Circuito Dimmer de Luz de Botão

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O post explica os detalhes de construção de um circuito dimmer de botão baseado em triac que pode ser usado para controlar o brilho da lâmpada incandescente e fluorescente através da pressão do botão.

Outra característica deste dimmer é sua memória, que retém o nível de brilho mesmo durante a falta de energia e fornece a mesma intensidade da lâmpada após o restabelecimento da energia.

Por Robert Trégua

Introdução

Os circuitos de escurecimento da luz são fáceis de operar, montados de forma simples e usam um potenciômetro do tipo rotativo para controlar o brilho da lâmpada.

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Embora tais circuitos sejam bastante simples, pode haver a necessidade de situações de escurecimento mais complexas.

A aparência de um circuito dimmer de luz regular não é a melhor, pois possui um botão de aparência opaca com o qual a intensidade da luz é ajustada.

Além disso, você só pode determinar o nível de iluminação a partir da posição fixa onde o dimmer está instalado.

Neste projeto, estamos falando de um dimmer tipo botão de pressão com melhor estética e mais flexível em termos de locais de montagem. Seja em ambos os lados da porta ou nas mesas de cabeceira, o dimmer discutido neste artigo é exclusivo.

Esta parte equipa um interruptor liga/desliga com um par de botões – um para aumentar a intensidade da luz gradualmente ao longo de 3 segundos e outro para fazer exatamente o oposto.

Ao ajustar o botão, o nível de luz pode ser fixado no nível desejado e mantido por 24 horas sem alterações.

Este dimmer é adequado para lâmpadas incandescentes ou fluorescentes classificadas até 500 VA com um dissipador de calor específico. Quando instalado um dissipador de calor maior, você pode ir até 1000 VA.

Construção

Consultando as tabelas 1 e 2, prepare a bobina e o transformador. Tome precauções extras para garantir que haja isolamento suficiente entre os enrolamentos primário e secundário dos transformadores de pulso.

A construção será extremamente simples se for utilizado o seguinte PCB recomendado.

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Em primeiro lugar, coloque todos os componentes eletrônicos no PCB consultando o layout das peças. Certifique-se de prestar atenção à polaridade dos diodos e orientação dos transistores antes de soldá-los.

Para o dissipador de calor, pegue um pequeno pedaço de alumínio (30 mm x 15 mm) e dobre-o 90 graus no meio do lado comprido. Coloque-o sob o Triac e seu dissipador de calor está pronto.

O transformador de pulso e o indutor são colocados usando ilhós de borracha e apertados na posição usando fio de cobre estanhado ao redor dos ilhós. Em seguida, eles são soldados nos orifícios existentes.

Verifique se todos os componentes estão soldados e se os fios externos estão ligados. Após a verificação, vire o PCB para revelar o lado de baixo e use álcool metilado para enxaguá-lo. Este processo remove qualquer resíduo de fluxo acumulado que pode causar vazamento.

A placa de circuito impresso deve ser fixada em arruelas em uma caixa metálica com conexões de aterramento. Depois disso, você precisa colocar um material isolante de 1 mm de espessura sob a placa para evitar que cabos longos dos componentes entrem em contato com o chassi.

Recomenda-se que um bloco de terminais de 6 vias seja selecionado para conectar toda a fiação externa.

Configurando

Certifique-se de que todos os ajustes e configurações sejam feitos usando ferramentas plásticas ou completamente isoladas.

Este circuito dimmer de luz de botão de pressão conterá a tensão da rede quando ligado e, portanto, é extremamente importante tomar as medidas de precaução.

Ajuste o potenciômetro RV2 para obter a iluminação mínima desejada enquanto mantém pressionado o botão para baixo.

Em seguida, ajuste o potenciômetro RV1 para obter a intensidade máxima de luz enquanto segura o botão de pressão para cima. Faça isso apenas até obter o nível máximo e não mais.

Precauções extras são necessárias se as cargas da lâmpada forem do tipo fluorescente quando você estiver fazendo os ajustes. Além disso, você deve refazer o ajuste se a carga fluorescente for alterada.

Ao alterar a iluminação máxima de luz em uma carga fluorescente, aumente suavemente o nível de luz até que as lâmpadas comecem a piscar.

Nesse momento, vire o RV1 de volta até ver uma queda na intensidade da luz. Esta dificuldade elevada de ajuste é devido às características indutivas das cargas fluorescentes.

