muito na resistência do material, mas como o invólucro é transparente a luz influi de modo muito mais acentuado.
Assim, no escuro, este componente tem muito menos portadores de carga disponíveis do que no claro, o que significa uma grande diferença de resistência: no claro pode passar muito mais corrente do que no escuro.
Aproveitando esta propriedade do foto-transistor, fazemos sua ligação de modo a controlar um SCR.
O SCR, como já vimos na montagem do pisca-pisca, é um dispositivo eletrônico que funciona com uma “chave” que é ligada ou desligada por uma corrente aplicada a sua comporta. (figura 4)
Na configuração final, começamos com R1 e R2, que são dois resistores cuja finalidade é abaixar a tensão da rede que é muito alta para o foto-transistor.
Esta alta tensão, é retificada pelo diodo D1, e depois filtrada no capacitor de 200 nF (220 nF).
Os valores de R1 e R2 dependem da rede de alimentação, ou seja, se é de 110 V ou de 220 V.
Temos então uma tensão da ordem de 8 à 12 V para o foto-transistor e o disparo do SCR.
Esta tensão passa por um trimpot que juntamente com o foto-transistor formam um divisor de tensão ajustável. O funcionamento deste sistema é o seguinte: colocamos o trimpot numa posição tal que a tensão no seu elemento central fique bem próxima do ponto de disparo do SCR, quando o transistor está iluminado.
Quando a luz que incide no foto-transistor é cortada, sua resistência aumenta e ao mesmo tempo sobe a tensão no trimpot. O resultado é que o SCR dispara acendendo a lâmpada.
Se a luz voltar a incidir no foto-transistor, a tensão no elemento de disparo do SCR cai e ele desliga apagando a lâmpada.
Este é justamente o comportamento que desejamos para o aparelho.
Veja que o foto-transistor não pode ser-colocado perto da lâmpada ou de modo que receba sua luz, pois se isso acontecer, ocorre uma “realimentação” ou seja, a luz da lâmpada excita o foto-transistor forçando-a a apagar.
Ela apagando, o foto-transistor não recebe mais luz e ela é forçada a acender. Estabelece-se então um ciclo oscilatório que faz a lâmpada piscar.
O foto-transistor deve ser instalado de modo a receber a iluminação ambiente, ou seja, a claridade do dia, para poder disparar com ela.
O material usado
Todos os componentes que usamos no nosso aparelho podem ser encontrados com facilidade nas casas especializadas. Entretanto, os leitores devem tomar cuidado na sua compra, para que não sejam “enganados” e levem equivalentes que nem sempre funcionam como os tipos originais.
Como nem sempre os leitores conseguem obter os componentes originais em suas localidades, daremos também algumas indicações de equivalentes, mas equivalentes que sabemos que funcionam. Se tiver que optar por equivalentes, que sejam os que nós recomendamos.
Começamos pelo SCR que deve ser o MCR106-4 se a rede de alimentação de sua localidade for de 110 V e o MCR 106-6, se sua rede for de 220 V.
Como equivalentes diretos, podem ser usados os C106 ou IR106, com tensão de trabalho de acordo com sua rede.
Existe uma opção a mais que é o uso do TIC106, também de acordo com a tensão de sua rede, mas neste caso, deve ser acrescentado mais um componente no circuito, pois suas características são um pouco diferentes dos anteriores. Este componente é um resistor de 3k3, marcado como R3 no diagrama e que é ligado entre o catodo e a comporta do SCR. Na placa já está previsto local para sua colocação.
O resistor R1 tem seu valor de acordo com a tensão de sua rede. Este resistor deve ser de 47k x ½ W, se sua rede for de 110 V e de 100 k x 1/2 W, se sua rede for de 220 V. Este componente trabalha ligeiramente aquecido, mas dentro das especificações admitidas, não devendo o leitor se preocupar com este fato.
Os resistores R2 e R3 são de 1/4 ou 1/8 W, e seus valores são absolutamente comuns.
O diodo D1 é de uso geral. O tipo 1N4148 foi o original, mas equivalentes diretos existem em grande quantidade. Podemos citar os 1N914, 1N4002, 1N4004, BY127, BY126, etc. Qualquer diodo de silício de uso geral serve.
