FOTOCÉLULA PROGRAMÁVEL. Ederson Ferronatto 1,3, Ivan J. Chueiri 1,2 Caixa Postal Curitiba, PR

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Tânia Farinha Quintanilha
8 Há anos
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1 FOTOCÉLULA PROGRAMÁVEL Ederson Ferronatto 1,3, Ivan J. Chueiri 1,2 Caixa Postal Curitiba, PR (1) LACTEC Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento (2) PUCPR Pontifícia Universidade Católica do Paraná (3) UTP Universidade Tuiuti do Paraná Abstract Resumo The main purpose of this paper is to present a programmable photocell, with times for commercial and domestic applications, reducing the energy consumption. This circuit is implemented with timers that, after programmed for the user, execute the functions until your full switch-off. A finalidade deste artigo é apresentar uma fotocélula programável, com temporizações para aplicações comerciais e domésticas, reduzindo drasticamente seu consumo de energia e cuidados. Este circuito está implementado com temporizadores que, após programado pelo usuário, temporizam suas funções até a sua plena desativação. 1. INTRODUÇÃO Fotocélulas em geral são sinônimo de equipamentos para iluminação pública, com finalidade de ligar e desligar uma luminária. Operam em 220V, não permitindo sua utilização em aplicações comerciais, ou mesmo domésticas. Atuam com a variação do nível de iluminamento, segundo norma ABNT*, que é de 3 lumens para acionamento ao entardecer e 18 lumens para desligamento ao amanhecer. Neste artigo apresentamos uma fotocélula com tempo de funcionamento programável, podendo ser ajustado para cinco, seis ou sete horas, e posteriormente ser acionada por sensores distribuídos em pontos estratégicos, tais como portas de entrada, portões ou mesmo janelas. O tempo de funcionamento desta função pode ser ajustado também para quinze, vinte ou vinte e cinco minutos. Seu funcionamento, segue as normas ABNT para nível de iluminação. 1

is to present a programmable photocell, with times for commercial and domestic applications, reducing the energy consumption.

2 2. PROPOSTA DE SOLUÇÃO Foto Célula A B E Saída Sensores C D Figura 1 Diagrama de da fotocélula programável ( A São os contadores ou registradores de tempo, B onde guardará as horas decorridas, C que registrará um acionamento dos sensores externos, D onde guardará os minutos decorridos, E acionador O circuito da fotocélula foi implementado a partir de uma EPLD, como mostra o diagrama em blocos na figura 1. O acionamento da fotocélula é feito pelo sensor em estado sólido, e sua sensibilidade ajustada através de R1. A base de tempo é obtida através da freqüência da rede, que aciona os contadores, tanto de horas, como de minutos. O principio de operação do sistema Fotocelula esta resumidamente representado num diagrama de blocos na figura 1. O primeiro passo de funcionamento é o foto diodo perceber que está escuro, sendo assim, eleva a saída para nível alto acionando o relê. Esta saída permanecerá alta durante o tempo que foi programado, ou seja, 5, 6 ou 7 horas. Após o termino deste período, a saída passará a ter nível baixo novamente desatracando o relê. Continuando escuro e o relê desatracado, neste período é habilitado os sensores, que ficarão monitorando qualquer acionamento. Se algum destes sensores forem acionados a saída volta a ter nível lógico alto com um tempo de programação de 5, 10 ou 15 minutos até o seu desligamento. Quando o foto diodo percebe que está claro, mesmo não tendo terminado o seu ciclo de programação, aciona um contador onde contará um minuto até o total desligamento das operações. Durante este período voltar a escurecer e as operações continuarão a ser executadas normalmente. Esto foi desenvolvido para assegurar que o processo não será interrompido por qualquer foco de luz, menor que um minuto, sobre o foto diodo. Enquanto o foto diodo ficar recebendo luminosidade, travará todo o sistema para que não haja nem um processo que faça acionar o relê. passo. A seguir será mostrado detalhadamente o tratamento dos dados em cada bloco passo a 2.1 A (Contadores ou registradores de tempo) Este bloco é de estrema importância para o circuito, trata da freqüência de oscilação da rede de energia (60Hz) a qual o circuito toma base para seu funcionamento. Como este circuito funciona com uma freqüência de 60Hz, foi preciso dividir esta freqüência por 60 para obtermos um pulso de 1 segundo. Para isso utilizamos um contador de 6 bits onde dividirá a freqüência para 1 Hz. 2

figura 1. O acionamento da fotocélula é feito pelo sensor em estado sólido, e sua sensibilidade ajustada através de R1.

