Minuteria de Desligamento Automático (ART2211)

Eis um circuito de tempo de grande utilidade em amplificações domésticas ou mesmo industriais: depois de um intervalo de tempo programado de até 45 minutos, o aparelho desliga uma carga externa e também se auto-desliga, cortando a sua própria alimentação. Simples de montar, com o relé recomendado ele pode controlar cargas de até 2 ampères, mas alterações para maior potência são muito simples.

Circuitos de tempo que se desliga automaticamente depois do intervalo programado podem ser utilizados em inúmeras aplicações práticas.

Dentre elas sugerimos a utilização com televisores, caso em que os dorminhocos podem esquecer o aparelho ligado que, depois de algum tempo ele o timer se desliga automaticamente, não havendo assim nem consumo de energia nem perigo de aquecimento ou queima dos .aparelhos por permanecerem muito tempo ligados.

Outra aplicação, também para “esquecidos“ é no desligamento de diversos tipos de eletrodoméstico que devem ficar acionados por um tempo limitado e existe o risco disso ser esquecido.

O mesmo aparelho também pode ser usado no controle de sistemas de iluminação, acionamento de equipamentos industriais, etc.

Com os componentes indicados, levando-se em conta sua tolerância,intervalos de tempo na faixa de alguns segundos até mais de 45 minutos podem ser obtidos.

 

COMO FUNCIONA

A base do circuito é um integrado CMOS do tipo 4093 que consiste em quatro disparadores NAND.

No nosso circuito, um dos disparadores é ligado como circuito de tempo com um capacitor e um resistor numa das portas. A outra porta, ligada ao positivo da alimentação torna o bloco um simples inversor retardado.

Assim, quando S1 é pressionado, o transformador T1 recebe a alimentação e ao mesmo tempo C2 inicia sua carga através do resistor R1 e do controle de tempo P1.

Enquanto C2 está carregando, a porta 2 de CI-1a mantém no nível alto, o que quer dizer que a saída desta forma estará no nível baixo.

Como esta saída é ligada aos outros três blocos que consistem em inversores, a saída dos inversores se manterá no nível alto, saturando o transistor e com isso energizando o relé.

Energizado, o relé fecha seus contatos e mantém-se assim, pois um deles é usado para “travar" o circuito já que está em paralelo com o sistema de partida formado por S1.

Quando a tensão no pino 2 do integrado atinge o valor Vn conforme curva da figura 1, temos a comutação da porta NAND.

 

   Figura 1 – Características de transferência do 4093
Figura 1 – Características de transferência do 4093

 

Sua saída passa então ao nível baixo e com isso a saída das outras três etapas usadas com drivers tem suas saídas também levadas ao nível baixo desenergizado o relé.

Com o relé desatracado é ao mesmo tempo desconectada a carga e desligada a alimentação do aparelho.

Para um novo ciclo de temporização é interessante descarregar completamente o capacitor, o que se consegue antes pressionando S2 e depois S1 para partida do temporizador.

Com um capacitor de 1000 µF e um potenciômetro de 4M7 consegue-se intervalos de tempo de aproximadamente 45 minutos, levando-se em conta que tais componentes têm uma tolerância bastante grande.

Para ativar relés de maior capacidade. pode-se usar circuito da figura 2.

 

   Figura 2 – Ativando um relé
Figura 2 – Ativando um relé

 

Neste caso, relés de 12V de até 500 mA de corrente de bobina podem ser usados, o que permite a escolha de tipos com altas correntes de contato

Lembramos que os fios de conexão à carga devem ter espessura compatível com a intensidade da corrente exigida.

 

Características:

Faixa de tempos: 2 minutos à 45 minuto

Corrente máxima de carga: 2 A

Tensão de alimentação: 110/220 VCA

Número de integrados usados: 1

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo deste aparelho.

 

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

 

Na figura 4 temos a disposição dos componentes numa placa de circuito impresso.

 

Figura 4 – Montagem em placa universal ou matriz de contatos
Figura 4 – Montagem em placa universal ou matriz de contatos

 

O uso de um micro-relé DIL permite sua montagem na própria placa em soquete. Se tor usado relé de outro tipo deve ser modificado o desenho da placa ou suas ligações, conforme o caso.

O transformador de alimentação pode ter qualquer corrente acima de 250 mA ou conforme o relé exija para o acionamento.

S1 e S2 são interruptores de pressão (normalmente abertos) comuns, enquanto que P1 é um potenciômetro linear ou log de 4M7 ou mesmo 2M2 para intervalos de tempos menores.

O uso de um potenciômetro linear será preferido por facilitar a elaboração de uma escala de tempos com base num relógio comum.

O fusível deve ter dimensionamento de acordo com a corrente máxima da carga, e X2 é uma tomada comum onde será ligado o aparelho controlado.

Para o integrado sugerimos a utilização de soquete DlL. Os resistores são de 1/8 W e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V.

O conjunto pode ser instalado numa caixa plástica, conforme sugere a figura 5.

 

Figura 5 – Sugestão de caixa
Figura 5 – Sugestão de caixa

 

O uso de uma caixa de material isolante garante máxima segurança para o aparelho já que estando conectado à rede, sempre existe o perigo de choques. Lembramos que este tipo de aparelho é de uso doméstico e, portanto, pode ser manuseado por leigos.

 

PROVA E USO

Para provar o aparelho, ligue em sua saída uma lâmpada comum de até 100 watts.

Ajuste o tempo em P1, de preferência o mínimo para uma prova inicial, aperte S1.

O aparelho deve ser acionado e assim permanecer por um tempo de acordo com o ajustado. Depois disso deve ocorrer seu desligamento automático.

Para nova temporização pressione primeiro S2 e depois S1.

Verifique o tempo máximo, ajustando P1. Se não for atingido o máximo previsto, o problema pode estar em fugas do capacitor C2 que deve ser substituído.

Faça uma prova de fugas com o multímetro se tiver dúvidas quanto a qualidade deste componente.

Comprovado o funcionamento o leitor pode elaborar uma escala de tempos para R1 com base num relógio ou cronometro.

Feito isso, é só usar o aparelho.

 

 

CI-1 - 4093B - circuito integrado CMOS

Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

D1, D2 - 1N4002 - diodos retificadores

D3 - 1N4148 - diodo de uso geral

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 9+ 9 V com 250 mA ou mais.

S2, S2 - Interruptor de pressão NA

K1 - Micro-relé de 12 V

F1 - 5A - fusível com suporte

P1 - 4M7 - potenciômetro

R1 – 100 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)

R2 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

C1 - 1 000 µF x 16V - capacitor eletrolítico

C2 - 470 µF ou 1000 µF x 16 V - capacitor eletrolítico

X1 - tomada comum

Diversos: placa de circuito impresso, cabo de alimentação, caixa para montagem, fios, solda, soquetes para integrado e relé, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.

 


Opinião

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Nosso grande destaque deste mês é o nossa Jornada do Desenvolvimento, que ocorrerá em três etapas sendo a primeira a que foi realizada entre 9 e 13 de agosto. Ela foi uma preparação para as demais que devem ocorrer em setembro e outubro, com oficinas de desenvolvimento com o Edukit SigFox e a Franzininho, numa jornada com os próprios criadores.

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