C1 é um capacitor cerâmico com uma tensão de trabalho de pelo menos 25 V. O valor não é crítico. Valores entre 220 nF e 470 nF podem ser usa dos, e o tipo original é o disco de cerâmica.
Para o ajuste é utilizado um trimpot cujo valor pode ser 100 k ou mesmo próximo como 47 k ou 220 k. Uma eventual mudança de valor dentro. Desta faixa pode ser necessária se não for conseguido o ajuste do ponto de funcionamento, quer seja em função do nível de luz, quer seja em função do foto--transistor usado.
O transistor Q1é um foto-transistor comum, sendo o originalmente usado do tipo BPX25, mas qualquer serve.
Importante na ligação deste elemento é sua posição no circuito, pois se houver inversão o aparelho não funciona.
Até mesmo transistores comuns que tenham seu invólucro protetor retirado, como o 2N3055 mostrado na figura podem ser usados como sensores, na dificuldade de se obter o tipo original.(figura 5)
O material adicional não traz problemas, pois é formado por fios, suporte para a lâmpada, solda, parafusos de fixação, e se a lâmpada for de mais de 40 W, um dissipador de calor para o SCR.
Este dissipador pode ser feito com uma chapa de metal dobrada e fixada da maneira indicada na figura 6.
Com o material todo disponível, a montagem pode ser iniciada.
Montagem
Aqueça seu soldador, que deve ser do tipo pequeno, com no máximo 30 W de potência, e estanhe sua ponta, passando um pouco de solda. Se a solda não aderir, lixe uma pequena superfície da ponta, para que a sujeira seja removida.
Na figura 7, temos o diagrama completo do Servo Interruptor Crepuscular.
A montagem feita na placa de circuito impresso, fornecida como brinde é mostrada na figura 8.
Com o ferro aquecido, faça a soldagem dos componentes na seguinte ordem:
1. Solde em primeiro lugar o SCR, vendo sua posição, para que ele fique de acordo com o desenho da placa. Veja que existe o lado certo para que a parte metálica deste componente fique voltada. Se houver inversão o aparelho não funciona e o SCR pode até queimar-se.
2. Solde em seguida o diodo D1, tomando também cuidado com sua posição. Dobre seus terminais e encaixe-os na placa, soldando-os por baixo, como no caso do SCR.(figura 9)
Depois de feita a soldagem, corte o excesso dos terminais com um alicate.
3. Os próximos componentes que o leitor deve soldar são os resistores R1, R2 e eventualmente R3. Observe antes de os colocar na placa, dobrando seus terminais, as cores de seus anéis que identificam os seus valores.
Cuidado para não fazer nenhuma troca.
Depois de soldar os resistores corte os seus terminais.
4. Para soldar o capacitor C1 não existe nenhuma recomendação especial. Basta encaixar os seus terminais nos furos corre8pondentes da placa e soldar pelo lado cobreado. Depois é só cortar os excessos dos terminais.
5. Soldaremos agora o trimpot P1. Para isso, encaixe os seus terminais nos furos da placa, abrindo-os ligeiramente se for necessário o, ou alargando os furos se isso se fizer necessário, e depois soldando pelo lado cobreado.
Como os terminais são curtos não será preciso cortar os excessos.
6. O leitor deve agora soldar dois pedaços de fios comuns de ligação de uns 12 em cada, correspondendo a terminação A e B, que vai em lugar do interruptor normal da lâmpada controlada.
7. Passaremos agora a preparação do sensor. A posição do sensor dependerá do local em que fica o interruptor já existente da lâmpada controlada, e a posição que permite receber a luz do dia.
Na figura 10 damos uma ideia de algumas possibilidades.
Se a, luz for de sua varanda, o interruptor ficará dentro de sua casa e o sensor pelo lado de fora, voltado para um local que permita receber luz ambiente.
Neste caso, um fio duplo, de uns 3 ou 4 metros resolve o problema. Pois bem, o leitor deve preparar este fio duplo com o sensor da seguinte forma:
- Use fio duplo de condutores com cores diferentes, conforme sugere a figura 96, ou se puder, use fio blindado e encapado.
- Solde o fio vermelho no coletor do transistor e o preto no emissor, deixando a base livre (figura 11).
- Coloque o transistor dentro de um tubinho de papelão ou plástico opaco e dote-o de elementos para sua fixação no local que deve funcionar.
