Existem muitos circuitos de pisca-pisca para o leitor montar. O que oferecemos neste artigo, entretanto, é algo interessante: um circuito experimental de potência que pode alimentar lâmpadas de até 100 W que apresenta uma característica incomum para o leitor estudar. Mesmo sem usar foto-células ou transdutores semelhantes este circuito é sensível à luz.
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Um pisca-pisca comum de potência pode servir para muitas aplicações interessantes: alarmes, decorações de vitrines e árvores de natal, alertas de saídas de garagens, etc.
Entretanto, um pisca-pisca com características incomuns como este, que é sensível à luz, vai muito mais além.
Partindo das aplicações acima citadas podemos ainda sugerir aos leitores que os usem em trabalhos escolares, feiras de ciências, demonstrações, como sensores de luz, como simples curiosidade, etc.
De fato, o que é curioso neste circuito é que ele não usa qualquer sensor específico para luz como, por exemplo, foto-transistores, foto-células, LDRs e, no entanto, muda de frequência em função da iluminação ambiente. (figura 1)
O leitor pode estar muito curioso para saber como isso é possível, mas não adianta nada ler apenas esta introdução.
Vá até o fim, monte este aparelho e veja você mesmo, pois somente no final do artigo é que daremos as explicações para este comportamento inusitado.
É justamente por este comportamento diferente que podemos dar uma indicação básica para ouso deste aparelho: montagem experimental.
Se o leitor se sente atraído por comportamentos diferentes dos aparelhos que monta e gosta de fazer suas próprias “investigações" que tal esta sugestão.
Podemos dar então as seguintes características para este pisca-pisca:
- Pode ser alimentado tanto com tensões de 110 V como 220 V.
- Sua frequência pode variar entre algumas piscadas por segundo (no escuro) até uma piscada em cada 2 ou 3 segundos (no claro).
- Pode controlar cargas de até 100 W (lâmpadas incandescentes ou outros aparelhos resistivos).
- Possui dois ajustes de funcionamento.
- Usa poucos componentes de baixo custo.
Passemos ao ,seu funcionamento:
É claro que nos$a descrição de funcionamento não abrangerá a parte referente ao estranho comportamento em relação à luz, que ficará para depois.
A base deste circuito é um oscilador bastante antigo, talvez desconhecido dos novos praticantes da eletrônica, mas familiar aos veteranos do tempo das válvulas.
Trata-se do oscilador de relaxação com lâmpada neon.
Na figura 2 mostramos o aspecto e o símbolo do componente básico usado neste circuito que é a lâmpada neon.
Trata-se de um pequeno bulbo de vidro cheio de gás neon com dois eletrodos metálicos.
Quando a tensão entre os dois eletrodos atinge um certo valor, normalmente em torno de 80 V o gás se ioniza, acendendo com luz alaranjada, e a resistência da lâmpada que até então era muito elevada cai abruptamente.
Se a tensão entre os eletrodos cair abaixo da tensão de manutenção da ionização, um pouco abaixo da tensão de ionização, portanto, o gás volta a sua situação inicial e a lâmpada deixa de conduzir a corrente apagando, portanto.
Este comportamento elétrico pode ser usado para formar um interessante e simples oscilador cujo diagrama é mostrado na figura 3.
Neste circuito, o capacitor carrega-se pelo resistor de modo que a tensão entre suas armaduras cresce gradativamente.
A lâmpada neste intervalo inicial de funcionamento não influi na carga do capacitor por se encontrar apagada.
Uma vez, entretanto, que a tensão de disparo da lâmpada é atingida no capacitor, esta muda bruscamente de resistência curtocircuitando este componente que se descarrega.
A lâmpada neon acende, e o capacitor se descarrega até que entre suas armaduras a tensão caia abaixo do valor de manutenção.
Com a descarga do capacitor, um novo ciclo se inicia até ser atingida novamente a tensão de disparo da lâmpada. Veja na figura 4 que este circuito produz uma forma de onda “dente de serra" com um funcionamento bastante semelhante ao oscilador de relaxação com transistor unijunção já conhecido dos leitores.
A duração de cada ciclo depende do valor do resistor R e do capacitor C do circuito. Veja que, para que o funcionamento deste oscilador ocorra normalmente sua alimentação deve ser feita com uma tensão maior que 80 V.
É claro que, a descarga do capacitor através da lâmpada neon só permite obter uma corrente muito pequena, muito fraca para acender uma lâmpada ou comandar qualquer outro aparelho.
No entanto, podemos usar esta corrente para fazer o disparo de um SCR.
