Sugerimos neste artigo uma montagem que certamente trará um conforto a mais para os dias quentes de verão. Trata-se de um pequeno aparelho que automatiza o seu ventilador de modo a mantê-lo em pleno funcionamento acima de uma temperatura preestabelecida. Embora simples, o circuito é bastante interessante por apresentar alguns recursos práticos e certamente auxiliará você em outras situações experimentais.
Nota: Artigo publicado na Revista Saber Eletrônica 206 de 1990
Não raras são as vezes em que, nos dias quentes de verão, somos obrigados a ligar e desligar inúmeras vezes o ventilador. Outras vezes ligamos o ventilador antes de dormir e após certo tempo acordamos com frio e em desconforto. Para solucionar estes problemas criamos um circuito que funciona de modo semelhante a um termostato, isto é, um circuito sensível a temperatura que automaticamente abre e fecha um circuito elétrico, no nosso caso alimentando um ventilador, para regular a temperatura nos limites previamente estabelecidos.
O circuito é muito simples, o que certamente permitirá ao leitor aplicar alguns recursos práticos e muito interessantes, como a construção de um zener de potência a partir da polarização de base de um transistor NPN.
A temperatura para o acionamento do circuito e consequentemente do ventilador pode ser ajustada numa ampla faixa, compreendida entre 20 e 50°C pelo simples acionamento de um potenciômetro. O sensor usado é um simples diodo de silício de uso geral como o 1N4148, 1N4004 ou 1N4007 ou ainda o BA315. No projeto original usamos o diodo 1N4148 e, portanto, os limites de temperatura que mencionamos anteriormente certamente serão modificados caso você utilize outro tipo de diodo. A figura 1 mostra o circuito eletrônico que passamos a descrever.
O CIRCUITO
Como você pode ver, o circuito não leva transformador. O rebaixamento da tensão é feito através do resistor R1, após a retificação da corrente pelo diodo D1. A estabilização da tensão é dada por um "zener de potência" construído em torno do transistor Q1 (BD135 ou BD139) que tem sua polarização de base dada pela corrente que atravessa o zener D2. Como a configuração do transistor Q1 é de emissor comum, temos um ganho de corrente muitas vezes superior à corrente de polarização desse zener, o que nos permite então obter o zener de potência.
Embora a corrente ajustada para que o circuito não ultrapasse os 40mA, lembramos que um zener de potência desse tipo, poderá suportar horrentes maiores, da ordem de centenas de miliamperes, o que não seria possível com o simples uso de um zener de 400mW. Como o transistor dissipa potência sob a forma de calor, recomendamos o uso de um pequeno dissipador para evitar o aquecimento excessivo do transistor Q1. O capacitor C1 filtra a corrente DC e deve ter uma tensão de trabalho de 250V. O led que se acha polarizado pelo resistor R2 é optativo e indica que o circuito está ligado. O diodo D3, inversamente polarizado, funciona como sensor" de temperatura e polariza a base do transistor Q2 através da pequena corrente de fuga que é uma função da temperatura. Tal fato se deve a portadores de carga que são liberados na junção PN pelo movimento de agitação térmica dos átomos de material semicondutor.
A associação dos transistores Q2 o Q3 em par complementar amplifica a corrente de base do transistor Q2. O ganho em tensão e corrente desse amplificador é controlado pela associação dos resistores de polarização do transistor Q3, respectivamente, R4 e P1. Pelo ajuste do potenciômetro P1, obtemos o nível de tensão da entrada não inversora do amplificador operacional CI-1. Este funciona como comparador de tensões para o acionamento do relé K1. O diodo zener D4, polarizado por R5, mantém o nível de tensão de referência em 4,7V para a entrada inversora do comparador. O divisor de tensão resistivo formado pelos resistores R6 e R7 polariza a base do transistor Q4 quando o CI-1 está em nível alto e, este juntamente com o transistor 05, monta uma configuração Darlington que funciona como driver para o relé.
O diodo D5 juntamente com o capacitor C3 e o resistor R6, produz um retardo de tempo da ordem de 15 segundos, aproximadamente, o que impede o rebatimento dos platinados do relé, quando as tensões comparadas entre as duas entradas do amplificador operacional forem idênticas. O diodo D6 protege o circuito durante a desenergização da bobina do relé. O fusível F1 evita que sobretensões da rede venham danificar o circuito.
MONTAGEM
A montagem do circuito deve ser feita em placa de fenolite ou fibra de vidro. Recomenda-se o uso de soquete para o circuito integrado CI-1. A soldagem do resistor R1 deve ser de modo a mantê-lo um pouco afastado da placa, visto que cerca de 4W de potência são dissipados sob a forma de calor pelo seu corpo.
O calor excessivo liberado diretamente sobre a placa de circuito impresso pode provocar deformação e até mesmo, como consequência direta, a quebra de pistas. A figura 2, mostra a forma de soldagem recomendada para esse resistor, comparando-a com a forma convencional.
O relé deve ter uma tensão de trabalho de 12V e a sua bobina oferecer uma resistência entre 300 e 4009. Os contatos devem ser para 10A resistivos sob tensão de 250VCA. Para maior facilidade na construção do projeto, escolhemos um relé cuja pinagem é comum a vários outros tipos existentes no mercado. Assim você poderá optar pelo ZF412012 (Schrack), MR31 (Nec), M-A012 (ICR) ou ainda G1RC2 (Metaltex). A figura 3 mostra a placa de circuito impresso que sugerimos bem como a distribuição dos componentes. Será muito interessante encerrar o circuito dentro de uma caixinha plástica do tipo PB203, conforme mostra a figura 4. Pará finalizar lembramos que a montagem deve ser feita cuidadosamente, em especial para os componentes que apresentam polaridade como: diodos, capacitores eletrolíticos.
PROVA E USO
Após conferir a montagem com a figura 3, ligue o aparelho na rede e com o potenciômetro em meio curso, aproxime do sensor o ferro de soldar a uma distância de 3 ou 4cm, no máximo, por alguns segundos. O relé deverá comutar. Caso isso não ocorra, confira novamente as ligações e verifique se algum componente não está aberto ou em curto.