- Solde os extremos deste fio na plaquinha, sendo o fio vermelho no ponto 1 e o fio preto no ponto 2.
Com isso o aparelho estará pronto. (Não se esqueça de montar o irradiador de calor no SCR se a lâmpada que for usada for de mais de 40 W.)
Podemos então fazer a prova de funcionamento.
Prova
A prova pode ser feita com facilidade, bastando que o leitor disponha de uma lâmpada comum, com soquete e de um pedaço de fio, para sua ligação na tomada mais próxima.
Faça então as ligações, conforme mostra a figura 12.
O fio A deve ir a um dos polos da lâmpada. O fio B vai à tomada, juntamente com o outro fio da lâmpada.
Antes de ligar na tomada, veja se não existe nenhum componente solto, e se não existem fios encostando uns nos outros ou em ferramentas, o que poderia causar curto-circuitos. Apoie a placa de circuito impresso numa base de material isolante como madeira, plástico ou papel.
Tendo ligado os fios na tomada, pegue o foto-transistor no tubinho e aponte-o para um local claro como, por exemplo, a janela de sua casa (se for dia) ou a lâmpada do teto (se for noite).
Ajuste o trimpot, girando seu cursor ate que a lâmpada usada na prova fique apagada, mas próxima do ponto em que ocorre o acendimento. Procure o ponto de transição em que a lâmpada passa de acesa para apagada e deixe o trimpot ajustado para um ponto de apagado, mas próximo de aceso, ou seja, em que “quase” ela acende.
Agora, virando o tubo com o foto-transistor, para um local escuro ou colocando a mão na frente de modo a bloquear a luz, a lâmpada deve acender.
Se isso acontecer, é porque o aparelho está bom, podendo ser instalado e usado.
Se não, as possibilidades são:
- A lâmpada não apaga em nenhuma posição do ajuste de P1, mesmo com o foto-transistor no claro. Veja se os fios de ligação do foto-transistor não estão invertidos. Se o SCR fºr do tipo TIC106, veja se o resistor R3 está ligado.
- A lâmpada não acende, mesmo com o foto-transistor totalmente no escuro, e em qualquer posição de P1. Veja se o diodo D1 está ligado correto.
- A lâmpada permanece acesa e o foto-transistor está ligado certo. Desligue por um momento a comporta (G) do SCR que é o polo que vai à P1.
Se ainda assim a lâmpada permanecer acesa é porque o SCR está com defeito (em curto), devendo ser trocado.
Usando o Servo Interruptor Crepuscular
A ligação mais simples é para controlar a luz da varanda, e é feita conforme mostra a figura 13.
Basta retirar um dos fios do interruptor já existente e ligá-lo em A do interruptor. O fio B será ligado no polo que ficou livre do interruptor. Com esta versão ocorre o seguinte:
Durante o dia, você não conseguirá acender a luz da varanda, pois o interruptor crepuscular inibirá a ação do interruptor já existente.
Deixando o interruptor existente já acionado, quando anoitecer a luz acenderá sozinha e se você deixar, apagará ao amanhecer. Se quiser apagar a qualquer momento, ou acender a qualquer momento a noite, basta usar o interruptor comum.
A ligação automática sem interruptor para jardins e vitrines é a mostrada na figura 14, em que o aparelho simplesmente substitui o interruptor já existente.
Lembramos que o controle é de meia onda e que as lâmpadas usadas têm brilho abaixo do normal.
SCR – MCR106-B - diodo controlado de silício para 200 V se a rede for de 100 V MCR106-D - diodo controlado de silício para 400 V se a rede for de 220 V.
D1 - 1N4148 ou equivalente - diodo de silício de uso geral
Q1 - fototransistor comum
P1 – 1 M -trimpot
R1 – 47 k x ½ W - resistor (amarelo, violeta, laranja) - se a rede for de 110 V 100 k x ½ W - resistor (marrom, preto, amarelo) - se a rede for de 220 V
R3 - 3k3 x 1/8 W - resistor (laranja, laranja, vermelho) - se for usado TIC106
C1 - 220 nF - capacitor cerâmico.
Diversos: placa de circuito impresso, fios, solda, cabo de ligação, soquete para lâmpada, irradiador para o SCR, etc.
