Timer de 45 Horas (ART2010)

Temporizações longas são úteis para diversos tipos de aplicações como, por exemplo, o controle de filtros de piscinas, aerização de aquários, estufas etc. O aparelho que descrevemos neste artigo pode ser ajustado para temporização máxima de 45 horas, e possui como recurso importante a possibilidade de ser desativado por sensores externos. O circuito é capaz de controlar cargas de até 10 A (1 100 W na rede de 110 V), e usa componentes de baixo custo.

O timer que descrevemos neste artigo possui diversos recursos importantes, além de varrer uma gama de tempos que o torna útil numa infinidade de aplicações práticas.

Dentre as principais características de aparelho, destacamos as seguintes:

- Liga ou desliga uma carga externa no final do tempo programada;

- Auto-desliga no final da temporização;

- A temporização pode ser interrompida a qualquer momento pelo sinal enviado por sensores externos;

- Cobre uma faixa de 3 minutos a 45 horas;

- Opera tanto na rede de 110 V como 220 V, dependendo apenas da escolha do transformador.

Como o circuito tem base de tempo analógica, a precisão na temporização depende exclusivamente do ajuste.

- Muitas são as aplicações que podem ser dadas ao timer como, por exemplo:

- Desligamento de um televisor depois de certo tempo, para quem costuma dormir e esquecer o aparelho ligado;

- Desligamento ou acionamento de luzes de varanda depois de um certo tempo programado;

- Desligamento de eletrodomésticos que precisem funcionar por um tempo determinado, como por exemplo aquecedores, aparelhos de ar condicionado (desde que exijam menos de 10 A) etc;

- Controle de banhos de placas de circuito impresso ou exposição de filmes fotográficos.

Características

Tensão de entrada/saída: 110/220 Vca

Tensão de alimentação do setor de baixa tensão: 12 V

Potência consumida: 5 W

Carga máxima controlada: 10 A

Faixa de temporização: 3 min. a 45 h

Tipos de sensores de entrada: resistivos

Componentes: 4 Cls e 2 transistores

Como Funciona

O circuito integrado 555 (timer) tem sido o mais utilizado no projeto de temporizadores. No entanto, este componente tem algumas "deficiências" que o tornam instável para temporizações acima de 30 minutos.

Essas temporizações exigem capacitores de valores elevados, que sempre apresentam fugas que comprometem a precisão das temporizações.

Um meio de se obter temporizações maiores, sem comprometer esta característica, mas operando em seu limite, consiste na utilização de circuitos divisores.

Esta ideia é justamente aproveitada em nosso projeto, que tem o diagrama de blocos mostrado na figura 1.

Figura 1 – Diagrama de blocos do timer

Neste circuito o 555 funciona como um oscilador muito lento, com um ciclo a cada 3 minutos na posição de temporização de até 4 horas e meia, e a cada 30 minutos (valor máximo) na posição de até 45 horas.

O ajuste deste ciclo vai justamente determinar a precisão do temporizador, o que está também ligado à qualidade dos componentes usados.

Na figura 2 damos o diagrama completo do aparelho.

Figura 2 – Diagrama completo do timer

Os pulsos gerados pelo 555 astável são levados a dois circuitos integrados 4017 ligados em cascata. Estes integrados nada mais são do que “prolongadores de tempo" ou divisores de freqüência.

Em linguagem mais simples podemos dizer que estes circuitos 4017 contam os pulsos, distribuindo-os pelas suas saídas conforme sua numeração ou ordem de chegada.

Em suma, estando a primeira saída acionada na situação "zero" (o que é garantido pelo circuito de reset formado por R6 e C4, e que não é usada no nosso caso), ao chegar o primeiro pulso o contador faz com que a saída seguinte, ou primeira saída usada, vá ao nível alto, e a saída anterior ao nível baixo.

Com o segundo pulso, a segunda saída usada é ativada e a anterior desativada e assim por diante, até a última.

Na última saída, o pulso que a desativa reinicia o ciclo pelo acionamento da saída “zero", conforme indica a tabela 1, e ao mesmo tempo é aplicado a uma etapa semelhante com outro 4017.

 

Veja, então, que se ligarmos o astável 555 na entrada deste contador, como sua freqüência é de 1 pulso a cada 3 minutos, teremos ativação das saídas do primeiro 4017 em intervalos iguais, justamente de 3 minutos.

Como os pulsos de ativação do 4017 ocorrem na transição do 555 do nível alto para o baixo, e necessário um inversor formado por O1 para se garantir a produção do primeiro pulso somente depois de 3 minutos da alimentação ligada.

Se a chave S1 estiver na posição que conecta o capacitor de 1 000 µF teremos a faixa máxima, e os pulsos serão produzidos à razão de 1 a cada 30 minutos.

No primeiro integrado, então, conforme a posição da chave S3 teremos temporizações de até 27 minutos (para S1 na posição de 3 minutos) ou 270 minutos (para S1 na posição de 30 minutos).

Se agora considerarmos a última saída do primeiro 4017, vemos que será produzido um pulso a cada 30 minutos ou a cada 300 minutos, conforme a posição de S1.

Este pulso, tirado da saída de reset, serve para formar um ciclo de funcionamento do segundo integrado 4017.

No segundo 4017 temos então a possibilidade ativação de 9 saídas, com a diferença de que os intervalos serão de meia hora ou 300 minutos, conforme a posição da chave S1.

Obtemos neste circuito integrado a temporização máxima de 4,5 a 45 horas. Veja então que a escolha dos intervalos de temporização pode ser feita num ou noutro integrado.

