Seletor Automático Entre 110/220V

     Para evitar danos aos equipamentos conectados à rede elétrica domiciliar ,  é essencial ficarmos atentos à concordância entre a tensão fornecida pela tomada e a tensão aceita pelo dispositivo alimentado . Se o aparelho for bivolt automático, não há motivo para preocupações porque estes operam em faixas de tensão que variam de 100 a 240 volts , o que está dentro da faixa fornecida pela concessionária.  

    Aqui no  Brasil temos duas tensões padronizadas para fornecimento ao consumidor residencial e para pequenos comércios : 127 e 220V.  Em geral, aparelhos projetados para trabalhar sob ambas as tensões possuem uma chave que comuta os enrolamentos do seu transformador interno e permite assim que sejam conectados nas duas tensões. O caso é que, quando precisamos conectar um aparelho numa tomada desconhecida, nem sempre temos condições de determinar com certeza o valor da tensão que tem ali. Aparelhos comutados em 220V e conectados em tomada de 127V, tendem a funcionar mal, ou simplesmente não funcionam. Entretanto um aparelho projetado para funcionar em 127V conectado em 220V certamente " queimará". 

      Dito isto, que tal um circuito que detecta o valor da tensão de entrada e comuta automaticamente o transformador interno do aparelho alimentado, evitando falhas ou danos?

     Ao se conectar o circuito em 110V, uma fonte sem transformador é inserida e passa a fornecer  24V para acionamento do relé. Ele não aciona de imediato pois sua bobina recebe tensão via  resistor e capacitor . Com os valores dados ele aciona em cerca de 1 segundo. O transistor permanece desligado, pois a tensão na junção dos resistores de 47K e 8K2  é insuficiente para fazer o zener conduzir e acioná-lo. 

   Quando conectado em 220V , o diodo zener de 33V consegue conduzir e o transistor é ativado aterrando a alimentação positiva do relé . Assim o relé permanece desligado.

   Resumindo:

   Ligado em tomada 220V, o relé permanece desligado e a carga recebe tensão via contato NF do relé.

   Ligado em tomada 110V, o transistor está cortado e o relé recebe alimentação via resistor de 1K e capacitor de 220uF . Assim a carga é comutada para 110V. 

   A rede RC  tem a função de oferecer, quando em 220V,  um retardo no acionamento do relé de forma que se houver uma variação de energia o relé não  comute de imediato.

Só conecte a carga após fazer todos os testes e certificar-se que tudo está em ordem.

Efeito Chuva De Meteoros Para o Natal

    O Natal está próximo, e não existe forma mais bonita de entrar no clima festivo do que estabelecer uma atmosfera mágica com luzes. Esta é uma tradição querida por muitos.

   No comércio existe  um tubo de LED, também reconhecido como Snow Fall (simulando a queda de neve) e Chuva de Meteoros, que oferece um espetáculo visual impressionante, sendo a escolha ideal para aqueles que buscam não apenas beleza, mas também eficiência econômica. 

  Para quem deixou para comprar um destes na última hora, pode ficar surpreso em saber que nesta época fica difícil de encontrar no comércio. Sem problemas , faça um.

     O circuito em si é simples e econômico, entretanto para conseguir  o belo efeito,  é preciso dispor os leds numa configuração bastante específica.  Veja abaixo na placa que dou de exemplo. Eles devem ficar alinhados em posição vertical e na sequência correta.

Para quem não conhece o efeito:

Protetor Para Baterias Gel

 

    Há vários tipos de baterias  disponíveis no mercado, de pequenas a grande porte. Nesse contexto, é frequente empregar tecnologias capazes de atender a uma ampla variedade de aplicações que necessitam de uma fonte de energia confiável . Baterias de gel são facilmente encontradas em patinetes, nobreaks,  bikes e cadeiras de rodas motorizadas, principalmente devido ao fato de serem leves e relativamente baratas. Este modelo de bateria pode ser instalado em qualquer posição, exibindo maior resistência a temperaturas extremas e suporta bem impactos e vibrações.

   Mas para nos servir o maior tempo possível, não devemos permitir que a tensão em seus terminais caia muito. Descarregar a bateria muito profundamente causa sulfatação, o que resulta em perda irreversível de capacidade. Aqui vai uma ideia para evitar que a bateria se descarregue a um nível crítico e , ao mesmo tempo, impede que a carga deixe de receber alimentação. 

