Sequencial de LEDs Para Árvore de Natal (ART2206)

A aproximação do Natal sugere a montagem de dispositivos interessantes para esta ocasião. Um dos dispositivos mais solicitados pelos leitores é o sistema de luzes ou LEDs sequenciais para árvore. Apresentamos um bastante interessante que pode alimentar de 12 a 24 LEDs com um efeito bastante dinâmico.

A ideia básica deste efeito é algo mais do que os tradicionais (e monótonos pisca-piscas) usados em árvores de Natal. Trata-se de um circuito sequencial de 4 canais que fazem LEDs “correrem“ numa velocidade que pode ser ajustada de acordo com sua vontade.

O circuito admite de 12 a 24 LEDs, capaz de rodear qualquer árvore de natal.

Damos também a opção de uma etapa de potência que permite o acionamento de número maior de LEDs, que inclusive podem ser de cores diferentes.

O circuito é alimentado pela rede local e apresenta, consumo de energia bastante baixo, menor até do que muitos sistemas comuns que usam lâmpadas incandescentes.

E claro que, além das árvores de natal, o mesmo circuito também pode ser empregados em outros tipos de decoração como:

- Presépios

- Vitrines

- Brinquedos

- Manequins

 

COMO FUNCIONA

No projeto de sistemas sequenciais dois integrados se sobressaem pela sua versatilidade e baixo custo: o 555 e 4017. Estes são justamente as bases de nosso projeto que tem um diagrama de blocos conforme mostrado na figura 1.

 

Figura 1 – Diagrama de blocos
Figura 1 – Diagrama de blocos

 

O primeiro bloco consiste na base de tempo que produz pulsos intervalados que determinam a velocidade de corrimento dos LEDs. A cada pulso desta base de tempo apaga um LED e acende o seguinte na sequência.

Usamos para este bloco um integrado 555 na configuração astável em que a frequência é dada basicamente pelo capacitor CS e pelo ajuste do potenciômetro Pl. Este consiste então no ajuste de velocidade do sistema sequencial.

Os pulsos deste integrados são aplicados a um integrado 4017 que consiste num contador Johnson de 10 estágios e que pode contar até 10, ou seja, “produzir" sequenciais de até 10 canais.

No entanto com 10 canais além de precisarmos de mais componentes, também temos uma piora do efeito, pois os LEDs acesos passam a ficar em intervalos maiores, constatamos que o melhor efeito se produz com 4 canais, o que nos leva a ligar este integrado como contador até 4.

Para isso ligamos a sua saída 5 (pino 10) ao reset (pino 15).

Desta forma, quando temos a passagem do integrado do quarto para ao quinto LED (que não existe) o integrado resseta automaticamente, passando na verdade a contagem para o primeiro da série que recomeça.

Com a utilização de diversos LEDs em cada série temos um efeito simultâneo da passagem à frente do acendimento dos LEDs, com muito mais que somente 4 deles.

Na verdade, as série podem ser formadas com múltiplos de 4 até 24. Para mais é preciso uma etapa de potência com a ligação em paralelo de várias séries, conforme sugere a figura 2.

 

Fig. 2 - Etapa de potência para 3 séries de 5 LEDs.
Fig. 2 - Etapa de potência para 3 séries de 5 LEDs.

 

Com este sistema podemos alimentar até 96 LEDs, o que nos leva a um super-sequencial em que, a cada momento teremos 24 LEDs acesos.

Veja que, se o sistema sequencial usado fosse de 10 canais teríamos apenas 10 LEDs acesos a cada instante, com muito menor brilho para o efeito.

Do mesmo modo, um sequencial de 100 canais nos daria apenas 1 LED aceso a cada instante o que seria muito “apagado” para uma árvore de Natal em que se deseja muitas cores e muito brilho!

Não é a quantidade de canais que faz o melhor sequencial, lembre-se disso!

A alimentação do circuito é feita com uma fonte que tem por base um integrado de pelo regulador 7812. Para a versão básica use um transformador de pelo menos 500 mA. Para mais LEDs, use um de 1 ampère.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do sistema de LEDs sequenciais.

 

Figura 3 – Diagrama completo do aparelho
Figura 3 – Diagrama completo do aparelho

 

A placa de circuito impresso para esta montagem é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa para a montagem
Figura 4 – Placa para a montagem | Clique na imagem para ampliar |

 

O transformador deve ter enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 12 + 12 V com pelo menos 500 mA.

O integrado Cl-1 deve ser montado num radiador de calor.

Para os outros dois integrados sugerimos a utilização de soquete DIL. Os capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de 15 V ou mais, exceto C1 que deve ser para 25 V.

D1 e D2 podem ser substituídos por equivalentes como os 1N4004 ou 1N4007. Os transistores também podem ser substituídos por equivalentes como os BC547 ou mesmo BC238.

Os resistores são todos de 1/8 W e o potenciômetro não é crítico podendo ser usados tipos de 220 k, 470 k ou mesmo 1 M.

Para o fusível deve ser usado um suporte. Os LEDs são ligados em sequência, conforme mostra a figura 5 e o fio de conexão pode ser longo.

 

    Figura 5 – Ligação dos LEDs
Figura 5 – Ligação dos LEDs

 

 

PROVA E USO

Para provar a unidade não é preciso montar todas as sequências de LEDs.

Basta ligar em cada saída um LEDs e observar-se seu acionamento.

Se algum LED não acender nesta prova, verifique sua polaridade, e também o próprio estado do transistor.

Observamos que, numa série de LEDs se um deles estiver invertido ou aberto, nenhum outro da mesma série acenderá, como ocorre com as lâmpadas de pisca-pisca.

Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação definitiva. Cores diferentes para os LEDs podem ser usadas,

 

CI-1 - 7812 - circuito integrado regulador de tensão

CI-2 - 555 - circuito integrado - timer

CI-3 - 4017 - circuito integrado CMOS - contador Johnson

D1, D2 - 1N4002 ou equivalentes - diodos de silício

Q1, Q2, Q3, Q4 - BC548 ou equivalentes - transistores NPN de silício.

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede e secundário de 12 + 12 V com pelo menos 500 mA.

S1 - Interruptor simples

F1 - 500 mA - fusível

P1 – 220 k - potenciômetro

LED1 à LED16 - LEDs vermelhos ou de outra cor - ver texto

C1 - 1000 uF x 25 V – capacitor eletrolítico

C2 - 100 uF x 16 V - capacitor eletrolítico

C3 - 1 uF x 16 V - capacitor eletrolítico

R1, R2 – 22 k - resistores (vermelho, vermelho, laranja)

R3, R4, R5, R6 - 4k7 – resistores (amarelo, violeta, vermelho)

R7, R8, R9, R10 - 470 ohms - resistores (amarelo, violeta, marrom)

Diversos: placa de circuito impresso, cabo de alimentação, caixa para montagem, soquetes para os integrados, suporte para o fusível, botão plástico para o potenciômetro, radiador de calor para CI-1, fios, solda, etc.

 


Opinião

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