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Biestável de Toque (ART1895)

Eis uma montagem interessante que pode ter muitas aplicações práticas: com um toque num sensor acendemos uma lâmpada; tocando noutro sensor apagamos esta lâmpada, mas ao mesmo tempo acendemos outra. Um novo toque no primeiro sensor faz o aparelho voltar a situação inicial. Uma aplicação interessante é em sinalização, quando uma lâmpada pode ser vermelha e a outra verde.

Um biestável é um circuito em que temos dois estados estáveis possíveis, mas que não podem ocorrer ao mesmo tempo. Assim, se um elemento do circuito está em condução o outro não estará. A troca de estado de um dos elementos automaticamente leva o outro a trocar também de estado.

O tipo mais comum de biestável é o que faz uso de transistores, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Biestável com transistores
Figura 1 – Biestável com transistores

 

Entretanto, para poder controlar diretamente a corrente da rede de alimentação de 110 V ou 220 V usamos SCRs obtendo assim um circuito diferente. Este circuito pode controlar lâmpadas de até 200 W em 110V, e é bastante sensível, operando com o simples encostar dos dedos num sensor.

Outra aplicação possível para este circuito é como comutador de lâmpadas comuns.

 

COMO FUNCIONA

Usamos dois SCRs (diodos controlados de silício), que nada mais são do que interruptores muito sensíveis de estado sólido. Um pulso de tensão muito fraco em sua comporta (gate) pode dispará-los, levando-os a conduzir correntes muito intensas.

Estes SCRs são ligados lado-a-lado, tendo em seus anodos (A) as lâmpadas e entre eles um capacitor de poliéster de alta tensão (250 V) ligado de forma especial. Na comporta de cada SCR ligamos um resistor de 47 k para polarização, evitando o disparo errático, e um de 470 k para limitar a corrente dos sensores (A e B).

Quando encostamos os dedos nos sensores (A e ou B), uma pequena corrente circula entre nosso corpo e este elemento. O resistor de alto valor limita esta corrente de tal forma que não há perigo algum de choque. Não sentimos nada, mas o SCR é levado ao disparo, acendendo assim a lâmpada correspondente.

Se tocamos em A, acende a lâmpada X1 e se tocamos em B acende a lâmpada X2. Uma vez acesa, a lâmpada assim permanece por tempo indeterminado, mesmo depois de tirarmos o dedo do sensor correspondente. Isso ocorre graças à presença de corrente contínua no circuito fornecida por D1 e C1.

Para desligar a lâmpada que foi acesa devemos tocar no outro sensor. Assim, se Xl estiver acesa, tocamos em B. Nestas condições a corrente de disparo vai para o SCR2 que liga e acende a lâmpada X2.

No entanto, a ligação de SCR2 corresponde a um curto-circuito momentâneo para o capacitor C2, que então se descarrega, mas com isso reduz a tensão entre o anodo e o catodo de SCR1 a um ponto tal que ele não consegue manter-se ativado. O resultado p é que, no momento em que SCR2 liga, o SCR1 é desligado, apagando a outra lâmpada. Se, em seguida, tocarmos em A, o efeito será inverso: SCR1liga, colocando em curto C2 que descarrega-se e faz com que SCR2 desligue, apagando X2.

Em suma, sempre que acendermos uma das lâmpadas com o toque no sensor correspondente, a outra será apagada.

O aparelho funciona tanto na rede de 110 V como 220 V, bastando que componentes apropriados sejam selecionados.

Assim, para o SCR usamos tipos TIC106B se a rede for de 110 V e TIC1O6D se a rede for de 220 V.

Para D1 usamos o 1N4004 na rede de 110 V e o 1N4007 se a rede for de 220 V.

Do mesmo modo a tensão de isolamento de C1 deve ser de pelo menos 250 V se a rede for de 110 V e 450 V se a rede for de 220V, o mesmo ocorrendo em relação a C2.

 

MONTAGEM

Começamos por dar na figura 2 o diagrama completo do aparelho.

 

   Figura 2 – Diagrama completo do aparelho
Figura 2 – Diagrama completo do aparelho

 

Os componentes, que são poucos e de dimensões razoáveis, podem ser instalados numa ponte de terminais (figura 3) e depois fixados no interior de uma caixa plástica. Recomendamos a utilização de radiadores de calor para os SCRs.

 

   Figura 3 – Montagem em ponte de terminais
Figura 3 – Montagem em ponte de terminais

 

Observe que o controle é de meia onda, mas como temos a retificação com uma tensão de pico no capacitor, o brilho não ficará reduzido em muito, pelo menos para lâmpadas até 60 W.

Os resistores são de 1/8 ou ¼ W com 5 ou 10% de tolerância.

Os fios de ligação às lâmpadas podem ser longos (até 20 metros), mas isso não é possível para os fios de ligação aos sensores, pois se tiverem mais de 2 metros podem captar zumbidos e provocar o acionamento indevido do circuito.

 

PROVA E USO

No teste do aparelho, ligue a unidade. Nenhuma das lâmpadas deve acender. Tocando em A deve acender a lâmpada X1; tocando em B, X2 deve acender e X1 apagar. Tocando novamente em A o efeito inverso deve ocorrer: enquanto X1 acende, X2 deve apagar. Problemas de acionamento indevido podem ocorrer se algum componente estiver com problema.

A queima do fusível pode ocorrer se C1 estiver ruim, Se com o toque não ocorrer o acendimento, inverta a posição da tomada, girando-a em 180 graus (meia volta).

Se ocorrerem problemas coma comutação (quando uma acender a outra não apagar) aumente o valor de C2, ligando outro de mesmo valor em paralelo.

 

SCR1, SCR2 – TlC106B (para 110 V) ou TlC106D (para 220 V)

D1 - 1N4004 (110 V) ou 1 N4007 (220 V) - diodo retificador

F1 - fusível de 2 A

S1 - interruptor simples

Cl - 8 a 16 uF x 250 ou 450 V - capacitor eletrolítico - ver texto

C2 – 470 nF - capacitor de poliéster - ver texto

X1, X2 - lâmpadas comuns de 110 ou 220 V (de 5 a 100 W)

R1, R3 - 47k - resistores (amarelo, violeta, laranja)

R2, R4 – 470 k - resistores (amarelo, violeta, amarelo)

A, B - sensores - ver texto

Diversos: ponte de terminais, cabo de alimentação, fios, caixa para montagem. radiadores de calor para os SCRs etc.

 

Importante: Este circuito só funciona com lâmpadas incandescentes.

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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