Nesta época em que a preocupação com a segurança cresce um tipo de circuito bastante solicitado pelos leitores é o eletrificador de cercas. Diferentemente do que muitos possam pensar, estes circuitos são planejados segundo certas regras, pois a segurança é fundamental e além disso existe uma legislação que deve ser observada em relação ao seu uso em residências e estabelecimentos comerciais. Neste artigo focalizamos um interessante projeto que é bastante simples e pode proteger grandes áreas.
De nenhum modo a rede de energia deve ser usada diretamente para eletrificar cercas ou objetos que possam ser tocados por pessoas. A finalidade de um eletrificador é desestimular por meio de uma descarga a invasão de um local, mas nunca matar e a rede de energia quando usada diretamente pode fazer isso!
A não limitação da corrente é o principal fator que torna o choque causado pela fiação elétrica ligada a rede de corrente alternada extremamente perigoso.
O que propomos neste projeto é um circuito que está isolado da rede de energia por meio de um transformador (apesar de ser alimentado por ela) e produz pulsos de curta duração com alta tensão mas corrente limitada de modo a não causar queimaduras ou outros problemas muito graves.
Além disso, outra característica muito importante do projeto é o seu baixo consumo de energia que permite que ele fique permanentemente ligado sem que haja um aumento considerável da sua conta de energia.
Os usos são os normais de qualquer eletrificador:
Ele pode ser usado em residências para impedir a invasão num sistema de fios que sejam colocados em muros, conforme mostra a figura 1.
Lembramos que a legislação obriga que os fios eletrificados fiquem em alturas superiores a 2 metros (para não serem alcançados por crianças) e, além disso, devem existir cartazes alertando que a cerca está eletrificada.
Outro uso é em fazendas, impedindo que animais saiam de regiões delimitadas por um simples arame, sem a necessidade de uma cerca completa, conforme sugere a figura 2.
Finalmente temos a possibilidade de se proteger objetos ou ainda obras de arte com a utilização de uma gaiola ou do próprio objeto se ele for condutor de eletricidade.
No laboratório de pesquisa este eletrificador pode ainda ser usado em condicionamento animal.
COMO FUNCIONA
O circuito consiste num oscilador de relaxação que usa como componente principal um diodo controlado de silício ou SCR.
Este componente se comporta como um diodo que pode ser disparado, conduzindo intensamente a corrente, quando a tensão em sua comporta atinge um determinado valor ou quando ele recebe um pulso de disparo por este eletrodo.
No nosso caso, o que fazemos é retificar a tensão da rede de energia e carregar um capacitor de alto valor (C1).
A mesma tensão serve também para carregar mais lentamente o capacitor C2 através do trimpot P1 e do resistor R2.
Quando a tensão em C2 atinge o ponto de disparo da lâmpada neon que corresponde a uma tensão de aproximadamente 80 volts o circuito comuta. A lâmpada neon torna-se condutora e o capacitor C2 descarrega-se através dela e da comporta do SCR provocando assim seu disparo.
O resultado disso é que disparado, o SCR fecha um outro circuito de descarga que é o formado pelo capacitor C1 e o enrolamento primário do transformador T1.
T1 é um transformador de saída horizontal ou fly-back que é usado nos televisores e monitores de vídeo de computadores para produzir a alta tensão que alimenta os cinescópios.
A descarga de C1 ocorre na forma de um pulso de curta duração que no entanto, induz uma tensão de alguns milhares de volts no enrolamento secundário de T1.
Apesar de ser muito alta, a tensão tem curta duração e uma corrente muito baixa, não sendo perigosa. É uma corrente do mesmo tipo que a gerada nas velas dos carros pelo sistema de ignição e dos televisores, se bem que nos televisores o fato dos circuitos serem de maior potência e estarem sem isolamento da rede os torna muito perigosos.
Gerado o pulso, com a descarga de C1 a lâmpada neon apaga e o SCR desliga. Começa então um novo ciclo de funcionamento com nova carga de C1 e C2 e novo disparo do SCR.
Os pulsos vão ser produzidos numa velocidade que depende do ajuste de P1. Este ajuste deve ser feito em função do valor de C1 (que determina sua intensidade) de modo a se obter o melhor rendimento do circuito.
