Relé com Acoplador Óptico (ART2213)

Descrevemos um relé de estado sólido usando um Opto-Diac que permite o disparo de um Triac num sistema simples e eficiente de cargas de alta potência com total isolamento. O circuito possui características de entrada que permitem sua utilização numa ampla gama de aplicações práticas.

O controle de cargas de alta potência com dispositivo de estado sólido como Triacs e SCRs tem o inconveniente da falta de isolamento que pode por em perigo a integridade dos circuitos mais delicados.

Assim, no controle de cargas de alta potência, com altas tensões de alimentação ouso de relés mecânicos comuns é sempre observado com mais afinidade em vista de segurança que estes dispositivos trazem.

No entanto, novos componentes, como os opto-acopladores que permitem o disparo direto de Triacs podem substituir estes relés com a mesma segurança pois permitem o completo isolamento de Um circuito de controle da carga alimentada.

No caso,descrevemos um relé de estado sólido que usa um desses opto-acopladores, um opto-diac que pode disparar diretamente um Triac com total isolamento.

Podemos usar com segurança este circuito nas seguintes aplicações:

  • Interfaces de controle entre microcomputadores e dispositivos de automação industrial
  • Robótica
  • Equipamentos médicos
  • Alarmes

 

CARACTERÍSTICAS

  • Tensão de alimentação: 6 a 12 V
  • Corrente: 60 mA
  • Tensão de isolamento: 7500 volts
  • Tensão de carga: 110/220 Vca
  • Sensibilidade ao disparo: 0,05 mA
  • Tensão de disparo: 0,7 volts

 

COMO FUNCIONA

O circuito se baseia num Opto-Diac da Motorola, o MOC3020 que é fornecido em invólucro DlL de 6 pinos, conforme mostra a figura 1.

 

Fig. 1 – Opto-diac MOC3020.
Fig. 1 – Opto-diac MOC3020.

 

 

Como podemos ver, na parte de controle temos um diodo emissor de luz infravermelho operando de modo a excitar diretamente um opto-diac.

O opto-diac ao receber um estímulo luminoso dispara produzindo um pulso capaz de disparar um Triac.

Este diac possui uma tensão máxima desligada de 400 V o que permite sua alimentação diretamente a partir da rede, e no disparo, sua corrente máxima é de 1 A.

O que fazemos em nosso projeto é dar duas opções de alimentação para o LED emissor.

Numa primeira opção que pode ser usada para um controle a partir de um circuito lógico (TTL, por exemplo), interligamos A e B usamos para R1 resistor de 470 ohms (figura 2).

 

Figura 2 – Disparo TTL
Figura 2 – Disparo TTL

 

 

Nestas condições pulsos além de uma saída TTL podem levar o triac ao disparo.

Numa segunda opção podemos usar sinais de controle mais fracos, aplicando-os à base de um transistor.

Alimentamos então o terminal A com uma tensão de 6 a 12 V (os valores de R1 para as tensões extremas são dados no diagrama) e aplicamos o sinal de controle em B.

O diac é ligado diretamente na comporta de um Triac.

A escolha do Triac deve ser feita de acordo com a corrente que se deseja controlar e também a tensão da rede.

R5 e C2 amortecem os pulsos de comutação principalmente com cargas indutivas. R3 e R4 dependem da tensão da rede, podendo eventualmente ser reduzidos com triacs menos sensíveis.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o nosso circuito de relé de estado sólido com opto-acoplador.

 

   Figura 3 – Circuito completo do relé
Figura 3 – Circuito completo do relé

 

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

   Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem
Figura 4 – Placa de circuito impresso para a montagem

 

 

O MOC3020 pode ser instalado num soquete DlL de 8 pinos, deixando- se 2 deles livres.

O Triac deve ser dotado de radiador de calor de acordo com sua potência e as trilhas que Vão aos terminais principais devem ser largas em vista da corrente controlada.

Os resistores são de 1/8 W ou mais e os capacitores C1 e 02 são de poliéster com uma tensão de trabalho de pelo menos 200 V se a rede for de 110 V e 400 V se a rede for de 220 V.

O valor de R1 deve ser dimensionado de acordo com a tensão em A.

O foto-acoplador precisa de pelo menos 10 mA no diodo emissor de luz, sob 3 V de tensão.

O Triac deve ter uma tensão de trabalho de 200 V se a rede for de 11oV e 400 V se a rede for de 220 V.

O sufixo B para os da Texas indicam 200 V e sufixo D indicam 400 V.

Temos então os tipos TIC226, TIC236 e TIC246 como possíveis de serem usados neste projeto.

 

PROVA E USO

Basta ligar uma carga no circuito como por exemplo uma lâmpada incandescente.

Depois, aplicamos entre A e C uma tensão de 6 ou 12 V conforme o valor de R1.

Encostando por um momento um fio que interligue A e B o disparo do Triac deve ocorrer, ativando a carga.

Para usar, temos a entrada direta de sinais em A, bastando para isso interligar A e B.

Para sinais fracos, alimentamos A com a tensão escolhida, e aplicamos o sinal de controle em B.

Para uma interface mais complexa pode ser usada uma fonte comum alimentando diversos módulos que serão montados numa mesma placa de circuito impresso.

 

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

CI-1 - MOC3020 - opto-acoplador Motorola

Triac - TIC226 - ou equivalente

R1 - 470 ohms ou 1 k ohms - resistor – ver texto

R2 - 4,7 k ohms - resistor (amarelo, violeta, vermelho)

R3 - 330 ohms - resistor (laranja, laranja, marrom)

R4 - 470 ohms - resistor (amarelo, violeta, marrom)

R5 - 47 ohms - resistor (amarelo, violeta, preto)

C1 - 100 nF - capacitor de poliéster para 200 V ou 400 V

C2 - 47 nF - capacitor de poliéster para 200 V ou 400 V

Diversos: placa de circuito impresso, radiador de calor para Triac, soquete DIL de 8 pinos (ou 6 pinos), caixa para montagem (opcional), fios, solda, etc.

 

 


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