Se você está cansado de "levar aquela bronca" por adormecer na sala e deixar a TV ligada até a manhã seguinte, este artigo poderá lhe ser útil. O projeto que propomos é de um temporizador, que poderá ser utilizado para controlar o tempo de acionamento de televisores, aparelho de som ou outros dispositivos de maior potência.
Nota: Artigo publicado na Revista Saber Eletrônica de 1989.
Desligar o televisor, um aparelho de som, um ventilador ou qualquer outro aparelho de baixa ou média potência (até uns 120W) são as mais simples aplicações que se poderia, de imediato, imaginar para este temporizador. No entanto, muitas outras poderão ser idealizadas e realizadas por qualquer montador que esteja disposto a testar este dispositivo com outros tipos de carga. O limite para as aplicações fica determinado apenas pela imaginação do montador e pela potência consumida pela carga.
O CIRCUITO
Como podemos ver na figura 1. o circuito deste temporizador é bastante simples, não oferecendo nenhuma dificuldade, nem mesmo ao montador iniciante. O circuito é constituído por 3 partes principais, sob o ponto de vista de seu funcionamento: o controle de tempo, a fonte estabilizada e o circuito de acionamento da carga.
O controle de tempo foi elaborado em torno de um circuito integrado LM555, o qual é alimentado por uma tensão estabilizada de 7,5V. Este tipo de alimentação foi implementado visando obter a máxima precisão possível mesmo quando a tensão da rede sofrer variações consideravelmente grandes.
A fonte estabilizada fornece alimentação ao circuito de controle de tempo através do transistor Q1 (TIP31), cuja base recebe uma tensão de referência proveniente de um diodo zener de 8.2V. No emissor deste transistor é, então obtida a tensão de 7,5V, que será levada ao pino 8 do circuito integrado. Como a corrente exigida pelo circuito é extremamente pequena, não há necessidade de se utilizar dissipador de calor nesse transistor. O transformador T1 é do tipo que tem dois primários de 115V e um secundário de 9 -I- 9V (AC), 500mA com derivação central.
O acionamento da carga é feito por um triac do tipo o qual a alimenta diretamente a partir da rede. Este triac fornece tensão à carga quando o mesmo recebe em seu "gate" uma polarização positiva proveniente do pino 3 do circuito integrado LM555 através de um resistor de 470Ω. Isso é válido para o caso de o temporizador estar operando no modo "TEMPO". Estando a chave CH1 ajustada na posição "5", por exemplo, ocorrerá que quando acionarmos CH2, o transformador T1 receberá tensão alternada em seus primários e, consequentemente, fornecerá também tensão alternada em seu secundário. Esta tensão alternada disponível no secundário de T1 após ser retificada, filtrada e estabilizada, alimentará por sua vez, o circuito integrado iniciando assim, o processo de temporização.
Quando o circuito do temporizador recebe a tensão proveniente da fonte, o capacitor de 220nf: se carrega rapidamente através do resistor de 5.6k9 que está ligado, entre o pino 2 do integrado e o terminal positivo da alimentação. Isso faz com que um pulso negativo seja aplicado à entrada de limiar inferior do LM555, provocando um estado "ativado" ("set") no flip-flop RS interno do integrado e fazendo com que sua saída (pino 3) assuma um nível alto.
Estando a saída do LM555 em nível alto, o "gate" do TIC236D será polarizado positivamente, conduzindo e fornecendo alimentação à carga. Mesmo depois que o usuário tiver cessado a pressão sobre a chave normalmente aberta CH2, a carga continuará sendo alimentada, pois o triac estará alimentando também a fonte do temporizador, e consequentemente o temporizador que, por sua vez, polarizará o "gate" do triac positivamente, fazendo-o conduzir, e formando, desta forma, um circuito fechado ("loop") que, por seus próprios meios, se mantém em atividade.
Ocorre, porém, um fato que impede o circuito de se manter em funcionamento por tempo indeterminado: a carga do capacitor de temporização, através do resistor selecionado pela chave de "TEMPO" CH1.
