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Circuito de Interruptor Automático de Luz para Banheiro: Projeto, Diagrama e Funcionamento

Como Fazer um Circuito de Interruptor Automático de Luz para Banheiro?

Sempre que entramos no banheiro, acendemos a luz e a apagamos ao sair. Mas às vezes esquecemos de desligar as luzes e outros aparelhos ao sair do banheiro. Por esses pequenos descuidos, desperdiçamos muita eletricidade todos os dias e também diminuímos a vida útil da lâmpada. Por isso, devemos criar um dispositivo que ligue e desligue automaticamente as luzes do banheiro. Apresentamos a solução para este problema através de um circuito que acende as luzes automaticamente quando alguém entra no banheiro e as apaga quando a pessoa sai. As vantagens deste circuito são que a pessoa não precisa se preocupar com o desperdício de eletricidade, nem com a conta de luz, pois certamente reduzirá o consumo de energia. Por este motivo, vamos projetar um interruptor de luz automático para banheiro ou outros ambientes onde seja necessário.

Componentes Necessários

Diagrama do Circuito de Interruptor Automático de Luz para Banheiro

O diagrama do circuito deste dispositivo consiste em dois componentes principais: o CI Amplificador Operacional LM741 e o CI Contador Década CD4017. Uma extremidade do reed switch é conectada à fonte de +5V enquanto a outra é conectada à base do transistor PNP BC558. O coletor é conectado aos +5 volts e o emissor é conectado à entrada não inversora do amplificador operacional. O pino de saída do LM741 é conectado ao pino de clock do CD4017. O pino 2 é o pino de saída do CD4017 que é conectado ao pino de entrada do relé. O pino 4 do CD4017 é conectado ao pino RESET do CD4017.

Circuito de Interruptor Automático de Luz para Banheiro: Projeto, Diagrama e Funcionamento

Componentes em Detalhe

Reed Switch com Ímã

O reed switch é um interruptor eletromagnético usado para controlar o fluxo de corrente em um circuito. Neste projeto, o reed switch detecta a abertura e fechamento da porta. Ele contém um pequeno interruptor sensível a campo magnético que liga ou desliga quando submetido a uma força magnética. O reed switch é composto por duas ou mais lâminas ferrosas encapsuladas em um pequeno tubo de vidro. As lâminas ficam magnetizadas e se aproximam ou se afastam quando um campo magnético se aproxima do interruptor.

Existem dois tipos de reed switches: Normalmente Aberto (NA) e Normalmente Fechado (NF). No tipo NA, as lâminas inicialmente não se tocam; quando um ímã se aproxima, ele atrai uma lâmina para a outra, fechando o circuito. O funcionamento do tipo NF é o oposto: inicialmente as lâminas estão conectadas e se separam quando um ímã se aproxima. Este reed switch será instalado na porta para detectar sua abertura e fechamento.

CI LM741 Amplificador Operacional

O LM741 é um CI amplificador operacional, um amplificador de tensão DC de alto ganho acoplado diretamente. Ele possui apenas um amplificador operacional usado para comparar dois sinais: inversor e não inversor. A maioria dos amplificadores operacionais tem alto ganho DC, podendo ser usados como amplificadores de tensão e para realizar operações matemáticas em diversos circuitos.

Pinagem do LM741:
Pino Nome Descrição
1Offset NullAjuste de tensão de offset DC
2Entrada -Sinal de entrada inversora
3Entrada +Sinal de entrada não inversora
4V-Terra ou alimentação negativa
5Offset NullAjuste de tensão de offset DC
6SaídaSaída do amplificador operacional
7V+Alimentação positiva
8NCSem conexão

Este CI amplificador operacional é usado como comparador em circuitos matemáticos. Se a tensão na entrada não inversora (+) for maior que na inversora (-), a saída do amplificador operacional será ALTA. Se a tensão na entrada não inversora (+) for menor que na inversora (-), a saída será BAIXA.

O LM741 tem várias aplicações em circuitos elétricos como: comparador, amplificador DC, integrador, diferenciador, amplificadores somadores, multivibrador, filtros ativos e aplicações de realimentação geral.

CI Contador Década CD4017

O CD4017 é um CI contador década CMOS. É usado para aplicações de contagem de baixa faixa, podendo contar de zero a dez (a contagem década). A tensão de alimentação varia entre 3 a 15 volts e é compatível com lógica TTL. A velocidade de clock do CD4017 é 5 MHz.

Este IC é usado principalmente em aplicações de contagem e liga 10 saídas sequencialmente em tempo predefinido, reiniciando a contagem quando necessário. Indica o status do pino de contagem usando o pino Carry. Contém 10 pinos de saída variando de Q0 a Q9. O CD4017 funciona de 3V a 15V, mas geralmente é alimentado com 5V no pino VDD e terra no pino GND. O IC incrementa o contador de 0 a 9 (Q0 a Q9) a cada pulso alto detectado no pino de clock.

Pinagem do Contador CD4017:
Pino Nome Descrição
1 a 7Pinos de saídaPinos de saída 5, 1, 0, 2, 6, 7 e 3 respectivamente
8GNDPino de terra
9 a 11Pinos de saídaPinos de saída 8, 4 e 9 respectivamente
12Carry-OUTCompleta um ciclo completo a cada 10 ciclos de clock
13Clock EnablePino de habilitação do CD4017
14ClockSinal de clock fornecido neste pino
15ResetPino para reiniciar o contador para 0
16VDD3V a 15V

Este IC CD4017 tem muitas aplicações em medição remota, automotivo, eletrônica médica. É usado principalmente como contador em contador binário ou decodificador binário. Também é usado em matriz de LED, chaser de LED e outros projetos com LEDs.

Transistor PNP BC558

O BC558 é um transistor PNP no qual coletor e emissor estarão em polarização direta quando a base estiver em terra, e em polarização reversa (aberto) quando um sinal for aplicado à base. É usado em aplicações de chaveamento e amplificação. O ganho varia de 110 a 800. A corrente de pico no coletor é 200mA, o que, combinado com o alto ganho, o torna ideal para amplificação de áudio. Também é usado como complemento dos transistores BC546 a BC550.

Funcionamento do Circuito de Interruptor Automático de Luz para Banheiro

Conecte o circuito conforme o diagrama. O reed switch é fixo enquanto um ímã é fixado na parede para alterar o estado do reed switch. Isso significa que o reed switch permanecerá sempre em estado fechado quando a porta estiver fechada e em estado aberto quando a porta estiver aberta. Ao abrir a porta e depois fechá-la, o estado do reed switch mudará duas vezes: uma ao abrir e outra ao fechar. A abertura da porta fará o amplificador operacional ir para ALTO e o fechamento o levará para BAIXO. Isso alterará o estado do contador para o pino 2, que está conectado à saída do relé, acendendo a luz.

Após usar o banheiro, ao abrir e fechar a porta novamente, o amplificador operacional vai de ALTO para BAIXO, mudando o estado do contador do pino 2 para o pino 4. O pino 4 está conectado ao botão de reset, que leva o contador ao pino 0, desligando o relé e, consequentemente, a lâmpada. É assim que funciona o interruptor de luz automático.

Desta forma, você pode criar um dispositivo como um interruptor liga/desliga automático que acende e apaga a luz do banheiro sem intervenção humana.

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