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Dimmer para lâmpadas halógenas (ART285)

(SLB0587 - SIEMENS)

O circuito integrado SLB0587 (versão mais avançada do SLB0586A) contém os elementos básicos para a elaboração de um dimmer de toque para lâmpadas comuns, halógenas e também motores universais. Este componente, fabricado pela Siemens possibilita a elaboração de controles suficientemente pequenos para serem embutidos na parede em lugar dos interruptores comuns. Neste artigo focalizaremos as principais características deste componente assim como um circuito prático de aplicação.

 

 

 

O circuito integrado SLB0587 da Siemens é apresentado em invólucros DIP de 8 pinos e também na versão SMD com invólucro DSO-8-1, conforme mostra a figura 1.

 

Este componente substitui diretamente o circuito integrado SLB0586A com pequenas alterações nas conexões conforme informações que podem ser obtidas do próprio fabricante.

 

Temos os seguintes destaques para este componente:

* Pode ser usado no controle de fase tanto de cargas resistivas como indutivas.

* Operação a partir de sensor - sem a necessidade de elementos mecânicos.

* Capacidade de substituir diretamente chaves eletromecânicas de embutir na parede em instalações elétricas convencionais.

* Grande imunidade à interferências, mesmo contra os ripples dos sinais de controle.

* Entrada para a seleção de três modos de operação (A/B/C).

* Partida suave.

* Desligamento seguro.

 

Na figura 2 temos um diagrama de blocos que mostra as funções internas disponíveis neste circuito integrado.

 

FUNÇÕES DOS PINOS

Pino Símbolo Função
1 Vdd Ponto de referência (0V)
2 IPROG Entrada de programação
3 IPLL Integrador para o PLL
4 ISYNC Entrada de sincronismo
5 ISEN Entrada do sensor
6 IEXT Entrada de extensão
7 Vss Alimentação positiva
8 QT Saída do pulso de disparo

 

 

O QUE O SLB0587 FAZ

Com o SLB0587 é possível gerar um pulso definido de corrente em cada semiciclo da tensão da rede de energia.

Desta forma, com um Triac e poucos componentes passivos extras pode-se ter um circuito de controle de fase alimentado pela rede de energia. O ângulo de controle de fase (tempo de Turn-on do triac) pode ser fixado pelos dois pinos de controle do circuito integrado (pinos 5 e 6).

 

 

OPERAÇÃO COM LÂMPADAS HALÓGENAS DE BAIXA TENSÃO

Na operação normal com cargas resistivas temos a aplicação de modo alternado de parte tanto do semiciclo positivo como do semiciclo negativo da tensão da rede da energia através de um triac. O triac conduz graças a aplicação de um forte pulso de disparo na sua comporta.

A operação do circuito com um transformador e uma lâmpada halógena de baixa tensão é quase que idêntica a operação com uma lâmpada incandescente comum devido às características tanto indutivas como resistivas da carga.

Na operação com cargas resistivas e indutivas o ponto de cruzamento por zero da corrente é comparada com aquele em que a tensão da rede é retardada.

Com cargas altamente indutivas como por exemplo um transformador quando ocorre uma falha na condução da lâmpada, um alto estado de perda (na operação num semiciclo) pode ocorrer, tendo como consequência uma eventual destruição térmica do transformador. O SLB0587 possui recursos internos para proteger a carga caso esta situação ocorra.

Se, por exemplo, um pulso de disparo faltar num semiciclo, devido a algum problema, pode ocorre um considerável aumento da corrente no transformador, depois da passagem da tensão da rede por zero - depois do disparo seguinte do triac, quando em ângulos grandes de controle de fase. Se o próximo pulso de disparo  vier em fase quando o triac estiver ainda conduzindo, devido ao intervalo de corrente, ele não terá efeito sobre o circuito. Será somente no pulso subsequente de disparo que o triac vai entrar em condução novamente.

 

Para prevenir estados ociosos nos semiciclos o SLB0587 possui os seguintes recursos:

* Permissão para o estado de condução do triac quando os pulsos de disparo são fixados. Se o pulso de disparo, determinado pelo ajuste do ângulo de disparo e estado do PLL interno coincidem com o ângulo de condução de fase do triac, o pulso de disparo não será levado ao triac senão depois da passagem da corrente por zero.

* Detecção de altas correntes de saturação em ângulos de corrente maiores que 180 graus pela amostragem dos níveis de entrada de sincronismo.

* Redisparo do triac se ele não permanecer disparado depois de um pulso de disparo. Isso pode ocorrer em especial com cargas altamente indutivas como por exemplo transformador com baixa corrente de magnetização ou triacs pouco sensíveis. Aproximadamente 1,5 ms (1,25 ms em 60 HZ) depois de cada pulso de disparo do SLB0587 o estado de condução do triac é amostrado via pino 4. Se o triac ainda permanecer desligado, um novo pulso de redisparo é produzido. Se a frequência de redisparo exceder um valor limite, ocorre um corte.

 

 

CORTE DE SEGURANÇA

A finalidade do corte de segurança é a prevenção da destruição de cargas indutivas (transformador) no caso de ocorrem problemas de perdas em funcionamento. Apesar deste recurso recomenda-se ainda o uso de transformadores que possuam proteção térmica interna.