   O sistema é baseado no amplificador operacional TL081 na configuração de um comparador de tensão. A tensão de referência construída nos elementos R1, Z1 e definida através do trimpot de 5k é comparada com a tensão que aparece sobre o resistor R4. Quando a tensão no resistor R4 cai abaixo da tensão pré-definida ( ajustada no trimpot ) , um estado alto aparece na saída do amplificador operacional, que então, comuta a alimentação da carga através do relé. Neste ponto, a carga passa a funcionar com a bateria de reserva. O diodo D1 impede que a carga fique sem alimentação durante a comutação dos contatos do relé.

   Antes de conectar as baterias é preciso ajustar o circuito. Para ajustar , conecte uma fonte de alimentação regulável no lugar da bateria principal e regule a saída para 10,2V . Agora ajuste o trimpot até que o led acenda e o relé arme. 

Faça Um Circuito Integrado E Use em Cinco Projetos

   Nos anos 40 surgiu o primeiro computador eletrônico da história . O projeto foi financiado pelo governo dos EUA e demandava um hardware com 70 mil resistores, 18 mil válvulas eletrônicas , 10 mil capacitores, 6 mil interruptores e ainda utilizava 1500 relés. Chamado de ENIAC , esse sistema consumia quase 200 quilowatts de energia e era capaz de realizar quase 5000 cálculos por segundo.  Muito para a época mas nem perto de ser poderoso quando comparado com uma simples calculadora  moderna. 

   A chegada dos transistores,  permitiu a criação de circuitos eletrônicos muito menores, mais eficientes e confiáveis em comparação com as válvulas eletrônicas. Os circuitos integrados, por sua vez, possibilitaram a integração de milhões, e até bilhões, de transistores em um único chip de silício, gerando  a base para muitos equipamentos eletrônicos modernos, como dispositivos móveis, computadores, sistemas de comunicação, eletrônicos de consumo e muito mais.  O desenvolvimento de técnicas avançadas de fabricação, permitiram que esses dispositivos se tornassem cada vez menores e mais poderosos. O silício é o material mais comumente usado na fabricação de circuitos integrados devido às suas propriedades semicondutoras e à capacidade de controlar a condutividade elétrica por meio de dopagem controlada.

  Um circuito integrado (CI) é um componente que consiste em um conjunto de circuitos eletrônicos interconectados em um único chip de silício ou outro material semicondutor tudo encapsulado no mesmo invólucro. Estes circuitos são colocados dentro de encapsulamentos resistentes e ligados através de fios condutores muito finos até os pinos de conexão externos . Veja:

   Existem vários tipos de encapsulamentos desenvolvidos para as placas de circuito impresso, os quais são usados dependendo do hardware em questão. Assim temos, por exemplo, o PGA (Pin Grid Array)  usado bastante em microprocessadores, e o DIL ou DIP (Dual In-Line Package) usado no modelo de circuito integrado mostrado acima.  

   Sendo um modelo mais antigo, o DIL foi um dos encapsulamentos mais usados  desde a década de 70 e continua sendo usado até os dias de hoje . Seu uso é recomendado para módulos menores, utilizando de uma quantidade reduzida de pinos, normalmente em formato de bloco com duas fileiras paralelas de terminais.   

  Devido à posição e ao espaçamento entre os pinos, os circuitos integrados DIP são especialmente práticos para a construção de protótipos em placas padronizadas ou protoboards. Por isto escolhemos este formato para nosso projeto.

   A escolha do encapsulamento depende das necessidades de design do dispositivo, incluindo fatores como densidade de pinos, dissipação de calor, tamanho e aplicação específica. À medida que a tecnologia avança, novos tipos de encapsulamentos continuam a ser desenvolvidos para atender às demandas em constante evolução.

  Chega de conversa e passemos a construção do nosso circuito integrado fajuto.  Digo isto porque nosso dispositivo  está mais para um circuito híbrido do que para um circuito integrado convencional. Trata-se de construir no mesmo invólucro dois transístores bipolares associados a três resistores . Através de 16 pinos dispostos em formato DIP,  teremos acesso ao mundo exterior onde poderemos criar diferentes circuitos com funções diferentes . 