As chaves de seleção de tempos estão ligadas ao circuito de acionamento de relés.

Neste circuito, o relé é mantido energizado até que o pulso de controle vindo do circuito integrado o desligue.

lsso é conseguido com a ajuda de dois transistores, e tem uma finalidade importante: o relé mantido acionado pelo intervalo de tempo escolhido também controla a alimentação do próprio circuito do timer, de modo que, decorrido o tempo desejado, ao abrir seus contatos o relé também desliga a alimentação do temporizador.

Se fosse feito o inverso, com a energização do relé ao final da temporização, teríamos de manter a alimentação do aparelho mesmo depois de finda a temporização.

Conforme indicado na introdução, as aplicações do timer só são limitadas pela corrente máxima controlada pelo relé, indicamos no projeto um relé de 10 A, o que significa aproximadamente 1 100 W na rede de 110 V e 2 200 W na rede de 220 V.

Para cargas maiores, um segundo relé controlado pelo primeiro pode ser usado, ou mesmo trocado o relé original. O usuário deve ter especial atenção a esta condição se for controlar aparelhos de alto consumo como, por exemplo, condicionadores de ar.

A placa de circuito impresso para a montagem é mostrada na figura 3.

Figura 3 – Placa para a montagem

Os circuitos integrados devem ser montados em soquetes, e CI4 deve ser dotado de um pequeno radiador de calor.

Os diodos, assim como os transistores, admitem equivalentes.

O transformador deve ter enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 12 + 12 V com pelo menos 500 mA de corrente.

O relé indicado é tem um contato reversível para 10 A, mas relés equivalentes podem ser usados, com correntes conforme a aplicação visada.

No caso de utilizar outro relé deve ser feita uma alteração no layout da placa de circuito impresso.

A chave S1 é de 2 pólos x 2 posições, servindo para seleção de faixas.

S2, S5 e S6 são interruptores de pressão do tipo NA,(normalmente abertos).

S3 e S., são chaves rotativas de 1 pólo x 9 posições. Como o tipo de 10 posições é mais fácil de encontrar, ele pode ser usado, deixando-se a última posição livre.

A chave S7, assim como S8, é de 1 pólo x 2 posições. Especial atenção deve ser dada a S8, que deve suportar a corrente da carga, ou seja, até 10 A.

Os trimpots P1 e P2 são comuns, mas se o usuário desejar muita precisão no ajuste pode usar os tipos multivoltas, de mesmo valor, alterando apenas o layout da placa.

O circuito utiliza dois fusíveis, sendo um para proteger o timer e o outro a instalação do aparelho alimentado. Observe os valores e cuidado para não trocá-lo na hora da instalação.

AJUSTES E USO

O ajuste exige um pouco de paciência, principalmente na temporização maior. Coloque as chaves S3 e S7 na temporização mínima (veja sugestão de painel na figura 4).

Figura 4 – Sugestão de painel

S1 deve estar na temporização mínima, que coloca C4 no circuito. Apertando S5 o relé deve atracar, para desligar depois de alguns minutos.

Pressione S5 para nova partida e, com esse procedimento, cronometrando o tempo decorrido entre o fechamento dos contatos do relé e o seu desligamento, ajuste P4 para que o tempo obtido seja de 3 minutos.

Agora (com muita paciência!) coloque a chave S1 na posição que liga C2 e ajuste P2 para ter ciclos de 30 minutos. Lembre-se que da precisão destes ajustes vai depender a precisão das demais escalas.

Experimente as escalas maiores para verificar se os trimpots precisam de novos ajustes.

Para usar o temporizador devemos conhecer bem as funções dos controles, que são:

S1 - Seleciona a faixa de tempos: máximo de 4,5 ou 45 horas;

S3 - Resseta o aparelho, ou seja, volta a contagem a zero, em qualquer instante da temporização;

S3 e S4 - Selecionam os tempos nas duas escalas possíveis;

S5 - Liga a unidade, dando início à temporização;

S6 - interrompe a temporização, desligando a alimentação do aparelho;

S7 - Seleciona qual das temporizações, de S3 (minutos) ou S4 (horas), está sendo usada;

S8 - Seleciona o modo de atuação do relé: se ele liga ou desliga a carga externa no final da temporização.

Um procedimento de exemplo de uso é dado a seguir: vamos supor que desejamos desligar um televisor depois de 2 horas e meia.

a) Ligamos o plugue do temporizador na rede de energia (tomada):

b) Ligamos o plugue do televisor em X4.

c) Colocamos S3 no modo que desliga ao final da temporização.

d) Colocamos S7 na posição "horas”.

e) Colocamos S4 na posição x1.

f) Ajustamos S4 para a posição correspondente a 2 horas e meia (5 posições para a direita, cada qual de meia hora).

g) Apertamos o interruptor de pressão S5, que dá partida à temporização.

Neste instante o relé atraca e o LED acende.

h) Basta ligar o televisor e sintonizá-lo no canal desejado. No final da temporização o timer e o televisor serão desligados automaticamente.

Para utilizar a entrada de sensores uma idéia interessante é mostrada na figura 5.

Figura 5 – Usando um LDR como sensor

Com esta configuração, se você dormir e alguém entrar no seu quarto, apagando a luz, o televisor e o timer vão interromper a temporização, desligando automaticamente.

Se seu timer estiver próximo a um abajur ou recebendo sua iluminação, se você o apagar a temporização é interrompida e tudo desligado.

Outros tipos de sensores podem ser usados para interromper a temporização e inclusive controles remotos, como mostra a sugestão da figura 6.

Figura 6 – Lanterna como controle remoto