Mini Timer (ART2893)

Um timer de bolso ou de bancada para curtos intervalos de tempo é o que descrevemos neste artigo. Para você cronometrar jogadas em partidas de xadrez, limitar tempos de respostas em questionários orais ou simplesmente para lembrá-lo de algum aparelho ligado.

Existem muitos tipos de timers nas publicações técnicas para o leitor fazer sua escolha. Os grandes que servem para ligar ou desligar aparelhos domésticos de potências que vão até alguns milhares de watts; os de longos períodos que podem executar uma função depois de diversas horas ou mesmo dias, e finalmente os pequenos que simplesmente dão um alerta ao proprietário depois de decorridos intervalos que vão de alguns segundos até alguns minutos.

É claro que comparar todos estes tipos não tem muita lógica, a não ser quando analisamos os seus princípios de funcionamento. Um timer de bolso não serve para ligar ou desligar uma carga de grande potência como um televisor ou um condicionador de ar, mas pode ser de grande utilidade para avisá-lo de que o tempo de uma jogada de xadrez ou de impressão de um filme é terminado. Para cada função ou aplicação existe portanto um tipo de timer apropriado. (figura 1)

Figura 1

O que propomos aos leitores neste artigo é um timer pequeno para intervalos de tempo até alguns minutos. Este timer não servirá para ligar ou desligar aparelhos depois de um certo tempo, mas mesmo assim o leitor verá que ele pode ter as seguintes utilidades:

Avisá-lo do encerramento do tempo para uma jogada numa partida de xadrez ou outro jogo.

Determinar e limitar o tempo de resposta para exames orais em escolas. Se você é professor eis aqui uma interessante montagem prática para ajudá-lo em suas aulas.

Determinar tempos de impressão de chapas para fabricação de circuitos impressos pelo método fotográfico.

Limitar tempos de chamadas interurbanas no telefone.

Limitar tempos de exercícios físicos.

É claro que além destas utilidades o leitor poderá encontrar muitas outras.

O tipo de indicação de tempo pode ser escolhido pelo leitor por uma chave.

Temos a indicação visual em que uma lâmpada ou LED acende no final do prazo regulado, e a indicação auditiva em que uma cigarra (buzina de bicicleta) é acionada.

Extremamente simples de montar, este timer pode ser alojado numa caixa plástica do tamanho de uma saboneteira sendo alimentado por pilhas comuns de grande durabilidade, pois nos tempos de espera o consumo é desprezível.

COMO FUNCIONA

Este aparelho é formado por duas etapas que exercem funções distintas sendo representadas no diagrama de blocos da figura 2.

Figura 2

A primeira etapa representa o circuito “contador de tempo" que nada mais é do que um oscilador de relaxação de longo período com transistor unijunção.

O diagrama básico deste oscilador é mostrado na figura 3 funcionando do seguinte modo: temos um capacitor (C) e um resistor (R) ligados de tal modo que o capacitor se carrega lentamente através do resistor. Quanto maiores forem estes componentes mais longa é a carga e portanto maior o intervalo de tempo que poderemos obter.

Figura 3

Pois bem, o transistor unijunção cujo emissor é ligado ao capacitor “sente" a sua carga disparando quando ela atinge certo valor.

Como o transistor unijunção não tem potência suficiente para acionar a cigarra ou lâmpada é preciso uma etapa adicional neste circuito que também tem outra função conforme explicaremos.

Esta etapa representada na figura 4 utiliza um SCR (diodo controlado de silício) que funciona como uma “chave" operada por sinais elétricos, no caso o pulso produzido pelo transistor unijunção.

Figura 4

O que ocorre é que o pulso produzido pelo unijunção tem curta duração», mas sua intensidade é suficiente para disparar o SCR.

O SCR ao ser disparado apresenta um comportamento interessante para nós: ele permanece ligado mesmo depois que o pulso do transistor unijunção desaparece, o que quer dizer que a lâmpada indicadora ou a cigarra permanecem acionadas mesmo depois que o pulso do unijunção se foi e para desligar o aparelho é preciso a nossa ação externa. Basta desligar momentaneamente a sua alimentação.

Os tempos obtidos neste timer dependem fundamentalmente de dois componentes: o capacitor C e o resistor R.

O capacitor C tem seu valor limitado em 470 uF enquanto que o resistor R não deve ser maior que 1M quando então intervalos da ordem de até 8 minutos podem ser conseguidos. Mas, para facilitar o uso deste aparelho em lugar de R fixo, usamos um potenciômetro por onde regulamos os tempos de um mínimo (alguns segundos) até o máximo indicado.

A precisão na obtenção de uma escala para este timer depende de diversos fatores como, por exemplo, a tolerância dos componentes usados que normalmente é de 10% ou 20% para os resistores, mas que chega a 50% para os capacitores, o que significa que uma marcação precisa desta só deve ser feita com a ajuda de um cronômetro depois de montado o aparelho.

OS COMPONENTES

Como os componentes usados nesta montagem são poucos e comuns não acreditamos que o leitor tenha qualquer problema em obtê-los.

O único componente não eletrônico que deve ser conseguido com mais cuidado é a cigarra que nada mais é do que uma "buzina de bicicleta”.

