Dimmer Linear

Comprei um ferro de solda simples de 40W para meu uso nas montagens eletrônicas. Inicialmente estava tudo bem, principalmente nas soldagens de fios e cabos mas, com o tempo, percebi que o ferro, quando nas soldas feitas em placas de circuito impresso, fazia com que as trilhas mais finas se soltassem da placa devido excesso de calor na ponta desse ferro.

Como eu tinha um TRIAC e um DIAC, resolvi pesquisar na Internet um circuito de Dimmer para controlar o ferro e ajustar uma temperatura adequada para as placas de circuito impresso.

Obtive então o circuito abaixo, com pequenas modificações:

Esse circuito funcionava bem, só que quando fui medir a tensão da carga com um osciloscópio, percebi que o disparo do TRIAC se dava aos "pulos", com a variação do potenciômetro. Ou seja, aumentando o potenciômetro lentamente numa velocidade constante, o tempo ligado dos semiciclos ia aumentando, às vezes proporcional, às vezes aumentando bruscamente, e assim, ia até o fim.

Comecei então a pensar num jeito de tornar o controle de uma forma linear, sem o uso do DIAC que era responsável por esses "pulos" no controle.

Após pôr em desenvolvimento várias ideias de como isso poderia ser feito, cheguei ao circuito abaixo:

Inicialmente para simplificar o projeto pensei em retificar os 110V da rede e obter somente semiciclos positivos, permitindo então o uso de um SCR. Isso foi feito conforme a ponte de diodos 6A10 no projeto.

O próximo passo era então sincronizar uma rampa de tensão com o inicio do semiciclo da rede e comparar essa rampa com uma tensão ajustável num potenciômetro para determinar um intervalo de tempo para o disparo do SCR. Esse intervalo de tempo definia quanto do semiciclo era aplicado na carga.

Então, conforme o projeto acima, foi feita uma "fonte de corrente", composta pelos dois transistores BC548B que estão com o resistor de 10k e 100R e fornece uma corrente de 0,7V(VBE)/100R=7mA. Essa fonte de corrente constante aplicada no capacitor de 4,7uF gerava uma rampa de tensão:

O início dessa rampa se dá quando o também inicio do semiciclo da rede, satura o primeiro transistor BC548B que, por sua vez, corta o BC337 e permite o início dessa rampa de forma sincronizada.

Quando a tensão dessa rampa atinge a tensão do potenciômetro de 10k mais os 0,7V entre base e emissor do transistor, uma corrente é estabelecida no coletor do mesmo. Essa corrente é então amplificada pelos transistores posteriores e uma outra corrente então é aplicada no GATE do SCR, fazendo-o disparar e impôr o semiciclo, ou parte dele, na carga.

Esse circuito até que funcionou bem conforme as minhas expectativas mas tive a ideia de eliminar os diodos 6A10 e substituir o SCR por um TRIAC e, duplicar o "circuito de controle" numa parte simétrica negativa e, assim, controlar o semiciclo positivo e negativo individualmente.

Primeiramente era necessário fazer funcionar o "controle positivo" e isso foi obtido com sucesso, basicamente trocando o SCR pelo TRIAC e eliminando os diodos.

A lógica então era construir o "controle negativo" para aplicar uma corrente constante negativa no GATE do TRIAC e, assim, controlar o semiciclo negativo.

Porém, por uma razão desconhecida, isso não funcionou. o TRIAC respondia somente para a corrente de GATE positiva.

Após vários testes sem sucesso, tive a ideia de aplicar o conceito do funcionamento do DIAC que, ao invés de aplicar uma corrente constante no GATE, ele aplica um pulso de corrente e cessa essa corrente, ou a reduz para um nível menor.

A ideia então era carregar um capacitor e jogar essa carga no GATE do TRIAC. Isso fez com que o TRIAC passasse a funcionar conforme o esperado, tanto da parte positiva quanto a negativa, chegando então ao projeto abaixo:

Tem-se então o circuito de controle positivo e o simétrico negativo. O capacitor de 1uF carrega-se rapidamente com os dois resistor de 1k e, com a condução do transistor BC557B sua carga é aplicada ao GATE do TRIAC, gerando um pico de corrente, limitado pelos três resistores de 100R. Esse pico de corrente é da ordem de 12V/300R=40mA.

Após esse pico de corrente de disparo, um resquício de corrente ainda é mantida no GATE, da ordem de 12V/(1k+1k+100R+100R+100R)=5mA, mas que não afeta o funcionamento do TRIAC.

Esse novo conceito de funcionamento trouxe uma solução para os problemas encontrados na elaboração do circuito e definiram então o mesmo. Abaixo, o circuito em matriz de contatos durante a elaboração do projeto:

Com o projeto finalizado foi construída uma placa de circuito impresso e sua montagem numa caixa feita com lata e, para acabamento, em vez de tinta, foi usado "Contact":

Aqui, o projeto finalizado:

Um vídeo foi realizado mostrando o funcionamento, conforme segue: