Torneira Automática

Escrito por Newton C. Braga
Qui, 09 de Setembro de 2010 09:11

A aplicação básica deste projeto é num sistema de acionamento automático de uma torneira de lavatório sem a necessidade de se tocar em registros. O corte de um feixe de luz pela aproximação das mãos aciona a válvula solenóide por um tempo que pode ser ajustado numa boa faixa de valores, conforme a aplicação. Evidentemente, o mesmo projeto pode ser adaptado para outras aplicações. O circuito usa apenas componentes comuns e é bastante versátil em relação as modificações que admite.

Este tipo de dispositivo pode ser visto em lavatórios de lugares públicos com certa frequência: a aproximação das mãos da torneira faz com que ela seja acionada automaticamente liberando a água por um determinado tempo.
Além de se evitar o toque na torneira o que de certo modo não é muito higiênico, este tipo de dispositivo evita que ela seja usada por um tempo maior que o necessário ou seja esquecida aberta.
Outras aplicações podem ser sugeridas para o mesmo dispositivo como, por exemplo:
* Treinando seu cão, ele pode saber que ao se aproximar da válvula a água será liberada e ele poderá beber sem problemas. Um bebedouro automático pode ser elaborado desta forma.
* Numa linha de montagem, um produto que necessite de um jato de água pode recebê-lo apenas ao passar diante do sensor.
* Numa entrada de piscina, um chuveiro pode ser acionado por uns instantes ao se passar diante do sensor, conforme sugere a figura 1.





Evidentemente, não há limite para as aplicações possíveis deste aparelho inclusive com a modificação do circuito de entrada para o uso de outros tipos de sensores.
O circuito é alimentado por uma tensão de 12 volts de uma pequena fonte e seu consumo é muito baixo na condição de espera. O consumo maior ocorre apenas quando o relé é energizado.
Também devemos observar a segurança no circuito de acionamento que é totalmente isolado da rede de energia.

COMO FUNCIONA
O que temos é basicamente um monoestável com o conhecido circuito integrado 555 que é acionado quando se corta o feixe de luz que incide num LDR.
Nesta configuração a entrada de disparo do 555 (pino 2) é mantida no nível alto pelo resistor R3.
Com o LDR iluminado, o transistor Q1 se mantém no corte e com isso o capacitor C1 tem seus dois terminais no nível, alto. Ele permanece descarregado.
Cortando o feixe de luz que incide no LDR por um instante, o transistor é polarizado de modo a conduzir (a sensibilidade é ajustada em P1). Com essa condução a armadura ligada ao coletor do transistor vai ao nível baixo o que provoca a carga do capacitor via R3. Isso é suficiente para levar momentaneamente o pino 2 do CI 555 ao nível baixo disparando-o.
Com o disparo o pino 3 (saída) do 555 vai ao nível alto saturando o transistor Q2 e com isso energizando a bobina do relé. O relé ficará energizado por um intervalo de tempo que depende do ajuste de P2, do valor de R4 e também de C2. O capacitor C2 pode ter valores na faixa de 100 uF à 1 000 uF para se obter intervalos de tempos que vão de alguns segundos até mais de 15 minutos. A escolha deste capacitor vai depender da aplicação do circuito.
O relé aciona um solenóide do tipo usado em máquinas de lavar roupas. Este solenóide nada mais é do que uma válvula elétrica de água, conforme mostra a figura 2.




Quando o solenóide não está energizado uma forte mola mantém a válvula fechada e nenhuma água pode fluir. Quando o solenóide é energizado pela tensão da rede de energia, o êmbolo é puxado liberando assim a passagem da água.
Este tipo de válvula solenóide pode ser adquirido com facilidade tanto em casas de manutenção de máquinas de lavar como até pode ser obtido de uma máquina que esteja fora de uso.

MONTAGEM
Na figura 3 temos o diagrama completo do aparelho.




A disposição dos componentes que formam o circuito eletrônico numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.



O relé admite equivalente que, no entanto, podem exigir modificações no desenho da placa. Será interessante ter antes o relé em mãos para somente depois fazer o desenho definitivo da placa de circuito impresso.
Qualquer LDR do tipo redondo comum pode ser usado. O LDR deve ser montado num tubinho opaco de modo a receber luz apenas da lâmpada excitadora. Esta lâmpada pode concentrar seu foco de luz no LDR por meio de uma lente colocada a sua frente e ela também podem ser montada num tubinho opaco.
Dependendo da aplicação pode ser usada uma lâmpada maior, ligada a rede de energia por exemplo.
Os resistores usados são todos de 1/8W ou maiores e os capacitores eletrolíticos devem ter uma tensão mínima de trabalho de 16 volts.
Os transistores e o diodo admitem equivalentes.
O solenóide é do tipo usado em máquinas de lavar ou equivalente, conforme a aplicação desejada.
O conjunto pode ser facilmente instalado numa pequena caixa com fios indo ao sensor, lâmpada e solenóide, além da fonte de energia que é a rede local. Lembramos que os fios ao solenóide devem ser bem isolados por estarem ligados diretamente à rede de energia.
Na figura 5 damos uma fonte de alimentação para este circuito que pode ser alojada na mesma caixa.





O circuito integrado regulador de tensão tem um pequeno radiador de calor já que a corrente maior será exigida apenas nos intervalos em que o relé estiver energizado.
O transformador da fonte tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e secundário de 12+12V com uma corrente de pelo menos 500 mA.


PROVA E USO
Para provar o aparelho basta ligá-lo à rede de energia e ajustar P2 para a menor temporização (menor resistência). Deixe o LDR iluminado e ajuste P1 até o ponto de disparo. Você deve ouvir o estalo do acionamento do solenóide quando isso ocorrer.
Volte um pouco o ajuste de P1 e espere o solenóide desarmar. Passando a mão diante do LDR o disparo deve ocorrer.
Comprovado o funcionamento é só instalar o aparelho de modo definitivo e depois refazer os ajustes para o melhor funcionamento.


Sugestão de alteração:
Para os leitores que não quiserem usar relé é possível acionar o solenóide por meio de um TRIAC conforme o circuito mostrado na figura 6.




O TRIAC pode ser o TIC226B se a rede for de 110V ou TIC226D se a rede for de 220V. Lembramos, entretanto que nesta configuração deixa de haver isolamento entre o circuito sensor e a rede de energia.

LISTA DE MATERIAL

Semicondutores:
CI-1 - 555 - circuito integrado, timer
Q1, Q2 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
D1 - 1N4148 ou equivalente - diodo de uso geral

Resistores: (1/8W, 5%)
R1, R4, R5 - 10 k Ω
R2, R3 - 22 k Ω
P1, P2 - 1 M Ω - trimpots

Capacitores:
C1 - 10 uF/16 V - eletrolítico
C2 - 100 uF à 1 000 uF/16 V - eletrolítico
C3 - 1 000 uF/16 V - eletrolítico

Diversos:
X1 - lâmpada de 12V x 200 mA - ver texto
LDR - LDR redondo comum
K1 - Relé de 12 V - G1RC1 ou equivalente
X2 - Solenóide de máquina de lavar roupas
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, soquete para o circuito integrado, fios, solda, etc.



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