Desde que o circuito foi acionado, o capacitor de 47gF, que está ligado entre o pino 6 do LM555 e o terminal negativo da alimentação, vem se carregando através do resistor de 4,92M2, selecionado pela posição "5" da chave de "TEMPO". Após o decorrer de um determinado período, esse capacitor terá se carregado de maneira tal que a tensão presente entre o pino 6 do integrado e a "terra" terá ultrapassado 2/3 da tensão de alimentação. Tendo, então, isso ocorrido, a entrada de limiar superior do LM555 estará polarizada por uma tensão positiva suficiente para provocar um estado "desativado" ("reset") no flip-flop RS interno do integrado, fazendo com que sua saída assuma um nível baixo, levando, consequentemente, o TIC236D ao corte e desativando, assim, a carga e também o próprio temporizador. Desta forma, um tempo de 5 minutos terá se passado.
O valor resistivo de 4,92MΩ, anteriormente citado, refere-se à associação em série de dois resistores: um de 4,7MΩ e outro de 220kΩ. São, sem dúvida, dois valores facilmente encontrados no mercado de eletrônica. Mas se você tiver a facilidade de obter resistores de precisão (1 % de tolerância), de valor aproximado a 4,92MΩ, deverá dar preferência ao uso destes para esta montagem.
Durante a utilização do temporizador, poderá acontecer que tenhamos a necessidade de interromper o processo de temporização antes que esta atinja o seu fim naturalmente. Neste caso, bastará pressionarmos a chave normalmente aberta CH3 e estaremos, assim, acionando a entrada "CLR invertida" (pino 4) do integrado LM555. Isso provocará o mesmo estado "desativado" ("reset") descrito anteriormente, desativando de forma exatamente idêntica a carga e também o próprio temporizador. No caso da localidade onde o temporizador esteja sendo utilizado ser servida somente por rede de 220VAC, como é o caso de algumas capitais brasileiras, é recomendável que não esqueçamos de colocar a chave CH4 na posição "220", para que o circuito não sofra nenhum dano.
Se desejarmos que o nosso televisor (ou qualquer outro aparelho que esteja conectado à saída do temporizador) funcione por tempo indeterminado, deveremos colocar a chave CH5 na posição "DIRETO"; deste modo, a carga estará funcionando independentemente de temporização. Já no modo "TEMPO", a carga será desativada no momento em que cessar o período de tempo determinado pela posição de CH1.
Para garantir ao triac uma vida longa, a corrente máxima a ser exigida pela carga foi fixada em um valor inferior a 1,5A, sendo este limite determinado pelo fusível F1.
MONTAGEM
Durante a montagem, certos cuidados deverão ser tomados para se evitar aborrecimentos futuros. Primeiramente, quanto ao circuito impresso, recomenda-se conferir cuidadosamente o mesmo depois de pronto, para certificar-se de que não há curto-circuito entre um traço de cobre e outro na placa.
Na figura 2 temos a placa de circuito impresso, onde podemos ver todos os detalhes sobre as conexões externas referentes ao transformador de alimentação, à chave "reset", ao led indicador de "TEMPO", à chave rotativa CH1, e ao "gate" do TIC236D.
No que se refere aos outros componentes que serão utilizados no temporizador, é aconselhável testar todos os semicondutores (transistor, diodos retificadores, diodo zener e led), todos os resistores e todos os capacitores eletrolíticos com um bom multímetro na escala de "OHMS" adequada (X1, X10, X100 ou X1000) para cada tipo de teste.
Depois de constatada a integridade de todos os componentes, bem como do circuito impresso, passaremos, então, à montagem propriamente dita. Podemos, por exemplo, soldar primeiramente o suporte de 8 pinos DIL na placa, destinado a receber em seus encaixes os pinos do circuito integrado LM555. Não é recomendável soldar o circuito integrado diretamente sobre a placa de circuito impresso, pois isso criaria, no futuro, muitas dificuldades quando da necessidade de substituição do mesmo (no caso deste se danificar acidentalmente, por exemplo).
É importante darmos preferência ao uso de solda de baixa temperatura de fusão (com alto percentual de estanho), que é a mais apropriada para a soldagem de semicondutores, garantindo, assim, que os mesmos não sejam submetidos à alta temperatura por um período de tempo muito grande (geralmente, esse período não deverá ser superior a 3 segundos). Para esta montagem, também é recomendável a utilização de fios de cores diferentes para cada função, para que não ocorra o fato de confundir-se uma determinada ligação com alguma de outro tipo. Quanto a esse risco, deve-se tomar um cuidado todo especial com as ligações que envolvem tensões de rede.