O corte de segurança ocorre quando o contador (contador up/down de 4 bits) alcançar 15. A contagem é determinado pela relação das relações de contagem up/down. A contagem "up" (progressiva) é a dada pelas correntes de saturação e redisparo. A contagem "down" (regressiva) é incrementada quando a contagem é diferente de zero em cada décimo quinto semiciclo da rede de energia. A contagem é zerada no estado off e quando curtos na saída são detectadas.

 

 

CIRCUITO DE APLICAÇÃO

Na figura 3 temos um circuito de aplicação típico para lâmpada halógena com controle de toque.

 

A placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Nesta aplicação, o circuito integrado pode distinguir comando ON/OFF e mudar o ângulo de controle de fase pela duração do toque no sensor.

Para ligar e desligar (ON/OFF) um toque curto no sensor (50 a 400 ms) é suficiente, dependendo do estado precedente. O processo de comutação é ativado tão logo o sensor seja liberado.

Para ajustar o ângulo de controle de fase, basta tocar no sensor por um tempo maior do que 400 ms. Nestas condições o ângulo de controle de fase vai variar continuamente. O tempo total do ciclo de controle (up/down) é de aproximadamente 7,6 segundos (o ciclo completo é definido por claro-escuro-claro).

Operação simples, mesmo na faixa de operação de baixa intensidade de lâmpadas incandescente, é habilitada pelo seguinte procedimento:

O ângulo de controle de fase é controlado de maneira que o brilho da lâmpada varia de forma psicologicamente linear com o tempo de operação e para por um pequeno intervalo de tempo quando o brilho mínimo é alcançado.

Usando R2 e C4 (entrada de sintonização) como no circuito de aplicação o ângulo de corrente de condução pode ser controlado para cargas resistivas puras entre 45 graus e 152 graus de cada semiciclo.

 

Imunidade à interferências:

Os componentes C3, C6 e R3 do circuito proporciona uma tensão de operação estável e com isso o funcionamento livre de erros do circuito, mesmo na presença de interferências de alta frequência como por exemplo as causadas pela comutação rápida da corrente nas cargas.

No caso de uma interrupção curta da alimentação (menor que 200 ms) o estado de funcionamento ajustado será mantido. Se o corte da alimentação for mais longo, quando a tensão Vs cair para menos de 3,6 V o circuito voltará no estado OFF.

Sob um eventual corte da energia o sincronismo da lógica interna com a linha é perdido. Se o corte de energia durar menos do que três ciclos da alimentação, o sincronismo do PLL se torna visível na forma de uma breve oscilação da luz. O ajuste do LL pode ser influenciado dentro de certos limites pela se;cão dos valores de C5 e R10. Em termos gerais, menores valores de C5 e maiores valores de R10 produzem menores tempos de ajuste do PLL.

 

Linhas Longas:

Se fios muito compridos nas instalações elétricas forem usados eles podem causar problemas de acoplamentos de sinais devido à capacitâncias parasitas.

Estruturas internas limitadores e lógica apropriada asseguram um funcionamento sem interferências mesmo com capacitâncias parasitas até 100 nF.

Se a operação for feita com circuitos usando fios longos a rede RC usando R10 e C5 pode ser ligada entre os pinos 3 e 7 conforme mostra a figura 3.

 

FUNÇÕES DO CIRCUITO PRÁTICO

No circuito exemplo dado na figura 3 os componentes têm as seguintes funções:

* Corrente de alimentação para os circuitos: R1, R3, C2, C3, C6, D1, D2.

* Sinal filtrado para o sincronismo da base de tempo interna com a frequência da linha de alimentação: R2 e C4.

* Para aplicações específicas C4 e R2 podem ser alterados.

Um aumento de C4 e R2 vai provocar uma leve redução do brilho da lâmpada mas ao mesmo tempo um aumento da imunidade a interferências do PLL interno contra picos de tensão da rede de energia.

* Unidade de integração do circuito interno do PLL: C5, R10. A combinação de R10 e C5 determina dentro de certos limites os seguintes fatores:

- Procedimento de partida do PLL interno depois de uma falha de linha

- Procedimento de controle de ripple (variações de brilho da lâmpada se sinais de controle com ripple aparecerem)

* Proteção do usuário: R8 e R9.

* Ajuste de sensibilidade do sensor: R7.

* Limitação de corrente no caso de reversão da polaridade da extensão: R5, R6. Os dois resistores podem ser omitidos se nenhuma extensão for ligada. Neste caso o pino 6 deve ser conectado ao Vss (pino 7).

* Redução das tensões positivas que podem chegar à comporta durante o estado de disparo dos triacs para valores abaixo de Vdd+0,3 V pela polarização direta do diodo: D3.

Este componente pode ser omitido se triacs apropriados forem utilizados.

* Dr e C1 são usados para a supressão de interferências eletromagnéticas (EMI). Para Dr valores de indutância entre 1,4 e 2 mH e fator Q entre 11 e 24 são recomendados.

 

 


 

 

Obs: Este circuito foi elaborado originalmente em 1999. No entanto, se o componente (CI) puder ser encontrado trata-se de um projeto bastante interessante ainda hoje (2010).

 

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