O preço da energia elétrica não está nada agradável. Mesmo levando em conta os gatos com energia, você é‚ do tipo que dorme com o televisor ligado, todas as luzes acesas e nos dias de frio com um faminto (por energia) aquecedor de ambiente. Se a conta de energia elétrica está deixando-o preocupado então é hora de fazer com que a eletrônica o ajude a reduzir seu consumo. O projeto que apresentamos neste artigo serve para desligar eletrodomésticos em geral depois de intervalos de tempo de até 2 horas. Evidentemente, os leitores que não têm o mesmo problema podem perfeitamente encontrar outras utilidades para esta minuteria.
As minuterias não servem apenas para desligar televisores de dorminhocos da madrugada. No lar, na oficina, e mesmo em instalações industriais elas encontram uma infinidade de aplicações importantes.
Com elas podem ser ligados ou desligados aparelhos elétricos e eletrônicos em geral no final de um tempo programado.
Algumas aplicações possíveis:
* As luzes do luminoso de sua loja podem ser ativadas duas horas depois de você fechá-la, somente quando estiver noite, fazendo assim uma boa economia de energia.
* Banhos de luz em processos fotográficos podem ser ativados e depois desligados no tempo programado.
* As luzes da varanda de sua casa podem ser desligadas até duas horas depois de você sair, dando a impressão de que existe alguém em seu interior ( funcionando c como simulador de presença).
* Desligar máquinas industriais que não sejam automáticas depois do tempo programado.
* Desligar qualquer aparelho que corra o risco de ser esquecido ligado causando assim problemas de consumo desnenecessário de energia.
A minuteria que descrevemos neste artigo pode ativar e desativar cargas de até 10 amperes e os tempos são ajustados linearmente na faixa de alguns minutos a 120 minutos.
Trata-se entretanto de projeto bastante tradicional com componentes não sofisticados, sem integrados e usando apenas semicondutores discretos comuns.
Evidentemente, como o ajuste é linear feito por meio de potenciômetro a precisão não é das maiores o que limita o uso do aparelho a aplicações de temporizações de tempos pouco críticos.
O importante do projeto é que no final do tempo programado, enviando o comando para a carga ele se auto-desliga, economizando assim energia.
O aparelho pode funcionar tanto na rede de 110V como 220V e seu consumo de energia é bastante baixo (o que é muito importante em nossos dias).
CARACTERÍSTICAS
* Tensão de alimentação: 110/220 VCA
* Tempos de programação: 5 a 120 minutos
* Carga máxima: 10 ampères
* Consumo médio: 5 watts
COMO FUNCIONA
O intervalo de tempo é determinado pela ação de um oscilador de relaxação que usa um componentes bastante tradicional mas que ainda pode ser encontrado com relativa facilidade no mercado especializaodo: o transistor unijunção e que tem a configuração básica mostrada na figura 1.
Neste circuito, ao ligarmos o aparelho, o capacitor C1 carrega-se lentamente através do resistor R1 e do potenciômetro P1 até ser atingida a tensão de disparo do transistor unijunção.
A tensão de disparo desse componente é uma característica natural dos transistores unijuncão dada pela relação intrínseca.
Essa relação que varia entre 0,3 e 0,6 indica em que proporção da tensão entre as duas bases ocorre o disparo, devendo ainda ser somado 0,6 V da junção emissor/bases.
Assim, se na base 2 (B2) tivermos 6 volts e a relação intrínseca for 0,5, supondo que a tensão em B1 seja 0V, teremos o disparo com 3 volts somados a 0,6 da junção que resultam em 3,6 volts.
Esse valor permite calcular em que instante da curva de carga do capacitor ocorre o disparo, conforme mostra a figura 2, mas isso só seria importante numa aplicação mais crítica.
Para uma aplicação menos crítica, esse tempo pode ser aproximado para:
t = (R1 + P1) x C2
Onde: t é o tempo em segundos
R1 = 100 k Ω
R2 = 4,7 M Ω
P1 = 1 500 µF
Calculando o tempo com os valores indicados temos:
t = 7200 segundos
t = 120 minutos
Evidentemente, nestes cálculos devem ser consideradas as tolerâncias dos componentes e principalmente a eventual existência de fugas no capacitor.
Em funcionamento, o que ocorre é o seguinte:
Quando apertamos o interruptor de partida S1 o circuito recebe alimentação e o relé trava, pois está energizado através do resistor R4.
Este travamento faz com que a carga receba a alimentação da rede de energia e também o próprio circuito.
O capacitor C1 começa então a se carregar através do resistor R1 e do potenciômetro que está ajustado para o intervalo de tempo desejado.
Quando a tensão de disparo é alcançada o transistor unijunção dispara produzindo um pulso pela descarga do capacitor pelo seu emissor e base B1.
Esse pulso é levado à comporta do SCR provocando seu disparo.
Ocorre, entretanto, que o disparo do SCR coloca momentamente em curto a bobina do relé que então desatraca, desligando com isso a alimentação.
O resultado é que o circuito se "auto-desliga" e com isso a carga também é desativada.
