Controle Remoto Biestável (ART2147)

O circuito que apresentamos pode ser usado como, controle remoto por feixe de luz para eletrodomésticos, ferramentas ou mesmo automatismos industriais. Sua ação é biestável e a sensibilidade dos sensores utilizados permite a operação com fontes de luz muito fracas, como por exemplo: um fósforo. Para uma aplicação doméstica o transmissor pode ser uma simples lanterna de mão.

A característica principal deste circuito é a sua simplicidade já que a sensibilidade do circuito integrado usado permite o disparo direto a partir dos sensores, sem a necessidade de etapas amplificadoras transistorizadas ou com outros elementos.

Mas, além desta característica também podemos citar a vantagem de se usar o 4093 que, possuindo 4 portas num mesmo invólucro facilita a elaboração de configurações biestáveis sem que precisamos de qualquer componente adicional externo.

E, é lógico além de tudo isso também temos o fato de que os integrados CMOS na condição de não acionamento da carga (relé desenergizado) representam para o sistema um consumo extremamente baixo de energia o que deve ser levado em conta se pretendermos alimentar o aparelho a partir de pilhas ou bateria.

Montado numa pequena caixa, ele pode ser usado para ligar e desligar um aparelho de som, televisor ou outro eletrodoméstico a partir de uma simples piscada da lanterna.

Lembramos que a ação do circuito é biestável, ou seja, numa primeira piscada ligamos a carga que assim permanece até que uma segunda piscada incidindo no segundo sensor provoque a mudança de estado do circuito desligando-o, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1 – A ação biestável do aparelho
Figura 1 – A ação biestável do aparelho

 

 

A características principais do circuito são:

Tensão de alimentação: 12 V

Consumo em repouso (relé desenergizado): 5 mA (tip)

Carga máxima controlada: 2 A (com o relé recomendado)

Corrente com relé acionado: 40 mA

 

COMO FUNCIONA

Das quatro portas disparadoras existentes no integrado 40938, duas são ligadas de tal forma que resultam num flip-flop tipo Set e Reset (RS), conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Flip-flop RS com o 4093
Figura 2 – Flip-flop RS com o 4093

 

Nesta configuração, partindo de uma situação em que temos a saída Q no nível alto e a Q no nível baixo, a mudança de estado se faz com a aplicação de um pulso na entrada.

Inicialmente as entradas de sinal representadas por LDR1 e LDR2 estão no nível baixo já que a resistência dos LDRs sem luz é muito alta.

Quando aplicamos um pulso de luz no LDR1, o nível lógico do pino 1 a saída de Cl 1 -a vai ao nível baixo por um instante e isso faz com que Cl1 -b também seja realimentado de modo que sua saída vai ao nível alto.

O nível alto em Cl1-b realimenta Cl1-a e mantém sua saída no nível baixo mesmo que o pulso de comando já tenha desaparecido.

A saída de Cl1-a se mantém no nível baixo até que um pulso agora no LDR2 mude o estado de circuito de forma análoga.

Com o nível alto em Cl1-a (saída) Cl1-c e d passam a ter suas saídas no nível baixo o que mantém o transistor no corte e o relé desenergizado. Com o nível baixo na saída de Cl1-a temos nível alto na saída de Cl1-c e d e o resultado é o transistor na saturação energizando assim o relé.

A sensibilidade do circuito é ajustada em dois trimpots ou potenciômetros ligados em série com os LDRs.

O ponto de ajuste depende da sensibilidade desejada e também do nível de iluminação ambiente.

Para maior diretividade na ação e também maior sensibilidade é interessante montar os LDRs em tubos de papelão opaco contendo na frente uma lente convergente, conforme mostra a figura 3.

 

Figura 3 – Instalação dos LDRs em tubos
Figura 3 – Instalação dos LDRs em tubos

 

A lente deve ser posicionada de tal forma que seu foco fique pouco atrás da superfície sensível do LDR.

A alimentação do circuito pode ser feita com tensão de 12 V de fonte ou bateria, mas existe a possibilidade de se alimentar o circuito com 6 V trocando-se o relé por um que tenha bobina para esta tensão.

Para o caso de fonte de alimentação sugerimos o circuito da figura 4.

 

Figura 4 – Fonte para o circuito
Figura 4 – Fonte para o circuito

 

Esta fonte estabilizada fornece 12 V e usa componentes comuns. O transformador tem corrente de secundário de 250 mA ou mais, e o eletrolítico deve ter uma tensão de trabalho de 25 V ou mais.

 

MONTAGEM

O diagrama do aparelho, sem a fonte de alimentação é mostrado na figura 5.

 

Figura 5 – Diagrama do aparelho
Figura 5 – Diagrama do aparelho | Clique na imagem para ampliar |

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 6.

 

 Figura 6 – Placa para a montagem
Figura 6 – Placa para a montagem

 

O leitor pode modificar este layout já que todas as portas do 4093 são iguais e podem ser intercambiadas para maior facilidade de projeto caso seja necessário.

Os LDRs são comuns e os ajustes P1 e P2 tanto podem ser trimpots, como potenciômetros.

Os resistores são de 1/8 W e o capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de 16 V ou mais. D1 pode ser o 1N4148 ou qualquer equivalente de uso geral de silício.

Sugerimos antes adquirir o relé para depois fazer as eventuais modificações na placa de circuito impresso.

Os fios de conexão aos LDRs podem ser algo longos, pois isso facilitaria a sua instalação em locais afastados já que um deve ficar longe do outro pelo menos 20 cm de modo que, ao focalizar a luz num o outro não possa recebê-la.

 

PROVA E USO

Na figura 7, temos o modo de se fazer a conexão de uma carga externa ao aparelho.

 

Figura 7 – Conexão a uma carga externa
Figura 7 – Conexão a uma carga externa

 

Use uma tomada comum de embutir na caixa ou então terminais de parafusos.

Usando como carga uma lâmpada comum ou outro aparelho ajuste P1 e P2 para obter o melhor acionamento com a fonte de luz escolhida. Esta regulagem deve ser tal que fontes estranhas ou a própria luz ambiente não influa no funcionamento do circuito.

Uma vez comprovado o funcionamento é só fazer sua instalação definitiva e usá-lo.

 

CI1 - 4093B - circuito integrado CMOS

Q1 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral

D1 - 1N4148 - diodo de silício

K1 - relé - ver texto

LDR1 e LDR2 - LDRs comuns

P1 e P2 - 1M - trimpot ou potenciômetro

R1 e R2 – 10 k x 1/8 W – resistores (marrom, preto, laranja)

R3 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

C1 - 100 uF x 16 V - capacitor eletrolítico

Diversos: material para a fonte de alimentação, placa de circuito impresso, caixa para montagem, fios, solda, tubos de papelão, lentes convergentes, botões para os potenciômetros, etc.

 


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