Circuito temporizador, Notas de estudo de Eletromecânica

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Eletrônica - REE III Eletrotécnica - Teoria

Circuitos temporizadores

Circuitos temporizadores

© SENAI-SP, 2003

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila SENAI-SP. DMD. Eletrotécnica - Teoria. São Paulo, 1990 (Reparador de Equipamentos Eletrônicos III).

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Apresentação

O objetivo que norteou a elaboração do material didático Circuito temporizador foi o de apresentar, de uma forma organizada, clara e objetiva, os aspectos fundamentais da eletrônica e da eletrotécnica.

Esperamos que esse manual sirva como instrumento de apoio ao estudo de uma matéria essencial para os que se iniciam ao campo da eletrônica.

Relés em circuitos

eletrônicos com retardo de

tempo

Introdução

O relé é um dispositivo de controle amplamente utilizado na indústria.

É empregado na partida de motores e geradores, no processamento de solda de ponto, no comando de laminadores e prensas e no controle da iluminação de edifícios.

Neste capítulo serão estudadas as características dos relés, suas aplicações e seu funcionamento, principalmente em circuitos com retardo de tempo.

O objetivo principal desse estudo é fazer com que você aprenda como fazer a manutenção desse tipo de circuito.

Após o estudo desse capítulo você deverá saber:

• Identificar os parâmetros da bobina de um relé;
• Montar u circuito de acionamento de luz de emergência com auxílio de um relé;
• Observar o comportamento de um relé com ação retardada pela carga ou descarga de um capacitor;
• Dimensionar e montar um circuito de retardo de tempo.

Para alcançar o objetivo proposto, você deverá ter conhecimento relativos a:

• Magnetismo;
• Carga e descarga de capacitores;
• Corte e saturação de transistores;
• Constante RC.

Relé

Relé é um componente eletromecânico que efetua a comutação de seus contatos pela ação de um campo magnético.

Nos dispositivos eletrônicos, os relés representam o estágio de saída e podem também assumir funções particulares como componentes fotoelétricos e temporizadores. Na figura a seguir mostramos um relé e os elementos que o compõem.

O relé é composto basicamente de três elementos:

• Bobina;
• Contatos;
• Circuito magnético.

A bobina é responsável pela formação do campo eletromagnético.

A figura a seguir mostra uma bobina e o símbolo a ela correspondente. Observe também a sua localização no relé.

Funcionamento do relé

Quando uma tensão de excitação é aplicada à bobina do relé, uma corrente circula pela bobina. Forma-se, então, no núcleo um campo magnético que atrai o balancim. Esse, por sua vez, fecha ou abre os contatos.

Quando cessa a corrente que excita a bobina, o fluxo magnético que atraía o balancim também cessa. Por isso, o balancim retorna à posição de repouso pela ação da mola de chamada, abrindo os contatos.

O fechamento dos contatos do relé é chamado de atracação. A tensão mínima sob a qual a atracação acontece corresponde a mais ou menos 60% da tensão nominal do relé.

Por outro lado, a abertura dos contatos (ou atracação) ocorre sob uma tensão de 10 a 20% da tensão nominal do relé.

Num relé de 12V, por exemplo, a tensão de atracação será aproximadamente igual a:

7 , 2 V

A tensão de desatracação será aproximadamente igual a:

1 , 2 V

Observação Todo relé é considerado um dispositivo lógico porque só admite duas condições: ligado ou desligado.

Especificação técnica dos relés

Os relés são especificados tecnicamente por meio de:

• Tensão nominal da bobina;
• Corrente máxima dos contatos;
• Tensão máxima de comutação;
• Número de contatos;
• Resistência da bobina.

Esses dados, juntamente com o código do fabricante, vêm expressos no corpo do relé. Conforme figura a seguir, a especificação 12V corresponde à tensão nominal da bobina; 5A refere-se à corrente máxima dos contatos e 250V corresponde à tensão máxima de comutação.

