Uma montagem de grande utilidade é o que propomos neste artigo: um circuito que pode controlar a intensidade do brilho de lâmpadas incandescentes, a temperatura de aquecedores e elementos de aquecimento em geral e até mesmo a velocidade de motores universais. Usando um Triac de boa potência, este circuito controla cargas de até 800 watts na rede de 110 V e o dobro na rede de 220 V.
Obs.: Versão semelhante deste artigo é o ART791 com outra abordagem.
Uma maneira simples de se controlar a corrente por um circuito resistivo é por meio de um resistor variável ou reostato ligado em série, conforme mostra a figura 1.
No entanto, este tipo de controle tem um sério inconveniente: a resistência em série dissipa uma potência muito grande em forma de calor e que, portanto, é perdida.
Assim, na condição de potências intermediárias podemos ter o elemento de controle consumindo tanta energia quanto o elemento controlado o que não é nada bom se pretendemos reduzir a potência na carga justamente por questão de economia.
O circuito que propomos neste artigo não tem este inconveniente pois usa um elemento eletrônico de controle, e este elemento consome muito pouca energia. Assim, na condição de menor potência aplicada à carga, o circuito realmente proporciona economia de consumo.
No entanto, por usar um controle de estado sólido o circuito só pode ser usado em determinadas aplicações. Não se recomenda que ele seja usado no controle de outros tipos de circuitos ou cargas que não sejam as recomendadas na introdução.
Como funciona
A base do circuito é um Triac que consiste num semicondutor de potência que dispara quando um pulso é aplicado à sua comporta. Uma característica importante do Triac é que ele pode disparar e conduzir a corrente nos dois sentidos o que o torna especialmente importante para aplicações em controles de corrente alternada.
Assim, o que fazemos no nosso projeto é ligar uma rede de retardo variável no seu elemento de comporta e que tem por referência no disparo uma lâmpada neon.
Os componentes da rede de retardo são calculados de tal forma que podemos escolher o instante que o Triac dispara dentro de um semiciclo da tensão da rede de energia de 60 Hz.
Se o potenciômetro P1 estiver na sua posição de menor resistência, a carga dos capacitores C1 e C2 é rápida e o ponto do disparo da lâmpada neon é atingido logo no início do semiciclo.
Nestas condições o Triac dispara e conduz praticamente todo o semiciclo, alimentando a carga com a máxima potência.
Por outro lado, se o potenciômetro estiver na sua posição de maior resistência, os capacitores demoram mais tempo para se carregar e a tensão de disparo da lâmpada neon é atingida somente no final do semiciclo.
Nestas condições, o triac ao disparar só conduz o finalzinho do semiciclo e o resultado é uma menor potência aplicada ao circuito de carga.
Variando a resistência do potenciômetro podemos obter instantes intermediários de disparo dentro do semiciclo e com isso deixar passar qualquer potência pelo triac e atingir a carga.
Na figura 2 temos as formas de onda para duas posições do potenciômetro, deixando passar menos ou mais potência para a carga, conforme o tempo de condução ou ângulo de fase.
Muito apropriadamente, este tipo de controle é denominado "por ângulo de fase".
Uma característica importante deste circuito que já ressaltamos é que não estando conduzindo, o Triac não dissipa potência e, portanto as perdas são mínimas. As únicas perdas que ocorrem neste circuito são devidas à queda de tensão no Triac em plena condução que é da ordem de 2 volts.
Assim, para uma corrente de 8 ampères, que representam 800 watts aproximadamente na carga, numa rede de 110 V, o Triac dissipa apenas 16 watts de potência, o que não representa muito num controle deste tipo.
O circuito pode operar tanto na rede de 110 V como 220 V bastando apenas escolher o Triac na versão apropriada.
Montagem
Na figura 3 temos o diagrama completo do Dimmer.
A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.
O Triac deve ter sufixo B se a rede for de 110 V e sufixo D se a rede for de 220 V. Triac equivalente ao original para correntes maiores podem ser usados. Este componente deve ser montado num bom radiador de calor.
A lâmpada neon é do tipo comum NE-2H e o resistor R1 é de 1/2 W ou maior. O potenciômetro é comum. Os capacitores devem ser de poliéster metalizado com uma tensão de trabalho de pelo menos 100 V.
A carga, representada por X1 deve ser do tipo resistivo, como lâmpadas incandescentes, elementos de aquecimento, etc.
Prova e uso
Basta ligar o circuito na rede de energia e na carga. Ajustando-se P1 devemos ter o controle total da potência aplicada. No caso de uma lâmpada o seu brilho deve variar de zero até o máximo.
Se o ponto de máximo não for atingido assim como o de mínimo ou ainda, não houver um controle perfeito de brilho em toda a faixa (faixa estreita ou larga), pode-se alterar o valor dos capacitores na faixa de 47 nF a 470 nF e até mesmo R1 na faixa de 10k a 22k.
As tolerâncias dos componentes podem exigir alterações nestes componentes para se obter um controle perfeito.
Também é importante observar que este tipo de controle, pela sua comutação rápida gera transientes que podem interferir em aparelhos de rádio e TV nas proximidades.
Se isso ocorrer temos a opção de colocar um filtro no aparelho interferido ou interferente, conforme mostra a figura 5.
Os capacitores devem ter tensões de trabalho de pelo menos 200 V se a rede for de 110 V e pelo menos 400 V se a rede for de 220 V.
As bobinas consistem em 20 a 30 voltas de fio 16 enroladas num bastão de ferrite de tamanho apropriado.
Semicondutores:
Triac - TIC226B ou D (conforme a rede de energia) - Triac
Resistores:
R1 - 10k Ω x 1/2 W
P1 - 47 k Ω - potenciômetro
Capacitores:
C1, C2 - 100 nF/100 V - poliéster
Diversos:
NE-1 - lâmpada neon comum
X1 - Carga - ver texto
Placa de circuito impresso, radiador de calor para o Triac, botão para o potenciômetro, caixa para montagem, fios, solda, etc.