Para ativar novamente o aparelho basta pressionar por um instante a partida (S1).
No entanto, se isso for feito logo após um disparo, como o capacitor mantém uma carga residual, o tempo de acionamento será um pouco mais curto que o previsto ou o obtido na ação anterior.
Se o aparelho for utilizado em aplicações que exijam temporizações sucessivas iguais deve ser acrescentado um interruptor de pressão em paralelo com o capacitor de modo a descarregá-lo totalmente antes do início de cada temporização.
Transistor Unijunção
O UJT (Unijunction Transistor) ou TUJ (Transistor Unijunção) é um semiconduror de características interessantes que ainda pode ser encontrado em muitos projetos dadas suas características de resistência negativa.
Este componente foi por muito tempo usado em osciladores de relaxação e em circuitos onde longos intervalos de tempo devem ser gerados com simplicidade.
Hoje em dia existem componentes mais modernos que fazem o mesmo na forma digital, usando divisores de precisão.
No entanto, mesmo assim, principalmente nos cursos técnicos o unijunção ainda é estudado pela sua importância e os projetos que os usam ainda podem ser encontrados.
No nosso caso, o uso do unijunção não tem apenas uma finalidade prática: simplificar o circuito, mas também é bastante didático sendo uma excelente sugestão de aplicação prática deste componente quando exigida pelos cursos técnicos.
MONTAGEM
O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 3.
A disposição dos componentes principais numa placa de circuito impresso e ligações dos componentes periféricos são mostradas na figura 4.
O relé empregado originalmente tem contatos de 10 amperes, mas equivalentes podem ser usados com correntes de acordo com a carga controlada.
Modificações no desenho da placa podem ser necessárias conforme o tipo de relé empregado.
Relés com bobinas de 50 a 100 mA são os recomendados‚
O SCR não precisa de radiador pois opera por um curtíssimo tempo com corrente algo baixa.
Tipos com sufixo B ou D podem ser usados sem problemas.
O transformador tem enrolamento primário conforme a rede local de energia e secundário de 12+12V com pelo menos 300 mA de corrente.
Os diodos são 1N4002 ou equivalentes.
Os resistores são de 1/8 W exceto R4 que deve ter 2 W de dissipação.
O LED é vermelho comum, e os capacitores eletrolíticos devem ser de boa qualidade com uma tensão de trabalho de pelo menos 25 volts.
O potenciômetro ‚ linear de 4,7 M Ω. Para uma temporização máxima de 1 hora pode ser usado um potenciômetro de 2,2 M Ω.
O transistor unijunção não admite equivalentes e deve ser tomado cuidado redobrado na sua instalação para que não ocorra sua inversão.
Observe a posição do pequeno ressalto no invólucro metálico que serve de referência para sua colocação na placa de circuito impresso.
O conjunto pode ser instalado numa caixa plástica com duas tomadas de saída: numa delas ocorre o acionamento da carga no final do tempo programado.
Na outra ocorre seu desligamento no final do tempo.
A modalidade de operação depende apenas do leitor e podem ser controlados até dois aparelhos ao mesmo tempo.
PROVA E USO
Para provar, ligue na saída que vai desativar no final do tempo programado um abajur ou uma lâmpada comum de 5 a 100 watts não superando a capacidade dos contactos do relé.
Ajuste P1 para o tempo mínimo programado (da ordem de 5 minutos ou pouco menos) e aperte S1.
O relé deve atracar e a lâmpada acender.
A lâmpada deve ficar acesa pelo tempo programado.
No final, quando a lâmpada apagar, o aparelho deve também desligar sua própria alimentação.
Comprovado o funcionamento será interessante fazer uma escala de tempos com base num relógio ou cronômetro comum.
No entanto, ao fazer esta escala, antes de determinar cada tempo numa temporização experimental, desacarregue o capacitor de tempo (use um interruptor em paralelo se necessário).
Depois é só usar o aparelho.
Sempre ajuste P1 antes de pressionar S1.
Semicondutores:
Q1 - 2N2646 - transistor unijunção
SCR - TIC106 ou equivalente - diodo controlado de silíio
D1, D2, D3 - 1N4002 ou equivalente - diodos de silíio
LED - LED vermelho comum
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 100 k Ω - marrom, preto, amarelo
R2 - 2,2 k Ω - vermelho, vermelho, vermelho
R3 - 220 Ω - vermelho, vermelho, marrom
R4 - 15 Ω x 2 W - marrom, verde, preto
R5, R6 - 100 Ω - marrom, preto, marrom
P1 - 4,7 M Ω - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 1 500 µF/25 V - eletrolítico
C2 - 1 000 µF/25 V - eletrolítico
Diversos:
S1 - Interruptor de pressão do tipo NA (botão de campainha)
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V com 300 mA ou mais de corrente
K1 - Relé de 12 V x 10 A - ou de acordo com a carga controlada - bobina de 50 a 100 mA
X1, X2 - Tomadas de forma de embutir
F1 - 12 amperes - fusível
Placa de circuito impresso, suporte de fusível, cabo de força, caixa para montagem, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.
