Controle Por Toque Para Eletrodomésticos (ART2297)

Pelo simples encostar dos dedos num sensor você pode ligar ou desligar eletrodomésticos tais como um ventilador, seu televisor, aparelhos de som, e muitos outros, utilizando este sensível circuito de controle, Com programações para funcionar de modo biestável, em que você liga num toque e desliga noutro, ou ainda temporizado, em que basta um toque para o aparelho acionar por tempo determinado e depois desligar, você terá nas mãos um verdadeiro robô de controle, que pode significar muito menos trabalho e mais conforto no seu lar.

Nota: este circuito se baseia no Módulo de Controle (MEC118) publicado neste site.

Tal circuito, dotado de dois relés e dois sistemas de acionamento biestável e monoestável, poderia ser controlado a partir de diversas fontes de sinais tais como sensores ópticos, térmicos, sônicos e muitos outros.

Continuando com a exploração das possibilidades daquele Módulo de Controle, apresentamos uma interessante utilidade doméstica que pode lhe trazer muito conforto no acionamento por toque de eletrodomésticos.

Conforme dito na introdução, bastará um toque no elemento sensor, que pode ser uma simples chapinha de metal ou a ponta de um fio (não há qualquer perigo de choques) para que um ou dois eletrodomésticos possam ser ligados ou desligados.

Temos duas modalidades de controle: podemos ligar num primeiro toque e depois desligar no segundo, repetindo o ciclo indefinidamente, ou então ligar por tempo programado entre alguns segundos e alguns minutos a um simples toque, já que decorrido o intervalo programado o aparelho desliga automaticamente.

O ciclo pode ser repetido indefinidamente.

O aparelho consome muito pouca energia, e pode controlar cargas de até 2 ampères, o que significa que eletrodomésticos comuns tais como televisores, aparelhos de som, ventiladores e lâmpadas podem ser controlados sem problemas.

 

As características deste aparelho são:

- Tensão de alimentação: 110 V/220 V CA

- Tempo de operação máximo monoestável: 5 minutos (expansível a 30 minutos)

- Corrente máxima de carga: 2A

- Número de integrados usados: 3

- Ajustes de tempo: 2

- Canais de controle: 2

 

O CIRCUITO

São utilizados dois canais de controle, cada qual com o mesmo tipo de funcionamento, tendo por base um integrado 555 (timer) e um flip-flop (4013).

Na operação monoestável é utilizado apenas um integrado 555 de cada canal, com tempos ajustados por trimpots de 470 k e selecionados por uma chave que permite a troca do capacitor: 4,7 uF para tempos curtos (até1 ou 2 minutos) re 220 uF para tempos Iongos (algumas dezenas de minutos).

Este capacitor pode ser aumentado até 1000 uF, e o próprio trimpot para1M, caso em que teremos o tempo máxi- mo da ordem de 40 minutos.

O disparo é feito pelo pino 2 do integrado.

Com a momentânea queda de tensão neste pino, o monoestável dispara produzindo em sua saída um pulso positivo de tensão, que aciona o relé por um tempo dado pela programação.

No final do período, a tensão no pino 3 cai a zero e o relé desarma.

Podemos calcular, com aproximação, o tempo de ativação do relé pela fórmula: t=1,1x R x C

Onde C pode ter valores entre 1 e 1000 uF e R pode ser ajustado entre 0 e 470 k ou ainda entre 0 e1 M.

Na configuração biestável, o pulso de saída do 555, que deve ter sua duração reduzida, é aplicado à entrada de um flip-flop tipo D.

Este pulso leva a saída (pino 1 ou 13) ao nível 1 (tensão positiva) polarizando assim o transistor driver no sentido de energizar o relé correspondente.

Para que o relé desarme, ou seja, para que a saída do flip-flop volte ao nível 0 (tensão nula), é preciso um novo pulso produzido pelo monoestável 555, ou seja, um novo toque no sensor.

Na.ausência deste pulso, o flip-flop permanecerá com a saída no nível 1 ou 0 indefinidamente.

Os relés usados são do tipo DIL, para uma alimentação de 6 V, mas nada impede que sejam usados outros, com a devida alteração na alimentação.

Esta alimentação vem de uma fonte regulada de 6 V com o integrado 7806.

Como a fonte utiliza um transformador, o que isola praticamente o circuito da rede, o acionamento dos sensores exige uma conexão adicional à terra.

Veja então que, para que o par Darlington de disparo de cada monoestável opere satisfatoriamente, é preciso que haja uma polarização de base que os leve à plena condução.

Assim, o pino 4 do Módulo de Controle deve ser ligado a um terra qualquer, que tanto pode ser um objeto de metal de porte como também a própria tomada (polo neutro), caso em que, para maior segurança, o fazemos através de um resistor de 1M.

Deste modo existirá percurso para a circulação da corrente de acionamento de cada sensor.

Outra possibilidade consiste no uso de sensores duplos, ou seja, em que dois contatos devem ser tocados simultaneamente, sendo um deles ligado ao ponto 4 do circuito e o outro ao resistor R7 ou R8, conforme a seção ativada.

O diagrama da parte do controle é dado na figura 1.

