Sequencial de 4 Canais (ART2380)

Monte um jogo de luzes que correm no sentido que você determinar, e na velocidade que você ajustar para decorar salões de festas, vitrines, anúncios luminosos, árvores de natal etc. Você também pode usar este circuito num interessante circuito de semáforo de trânsito com tempos ajustáveis. Suportando até 4 ampères em cada saída, este sistema pode alimentar até 3 520 watts de lâmpadas na rede de 220 V e a metade em 110 V.

Jogos de luzes sequenciais encontram muitas aplicações importantes tanto recreativas como profissionais.

O jogo que apresentamos é um destes casos, podendo ser usado em decoração, sinalização, anúncios luminosos e até no controle sequencial de dispositivos de potência.

As possíveis aplicações práticas para este projeto são as seguintes:

- Decorações de salões de festas ou bares;

- Decoração de vitrines;

- Decoração de árvores de natal;

- Controle de dispositivos industriais;

- Simulador de presença;

- Semáforo.

O circuito é bastante simples e pode ser usado tanto na rede de 110 V como de 220 V. O controle de velocidade permite ciclos de acendimento de 10 por segundo a 1 em cada 15 ou 20 segundos.

Todos os componentes usados são absolutamente comuns no nosso mercado e de baixo custo.

CARACTERÍSTICAS

Número de canais: 4;

Corrente por canal: 4 A;

Tensão de alimentação: 110/220 V;

Potência máxima por canal: 880 W em 110 V e 1760 W em 220 V;

Faixa de velocidade: 0,01 a 10 Hz;

Número de integrados: 4;

Tipo de controle da carga: meia onda.

COMO FUNCIONA

Na figura 1 temos uma divisão em blocos deste aparelho, por onde analisaremos o seu princípio de funcionamento.

Figura 1 – Diagrama de blocos

Na primeira etapa temos o oscilador de “clock” que determina a velocidade de corrimento das lâmpadas. Usamos o conhecido 555 como multivibrador astável tendo a frequência ajustada em P1 e fixada na sua faixa por C3.

Este capacitor pode ser diminuído para 470 nF ou mesmo 220 nF se desejamos taxas de corrimento mais rápidas, e aumentado para 4,7 ou mesmo 10 uF para corrimentos muito lentos, como por exemplo num semáforo.

Num simulador de presença, este valor pode chegar a 100 uF ou mesmo 220 uF.

A frequência deste oscilador pode ser calculada com aproximação pela fórmula: f = 1,45/((Ra+2Rb)xC)

Onde:

F é a frequência em Hertz;

Ra é a resistência dada por R1 e P1 no diagrama;

Rb é a resistência de R2 no diagrama;

C é C3 no diagrama em Farads.

O sinal do astável 555 é aplicado à entrada de dois flip-flops JK existentes num integrado 7474. Este integrado funciona como. um contador divisor por 4, fornecendo saídas binárias nos pinos 3, 5, 6 e 8.

Para obtermos um acionamento sequencial 1 de 4 passamos o sinal binário para um conjunto de portas NAND de um integrado 7400 que consiste na terceira etapa de nosso circuito.

Obtemos então a cada 4 pulsos gerados pelo 555 um pulso numa das 4 saídas do 7400 que corresponde aos pinos 3, 6, 8 e 11.

Estes pinos vão ao nível LO, um de cada vez, excitando assim 4 transistores do tipo PNP colocados a seguir.

Assim, em cada um dos pulsos, somente um dos transistores conduz acendendo o LED correspondente e excitando os componentes da etapa final que é a etapa de potência formada por SCRs.

Uma tabela verdade para o acionamento sequencial pode ser feita como se segue:

 

A excitação das etapas de potência com SCRs é feita de modo direto. Os 5 V aproximadamente aplicados às comportas destes SCRS são suficientes para provocar seu disparo mantendo-os em plena condução enquanto os sinais nas saídas do integrado 7400 estiverem no nível LO.

Veja que os transistores operam justamente como inversores para o disparo dos SCRs.

Os 4 LEDs usados como monitores permitem verificar o acionamento de cada saída, o que é interessante quando são controladas lâmpadas remotas.

Temos ainda que considerar a fonte de alimentação que, com a ajuda de um integrado 7805, fornece 5 V de tensão estabilizada para os integrados 1TL.

O fusível de 10 A protege o circuito em caso de eventuais curtos, e a chave seletora de tensões permite a ligação do aparelho tanto em redes de 110 V como 220 V.