   Para ficar chique, vou batizar como XYZ0001A. Observe como serão as conexões internas e contagem dos pinos.

    Para a montagem vamos precisar de 1 placa padrão cortada no tamanho de 1,7cm x 2,3 cm , 1 transistor BC337, 1 transístor BC327, uma barra com 16 pinos , 3 resistores de 1K e  algum material para encapsular tudo isso. Eu utilizei um reservatório de apontador escolar. Se não achar nada que sirva, use durepóxi para  moldar um encapsulamento.

   Em uma pequena placa padrão , inserimos barras de pinos que servirão como terminais do ci.  Depois montamos o circuito como faríamos normalmente, soldando as peças de acordo com o diagrama interno do nosso componente, como mostrado acima.

  Depois de tudo é só encapsular

Agora vamos fazer cinco projetos usando  nosso CI  caseiro.

1 -  Pisca led 

Este é o Hello World!  na eletrônica, então não podia faltar.

2 -  Sirene

Aperte o botão, segure e a tonalidade vai mudando com o tempo.

3 - Oscilador controlado pela luz

Passe a mão sobre o LDR e ouça o som variar.

4 - Luz Noturna Automática

Escureceu, acende uma lâmpada automaticamente. 

5 -  Sensor de aproximação

Sensor de múltiplos usos. Aciona um relé quando sente a aproximação da mão ou de outros objetos.

Foi usado para acionar a abertura de uma porta quando aproximar a mão da fechadura.

Detector De Curtos e Más Conexões

       Às vezes, durante a pesquisa de defeitos, encontramos situações em que não sabemos se estamos diante de um curto-circuito ou de uma baixa resistência intrínsica ao circuito analisado. Isso é uma ocorrência frequente em fontes de alimentação comutadas e circuitos contendo indutores. Em outras situações, encontramos componentes que deveriam oferecer uma resistência elétrica reduzida, mas, de fato, não o fazem, como interruptores e conectores que se oxidaram.

        Este circuito pode ser um grande aliado nestas ocasiões, já que é capaz de identificar resistências tão baixas como 0,1 ohm.

   Para bom funcionamento o circuito precisa de um pequeno ajuste. Conecte um resistor de 0,1 ou 0,22 ohm às pontas de prova e ajuste o trimpot até o limiar de acendimento do led, ou seja, um ponto em que o led está "quase" acendendo mas não acende . Depois disso junte as pontas de prova e o led deverá acender ao mesmo tempo que o buzzer emite som. Ajustado desta forma, valores maiores que 0,22 ohm não devem acionar o led/buzzer.

   O ajuste é meio critico. Usar um trimpot multivoltas vai ajudar bastante.

 

Sequencial De 4 Canais e 2 Efeitos

 

      Circuitos de acionamento sequencial são projetos que iniciantes adoram  . Deve ser pelo belo efeito que produzem quando em funcionamento . Aqui um circuito clássico e muito simples de um sequencial de 4 canais. 

      Apenas com a inserção de uma chave HH ( dessas que fazem a troca 127/220V  em aparelhos) conseguimos obter 2 efeitos :  de um lado para outro e do outro para um ( essa frase não ficou boa...).

    O fato é que distribuindo os leds em posição horizontal, numa posição da chave,  a sequencia vai da esquerda para a direita e na outra da direita para a esquerda.

            Abaixo dois modelos de chave. As duas servem no projeto. Veja na esquerda como deve ser feita a ligação.

    No projeto só leds são acionados , mas nada impede de usar drivers ( relés ou tiristores) e acionar cargas de maior potência.  Tensões acima de 9V exigem resistores nos led . Pode usar 470R ou 1K.

    

Usando Um Encoder Rotativo Sem Microcontrolador

  Atualmente, devido à crescente acessibilidade e potência dos microcontroladores, muitos entusiastas e profissionais da eletrônica tendem a incorporá-los em praticamente todos os seus projetos para resolver problemas simples. É claro que que abdicar de um microcontrolador pode resultar em soluções mais dispendiosas e demoradas, sobretudo quando envolvem a utilização de componentes individuais. Entretanto , devemos lembrar que os componentes discretos também possuem um grande potencial.  