A chave "push-button" (normalmente aberta) CH2 deverá ser do tipo para correntes da ordem de 6A, para que a mesma possa ter uma longa durabilidade neste circuito. A recomendação quanto ao valor estabelecido como limite máximo para a corrente que circulará através da carga (que, como mencionado anteriormente, deverá ser inferior a 1,5A) não poderá ser negligenciada, para que possamos garantir, a longo prazo, um bom desempenho da chave CH2 e do triac. Portanto, em hipótese alguma, o usuário obterá vantagens em experimentar em F1 um fusível de valor superior ao de 1,5A indicado.
Quando às ligações dos primários do transformador de alimentação T1, recomenda-se revisá-las minuciosamente antes de conectar à rede o cabo de alimentação, para que se tenha a certeza de que os mesmos não estão defasados entre si, pois, se o transformador for ligado à rede com os primários invertidos (fora de fase) um em relação ao outro, corre-se o risco dos enrolamentos do mesmo queimarem em um curto espaço de tempo (da ordem de algumas dezenas de segundos).
A melhor maneira de se identificar a fase dos dois primários do transformador é conferindo as cores dos fios do mesmo, em comparação com as indicações do folheto fornecido pelo fabricante. Mas, no caso de estarmos utilizando um transformador cuja identificação nos seja desconhecida, o melhor meio é usarmos o bom senso na escolha das ligações, e depois o testarmos com um fusível de uns 0,5A (aproximadamente) em série com o primário (sem nenhuma ligação no secundário), ligando-o à rede, com a chave seletora de tensão (CH4) na posição correspondente à tensão disponível na mesma. Se o transformador produzir um zumbido e o fusível abrir, então a corrente excessiva nos primários evidenciará o erro de fase. Se, por outro lado, o fusível não sofrer sobrecarga e o transformador não apresentar nenhuma vibração estranha, a fase, então, estará correta.
Todos os componentes que têm polaridade definida exigem muito cuidado ao serem montados na placa. Se, por algum descuido, o circuito integrado, por exemplo, for encaixado no seu suporte na posição invertida, o mesmo será irremediavelmente danificado. Se outros componentes, como os capacitores eletrolíticos, o diodo zener, o transistor, o led ou os diodos retificadores, forem montados com polaridade invertida, os mesmos poderão se danificar ou, então, causar vários danos ao resto do circuito.
AJUSTES, PROVA E USO
Para se utilizar este temporizador, basta conectá-lo diretamente à rede, após ter selecionado a tensão 110/220V na chave CH4, e depois conectar à sua tomada de saída J2 o "plugue" do cordão de alimentação do aparelho a ser controlado por este circuito.
O modo mais simples de se utilizar o temporizador é como uma extensão temporizada, cujo circuito de tempo pode ser ativado ou desativado a qualquer momento que se desejar.
Desse modo, teremos uma extensão ligada, por exemplo, ao nosso aparelho de televisão e, quando quisermos colocar o mesmo em funcionamento, bastará colocarmos a chave CH5 do temporizador na posição, "DIRETO" e, então, pressionarmos o interruptor do televisor. Quando, em um determinado momento, houver a necessidade de submetermos o funcionamento desse aparelho de TV à temporização, bastará ajustarmos a chave "TEMPO" (CH1) para a posição correspondente ao tempo desejado, pressionarmos a chave "SET" (CH2) e, depois, colocar a chave CH5 na posição -"TEMPO". Se, por algum motivo, for necessário desativar o temporizador, bastará pressionar a chave -RESET" (CH3) e depois colocar novamente a chave CH5 na posição -DIRE-TO' e a TV funcionará independentemente do temporizador.
Este temporizador poderá ser utilizado também para controlar o período de funcionamento de mesa de exposição fotográfica para ''silk-screen", para o ventilador utilizado para secar a tela de silk-screen no escuro para controlar o tempo de secagem de peças em estufas ou fornos elétricos, para cozinhas de uso industrial, para controlar o tempo de funcionamento de um rádio de cabeceira (num regime conhecido pelo nome de "soneca"), entre várias outras modalidades de uso.
