Em aplicações industriais, robótica e mesmo automatismo um circuito de fonte de alimentação que possa ligar automaticamente apenas depois de um tempo programado pode ser de grande utilidade. O circuito que descrevemos pode ser ajustado para fornecer tensões de até 25 V com correntes de até 3 A e com retardos ajustáveis de até aproximadamente 1 hora.
Descrevemos a montagem de um bloco de projeto que reúne num circuito um sistema de retardo ajustável com base no circuito integrado 555 e um circuito regulador de tensão que pode ser controlado pelo bloco de retardo.
Na condição de espera a tensão de saída se mantém em 1,25 V (a tensão do zener interno do LM350T) e quando o intervalo de tempo ajustado termina, a saída vai ao valor ajustado exigido pela carga alimentada até 25 V com até 3 A de corrente.
A tensão mínima de saída na condição de espera de 1,25 V pode ser reduzida a zero com um artifício que será explicado no texto caso isso seja necessário.
Características:
* Tensão de entrada: 2 V acima da tensão de saída até 35 V
* Corrente máxima de saída: 3 A
* temporização máxima: em torno de 1 hora
* Disparo: manual ou por circuito externo
* Sistema de temporização: analógico
COMO FUNCIONA
Pressionando o interruptor S2 ou ainda aplicando-se um pulso negativo neste ponto do circuito, o temporizador 555 tem sua saída levada ao nível baixo por um intervalo de tempo que depende tanto do ajuste de P1 como do valor de C2.
O valor máximo de C2 é determinado pelas fugas deste componente chegando nas melhores aplicações a 2 200 uF. Para P1 também temos o problema das fugas de C2 limitando seu valor, o que estará em torno de 2,2 M ohms.
Com estes valores limites teremos uma temporização superior a 1 hora. Lembramos que a precisão depende do ajuste de P1 e das próprias características dos componentes usados neste setor.
Com a saída do 555 no nível alto o transistor Q1 de controle é saturado aterrando o terminal de controle do regulador de tensão LM350T de modo que sua saída adquire o valor mínimo.
Neste circuito integrado regulador de tensão este valor mínimo é dado pelo zener interno de 1,25 V.
Caso o leitor precise que a saída fique em zero neste intervalo de temporização existe a possibilidade de se usar o circuito da figura 1 que aplica uma tensão negativa (-1,25 V) ao terminal de controle durante a temporização levando a saída assim a um valor muito próximo de zero.
No circuito mostrado na figura 1 o zener de 1,25 é na realidade obtido pelo uso de dois diodos comuns polarizados no sentido direto.
Quando o intervalo programado para o timer termina, a saída (pino 3) volta ao nível baixo, cortando o transistor Q1.
Nestas condições prevalece a tensão ajustada pelo potenciômetro de 10 k ohms (P2) na definição da tensão de saída do LM350T.
Neste potenciômetro ajustamos então a tensão de saída da fonte após a temporização.
Depois disso a saída permanece por tempo indeterminado no valor ajustado até que um novo pulso de comando venha disparar o temporizador e uma nova temporização ou corte ocorra.
Uma possibilidade interessante para um projeto é emitir o pulso de comando quando ocorrer uma sobrecarga ou ainda quando houver uma elevação de temperatura (usando um sensor) caso em que o corte da alimentação por um certo tempo possibilita a eliminação da causa do problema.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo do bloco de temporização que pode ser facilmente agregado a um projeto mais complexo.
Na figura 3 damos uma sugestão de placa de circuito impresso para uma montagem independente.
O circuito integrado regulador de tensão LM350T deve ser montado em radiador de calor compatível com a corrente que deve ser controlada.
O capacitor C2 pode ter seu valor na faixa de 100 uF a 2 200 uF com tensão de trabalho um pouco maior que a usada na alimentação.
O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho um pouco maior que a tensão de entrada e C3 uma tensão de trabalho um pouco maior que a tensão que se pretende usar na saída.
No nosso projeto temos a inclusão do setor de alimentação que pode ser eliminado conforme a aplicação já que o bloco pode fazer parte de outro projeto. Neste caso, alterações no desenho da placa de circuito impresso devem ser previstas.
Neste caso, os diodos usados devem ser de acordo com a intensidade de corrente que vai ser fornecida à carga.
Podem inclusive ser usados outros circuitos reguladores de tensão que tenham as mesmas características dl LM350T mas de outras faixas de corrente como o LM150, etc.
Os demais componentes não são críticos admitindo-se inclusive equivalentes.
AJUSTE E USO
Para testar o circuito abra o potenciômetro P2 de modo a obter a máxima tensão de saída e ligue um voltímetro na saída da fonte.
Coloque o potenciômetro P1 na posição de menor temporização e alimente o circuito.
Se na sua aplicação for exigido o reset obrigatório da fonte ao se ligar a alimentação pode ser agregada a rede da figura 4.
Com o estabelecimento da alimentação a saída vai a sua tensão normal ou ajustada por P2. Pressionando S1 por um instante, a tensão deve cair a 1,25 V na saída (ou zero) conforme a versão) e assim permanecer por algum tempo.
Se quiser elabore uma escala de tempos para o potenciômetro P1 usando um cronômetro ou relógio para esta finalidade. Observamos que a precisão desta escala não pode ser grande principalmente lembrando que no redisparo nunca encontramos C2 completamente descarregado, ou seja, a sua carga no segundo disparo não começa do zero. Para que isso ocorra deve haver algum sistema adicional que descarregue o capacitor completamente no final de cada temporização.
Na figura 5 temos uma sugestão de circuito de proteção em que o disparo do 555 é feito quando a corrente no circuito ultrapassa certo valor.
Este valor corresponde a aproximadamente 0,6 dividido pelo valor do resistor Rx ligado entre o emissor e a base do transistor de proteção.
No nosso projeto original incluímos já o transformador e a etapa de retificação e filtragem para uma fonte que pode fornecer até uns 22 V de saída.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado
CI-2 - LM350T - circuito integrado regulador de tensão
D1, D2 - 1N5404 - diodos retificadores
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 47 k ohms
R2 - 10 k ohms
R3 - 1 k ohms
R4 - 220 ohms
P1 - 1 M ohms - potenciômetro ou trimpot
P2 - 10 k ohms - potenciômetro ou trimpot
Capacitores:
C1 - 2 200 uF/40 V - eletrolítico
C2 -100 a 2 200 uF/ 25 V - eletrolítico - ver texto
C3 - 100 uF/25 V - eletrolítico
Diversos:
F1 - 1 A - fusível
S1 - Interruptor simples
S2 - Interruptor de pressão NA
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 15 + 15 V x 3 A
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, radiador de calor para o circuito integrado LM350T, suporte de fusível, cabo de força, botões para os potenciômetros (se usados), soquete para o circuito integrado, fios, solda, etc.