  Se você ainda é novo no campo da eletrônica, é aconselhável dedicar um tempo ao estudo e reavaliar a necessidade de incorporar microcontroladores em circuitos mais básicos.

  Um exemplo onde praticamente todos usam Arduíno: a leitura de encoders.

 Encoders são dispositivos eletromecânicos que podem registrar ou reproduzir pulsos elétricos em resposta ao movimento rotativo do seu eixo .  A sua finalidade é justamente esta , ou seja, fazer a conversão de movimentos ou deslocamentos lineares em sinais elétricos . Posteriormente por meio da leitura e tratamento destes sinais, podemos facilmente calcular deslocamentos, determinar posições e também a direção da rotação imposta ao seu eixo.

  Nas próximas linhas vou  mostrar como é possível manipular os dados enviados por um tipo de encoder muito comum no mercado e construir um simples "cofre" eletrônico . Através da quantidade de voltas para a esquerda e para a direita inserimos um código que, quando correto, acionará um solenóide que por sua vez destravará a porta do cofre. 

    Veja o  Encoder Rotativo KY-040 :

  Este é um dispositivo eletromecânico que fornece saídas digitais nos pinos CLK e DT.   Além disso, também possui a capacidade de ser pressionado, o que o torna útil para a seleção de opções.

  O funcionamento desse codificador rotativo é simples: quando o eixo do encoder incremental é girado, são gerados  impulsos elétricos de onda quadrada através dos pinos CLK e DT  defasados  90° entre si .  Neste modelo são gerados 20 pulsos a cada giro de 360°.  Além destes, é gerado um pulso de nível baixo pelo pino  SW sempre que for pressionado o seu eixo.   O módulo já vem com dois resistores SMD de pull-up incorporados, garantindo um sinal alto  nas saídas, que caem para nível baixo (0V) quando ativadas. 

    Vamos ao circuito:

    Os sinais do encoder são injetados nos flip flops internos do 4013 . Os capacitores de 100nF são usados para efeitos de "debounce" para que não sejam interpretados mais de um pulso por vez.  Com esta disposição circuital conseguimos que giros para a direita ativem somente o CI2 e giros para a esquerda somente o CI3 . 

   Independente do sentido de giro do eixo do encoder, são gerados  pulsos  através do pino DT do encoder.  Estes pulsos são injetados como sinais de clock para os dois 4017 . A cada pulso injetado é incrementada a contagem no CI 4017 que estiver ativo no momento, sendo o outro bloqueado.

    Assim giramos para um lado até que a saída do primeiro 4017 fique alta . depois giramos em sentido oposto para que o outro 4017 apresente nível alto em sua saída.

   A saídas dos dois CI's 4017 são ligadas a uma porta NAND que detecta quando as duas estiverem ativas ao mesmo tempo. Neste momento deveria ser acionado o transístor. Entretanto nada acontece porque o emissor está desconectado ( chave SW aberta). A partir de agora, se não for modificada a posiçãodo  encoder, basta pressionar o seu eixo para que o solenóide acione.

 

   Deve-se escolher quantas voltas se deseja para cada lado e conectar os pinos 8 e 9 do CI 4011 nas saídas correspondentes dos 4017 . 

   No caso do diagrama deve ser conectado o pino 8 do CD 4011 à  4ª saída do primeiro 4017 ( CI2 pino 7 ) e deve ser conectado o pino 9 do CD4011 à  7ª saída do segundo 4017 ( CI3 pino 5 ).  Neste caso teremos  6 voltas para a direita e 3 voltas para a esquerda. 

   Os capacitores de 100nF são usados para efeitos de "debounce", de maneira que seja contabilizado um único pulso a cada passo para os três pinos de saída do módulo (DT e  CLK ).

   Se ainda não ficou claro, o uso é assim:

•   Apertar tecla reset.
•  Girar lentamente 6 voltas para a direita
•  O led vermelho vai piscar 6 vezes
•  Girar  lentamente 3 voltas para a esquerda
•  O led vermelho vai piscar 3 vezes
•  Pressionar o eixo do encoder
•  O led verde acende e o solenóide aciona