Controle de Velocidade com Inércia (MEC185)

Escrito por Newton C Braga

Muito mais realismo para sua estrada de ferro miniatura é o que o leitor poderá ter com este controle de velocidade com inércia. Não adianta abrir todo o controle, que o trem não dispara na linha, mas sempre com uma aceleração constante, própria do grande peso que uma composição ferroviária teria a plena carga.

O circuito é muito simples e pode operar, na verdade, com qualquer tipo de brinquedo com motor elétrico de 6 a 15 volts e com corrente que não supere os 2 A. Nisso, além dos trens elétricos, podemos enquadrar autoramas.

Não será exigida nenhuma modificação no controle original, já que o sistema pode ser intercalado entre este e a linha, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – Conexão do controle
Figura 1 – Conexão do controle

 

Para a operação será usado o potenciômetro do nosso controle, ficando o potenciômetro do controle original na posição de máxima velocidade.

 

COMO FUNC!ONA

São usados dois transistores de potência na configuração Darlington como um reostato eletrônico.

A corrente de base do primeiro transistor (Q2 no diagrama) determina a corrente a ser aplicada no motor, no caso, através do coletor de Q1.

Como esta corrente de base é muito pequena, podemos obter uma variação automática de sua intensidade usando redes RC com componentes de valores relativamente baixos.

Deste modo, o potenciômetro que controla a corrente de base do par Darlington tem intercalada uma rede de retardo formada pelos resistores R1 e R2 e pelo capacitor C2.

Quando abrimos o controle de velocidade, que é P1, a corrente não sobe imediatamente de valor na base de Q2, pois é preciso antes haver a carga de C2 através do resistor R1. O efeito prático é que o circuito não responde a variações rápidas de velocidade impostas por P1, o que significa que existe um limite para a aceleração do motor usado como carga.

A curva da figura 2 ilustra o que ocorre.

 

Figura 2 – Curva de comportamento do circuito
Figura 2 – Curva de comportamento do circuito

 

Uma subida de tensão no cursor de P1 não é acompanhada pela imediata subida da tensão de carga.

Na mesma curva temos o efeito da desaceleração com inércia. O trem também não para imediatamente quando atuamos sobre o controle neste sentido.

Quando o cursor de P1 é levado ao lado da terra, com a redução a zero volt da tensão, o capacitor C2 demora ainda certo tempo fornecendo a corrente de base de Q2. Os transistores amplificam esta corrente e o motor gradualmente vai perdendo sua velocidade até parar.

Com as mudanças de velocidade, o efeito de inércia também se mantém pelo mesmo motivo.

Um recurso interessante que este circuito possui é a parada de emergência, que é feita por S1. Ao pressionar este interruptor, a tensão em C2 cai a zero, com a parada imediata do motor.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do controle de velocidade.

 

Figura 3 – Diagrama completo do controle
Figura 3 – Diagrama completo do controle

 

Conforme podemos ver todos os componentes são comuns. Na figura 4 damos a versão em ponte de terminais, que pode ser considerada a mais recomendada, em vista do reduzido número de componentes e da não necessidade de um projeto compacto.

 

Figura 4 – Montagem em ponte de terminais
Figura 4 – Montagem em ponte de terminais

 

O transistor Q1 deverá ser fixado num radiador de calor, conforme mostra a figura 5, principalmente se o trem controlado, ou os motores, exigir correntes acima de 500 mA.

 

Figura 5 – Montagem final
Figura 5 – Montagem final

 

Na montagem, são poucos os cuidados que devem ser tomados, todos relacionados a seguir:

a) O diodo D1 tem polaridade certa e pode ser, além do 1N4002, qualquer equivalente, como o 1N4004, 1N4007 ou BY127.

b) Q1 é um 2N3055 com radiador e Q2 pode ser o BD135 ou equivalentes diretos, como os BD137 ou BD139. Veja a sua posição de montagem.

c) Os capacitores eletrolíticos têm tensão de trabalho de pelo menos 25 V e sua polaridade deve ser seguida. C2 pode ter seu valor alterado para mudar a ”inércia" do motor controlado. Menores capacitores permitem obter menor inércia.

d) Os resistores sâ'o de 1/8W e na ligação de P1 siga a ordem de ligação dos fios.

Uma caixa plástica, como a mostrada na figura 5, serve para alojar todos os componentes. Fios de entrada e saída de cores diferentes ajudam na hora da ligação.

 

PROVA E USO

Para provar, você pode empregar uma fonte de 12 V e uma lâmpada ou motor ligado na saída. A fonte será ligada em A e B, com a polaridade seguida (A = positivo e B = negativo).

Ao atuar sobre P1, a lâmpada deve ter seu brilho alterado com certa inércia, enquanto que com o motor ocorrerá alteração de sua velocidade.

Para usar, é só intercalar o controle entre o transformador original, cujo potenciômetro deve ser mantido no máximo, e a linha, seguindo a polaridade.

Obs.: A chave de reversão de movimento, se existir no seu controle, deve ser colocada depois deste sistema. Para que o leitor não tenha de tira--la do controle já existente, basta acrescentar uma chave suplementar na saída do circuito, ou seja, nos pontos X e Y.

 

Q1 - 2N3055 - transistor de potência

Q2 - BD135 - transistor de potência

D1 - 1N4002 ou equivalente - diodo de silício

P1 - I k - potenciômetro simples

C1 - 1 000 µF x 25 V - capacitor eletrolítico

C2 - I 500 µF x 25 V - capacitor eletrolítico

R1, R2 - 5k6 x 1/8 W - resistores (verde, azul, vermelho)

S1 - interruptor de pressão (botão de campainha)

Diversos: ponte de terminais, radiador de calor, parafusos, fios, botão para o potenciômetro, caixa, etc.