Se o nível de luz mínimo necessário não puder ser alcançado dentro da faixa de RV2, você deve trocar o resistor R6 por um valor maior. Isso fornecerá a faixa de nível de luz mais baixa. Se você usar um valor R6 menor, a faixa do nível de luz será maior.

Tabela 1: Dados de enrolamento de estrangulamento
Testemunho Um longo pedaço de haste aérea de ferrite de 30 mm com (3/8 ”de diâmetro)
Enrolamento 40 voltas de 0,63 mm de diâmetro (26 swg) enroladas como camadas duplas, cada uma com 20 voltas. Feche a ferida utilizando os 15 mm centrais apenas do núcleo.
Isolamento Utilize duas camadas de fita isolante plástica sobre o enrolamento completo.
Montagem Utilize um ilhó de borracha com 3/8” de diâmetro em cada extremidade e prenda ao PCB usando fio de cobre estanhado nos orifícios fornecidos.
Tabela 2: Dados de enrolamento do transformador de pulso
Núcleo T1 Um longo pedaço de haste aérea de ferrite de 30 mm com (3/8 ”de diâmetro)
Primário 30 voltas de 0,4 mm de diâmetro (30 swg) enroladas no centro dos 15 mm do núcleo.
Isolamento Utilize duas camadas de fita isolante plástica sobre o enrolamento primário.
Secundário 30 voltas de 0,4 mm de diâmetro (30 swg) enroladas no centro 15 mm do núcleo. Puxe o fio do lado oposto do núcleo ao primário.
Isolamento Utilize camadas duplas de fita isolante plástica sobre o enrolamento completo.
Montagem Utilize um ilhó de borracha com 3/8” de diâmetro na parte superior de cada extremidade e prenda ao PCB usando fio de cobre estanhado nos orifícios fornecidos.

Como funciona o circuito

ESQUEMAS DE DIMMER DE BOTÃO
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Usamos um triac controlado por fase para controle de potência, assim como os dimmers recentes.

O triac, é ligado por um pulso em um ponto pré-determinado em cada meio ciclo e desliga sozinho ao final de cada ciclo.

Tradicionalmente, o dimmer usa um sistema RC e diac padrão para produzir o pulso de disparo.

No entanto, este dimmer funciona com um dispositivo controlado por tensão. O 240 Vac da rede é retificado por D1-D4.

A forma de onda retificada de onda completa é ajustada em 12 V pelo resistor R7 e pelo diodo Zener ZD1.

Como não há filtragem, esses 12 V cairão para zero durante o último meio milissegundo de cada meio ciclo.

Para fornecer o tempo certo e a energia necessária para acionar o triac, um transistor de unijunção programável (PUT) Q3 é usado com o capacitor C3.

Além disso, o PUT funciona como um switch da seguinte maneira. Se a tensão do ânodo (a) for maior do que a tensão da porta do ânodo (ag), um curto-circuito é desenvolvido no caminho do ânodo para o cátodo (k).

A tensão no ânodo-gate é determinada por RV2 e é geralmente em torno de 5 a 10 V.

O capacitor C3 é carregado através do resistor R6 e quando a tensão através dele aumenta do que o terminal “ag”, o PUT começa a descarregar C3 usando o lado primário do transformador de pulso T1.

Em troca, isso cria um pulso na seção secundária de T1 que se comporta no triac.

Quando a alimentação de tensão para o resistor R6 não é suavizada, o aumento de tensão no capacitor C3 experimentará um cenário chamado de rampa modificada por cosseno. Isso fornece uma mudança mais proporcional no nível de luz em relação à tensão de controle.

No momento em que o capacitor C3 é descarregado, o PUT pode permanecer ligado ou desligado dependendo da peça individual.

Existe a possibilidade de disparar novamente se desligar porque o capacitor C3 carrega rapidamente. Em qualquer situação, a operação do dimmer permanece inalterada.

Além disso, se o C3 não carregar na tensão “ag” do PUT antes do final do meio ciclo, o potencial “ag” cairá e o PUT será acionado.

Esta parte crucial da operação resulta na sincronização da temporização com a tensão da rede. Por esta razão importante, a alimentação de 12 V não é filtrada.

Para regular a taxa de carga de C3 (e eventualmente o tempo que leva para ligar o triac dentro de cada meio ciclo) uma rede de temporização secundária de RS e D6 é usada.

Como o valor de R5 é menor que R6, o capacitor C3 carregará mais rápido usando esse caminho.

