Timer Para Até Um Ano (ART2270)

Longos intervalos de tempo exigem a utilização de integrados especiais ou então uma longa cadeia de divisores lógicos, que encarecem o projeto de um timer ou o torna difícil de elaborar. A solução para a obtenção de intervalos tão longos como um ano está num pequeno integrado da Exar denominado XR 2242. Contendo um par de comparadores, ligados a um fl¡p-flop, que formam uma base de tempo e uma sequência de divisores, este integrado é a solução para o projeto de timers de longos períodos.

Descrevemos neste artigo dois circuitos aplicativos para o timer Exar XR 2242 que pode fornecer intervalos que variam de alguns segundos até aproximadamente um ano.

Se bem que este integrado seja de difícil obtenção em nosso país, nada impede de passarmos a informação sobre sua utilização e até uma possível montagem.

Outro motivo para a publicação deste artigo também está na necessidade da atualização com relação à eletrônica no mundo inteiro, apesar das limitações práticas que nos são impostas, nem sempre com o nosso consentimento.

Timers de longos intervalos podem ser usados com as mais diversas finalidades, haja vista a popularidade do conhecido 555.

Neste caso, entretanto, temos um integrado que, além do circuito básico de temporização, inclui toda uma lógica de controle e uma série de divisores especiais.

A associação de dois destes integrados possibilita a obtenção de temporizações tão longas como um ano.

O XR 2242

No circuito integrado XR 2242, da Exar, encontramos um timer de longo intervalo e um oscilador de frequência muito baixa.

Na figura 1 temos a pinagem deste integrado, fornecido em invólucro DIL de 8 pinos.

Figura 1 – Pinagem do XR 2242

Na figura 2 temos um diagrama interno simplificado, através do qual podemos ver que se trata de uma estrutura bem elaborada para a finalidade proposta.

Figura 2 - Circuito interno do XR 2242

Dois Comparadores e um flip-flop formam um oscilador de frequência muito baixa, que é controlado externamente por um resistor e um capacitor (RC).

Estes componentes determinam a temporização, atuando diretamente sobre a frequência do oscilador.

A saída do flip-flop é aplicada à divisores sucessivos que permitem a obtenção de uma frequência dividida por 128.

Um sistema de controle lógico permite a partida da temporização e sua ressetagem a qualquer momento.

O resultado desta estrutura é um timer, em que a constante de tempo fica praticamente multiplicada por 128.

Com pequenos valores de C podemos obter longas temporizações.

Evidentemente, isto é uma vantagem em qualquer projeto, já que a principal limitação que encontramos neste tipo de circuito é a eventual existência de fugas nos capacitores de valores elevados.

Assim, o intervalo de tempo obtido pode facilmente ser calculado em função de R e de C, a partir da seguinte fórmula:

T= 128 X R X C

Onde:

T é o tempo obtido em segundos

R é a resistência associada em ohms

C é o capacitor de temporização em F

Na figura 3 temos as formas de onda obtidas nos diferentes pinos, observando-se que a saída do pino 3 ocorre quando 128 ciclos do pino 8 são completados.

Figura 3 – Formas de onda no circuito

É claro que o circuito também poderá ser usado em pequenas temporizações com o aproveitamento da saída do pino 8, inclusive, esta saída pode até ser usada para atuar sobre um contador de monitoria da temporização.

Um LED piscante pode ser ativado a partir de um driver ligado a esta saída.

Para um capacitor de 1uF e um resistor de 1M, podemos calcular o tempo obtido.

Temos então:

T = 7

R = 10⁶ ohms

C = 1^-6 F

Aplicando a fórmula:

128 x R x C

128 x10⁶ x10^-6

128 segundos

Com um capacitor de 100 uF é fácil concluir que obtemos 12800 segundos ou aproximadamente 3 horas e meia.

CIRCUITOS PRÁTICOS

O XR 2242 pode operar em três modalidades: monoestável, astável e astável disparado.

Na operação monoestável, o circuito só entra em funcionamento a partir de um pulso externo.

Com o pulso começa a temporização e, depois de decorrido o intervalo previsto, a saída passa do nível lógico 0 para o nível lógico 1 (pino 3).

Na operação astável disparada, a aplicação de um pulso externo leva o circuito à operação.

No final do ciclo, entretanto, ele reinicia automaticamente a temporização, mesmo não havendo outro pulso de disparo.

Na operação astável ou livre em intervalos regulares determinados pelos componentes externos, a saída passa do nível alto para o baixo e vice-versa.

Na figura 4 temos um circuito aplicativo na versão monoestável (disparado) e astável disparado.

Figura 4 – Versão monoestável

O tempo pode ser calculado facilmente pela fórmula já vista em função dos componentes usados.

Alterações podem ser feitas sem problemas.

Através do potenciômetro, fazemos o ajuste de tempo numa boa faixa de va1ores, no caso com um máximo em tomo de 10 segundos.

Para 22 uF já teremos 100 segundos e para 220 uF teremos 1000 segundos, ou aproximadamente 16 minutos.

A partir dos 470 uF é conveniente aumentar o valor do resistor, que não deve ultrapassar 1M.

A excitação de uma carga externa pode ser feita de diversas maneiras, como mostra a figura 5.

Figura 5 – Excitando carga externa

Temos, então, desde a simples excitação de um LED de aviso até a ativação de um relé ou mesmo um SCR.

Para alimentação do relé pode ser usada uma segunda fonte com tensão de 6 a 12 V.

Finalmente, na figura 6, temos um circuito de operação livre, ou seja, um astável de longo período.

Figura 6 – Operação astável

O tempo obtido também pode ser calculado da mesma forma que no caso anterior e é da ordem de10 segundos.

Para se obter intervalos muito maiores, a ligação de dois integrados em cascata deve ser feita.

No caso, deixamos a rede de tempo do segundo integrado desligada (pinos 1 e 7) e aplicamos no pino 8 a saída do primeiro.

A divisão da frequência gerada pelo clock do primeiro ficará dividida por 128 x 128 =16384.

Isso nos 1eva a uma configuração cujo período de temporização passa a ser dado pela fórmula:

T = 16384 X R X C

Para um capacitor de 100 uF e um resistor de 1M obtemos, então:

T = 16384 x 10⁶ x100 x10^-6

T = 1638400 segundos

Convertendo para minutos:

t = 27 306,6 minutos

Convertendo para horas:

t = 455 horas

Convertendo para dias:

t = 18,96 dias

A ligação de 3 unidades permite uma temporização dada pela fórmula:

T = 2097152 x R x C

Veja quanto podemos obter de temporização com os mesmos componentes do exemplo anterior.

O resultado será 2426 dias!