Observe a ligação no diagrama de um ponto comum de terra (1) tanto ao setor de alta como de baixa tensão. Esta ligação é indispensável para o funcionamento do aparelho.

Observamos que, ao contrário do que alguns podem pensar, a ligação única comum do setor de alta tensão com o de baixa não significa que passem 110 V para os integrados que só suportam 5.

Para haver esta passagem teriam de existir dois pontos no circuito de baixa tensão comuns ao de alta, pois a corrente só pode circular entre dois pontos.

No entanto, este ponto é indispensável, pois existem partes do circuito em que circulam correntes comuns aos como, por exemplo, nos circuitos de comporta do SCR, conforme mostra a fig. 2.

Figura 2 – Percursos de alta e baixa tensão

Sem percurso para as duas correntes não haveria disparo possível para o SCR.

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do sistema sequencial de 4 canais,

Figura 3 - Diagrama do aparelho | Clique na imagem para ampliar |

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

Para os circuitos integrados são usados soquetes Molex, e o transformador é colocado fora da placa. Os SCRs devem ser dotados de bons radiadores de calor.

Se tiverem de trabalhar no limite de potência é até conveniente que sejam montados externamente, na parte posterior da caixa.

Os resistores são todos de 1/8 ou ¼ W com 10 ou 20°/o de tolerância. Os capacitores eletrolíticos são de valores comuns e suas tensões de trabalho são as seguintes: para C1 recomendamos pelo menos 16 V, e para os demais pelo menos 6 V.

A polaridade destes capacitores deve ser observada na montagem.

O transformador T1 pode ter 6 ou 9 V de tensão de secundário com corrente de aproximadamente 500 mA. O primário é para tensões de 110 V e 220 V, ou então a tensão de sua rede, caso em que S2 será eliminada.

É conveniente usar S1 separada de P1, sendo a chave capaz de suportar correntes elevadas.

X1, X2, X3 e X4 são tomadas de ligação para os jogos de lâmpadas a serem acionados. Pode-se trocar estas tomadas por barras determinais com parafusos.

O transformador ficará fixo na própria caixa e a placa de circuito impresso parafusada com separadores.

Os controles ficarão acessíveis na parte frontal. Os LEDs são optativos, podendo ser empregados os redondos vermelhos comuns com suportes.

Os integrados TTL (7474 e 7400) são da série normal. Não devem ser empregados equivalentes.

PROVA E USO

A prova de funcionamento é muito simples. Basta ligar a unidade à rede local e acionar S1 depois de verificar se S2 se encontra na posição de tensão correspondente.

Ajustando-se P1 os LEDs devem correr acendendo um de cada vez. Se algum LED não acender, diminua a velocidade de corrimento e meça a tensão no pino Correspondente do CI-3.

Se a tensão cair a zero no ponto indicado e o LED correspondente não acender, verifique o transistor e o próprio LED que podem estar invertidos, queimados ou com problemas.

Se não houver queda de tensão no pino correspondente então o problema pode estar no integrado.

Se não houver corrimento, veja com o multímetro se existe oscilação no pino 3 de CI-1. Ligando o multímetro na escala de tensões e reduzindo-se a velocidade de P1 deve haver a oscilação do ponteiro

Um LED ligado ao pino 3 também serve de monitor de oscilação como mostra a figura 5.

Figura 5 – Sinais no circuito

Para verificar a etapa de potência basta ligar lâmpadas comuns nas saídas X1, X2, X3 e X4. A cada acendimento de um LED a lâmpada ligada à tomada correspondente deve acender.

Se isso não acontecer verifique o SCR pode estar com problemas.

Comprovado o funcionamento podemos pensar no uso.

Na figura 6 temos a ligação de séries de lâmpadas comuns. Cada série não pode ter mais do que 440 watts de lâmpadas em 110 V ou 880 W em 220 V.

Figura 6 – Ligação de lâmpadas

Na figura 7 temos uma disposição alegórica bastante interessante para efeitos de decoração.

Figura 7 – Disposição alegórica

Na figura 8 temos um semáforo, em que usamos os 4 ciclos sendo 2 para a luz amarela.

Figura 8 - semáforo

Finalmente, se o leitor quiser usar o sistema como simulador de presença, deve aumentar CS para 100 uF ou mais e ligar nas saídas lâmpadas colocadas em pontos estratégicos de sua casa.

Não ligue nas saídas aparelhos eletrônicos, pois o controle é de meia onda podendo danificá-los. Ligue apenas lâmpadas, aquecedores de pequena potência, ventiladores etc.