Cargas de corrente contínua de potência (até 3 ampères) com tensões de alimentação na faixa de 6 a 18 volts podem ser controladas com este circuito. Dentre as aplicações sugeridas temos o controle de brilho de lâmpadas incandescentes, controle de temperatura de elementos de aquecimento, controle de velocidade de motores elétricos e muitas outras. O circuito ainda inclui uma chave de reversão de polaridade que pode ser usada, por exemplo, para inverter o sentido de rotação de um motor de corrente contínua.
O controle de cargas de corrente contínua por meio de um potenciômetro ou reostato eletrônico tem grandes vantagens quando analisamos o seu rendimento e também versatilidade. O controle que apresentamos neste artigo pode variar a potência aplicada a uma carga de corrente contínua numa faixa de 0 a 100% e pode operar com uma faixa muito grande de tensões. De fato, as tensões de alimentação podem ficar entre 6 e 18 volts e as correntes entre 50 mA e 3 ampères.
O circuito é bastante simples e possui uma chave de reversão de polaridade onde se pode inverter o sentido de rotação de motores ou ainda usar o circuito para alimentar circuito de modo seletivo com o uso de diodos sensores de polaridade nas cargas.
Poderemos intercalar este circuito entre fontes de alimentação ou baterias que alimentam cargas de corrente contínua e as próprias cargas.
As características principais do circuito são:
* Faixa de tensões de entrada: 6 a 18 volts
* Faixa de tensões de saída: 0 a 18 volts ou o máximo da entrada
* Corrente de carga: 50 mA a 3 ampères
* Número de transistores usados: 2
COMO FUNCIONA
O que temos é uma configuração básica de reostato em que são usados dois transistores em acoplamento direto (Darlington) sendo um de baixa potência e outro de alta potência que deve ser montado num bom radiador de calor.
A tensão de saída do transistor de potência é determinada pela corrente de base do primeiro transistor a qual é dada pela posição do cursor de um potenciômetro.
Os dois transistores começam a conduzir quando a tensão na base do primeiro atinge aproximadamente 1,2 volts, valor este que é dado com aproximação pelo resistor R3 que representa o mínimo do controle. Eventualmente este resistor deve ser alterado para se obter o mínimo real de tensão de saída de modo a compensar as tolerâncias dos componentes usados.
À medida que a tensão na base do transistor tende a aumentar, pelo deslocamento do cursor do potenciômetro, aumenta a condução dos transistores e com isso a potência aplicada a carga que é ligada ao circuito de emissor do segundo transistor (2N3055).
A linearidade do circuito é bastante boa e uma proteção contra variações de tensão (inércia) é dada pelo capacitor C2. Para uma resposta muito rápida, este capacitor pode ser reduzido para valores até 100 nF.
Na entrada temos um LED indicador comum resistor em série que depende da tensão aplicada. A tabela abaixo dá os valores sugeridos para resistores de 1/8 W com 5% a 20% de tolerância:
Tensão de entrada Resistor R1
6 V 560 ohms
9 V 1 k ohms
12 V 1,2 k ohms
15 V 1,5 k ohms
18 V 2,2 k ohms
O capacitor C1 proporciona uma filtragem adicional para a tensão de entrada.
MONTAGEM
Na figura 1 temos o diagrama completo do nosso potenciômetro eletrônico.
A montagem do circuito numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.
O transistor Q2 deve ser montado num bom radiador de calor, principalmente se a carga controlada exigir corrente acima de 1 A. O potenciômetro P1 pode ser linear rotativo e até incluir a chave que liga e desliga a alimentação.
O LED é vermelho comum e os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho pelo menos 50% maior que a tensão de entrada prevista para o projeto.
Sugerimos a instalação do aparelho em caixa com o radiador do lado externo para facilitar a dispersão do calor gerado.
PROVA E USO
Basta ligar a entrada do circuito à saída da fonte de alimentação e na saída a carga que deve ser controlada. Não ligue aparelhos eletrônicos que sejam sensíveis à variações de tensão como amplificadores, rádios e outros que devem ter sua potência controlada de outra forma. Este controle serve basicamente para cargas resistivas como lâmpadas e elementos de aquecimento ou cargas indutivas como solenoides, eletro-imãs e motores.
Para testar use uma lâmpada incandescente de 12 V (de lanterna de carro, por exemplo) e alimente o circuito com 12 V na entrada.
Atuando-se sobre o potenciômetro de controle deveremos observar a mudança de brilho da lâmpada. Se for usado um motor para o teste, deve ser observada variação de sua velocidade e força.
Comprovado o funcionamento do aparelho é só fazer sua instalação definitiva com a carga que deve ser controlada. Utilize fio grosso se a carga exigir corrente maior que 1 ampere.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
Q2 - 2N3055 - transistor NPN de potência
LED - LED vermelho comum
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - ver texto
R2, R3 - 470 ohms
R4 - 47 ohms
P1 - 10 k ohms - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 100 uF/25 V - eletrolítico
C2 - 10 uF/25 V - eletrolítico
Diversos:
S1 - Chave de 2 pólos x 2 posições
Placa de circuito impresso, radiador de calor para o transistor de potência, botão para o potenciômetro, caixa para montagem, suporte para o LED, fios, solda, etc.