O SCR ou diodo controlado de silício é um componente que funciona como uma “chave" controlada eletronicamente cujo símbolo e aspecto aparecem na figura 5.
Se a lâmpada neon for ligada no oscilador de relaxação na comporta do SCR, podemos fazer com que ela controle através deste componente uma lâmpada muito maior, de 110 V ou 220 V com potência de até mais de 100 W sem problema.
Assim, cada vez que o capacitor se descarrega através da lâmpada neon, esta ligará o SCR fazendo com que a lâmpada incandescente a ele ligada também pisque, conforme sugere o circuito da figura 6.
Temos então a versão final do nosso aparelho, acrescentando-se a parte que fornece a alta tensão contínua que a lâmpada neon precisa para funcionar.
O porquê ao iluminarmos os componentes deste circuito a frequência das piscadas diminui e ao fazermos sombra sobre os seus componentes a frequência aumenta é algo em que o leitor deve pensar...
OS COMPONENTES
Os componentes usados nesta montagem são comuns, não oferecendo dificuldade alguma de obtenção mesmo pelos menos experientes.
Se a montagem for experimental, ela pode ser realizada numa base de material isolante na qual serão fixados os componentes.
Em outro caso fica a cargo do montador a escolha de melhor técnica, assim como a obtenção do material não eletrônico para isso.
O primeiro componente a ser analisado é a, lâmpada neon. Sugerimos o tipo NE-2H de fácil obtenção que não possui resistência interna incorporada e que tem terminais paralelos.
Na verdade, qualquer tipo de lâmpada neon equivalente a esta poderá ser usado.
O SCR utilizado deve ser do tipo MCR106, TIC106 ou então C106.
Não recomendamos a' utilização de outros que neste circuito podem nâo funcionar como o esperado.
São usados dois diodos que podem ser do tipo 1N4004 ou seus equivalentes de maior tensão como o 1N4005, 1N4007, BY127, etc.
Os resistores são todos de 1/8 W com tolerância de 10% ou 20% e o capacitor deve ser de ou 1,5 uF de poliéster metalizado com tensão de trabalho de pelo menos 250 V.
Os potenciômetros têm valores diferentes: um pode ter valores entre 10 k e 22 k de qualquer tipo, e o outro pode ter valores entre 1 M e 4,7 M. Este último é que determinará a faixa de frequências das piscadas.
Em especial recomendamos o maior valor por permitir que maiores tempos entre as piscadas possam ser conseguidos.
A carga sugerida para a montagem experimental é uma lâmpada incandescente de 40 W devendo então o leitor também adquirir seu suporte.
Como componentes adicionais o leitor precisará de uma ponte de terminais, cabo de alimentação e fios.
MONTAGEM
Para a montagem o leitor não precisará de nenhum equipamento especial. As ferramentas são comuns: um soldador de pequena potência (máximo 30 W), um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina, chave de fendas e o que for necessário para a realização da parte mecânica.
Sugerimos a utilização de uma base de madeira ou acrílico com as dimensões indicadas na figura 7, na qual será fixada a ponte de terminais e o suporte da lâmpada.
O leitor deve seguir o diagrama da figura 8.
A disposição real dos componentes é mostrada na figura 9.
Alguns cuidados devem ser tomados na montagem pelo que recomendamos a sequência de operações conforme se segue:
a) Solde em primeiro lugar o SCR observando bem a sua posição. A soldagem deste componente deve ser feita rapidamente para que o excesso de calor não o danifique. Se o leitor for controlar lâmpadas de potências superiores a 100 W (máximo de 400 W na rede de 110 V), o SCR precisará ser montado num dissipador de calor conforme sugere a figura 10.
Para potências até 60 W não será preciso este acessório.
b) Para soldar os diodos você precisa observar bem a polaridade deste componente a qual é dada pela posição do anel. No caso do BY 127 0 símbolo do componente é gravado em seu corpo indicando a posição de sua ligação, de acordo com o diagrama.
c) A lâmpada neon é soldada diretamente por seus fios terminais. Se o leitor quiser pode cortá-los um pouco mas nunca deixando menos de 2 cm do corpo da lâmpada pois isso poderia causar problemas com uma eventual quebra. Esta lâmpada não tem polaridade para ligação.
d) Solde os resistores observando seus valores que são dados pelas faixas coloridas em seu corpo de acordo com a lista de material. A operação deve ser feita rapidamente por causa do calor gerado.
