Controle por toque para automação (ART260)

Com base na versão CMOS do conhecido circuito integrado 555 esta chave de toque reúne uma extrema sensibilidade com uma baixíssima corrente de repouso, a que torna ideal em aplicações onde a alimentação deve ser feita por pilhas ou baterias. Com um relé apropriado, entretanto, podemos controlar cargas de correntes elevadas. O circuito é ideal para ser usado como controle por toque para dispositivos de automação doméstica ou industrial.
Muitos leitores talvez ainda não conheçam a versão LinCMOS do conhecido circuito integrado, o timer 555. Esta versão, denominada TLC7555, é fabricada pela Texas Instruments e reúne as características comuns ao versátil 555 com as características de baixo consumo e grande impedância de entrada da tecnologia CMOS.
Neste artigo apresentamos um projeto bastante simples que mostra como podemos usar com facilidade este circuito integrado muito sensível num controle por  toque, para controlar cargas de alta potência usando "as pontas dos dedos".
O circuito tem um consumo extremamente baixo na condição de espera, pois drena menos de 1 mA. O consumo no acionamento  vai depender do tipo de relé usado.
A alimentação poderá ser feita com fonte, bateria ou pilhas nas tensões de 6 a 12 volts, dependendo apenas do relé usado. No caso de fonte recomenda-se apenas tomar cuidado com seu isolamento da rede de energia para que não ocorra o perigo de choque ao toque. Nunca use fonte sem transformador.
O circuito tem ainda uma temporização, o que quer dizer que, uma vez acionado por um toque, ele permanecerá ligado por um tempo que pode ser ajustado entre alguns segundos até mais de meia hora, conforme o valor do capacitor empregado na temporização e do ajuste do trimpot P1.
Dentre as aplicações mais interessantes, sugerimos as relacionadas com a automação de uma Casa Inteligente, já que, nem todos os automatismos que ela deve contar precisam, necessariamente, estar ligados a um computador.
Podemos usar esse circuito, por exemplo, para:
·       Abertura de portas
·       Acionamento de lâmpadas
·       Como campainha de chamada
·       Acionamento de eletrodomésticos
·       Servir de sensor de alarme



Características:

• Tensão de alimentação: 6 a 12 VDC
• Corrente em repouso: 250 nA (tip)
• Corrente em acionamento: 100 mA (6V) ou 50 mA (12V)
• Temporização: 1 segundo a meia hora
• Carga máxima: Conforme o relé utilizado (2 a 10 ampères, tip.)
• Resistência típica para acionamento: 10 M ohms

COMO FUNCIONA
A característica principal do circuito integrado TLC7555, versão CMOS do 555 comum, é sua elevadíssima impedância de entrada de disparo (pino 2), da ordem de 10 elevado ao expoente 12 (10 seguidos de 12 zeros) ohms!
Isso significa que temos uma sensibilidade enorme e que podemos fazer seu disparo por uma resistência de valor muito alto ligada entre o pino 2 e a terra.     
Polarizando esta entrada com resistores entre 10 M ohms e 47 M ohms, o simples toque dos dedos no sensor ligado a este ponto, aterra o circuito e dispara  facilmente, sem a necessidade de etapas adicionais de amplificação que seriam exigidas quando empregado o circuito integrado 555 convencional (bipolar).
De resto, o TLC7555 pode ser usado exatamente nas mesmas configurações que o circuito integrado 555 comum.
O que fazemos é ligar este componente na configuração de monoestável com a temporização ajustada em P1 e basicamente, em sua faixa determinada por C1. C1 deve ser um capacitor de boa qualidade, principalmente para as temporizações mais longas. Se escolhermos bem este capacitor podemos chegar até os 2 200 uF, o que significa que, com resistência de 2,2 M ohms para o ajuste podemos passar de uma hora, se bem que nas aplicações comuns não recomendamos que capacitores maiores do que 1 000 uF sejam usados.
Assim, quando tocamos em X1 e ao mesmo tempo em X2 (que pode estar ligado à terra caso em que o toque simultâneo é dispensado), a entrada de disparo que corresponde ao pino 2 vai ao nível baixo, provocando a comutação do TLC7555.
Nestas condições, sua saída irá ao nível alto e com isso, fornecer correntes de até 100 mA para a excitação do transistor Q1. O transistor satura energizando a bobina do relé K1 que fechará seus contactos acionando a carga externa.
Podemos usar os contactos NA ou NF, conforme seja interessante ligar ou desligar uma carga externa.
A temporização pode ser ajustada em P1, e se o montador precisar controlar uma carga com correntes maiores do que a indicada para o relé especificado, poderá empregar relés mais potentes modificando o layout da placa. No entanto, como outros relés podem ter bases diferentes, este componente deve ser adquirido antes para se poder prever as modificações de desenho da placa de circuito impresso.
Como a corrente exigida pelo aparelho em repouso, é muito baixa, podem ser usadas pilhas comuns ou bateria na sua alimentação.
Para uma aplicação fixa, entretanto, temos na figura 1 uma fonte de alimentação.


O transformador usado nesta fonte de alimentação tem enrolamento primário de acordo com a rede local, e o circuito regulador de tensão não precisa de radiador de calor.



MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo do aparelho.



A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.



Para o circuito integrado sugerimos a utilização de soquete. Os resistores são de 1/8W ou maiores, e os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho um pouco maiores que a usada na alimentação.
Para o sensor temos diversas possibilidades:

A primeira consiste numa simples chapinha de metal que deve ser ligada ao circuito por meio de um fio o mais curto possível. Fios longos podem captar ruídos que provocariam o disparo errático do aparelho. Se for ligada uma chapinha muito longe do aparelho (mais de 1 metro), sua conexão deverá ser feita com fio blindado e a blindagem deverá ser ligada ao positivo da fonte de alimentação e não à terra.
Neste caso, como o circuito depende de uma conexão à terra, esta deve ser feita no ponto X do diagrama. Este terra pode ser desde um simples pedaço de fio esticado ligado a esse ponto, funcionando como uma espécie de "antena", até a conexão num objeto de metal de grande porte em contacto com a terra.

Outra possibilidade é a mostrada na figura 4, consiste no uso de duas chapinhas de metal próximas, que devem ser tocadas simultaneamente, uma ligada ao ponto X1 e outra ligada ao ponto X2.



A conexão do aparelho à estas chapinhas também deve ser curta. Se houver tendência ao disparo errático a sensibilidade do circuito pode ser diminuída com a redução de R1.



PROVA E USO
Ligue a alimentação do aparelho e coloque P1 na posição de menor temporização (menor resistência). Depois, tocando ao mesmo tempo em X1 e X2, deve haver o disparo do relé que ficará com os contactos fechados por alguns segundos.
Comprovado o funcionamento, é só usar o aparelho, que deve ficar encerrado numa caixa para maior estabilidade ou embutido no equipamento que deve ser controlado. A carga é ligada aos contactos do relé de acordo com a figura 5 em que temos o acionamento de uma sirene.

Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 10 M ohms a 22 M ohms - ver texto
R2, R3 - 10 k ohms - marrom, preto, laranja
P1 - 1 M ohms - trimpot (ou potenciômetro)

Capacitores:
C1 - 10 uF à 1 000 uF/12V - eletrolítico - ver texto
C2 - 100 uF/16V - eletrolítico

Diversos:
X1, X2 - sensores - ver texto
K1 - Relé sensível de 6 ou 12V - ver texto
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para o circuito integrado, fonte de alimentação ou pilhas, placas para o sensor, fios blindados, etc.