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Minuteria para até 90 Minutos (ART2112)

Quem costuma dormir com o televisor ligado é só descobre o fato pela manhã, quando muita energia já foi gasta? Quem também dorme com a luz acesa, abandonando um livro e só descobre isso depois de multas horas depois de consumo inútil de energia? Se o leitor deseja resolver este tipo de problema, descrevemos uma simples minuteria que pode desligar (ou ligar) algum aparelho eletrônico no final de um intervalo de tempo determinado.

Minuterias são aparelhos de grande utilidade no lar, na oficina e mesmo em instalações comerciais e industriais. Com elas podemos ligar ou desligar aparelhos elétricos no final de um intervalo de tempo determinado.

A minuteria que descrevemos ativa ou desativa uma carga depois de tempos que podem ser ajustados entre alguns minutos e mais de uma hora e meia, com facilidade.

Trata-se de projeto bastante simples que tem uma vantagem importante a ser considerada: no final do tempo programado ele não só pode desligar a carga controlada como também se "auto-desliga" evitando assim consumo inútil de energia.

O aparelho funciona tanto na rede de 100 V como 220 V e controla cargas de até 2 A.

 

CARACTERÍSTICAS

Tensão de alimentação: 110 V/220 V C.A.

Tempos de programação: 5 a 90 minutos

Carga máxima: 2 ampères

Consumo médio: 5 watts

 

COMO FUNCIONA

Os componentes básicos deste circuito são um transistor unijunção e um SCR.

O transistor unijunção é ligado como um gerador de pulso único, numa configuração bastante conhecida de oscilador de relaxação.

Nesta configuração, o capacitor C2 carrega-se lentamente através de P1 e R2, até ser atingida a tensão do disparo. Esta tensão é dada pela relaxação intrínseca do transistor e fica tipicamente entre 40% e 70% da tensão de alimentação.

Quando esta tensão é atingida o transistor que apresenta uma resistência elevadíssima entre seu emissor e base 1, conduz, possibilitando a descarga do capacitor C2, através do resistor R5 e também de R6 e comporta do SCR.

O pulso de curta duração produzido é suficiente para provocar o disparo de SCR.

A função do SCR, diferentemente do que se possa pensar não é parar o relé e ativar uma carga.

O que ocorre é que quando o aparelho é ligado o relé se encontra aberto e conseqüentemente nem mesmo o primário do transformador recebe alimentação. S1 está aberto, e os contatos A e B também.

Quando pressionamos por um momento o transformador recebe alimentação e conseqüentemente o relé que é ativado via R4.

Com a energização da bobina do relé os contatos A e B são fechados e o circuito passa a receber alimentação normalmente. Podemos então soltar S1.

Tem início então a carga do capacitor C2 até ocorrer o disparo do unijunção que por sua vez dispara o SCR.

O disparo do SCR na verdade põe em curto por um instante a bobina do relé que então abre os contatos A e B.

Com isso o circuito desliga automaticamente a carga e corta a sua própria alimentação. Para uma nova temporização bastará apertar por um momento S1 novamente.

O tempo obtido para esta minuteria depende dos valores de P1, R2 e de Cl-1l

Com aproximação podemos calcular este tempo pela fórmula:

t = (R2 + P1 ) x C2

 

Onde:

t é o tempo em segundos

R2 = 100 kΩ

P1 = 2,2 MΩ (valor máximo)

C2 = 2 200 µF

 

O valor do capacitor C2 está limitado por fugas deste componente, assim como de P1. Valores mais altos podem ser experimentados para tempos mais longos, mas o ajuste já começa a ficar crítico e até mesmo pode ocorrer o não disparo.

A resistência de fuga do capacitor em série com P1 e R2 formam um divisor que não alcança o ponto de disparo do transistor unijunção.

 

MONTAGEM

Na figura 1 temos o diagrama completo da minuteria.

 

Figura 1 – Diagrama da minuteria
Figura 1 – Diagrama da minuteria

 

Na figura 2 temos a colocação dos componentes principais numa placa de circuito impresso.

 

Figura 2 – Placa para a montagem
Figura 2 – Placa para a montagem

 

O transformador e outros componentes de maior porte ficam fora da placa.

O relé indicado é de 12 V, do tipo que possui dois contatos reversíveis para 2 A. No entanto, relés equivalentes para 6 V são disponíveis com o mesmo formato e pinagem, podendo ser usados com facilidade.

O SCR é o TIC106 para qualquer tensão e não precisa de radiador de calor, dada a sua operação somente por um tempo muito curto e com corrente relativamente baixa.

Os resistores são de 1/8 ou 1/5 W exceto o resistor R4 que é um resistor de 2 W de qualquer tipo.

O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de 25 V ou mais e C2 pode ser para 16 V.

O potenciômetro P1 é comum linear ou log e os diodos são 1N4002 ou equivalentes de maior tensão.

S1 é um interruptor de pressão, e o LED serve para indicar que a temporização está em curso.

O relé admite equivalentes. Qualquer tipo com bobina de 12 V e corrente de até 100 mA, dois contatos reversíveis podem ser usados nesta aplicação.

O fusível depende da carga controlada, podendo ser reduzido se a carga for menor.

O conjunto pode ser alojado numa caixa plástica Patola, conforme sugere a figura 3.

 

Figura 3 – Sugestão de caixa
Figura 3 – Sugestão de caixa

 

Para a ligação de carga externa podemos usar uma tomada de embutir.

 

PROVA E USO

Para provar o aparelho basta ligá-lo à rede de alimentação e inicialmente colocar P1 na posição de menor tempo (menor resistência). Pressionando S1.

O LED deve acender e o relé deve travar. Soltando S1 o relé deve permanecer ativado e o LED aceso.

O tempo de acendimento deve ser de alguns minutos, no final do qual o relé e a alimentação desligam-se automaticamente fazendo com que o LED apague.

Para calibrar a escala do potenciômetro o leitor pode usar um cronômetro comum ou um relógio. Não é interessante dar uma escala feita pois as tolerâncias dos componentes, principalmente do capacitor eletrolítico é muito grande, tornando-a imprecisa.

Para a calibração após cada temporização descarregue C2 de modo a eliminar a carga residual e fazê-lo partir do zero.

Comprovado o funcionamento é só instalar o aparelho numa caixa e usá-lo.

Para isso sempre ajuste antes o tempo desejado e somente depois pressione S1. Um interruptor de pressão ligado entre o anodo e o catodo do SCR permite interromper a temporização simples pressionando-o por uns instantes.

 

Q1 - 2N2646 - transistor unijunção

SCR - TIC106 - diodo controlado de silício

D1, D2 e D3 - 1N4002 ou equivalente diodos de silício

K1 - Micro-relé de 12 V

LED - LED vermelho comum

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 12+12 V x 500 mA

S1 - Interruptor simples

F1 - Fusível de 5 ampères

P1 - 2,2 M Ω - potenciômetro

C1 - 1 000 µF x 25 V – capacitor eletrolítico

C2 - 2 200 µF x 16 V – capacitor eletrolítico

R1 - 2,2 k Ω x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, vermelho)

R2 -100 k Ω x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)

R3 - 220 Ω x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, marrom)

R4 - 15 Ω x 2 W - resistor

R5 - 100 Ω x 1/8 W resistor (marrom, preto, marrom)

Diversos: placa de circuito impresso, cabo de alimentação, caixa para montagem, suporte de fusível, tomada, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.

 

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N° do componente 

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