Controle Eletrônico Para Ferramentas (ART1912)

Um controle de velocidade para ferramentas domésticas e mesmo alguns eletrodomésticos pode ser muito útil. Monte esta unidade e controle a velocidade ou potência de: Furadeiras elétricas; Serras tico- tico; Pulverízadores de tinta; Ventiladores ou pequenos motores monofásico universais; Lixadeiras etc. Simples de montar, pode controlar potências de até 400 watts na rede de 100 V e 800 watts na rede de 220 V.

Um controle de velocidade para motores universais pode ter inúmeras utilidades na oficina de hobby, e sua montagem, para quem não sabe, é muito simples, pois poucos componentes são usados.

O que propomos é um controle universal simples que pode variar de 0 a 50% a potência de qualquer motor de pequeno eletrodoméstico, com inúmeras possibilidades práticas como:

- encontrar a velocidade ideal para a realização de um furo em material que não apresenta muita resistência, evitando assim rachaduras, o aparecimento de rebarbas ou outros problemas;

- utilizar a lixadeira com a velocidade certa para cada tipo de trabalho, evitando assim irregularidades ou outros problemas;

- dosar a quantidade certa de líquido ou tinta borrifado conforme o trabalho a ser realizado, obtendo-se com isso melhor acabamento;

- fazer o corte certo com sua serra tico-tico, conforme a natureza da peça cortada, evitando assim rachaduras, rebarbas ou outras imperfeições que prejudicam o trabalho.

É claro que, se o leitor não quiser ter o controle na faixa indicada de potências, basta acionar uma chave e a ferramenta recebe toda a potência disponível, sem passar pelo controle.

Como Funciona

O que temos é um controle de potência utilizando um diodo controlado de silício (SCR) para corrente de 4 A do tipo TIC106.

O SCR é um comutador de ação muito rápida que pode “cortar” os semiciclos da tensão de alimentação na proporção que desejamos, para ter sobre a carga a potência desejada. O corte é feito simplesmente retardando-se o instante de disparo em cada semiciclo.

Se dispararmos o SCR no início do semiciclo, com um tempo de retardo t1, conforme mostra a figura 1, praticamente todo o semiciclo passa, chegando ao circuito de carga (c). Temos então um regime de maior potência para a ferramenta alimentada.

FIGURA 1 - Formas de onda no SCR, na rede de alimentação e no circuito controlado. Observe que o SCR só pode atuar sobre os semiciclos positivos da alimentação.

Se, por outro lado, no final do semiciclo, com um tempo de retardo t2, conforme mostra a mesma figura, apenas uma pequena parcela do semiciclo passa, chegando ao circuito de carga (b) que passa a operar num regime de baixa potência.

Controlando o tempo de retardo para o disparo em cada semiciclo, podemos ter a potência desejada na carga.

E claro que é preciso levar em consideração que os SCRs são comutadores unilaterais, deixando a corrente circular num único sentido, o que nos leva a apenas a, faixa de 0 a 50%.

O controle de tempo, no caso o retardo do disparo, é feito por um circuito RC na comporta do SCR. Com o potenciômetro na posição de mínima resistência, a carga do capacitor é rápida e ele chega no início do semiciclo à tensão necessária ao disparo do SCR. Temos então a máxima potência.

Com o potenciômetro na posição de máxima resistência, a carga é mais lenta e o capacitor atinge a tensão de disparo do SCR no final do semiciclo.

Com um potenciômetro de 470 k e um capacitor de l00 nF podemos ter, na rede ,de 110 V, um controle de praticamente 0 a 50% da potência sobre a carga.

Um interruptor em paralelo com o SCR permite comutar o sistema para entregar a potência total no circuito de carga.

Como o SCR atua sobre o circuito de carga diretamente, só podemos controlar cargas monofásicas como, por exemplo, motores universais, lâmpadas, cargas resistivas etc.

E importante observar que a comutação rápida do SCR pode ser responsável pela produção de interferências em rádios e até mesmo televisores ligados na mesma rede ou colocados nas proximidades.

A interferência via rede pode ser eliminada ou reduzida a níveis aceitáveis com a utilização do filtro que é mostrado na figura 2.

FIGURA 2 - Circuito de filtro contra as interferências via rede, e seu aspecto real. Veja no texto pormenores de construção das bobinas L1 e L2.

Este filtro é intercalado entre a rede dc alimentação e a ferramenta alimentada ou mesmo entre a rede e o aparelho interferido. A bobina L1 e a bobina L2 são formadas por 20 a 50 voltas de fio esmaltado ou mesmo fio comum 22 enroladas num bastão de ferrite de 5 cm ou mais.

O tamanho do bastão deve ser de acordo com a quantidade de espiras enroladas, não sendo crítico.

Os capacitores deste filtro devem ser de poliéster ou mesmo óleo, mas com tensão de trabalho de pelo menos 450 volts. Será interessante montar este filtro numa caixinha de metal, que também servirá de blindagem, evitando assim a irradiação de sinais interferentes.

MONTAGEM

Começamos por dar o diagrama completo do completo do controle na figura 3.

Figura 3 – Diagrama do controle

Na figura 4 damos uma placa de circuito impresso para a montagem.

Figura 4 – Placa para a montagem

Como se trata de circuito simples, sua montagem também pode ser feita numa barra de terminais isolados, conforme mostra a figura 5.

Figura 5 – Montagem em ponte de terminais

Observe que o SCR deve ser dotado de um radiador de calor que consiste numa chapinha de metal em forma de "U" parafusada no próprio corpo deste componente.

Ao fixar a ponte numa base de madeira ou mesmo caixa, o radiador deve ser preso na mesma, para evitar que balance com o manuseio do aparelho.

O SCR usado pode ser o TIC106B para 200 volts se sua rede for de 110 V ou o TIC106D para 400 V se sua rede for de 220V.

Na rede de 220 V, para obter o controle total de potência pode ser necessário aumentar o valor de P para 1 M . Experimente.

O diodo D1 pode ser o 1N4002 ou qualquer equivalente de maior tensão como o 1N4004, BY127 o mesmo 1N4007.

O fusível de proteção evita que problemas venha a ocorrer com o aparelho ou rede em caso de curto circuito na ferramenta ou carga.

PROVA E USO

Para provar é só ligar o plugue do controle na tomada de energia e na tomada X1 qualquer eletrodoméstico ou ferramenta que tenha motor universal

Para a prova, até mesmo uma lâmpada comum de 25 a 100 watts serve.

Acionando o aparelho em prova, se seu funcionamento for em velocidade máxima, verifique se a chave S1 está acionada. Se estiver, desligue-a. Atue então sobre P1 e veja. se o controle se faz na faixa desejada.

Veja que, o controle por fase como indicado, permite que pequenos motores não percam o torque nas baixas velocidades, o que não ocorre com controles que simplesmente reduzem a tensão sobre a carga.

Se a faixa de velocidades não corresponder ao que o leitor deseja, existem duas possibilidades de modificações: troque P1 por um potenciômetro de 22ok, ou então troque C1 por um capacitor de 220 nF.