Esta deve ser do tipo de 3 ou 6V, determinando então, esta tensão, a tensão de alimentação do aparelho e da lâmpada incandescente que deve ser igual. Na falta da cigarra os leitores mais habilidosos podem fazer a montagem de um oscilador eletrônico conforme o circuito da figura 5.

Figura 5

O SCR deve ser do tipo MCR106 ou IR106. Recomendamos que o leitor não use equivalentes e que prefira o tipo de 50 V que é o de menor custo se bem que os de 100, 200 e 400 V devam funcionar satisfatoriamente já que este valor refere-se apenas à tensão que eles suportam" e não à tensão com que devam funcionar.

O transistor unijunção é do tipo 2N2646, bastante comum em nosso mercado. O leitor poderá eventualmente experimentar equivalentes plásticos, mas deve tomar cuidado com a identificação de seus terminais na hora da montagem.

É utilizada uma chave H para ligar e desligar o aparelho e não um interruptor simples. O motivo é explicado: ao mesmo tempo em que a chave desliga o timer ela põe em curto os terminais do capacitor descarregando-o completamente de modo que o novo ciclo que vier depois comece do zero.

Sem esta chave o aparelho apresentaria imprecisão no segundo ciclo de funcionamento em vista da carga residual do capacitor. O leitor pode usar uma chave HH deslizante ou de qualquer outro tipo.

O ajuste de tempo é feito por meio de um potenciômetro de 1M. Este pode ser linear ou log e mesmo na ausência deste valor o leitor pode empregar um de 470 k caso, entretanto, em que o tempo máximo obtido ficará reduzido à metade.

Para o capacitor eletrolítico o leitor deve tomar cuidado, pois da sua qualidade dependerá o bom funcionamento do timer. Seu valor pode estar entre 220 uF e 470 uF (maior valor: maior tempo) e a sua tensão de trabalho pode ser igual ou superior à 12V. Observamos que se os capacitores apresentarem fugas excessivas o timer pode não funcionar porque não é atingida no emissor do transistor unijunção a tensão necessária ao seu disparo.

Temos finalmente os elementos adicionais que admitem muitas variações: o suporte de pilhas por exemplo que depende da tensão da cigarra e da lâmpada; a caixa para a montagem que depende do tamanho da cigarra e do suporte de pilhas e finalmente fios, solda, ponte de terminais, etc.

MONTAGEM

Por ser simples a montagem o leitor pode usar como base para fixação (soldagem) dos componentes uma pequena ponte de terminais.

Siga o diagrama da figura 6 para a realização da montagem e a disposição real dos componentes mostrada na figura 7.

Figura 6

Figura 7

Alguns cuidados devem ser tomados com a colocação dos componentes pelo que recomendamos que o leitor siga a seguinte sequência para a montagem, principalmente se não tiver muita experiência.

a) Comece aquecendo seu soldador por uns 5 ou 10 minutos e depois estanhando bem sua ponta (molhando-a com solda).

b) Solde em primeiro lugar o SCR na ponte de terminais observando sua posição segundo a figura 7. Veja que o lado metálico fica para baixo.

c) Solde a seguir o transistor unijunção observando também sua posição que é dada pelo ressalto em seu invólucro cuja orientação deve ser a mesma da figura 7.

d) Solde os resistores observando seus valores que são dados pelos anéis coloridos em seu corpo. Faça a soldagem rapidamente para que o calor gerado não os afete.

e) Para soldar o capacitor eletrolítico você deve observar a sua polaridade, ou seja, o sinal de ( +) ou (-) marcado no seu corpo obedecendo a colocação segundo os desenhos.

f) A próxima etapa será a ligação dos componentes externos, saber:

- A lâmpada (ou LED se o leitor preferir, caso que deve seguir a ligação da figura 8), não sendo neste caso preciso observar sua polaridade.

Figura 8

- A cigarra, caso em que deve ser obedecida a sua polaridade de ligação se está for marcada nos seus terminais.

- A chave liga/desliga tomando cuidado para que os fios correspondentes ao capacitor fiquem certos.

- O suporte das pilhas observando a sua polaridade.

Antes de colocar todas as peças na caixa o leitor pode fazer uma prova inicial de funcionamento.

PROVA E USO

Confira todas as ligações. Se tudo estiver em ordem, coloque as pilhas no suporte obedecendo sua polaridade.

Coloque inicialmente o potenciômetro na sua posição de menor tempo que corresponde a "todo para a esquerda". Ligue“ a chave geral que dá partida ao aparelho. A chave seletora pode estar na posição correspondente à indicação visual ou auditiva (esta chave é igual a que liga o aparelho, não devendo o leitor fazer confusão no seu acionamento).

Decorrido o tempo de alguns segundos a lâmpada ou cigarra deve ser acionada.

Se na posição correspondente à cigarra esta der apenas um toque breve no tempo marcado, será preciso ligar um diodo do tipo 1N4002 ou 1N4004 do modo mostrado na figura 9.

Figura 9

Completada a verificação de funcionamento coloque os componentes na caixa e comparando os tempos com um cronômetro faça uma escala, para o seu timer.