Luz de Emergência de Nicad (ART381)

A falta de energia durante à noite numa residência pode trazer sérios problemas, principalmente se houver necessidade de uma locomoção entre cômodos e entre eles existir uma escada ou outros obstáculo. O sistema de luz de emergência que descrevemos é bastante interessante porque aproveita uma bateria de celular ou câmara de vídeo com defeito como fonte de energia.

Como obter uma iluminação de emergência automática em caso de corte noturno de energia? Se este tipo de problema preocupa o leitor, que além de tudo deseja uma solução econômica este artigo pode ser de grande interesse.

O projeto "inteligente" de nossa iluminação de emergência prevê uma condição que os circuitos semelhantes normalmente não levam em conta: acender a luz de auxílio mesmo durante o dia, quando ela não é necessária.

A presença de um foto sensor detecta se o ambiente está ou não às escuras e somente se a iluminação for necessária é que ela vai ser ativada.

Trata-se, portanto de uma configuração lógica que tem sua ação mostrada na figura 1.

A luz só acende, se no corte de energia o local estiver escuro.

O outro ponto importante do projeto é o aproveitamento de células de nicad que possam estar ainda funcionando num "pack" de telefone celular, secretária eletrônica, telefone sem fio, câmaras de vídeo e outros aparelhos que usam este tipo de fonte de energia.

O que ocorre é que os "packs" de Nicad destes aparelhos são formados por 3 a 8 células de Nicad individuais interligadas em série, conforme mostra a figura 2.

Tipos de células encontradas nos packs.

Se uma ou duas dessas células apresentar problemas o conjunto todo deve ser substituído e é isso mesmo que acontece na prática.

No entanto, podemos abrir um "pack" deste tipo e testando as células, descobrir a que está ruim ou as que estão nas mesmas condições. Isso significa que, com cuidado podemos perfeitamente aproveitar pelo menos duas dessas células que ainda funcionarão durante muito tempo e por isso podem ser empregadas em nosso projeto.

COMO FUNCIONA

Nosso circuito consiste numa pequena fonte de alimentação que mantém em carga constante uma bateria de Nicad que serve para alimentar uma pequena luz de emergência.

Quando a energia é cortada um circuito ativa automaticamente a alimentação de um circuito lógico a partir da bateria.

Este circuito tem duas entradas lógicas. A primeira recebe a informação sobre a presença de energia na rede local e a segunda um sinal que vem da célula foto-sensora que no nosso caso é um LDR, conforme mostra a figura 3.

A configuração lógica que agrega "inteligência" ao circuito.

Se os dois sinais estiverem presentes (nível alto) ou seja, luz e energia, evidentemente, o circuito não alimenta a lâmpada externa de emergência.

Se faltar a iluminação, mas a energia estar presente na rede, o circuito ainda assim não será ativado e a luz de emergência permanecerá apagada.

Da mesma forma, se houver iluminação no sensor com o corte de energia, o circuito também não será ativado. A lâmpada permanecerá apagada.

Somente na condição em que não tenhamos iluminação no LDR e energia na rede é que o circuito que alimenta a lâmpada é habilitado e ela acende.

Na tabela I temos a ilustração das condições lógicas de funcionamento deste circuito.

Tabela I

Para implementar o circuito podemos usar tecnologia CMOS de baixo consumo e para o acionamento da lâmpada transistores comuns de uso geral servem perfeitamente.

Pequenas lâmpadas de lanterna de 3 ou 6V conforme a quantidade de células aproveitadas podem proporcionar iluminação para um cômodo ou um corredor evitando acidentes em caso de necessidade de movimentação das pessoas.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo do aparelho.

Diagrama de luz de emergência.

Aspecto da montagem, incluindo a placa de circuito impresso é mostrado na figura 5.

Placa de circuito impresso da luz de emergência.