3 Pulso do de 1 segundo do tamanho de um período de clock Intervalo de 1 segundo Figura 2 CLK(clock da rede de 60 Hz), CLN(entrada para limpar o contador), ENBLE(habilita o contador a contagem), PULSE1S(saída do contador após atingir uma contagem de 60 ciclos do CLK) Após percorrer o intervalo de 1 segundo, dado pelo primeiro contador, o pulso agora 60 vezes menor entra em outro contador que dividirá novamente a contagem em 60 para agora obter um ciclo de pulso de 1 minuto, mostrado na figura acima. Para se obter 1 hora, o processo de operação é o mesmo aplicado no primeiro e no segundo caso onde será dividido a saída dos minutos em B (Temporizador programável 4, 5, 6 horas) Este temporizador está relacionado com os pulsos de saída do A, é ele o responsável pela temporização. Este temporizador pode ser programável em intervalos de tempo entres 4, 5 e 7 horas. Após a contagem das horas suceder o tempo programado desativa sua saída. Ele será resetado após a foto celula detectar presença de luz. Para não ocorrer uma falha de resetamento indesejado, após detectar presença de luz, acionará um contador que contará até 1 minuto e após isso ocorrerá o seu desligamento. Temporizadores Pulso de saída gerado a cada 6 horas Figura 3 Exemplo do pulos de saída do temporizador do B 2.3 C ( dos Sensores) Este bloco controla os 8 sensores correspondente ao circuito. É ele quem coordena qual dos sensores foi acionado e o que deve ser feito com a informação. Se a foto célula ainda detecta luz, este bloco evita que os sensores sejam acionados. Da mesma forma se a foto célula detectar não detectar a presença de luminosidade, ele só trabalhará com os sensores se o tempo decorrido no 3

dividirá novamente a contagem em 60 para agora obter um ciclo de pulso de 1 minuto, mostrado na figura acima.

4 B tiver zerado, ou seja, entre o período de falta de luminosidade e o tempo de horas programadas o acionamento dos sensores serão descartados pelo C. Sensores Pulso de ativação do sensor IN1 Pulso de reset do contador do D saídas Saída em alta até atingir o tempo programado. Serve também para ativar a contagem no contador do D Figura 4 Exemplo da saída após o acionamento do sensor IN1 2.4 D (Temporizador programável 5, 10 e 15 minutos) Este temporizador está relacionado com os sensores, é ele o responsável pela temporização do acionamento dos sensores. Este temporizador pode ser programável em intervalos de tempo entres 5, 10 e 15 minutos. Após a contagem dos minutos suceder o tempo programado, ele também tem a função de desativar a saída out do C para que não continue a contagem sem que haja necessidade. Temporizadores em Alta para definir a temporização, no caso 5 minutos Pulso de saída gerado a cada 5 minutos Figura 5 Exemplo do pulos de saída do temporizador do B Assim, pode-se controlar qualquer coisa para que opere durante um certo período programado e que volte a ser desligado automaticamente. 4

Serve também para ativar a contagem no contador do D Figura 4 Exemplo da saída após o acionamento do sensor IN1 2.

5 2.5 E ( Acionador) Este bloco se faz prioridade por ser o gerenciador da saída do circuito, controlando os pulsos recebidos e acionando o relê. Para isso ele necessita de um registrador para registrar o pulso que lhe foi enviado e só ser resetado no final da programação quando este novamente é solicitado. Funciona tanto para as programações de minutos ou mesmo as de horas. A figura abaixo simula um pulso vindo do acionamento da foto celula entrando em IN e tendo uma saída com nível lógico alto em out1. Saída Relê Figura 6 Acionamento da saída pelo B (horas) A Figura abaixo simula um pulso da detecção do acionamento dos sensores na entrada set levando a saída out1 a nível lógico alto. Saída Relê Figura 7 Acionamento da saída pelo D (minuto) 5

Funciona tanto para as programações de minutos ou mesmo as de horas.

6 3. RESULTADOS OBTIDOS A Figura 8 mostra o circuito da foto célula desenvolvido com a respectiva EPLD. O circuito funcionou como esperado, baixo consumo, cerca de 90mA, economizando drasticamente o consumo geral das lâmpadas, antes ficando a noite inteira ligadas. Figura 8 vista geral da fotocélula programável 4. CONCLUSÕES O produto obtido mostrou-se ser eficiente, principalmente na utilização de consumo em energia elétrica. Neste caso a Foto célula permite uma permanente vigilância em baixo consumo. Para se utilizar desta vantagem, a Foto Célula funciona por um período de horas programadas e depois só monitora seus sensores para um futuro acionamento. Neste caso a Foto Célula Programável deixa uma melhor comodidade e segurança. 6

Figura 8 vista geral da fotocélula programável 4. CONCLUSÕES O produto obtido mostrou-se ser eficiente, principalmente na utilização de consumo em energia elétrica.

7 Bibliografia [1] MITEL SEMICONDUCTOR, Data Book; [2] ALTERA, Data Book; [3] ALTERA, Max+Plus II, Getting Started; [4] National Semiconductor, Aplication Note 146, june

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