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

• CI Amplificador Operacional LM741
• CI Contador Década CD4017
• Transistor PNP BC558
• Reed Switch com Ímã
• Lâmpada
• Módulo Relé 5V
• Dois Resistores de 10k Ω
• Resistor de 100Ω
• Resistor de 820Ω
• Fios de conexão

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.

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
1	Offset Null	Ajuste de tensão de offset DC
2	Entrada -	Sinal de entrada inversora
3	Entrada +	Sinal de entrada não inversora
4	V-	Terra ou alimentação negativa
5	Offset Null	Ajuste de tensão de offset DC
6	Saída	Saída do amplificador operacional
7	V+	Alimentação positiva
8	NC	Sem 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 7	Pinos de saída	Pinos de saída 5, 1, 0, 2, 6, 7 e 3 respectivamente
8	GND	Pino de terra
9 a 11	Pinos de saída	Pinos de saída 8, 4 e 9 respectivamente
12	Carry-OUT	Completa um ciclo completo a cada 10 ciclos de clock
13	Clock Enable	Pino de habilitação do CD4017
14	Clock	Sinal de clock fornecido neste pino
15	Reset	Pino para reiniciar o contador para 0
16	VDD	3V 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.