Relé polarizado Este tipo de relé reage ao impulso de comando somente se a tensão tiver uma polaridade determinada. Em geral, o balancim tem um magnetismo permanente. Dessa forma, ele é atraído ou repelido, conforme a polaridade da corrente de comando.

Um relé polarizado com três posições estáveis e seu símbolo estão apresentados na figura abaixo.

O relé polarizado é empregado nas instalações de sinalização, alarme e telecomunicação.

Relé de remanência Este relé é magnetizado por um impulso de corrente contínua e é mantido atracado por efeito do magnetismo residual do núcleo. O balancim retorna à posição inicial quando o núcleo é desmagnetizado por meio de uma corrente alternada.

Os relés de remanência são empregados em equipamentos que executam operações seqüenciais. Na a baixo seguir estão representados o relé de remanência e seu respectivo símbolo.

Relé reed Neste tipo de relé, os contatos ficam dentro duma ampola de vidro selado com um gás inerte. A bobina envolve a ampola e não existem outras peças móveis além dos contatos. O relé reed e seu símbolo estão representados na figura abaixo.

Os relés reed são empregados em equipamentos eletrônicos operados em locais onde não pode haver faísca elétrica, como nas indústrias químicas e refinarias de petróleo.

São próprios para comandar pequenas potências, a partir de tensões reduzidas.

Relé fotoelétrico A figura a seguir mostra o esquema eletrônico de um relé fotoelétrico. Esse tipo de relé eletrônico funciona com elementos fotossensíveis.

O ar entra no dispositivo pneumático que puxa o balancim para cima, fornecendo corrente para ao contatos.

Este tipo de relé é indicado para períodos de um a sessenta segundos, mas não é muito preciso.

Relé de retardo mecânico No relé de retardo mecânico, um came regulável é acionado pelo redutor de um motor. Após um tempo determinado, o came abre ou fecha um contato.

Esse tipo de relé pode ser construído para controlar retardos que variam de poucos segundos até algumas horas.

Relés eletrônicos de tempo Os relés eletrônicos de tempo são acionados por meio de circuitos eletrônicos. O retardo é determinado pela constante de tempo RC e pode variar de frações de segundos até alguns minutos. Esse relé será objeto de estudo posterior.

Excitação do relé

Geralmente os circuitos eletrônicos têm sinais de potência muito limitada, e por isso não conseguem acionar diretamente os relés.

Para que isso aconteça, é preciso empregar transistores que amplificam os sinais. Esse tipo de transistor é conhecido como “driver”.

Nesse circuito, faz-se a excitação do relé por esse meio do transistor PNP. A tensão de polarização entre base e emissor (VBE ) é fornecida pelo divisor de tensão constituído por R 1 e R 2.

A estabilização térmica do transistor é garantida por R 3.

A excitação do relé também pode ser feita através de um transistor NPN; basta inverter a polaridade da fonte (VCC ) e do diodo de proteção (V 2 ).

Circuito com relé de ação retardada

Como já foi visto, nos relés eletrônicos de ação retardada, o retardo é determinado pela constante RC, isto é, o tempo de carga ou descarga do capacitador.

Circuito de retardo por carga do capacitor A figura abaixo mostra um circuito básico de retardo que utiliza o tempo de carga do capacitor.

Quando a chave S 2 , é fechada, a corrente circula através do circuito base-emissor. Com o capacitor descarregado, a corrente inicial deverá ter carga suficiente para polarizar o transistor que aciona o relé.

Uma vez acionado, o relé permanecerá atracado durante um espaço de tempo que depende da constante de tempo RC, da tensão de alimentação e do relé utilizado.

Enquanto ele estiver atracado, a corrente de base decrescerá de forma progressiva, reduzindo a corrente do coletor (I (^) C ) até a desatracação do relé.

Quando o capacitor estiver completamente carregado, I (^) B e I (^) C cessarão, e a tensão nas armaduras do capacitor será igual a V (^) CC.

Para reiniciar o ciclo de trabalho do relé temporizador, basta pressionar S 1 para descarregar o capacitor.