O circuito integrado pode ser montado num soquete DIL para maior confiabilidade e facilidade de troca. O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 6V com pelo menos 300 mA de corrente. Quanto menor for a corrente de secundário menor também será o consumo da unidade.

O LDR deve ser do tipo redondo comum e deve ser instalado de tal modo que não receba a luz da lâmpada que o circuito alimenta. Uma sugestão consiste no uso de um pequeno refletor (que pode ser aproveitado de uma lanterna velha) conforme mostra a figura 6.

Montagem final do aparelho em caixa plástica.

A lâmpada deve ser de 3 ou 6V com corrente entre 100 e 200 mA, do tipo usado em lanternas de 2 ou 4 pilhas. Essa lâmpada pode ter soquete tipo rosca ou baioneta e se for aproveitado um refletor de lanterna para sua instalação as conexões ficam mais fáceis. De outra forma, os fios podem ser soldados na base depois de serem raspadas para facilitar a aderência da solda.

O resistor R depende do tipo e da quantidade de pilhas aproveitadas de Nicad. Se forem pilhas do tipo pequeno, como as usadas em aparelhos transistorizados, com uma corrente de carga normal de 50 mA e carga lenta de uns 10 mA, o resistor R será de 330 ? x 1W para 4 pilhas e 270 ? x 1W para duas pilhas.

Os diodos admitem equivalentes, inclusive de maior tensão como os 1N4004.

O capacitor C1 tem uma tensão de trabalho de 12V ou mais.

O transistor admite equivalentes, e deve usar um pequeno radiador de calor em "U" se a lâmpada for de mais de 100 mA.

Os trimpots são comuns.

Para as baterias, veja mais adiante como fazer seu aproveitamento caso o leitor não queira adquirir pilhas de Nicad comuns novas e montá-las num suporte convencional de pilhas.

APROVEITANDO AS PILHAS

De posse de um "pack" de vídeo, telefone celular ou outro aparelho, sabendo que ele não mais funciona, abra com cuidado sua caixa plástica, tomando cuidado para não danificar as células internas.

Com acesso as células internas, tente fazer uma carga para identificar qual delas pode ser aproveitada ainda.

O circuito mostrado na figura 7 serve para carregar packs de 2 a 8 células.

Um carregador rápido para testes.

Ligando este circuito, o LED deve acender. Se isso não ocorrer, é porque uma das células internas está aberta. O leitor deve passar para o procedimento alternativo explicado mais adiante.

Se o LED acender, deixe de 2 a 4 horas a bateria em recarga. Depois, com o multímetro meça a tensão célula por célula, conforme mostra a figura 8.

Testando célula por célula de um conjunto de seis.

Isso permite identificar quais retiveram a carga e quais não. Retire as que são aproveitadas separando-as e depois ligando-as em série para a luz de emergência.

Se o LED não acendeu na prova então será preciso separar as células todas e tentar a recarga uma por uma, verificando qual delas pode manter a tensão em seus terminais mesmo quando alimentando uma pequena lâmpada de 1,5 V de teste.

Como estas células fornecem 1,2 V quando boas, no teste, elas não farão com que a pequena lâmpada acenda com o brilho total, mas sim o suficiente para percebermos qual é o seu estado.

AJUSTE E USO

Inicialmente, com o aparelho desconectado da rede de energia e com a bateria B1 carregada, ajuste P2de modo que, com o LDR tampado, a lâmpada acenda e com ele iluminado, a lâmpada permaneça apagada.

Depois, coloque o cursor de P1 na posição mais próxima do lado do terra e ligue o plugue à tomada de energia. Cubra o LDR e ajuste então P1 vagarosamente até o ponto em que a lâmpada apaga. Desligando o aparelho da rede de energia, a lâmpada deve acender, mantendo o LDR coberto e deve apagar quando o LDR for descoberto.

Verificado o funcionamento é só instalar o aparelho em local que necessite de iluminação em caso de corte de energia.