e) O próximo componente a ser soldado será o capacitor. Este componente tem seu valor dado pelas faixas coloridas, podendo ser de 1 ou 1,5 uF (marrom, preto, verde ou marrom, verde, verde) não havendo posição certa para sua colocação. Corte um pouco seus terminais para que sua colocação possa ser feita com mais facilidade mas não demore na soldagem para que o Calor não chegue ao seu corpo a ponto de estragá-lo.
f) Os potenciômetros podem ser fixados em um de madeira ou de metal, conforme sugere a própria figura 9, ou simplesmente ficarem soltos na base de madeira, o que não é recomendado se o leitor não tiver muito cuidado no manuseio do aparelho. Observe os valores dos componentes e os terminais que são usadas nas ligações. Se o leitor usar potenciômetros com chaves, pode ser esta aproveitada para ligar e desligar o pisca-pisca.
g) Complete a montagem fazendo a conexão do cabo de alimentação tendo cuidado para deixar bem afastados seus extremos, a colocação e ligação do suporte da lâmpada e as interligações na ponte de terminais, estas feitas com fio flexível de capa plástica.
Terminadas as conexões, confira toda a montagem antes de fazer uma prova de funcionamento.
PROVA E OPERAÇÃO
Estando o aparelho em perfeitas condições e não faltando nada, coloque no suporte uma lâmpada de até 100 W e ligue o cabo de alimentação à tomada.
Conforme os pontos em que os potenciômetros estiverem ajustados o aparelho já poderá entrar em funcionamento com a lâmpada neon e a lâmpada incandescente piscando ritmadamente.
Se isso não acontecer, ajuste inicialmente o potenciômetro P2 de 10 k até obter as piscadas da lâmpada neon e da lâmpada principal. A seguir, ajuste o outro potenciômetro para obter a frequência desejada para as piscadas.
Se apenas a lâmpada neon piscar, não se obtendo a piscada da lâmpada incandescente que permanece acesa continuamente é indicativo de que o SCR se encontra com problemas devendo ser substituído.
Para obter maior frequência das piscadas o leitor pode ligar em paralelo com o capacitor outro de mesmo valor, obtendo com isso maior capacitância total.
Comprovado o funcionamento perfeito, ajuste o aparelho para piscar a uma velocidade de uma piscada por segundo aproximadamente.
A seguir, faça sombra sobre o aparelho, verificando de que modo isso interfere na velocidade das piscadas. Procure descobrir qual é o componente sensível à luz.
Descoberto este componente, aproxime sua mão deste componente. Você verá que ao tocar nele ou mesmo chegar perto, isso também influi na frequência das piscadas.
Inverta a posição da tomada se não notar sensibilidade deste componente.
A ORIGEM DO MISTÉRIO
Já descobriu qual é o componente sensível à luz neste pisca-pisca? Poderia o prezado leitor me dizer por que isso acontece? Não? Então, neste caso aqui vão as explicações:
Sim, realmente, é a lâmpada neon que manifesta sensibilidade à luz modificando o comportamento do circuito. A razão disto está no seu próprio princípio de funcionamento, não se constituindo mistério a não ser para os que não estejam familiarizados com este componente.
A lâmpada neon ioniza e, portanto, acende porque a tensão entre os eletrodos em seu interior atinge o valor necessário a liberação dos elétrons do gás inerte (neon) existente em seu interior.
Ora, a tensão que o gás precisa para ionizar depende fundamentalmente da energia de ligação dos elétrons aos átomos.
Esta energia, entretanto, pode não só ser suprida pela tensão que é aplicada à lâmpada como também pela luz. Assim, quando o gás se encontra iluminado, a tensão para ionizá-lo de origem elétrica pode ser menor o que significa uma mudança nas características elétricas do circuito, ou seja, em sua frequência.
SCR - MCR106, IR106, TIC106 ou C06 -para 200 V se a rede for de 1110 V ou para 400 V se a rede for de 220 V.
NE-1 - lâmpada neon NE-2H ou equivalente
D1, D2 - 1N4004 ou BY127- diodos de silício
C1 - capacitor de poliéster metalizado 1 ou 1,5 uF x 250V
R1 – 220 k x 1/8 W - resistor ( vermelho, vermelho, amarelo)
R2 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)
P1 - potenciômetro de 1 M à 4M7
P2 - potenciômetro de 10 k à 22 k
Diversos: cabo de alimentação, base de montagem, ponte de terminais, lâmpada de 5 à 100 W de acordo com a rede local, suporte para a lâmpada, fios, parafusos e porcas, "L” ara a montagem dos potenciômetros, knobs plásticos para os potenciômetros, etc.