Observe que a saída do circuito formada pelos terminais MAT e T do enrolamento secundário está isolada da rede de energia.
No entanto, para haver choque deve haver um circuito fechado para a circulação da corrente. Isso significa que o circuito formado pela pessoa ou animal que leva o choque deve incluir a circulação da corrente pela terra conforme mostra a figura 3.
Por este motivo, a ligação à terra do terminal T é muito importante para que o circuito funcione corretamente.
MONTAGEM
Na figura 4 damos o diagrama completo do aparelho. Os valores dos componentes entre parênteses correspondem à rede de 220 volts.
A montagem dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.
O capacitor C1 deve ser de alta tensão tanto eletrolítico como de poliéster. A tensão mínima de trabalho deste capacitor deve ser de 200 V se a rede for de 110 V e pelo menos 350 V se a rede for de 220 V.
O capacitor C2 é de poliéster com uma tensão mínima de trabalho de 100 V para qualquer rede. A lâmpada neon dispara aos 80 e este capacitor nunca será submetido a uma tensão maior, pois antes ocorre sua descarga!
O resistor R1 deve ser obrigatoriamente de fio com uma potência de pelo menos 5 watts.
O SCR não precisa ser montado em radiador de calor, já que opera com pulsos de curta duração. No entanto deve ser usado tipo para 400 V ou mais. O sufixo D dos tipos TIC106 indicam esta tensão enquanto que para os MCR da Motorola o sufixo deve ser 6.
O transformador T1 pode ser aproveitado de algum televisor fora de uso. Se ele está bom isso pode ser verificado depois que o aparelho for montado.
O que temos de fazer é enrolar umas 6 a 10 voltas de fio comum na parte inferior do núcleo de ferrite, conforme mostra a figura 6 de modo a formar seu enrolamento primário.
Nesta mesma figura mostramos onde ligar o terminal T. Qualquer um dos terminais existentes pode ser experimentado, já que a diferença de posição de cada um faz uma diferença muito pequena na tensão gerada.
PROVA E USO
Ligue a unidade na rede de energia, deixando a saída MAT longe de qualquer coisa inclusive você. Ajustando P1 você deve ouvir um leve pulsar ou oscilar do transformador indica que o circuito está funcionando. A lâmpada neon deve piscar rapidamente ou permanecer acesa.
Aproximando com cuidado um fio ligado ao terminal T do ponto MAT deve haver uma faísca.
Ligando uma lâmpada fluorescente entre os dois pontos ela deve acender indicando a presença de alta tensão.
Com uma lâmpada fluorescente ligada na saída é possível ajustar P1 para se obter máxima intensidade de saída. Ajuste para máximo brilho.
Comprovado o funcionamento é só fazer a instalação.
Na figura 7 mostramos como isso pode ser feito no caso de um muro.
Observe que são colocados pelo menos dois fios, sendo um deles ligado à terra e o outro ao MAT do circuito. Os fios são isolados dos pequenos mastros de modo a não haver fugas de corrente que prejudicam o funcionamento do aparelho.
Para uma cerca de pasto, o fio usado deve ser descascado e deve ser isolado dos postes de sustentação.
Não há limite para o comprimento do fio usado na proteção, mas dependendo da qualidade do isolamento, se ocorrerem fugas, com algumas centenas de metros podem ocorrer problemas.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
SCR - TCI106D ou equivalente - diodo controlado de silício
D1 - 1N4004 ou 1N4007 - diodo de silício (ver texto)
Resistores: (1/4 W, 5%)
R1 - 10 k ohms x 5 W (110V) ou 22 k ohms x 5 W (220 V) - resistor de fio
R2 - 100 k ohms
P1 - 1 M ohms - trimpot
Capacitores:
C1 - 1 a 10 uF x 200 V ou 350 V - capacitor de alta tensão de poliéster ou eletrolítico - ver texto
C1 - 100 nF x 100 V ou mais - poliéster
Diversos:
NE-1 - lâmpada neon comum
T1 - Transformador Flyback - ver texto
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, cabo de alimentação, fios, solda, etc.