Digamos que configuramos a entrada para RS para cerca de 5 V, então C3 carregará rapidamente até 4,5 V e desacelerará devido ao valor de R6. Esse tipo de carregamento é conhecido como “rampa e pedestal”.

Por causa do impulso inicial dado por RS, o PUT será acionado no início e o triac será ligado mais cedo enquanto distribui mais energia para a carga.

Assim, regulando a tensão na entrada de R5, podemos tentar controlar a potência de saída.

O capacitor C2 funciona como um dispositivo de memória. Ele pode ser descarregado por R1 usando PB1 (botão para cima) ou carregado com R2 usando PB2 (botão para baixo).

Como o capacitor C2 está conectado a partir do terminal positivo da alimentação de 12 V, no momento em que o capacitor é descarregado, a tensão dispara em relação à linha de zero volt.

O diodo D5 existe para evitar que a tensão suba além do valor definido por RV1. O capacitor C2 é conectado à entrada de Q2 usando o resistor R3.

Há também um transistor de efeito de campo (FET) Q2 que mantém uma alta impedância de entrada. Portanto, a corrente de entrada é praticamente zero e a fonte segue a tensão da porta em vários níveis. A variação de tensão definida depende do FET específico.

Como resultado, se houver uma mudança na tensão da porta, também haverá mudanças nas tensões em C2 e RS.

Quando PB1 ou PB2 é pressionado, a tensão do capacitor que aciona o ponto de disparo do triac e a potência fornecida à carga podem ser diversas.

Quando os botões são liberados, o capacitor “segurará” esta tensão por um longo período de tempo mesmo quando a energia está desligada!

Elementos que afetam a memória do dimmer

No entanto, o tempo de memória depende de vários fatores, conforme mostrado abaixo.

  1. Você deve usar um capacitor com uma resistência a vazamento de mais de 100.000 megaohms. Além disso, escolha um capacitor decente com uma tensão nominal de pelo menos 200 V. Você pode escolher marcas diferentes.
  2. O interruptor de botão deve ser classificado para operação em 240 Vca. Esses tipos de interruptores têm melhor separação e isso significa maior isolamento entre os contatos. Você pode identificar se o botão de pressão é a causa dos tempos de memória insuficientes desmontando-o fisicamente.
  3. Quando há vazamento na placa PCB, é um problema. Você pode notar que parece haver um caminho viajando da fonte do Q2 e parece não ir a lugar nenhum. Esta é uma linha de proteção que evita vazamento de componentes de alta tensão. Se você estiver adotando uma abordagem de construção diferente, certifique-se de estabelecer as junções de R3 e Q2 e R3 e C2 através de juntas de ar ou por afastamentos cerâmicos de alta qualidade.
  4. Por si só, o FET equipa uma resistência de entrada finita. Inúmeros FETs foram testados e todos funcionaram. Ainda assim, certifique-se de verificar e não negligenciar a possibilidade.

Você pode controlar o dimmer de várias estações simplesmente fazendo conexões paralelas aos conjuntos de botões.

Não há danos se os botões para cima e para baixo forem pressionados simultaneamente.

No entanto, tenha em mente que aumentar o número de estações de controle pode aumentar as chances de vazamento e subsequente perda de tempo de memória.

Certifique-se sempre de fixar o dimmer e o botão de pressão em uma posição seca e sem poeira.

A todo custo, evite usar este dimmer ou botões em um banheiro ou cozinha porque a umidade corromperá a memória do circuito.

LISTA DE PEÇAS
RESISTENTES (Todos 1/2 W 5% CFR)
R5 = 4k7
R6 = 10k
R4 = 15k
R7 = 47k 1W
R9 = 47k
R3 = 100k
R2 = 1M
R1 = 2M2
R6 = 6M8
RV1,RV2 = potenciômetro de 50k
CAPACITORES
C1 = 0,033uF 630V poliéster
C2 = 1 uF 200V poliéster
C3 = 0,047uF poliéster
SEMICONDUTORES
D1-D4 = 1N4004
D5,D6,D7 = 1N914
ZD1 = diodo zener de 12V
Q1 = SC141D,SC146DTriac
Q2 = 2N5458, 2N5459 FET
Q3 = 2N6027PUT
DIVERSOS
L1 = Choke – ver tabela 1
T1 = Transformador de Pulso – consulte a tabela 2
Bloco terminal de 6 vias (240V), caixa de metal, 2 botões
Interruptores, Placa Frontal, Interruptor de Alimentação

Hashtags: #Circuito #Dimmer #Luz #Botão
 

FONTE


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