 

Figura 1 – Diagrama do controle
Figura 1 – Diagrama do controle | Clique na imagem para ampliar |

 

O setor da fonte de alimentação e controla das cargas externas com as tomadas onde serão ligados os eletrodomésticos é dado na figura 2.

 

Figura 2 – setor da fonte e cargas externas
Figura 2 – setor da fonte e cargas externas

 

 

MONTAGEM

Pormenores sobre a construção do Módulo de Controle, que é utilizado nesta montagem, são dados no artigo do site que trata dele.

O projeto poderá ser elaborado com três placas de circuito impresso, que são dadas a seguir.

A primeira, que corresponde ao módulo de controle, é mostrada na figura 3.

 

Figura 3- Placa do módulo (ver o artigo MEC118)
Figura 3- Placa do módulo (ver o artigo MEC118)

 

 

A segunda, bastante simples, que corresponde ao setor de alimentação, é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa para a fonte
Figura 4 – Placa para a fonte

 

 

Finalmente temos na figura 5 a pequena placa que reúne os transistores Darlington de disparo.

 

Figura 5 – Placa do circuito de disparo
Figura 5 – Placa do circuito de disparo

 

 

A interligação de todas estas placas com os elementos externos é mostrada na figura 6.

 

Figura 6 – Interligação das placas
Figura 6 – Interligação das placas

 

 

Os integrados deverão ser montados em soquetes DIL, assim como os relés, o que evita o calor no processo de soldagem e também facilita a sua substituição em caso de necessidade.

Os resistores são todos de 1/8 W e os transistores podem ser substituídos por equivalentes como os BC237,BC238, BC547, BC549 etc.

Os fios de ligação aos sensores não podem ser longos, pois ocorreria a captação de ruídos que seriam capazes de provocar o disparo errático.

Para fios de mais de 2 metros de comprimento, deve haver blindagem devidamente aterrada.

Os capacitores C5 e C6 são eletrolíticos com tensões de trabalho respectivamente de 16 e 12 V.

Os demais eletrolíticos podem ter tensões de trabalho a partir de 6 V.

O transformador tem enrolamento primário de 110/220 V e secundário de 9 + 9 V com 500 mA de corrente.

O integrado C!-4 eventualmente deve ser dotado de um pequeno radiador de calor.

O LED1 é optativo, já que serve apenas para indicar a operação do aparelho.

 

Prova e Uso

Para a prova, coloque S1 na posição monoestável (que liga CI-1 diretamente a R5) e S2 na posição monoestável (que liga CI-2 diretamente a R6).

As chaves S3 e S4 devem estar na posição de menor capacitância (C1 e C3 no circuito), e P1, assim como P2, deve ser ajustado para a posição de menor resistência.

Com um pequeno toque nos sensores deve haver a comutação do relé, que fechará seus contatos e alguns instantes depois os abrirá.

Ligue uma lâmpada nas tomadas X1 e X2 para comprovar esta ação monoestável.

Passando agora as chaves S1 e S2 para a posição que coloca CI-3 no circuito teremos a ação biestável.

Um toque nos sensores deve ativar o relé correspondente e o toque seguinte deve desativá-lo.

Lembre-se de fazer a ligação à terra para obter maior sensibilidade.

Comprovado o funcionamento é só utilizar o aparelho, que deve ser instalado em caixa fechada para não se expor os componentes a eventuais toques.

Respeite sempre as limitações de corrente do relé, não ligando em X1 ou X2 aparelhos de mais de 2 ampères de consumo de corrente (200 watts na rede de 110 V ou 400 watts na rede de 220 V). l

 

CI-1, CI-2 - 555 - circuitos integrados temporizadores

CI-3 - CD4013 - circuito integrado CMOS

CI-4 - 7806 - circuito integrado regulador de tensão

D1, D2 ~ 1N4148 ou equivalentes diodos de uso geral

D3, D4 - 1N4002 ou equivalentes diodos retificadores

LED1 - LED vermelho comum

Q1 a Q6 - BC548 ou equivalentes transistores NPN de uso geral (Q1 e Q2 no módulo de controle)

P1, P2 – 470 k - trimpots

T1 - transformador com primário de acordo com a rede local e secundário

de 9 + 9 V x 500 mA

K1, K2 - MC2RC1 - microrrelés de 6 V

S1 a S4- chaves de 2 polos x 2 posições para montagem em placa de circuito impresso

S5 - interruptor simples

S6 - chave para comutação de tensão 110 Vl220 V

X1, X2 - tomadas para a rede

C1, C3 – 47 uF - capacitores eletrolíticos

C2, C4 – 220 uF - capacitores eletrolíticos

C5 – 1 000 uF. - capacitor eletrolítico

C6 - 100 uF - capacitor eletrolítico

R1, R2 – 47 k - resistores (amarelo, violeta, laranja)

R3, R4 – 10 k - resistores (marrom, preto, laranja)

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

R7, R8 – 1 M - resistores (marrom, preto, verde)

R9 - 1k5 - resistor (marrom, verde, vermelho)

F1 – 8 A - fusível

Diversos: placas de circuito impresso, caixa para montagem, cabo de alimentação, suporte para fusível, conectores para a placa do módulo de controle, soquetes DIL para os integrados e relés, fios, sensores 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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