TEMPORIZADOR PARA CHUVEIRO C/ DIMMER – REDUZINDO CONSUMO DE ÁGUA E ENERGIA ELÉTRICA – C/ PIC 12F675 (REF178)

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Está cansado de pagar contas altas em decorrência do mau uso do chuveiro?

Coloque um ‘dimmer’ com temporizador em seu chuveiro e acabe com os banhos prolongados desnecessários!
Quem não gosta de ficar simplesmente parado debaixo do chuveiro ligado em uma temperatura da água bem relaxante! Mas isto custa caro, em especial nestes tempos de racionamento.
Outra situação acontece com os adolescentes: gostam muito de banhos demorados, com elevado consumo de água e eletricidade.
O circuito proposto em base experimental, tanto controla a temperatura de aquecimento como também temporiza o tempo do banho, desligando a energia do chuveiro. Dai em diante, só banho frio!
Já existe a venda, dispositivos desta natureza, para educar os usuários a serem mais ‘econômicos’ em seus banhos.
Pelas imagens externas destes dispositivos, nota-se a existência, em alguns, de um sensor de pressão para saber quando o chuveiro foi ligado. Isto pode dificultar a instalação e encarecer o produto final.
Foi optado, neste protótipo, em usar apenas o próprio contato interno do chuveiro para informar quando o sistema deve operar, dispensando assim o sensor de pressão de água. Não usa reles de qualquer espécie ou mesmo transformadores.
Veja como ficou o circuito no esquema abaixo:

DESCRIÇÃO DO CIRCUITO

O programa reside na flash de um pequeno PIC 12f675. Note que o controle da temperatura é obtido lendo a tensão analógica do potenciômetro p2, no pino 6 (gp1). Nos extremos deste potenciômetro (p2) temos 2 trimpots para regular a potência minima e a máxima desejada. Alguns triacs tem características diferentes, portanto, o potenciômetro p2 deverá ser colocado para máxima potencia e regular o trimpot p3 para a máxima tensão sobre os terminais do chuveiro. Quando se excede a regulagem, a tensão se reduz, e devemos girar ao contrário, para se obter um bom funcionamento.
Temos no pino 2 (gp5) um led indicador de modo bloqueado (chuveiro somente frio), compartilhando a mesma porta com um disco piezoelétrico para produzir os ‘bips’. No pino 3 (gp3), foi colocado um interruptor ‘tactil’ (pressionando liga/soltando desliga) para se programar as opções de tempo de banho e tempo de bloqueio entre banhos.
Para capturar a transição da senoide, ou seja, o ponto zero AC foi usado um resistor de 680k no pino 5 (gp2). E para ‘sentir’ se o chuveiro foi ligado, temos outro resistor de 680k ligado ao pino 3 (gp4). O resistor de 470 k foi colocado como um pull_down para evitar captar algumas interferências indesejáveis por este pino. Também foi necessário colocar mais um diodo e um resistor de 220K em paralelo com os fios do chuveiro com o mesmo objetivo.
Para o disparo do triac, usamos um resistor de 150 ohms ligado ao pino 7 (gp0). Este disparo é feito enviando uma rajada de pulsos ‘0’ de 25 microssegundos de duração e 50% de duty cicle (25us on / 25us off).
A alimentação é feita por uma ‘FAST’ (fonte sem transformador) usando a reatância capacitiva como limitador de corrente.
Foi previsto filtros na entrada para eliminar interferências geradas pela condução do triac, que poderiam causar mau funcionamento em outros equipamentos ligados a rede. Este filtro é composto por 2 bobinas de fio 4 mm2 enrolada em um núcleo de ferrite de 5 a 10 mm de diâmetro, com 15 a 20 voltas. O capacitor junto a estas bobinas tem o efeito de curto-circuitar estas interferências.

PROGRAMAÇÃO E USO

Para programar o tempo de banho, temos 6 opções. Com chuveiro desligado, gire o potenciômetro de temperatura para a potência máxima (cursor para o gnd). Mantendo esta posição, aperte o botão ‘prog’ para escolher a opção:

1 bip longo = sem temporização (chuveiro funciona normal sem desligar)
1 bip curto = 3 minutos de banho
2 bips curtos= 5 minutos de banho
3 bips curtos= 8 minutos de banho
4 bip curto = 11 minutos de banho
5 bips curtos= 15 minutos de banho

Para programar o intervalo bloqueado entre banhos, temos 6 opções:
Com chuveiro desligado, gire o potenciômetro de temperatura para a potência mínima (cursor para o vcc). Mantendo esta posição, aperte o botão ‘prog’ para escolher a opção:

1 bip curto = 2 minutos de intervalo bloqueado
2 bips curtos= 3 minutos de intervalo bloqueado
3 bips curtos= 4 minutos de intervalo bloqueado
4 bips curtos= 5 minutos de intervalo bloqueado
5 bips curtos= 8 minutos de intervalo bloqueado
6 bips curtos= 10 minutos de intervalo bloqueado

Note que a cada aperto ocorrerá a mudança para a próxima opção quer do tempo de banho, quer do intervalo bloqueado.

Para alertar o usuário que o banho irá finalizar, temos 3 avisos que podem ser mantidos ou retirados por comentar as definições de usuário no arquivo “C” ( e depois recompilar para gerar novo hex):

1) Aviso com 1 minuto antes de desligar (1 bip),
2) outro com 30 segundos (2 bips) e o
3) último com 15 segundos (3 bips).

Ao finalizar o tempo programado, será emitido um apito longo e será desligado o chuveiro.
A partir deste ponto, o led ‘bloqueio’ irá piscar, bem como se ouvirá um ‘tec-tec’ no piezo, indicando a situação de chuveiro bloqueado.

CONSIDERAÇÃO SOBRE A MONTAGEM

Se a montagem for feita em placa de circuito impresso, deve-se reforçar as trilhas que passam a corrente elevada do chuveiro (20 a 40 amperes, dependendo da potência do equipamento usado), por soldar pedaços de fio de 4 mm2 nelas. Procure fazer com que as trilhas desta área sejam as mais curtas possíveis.
O triac deverá ter um bom dissipador e deverá comportar a potência máxima do chuveiro (use preferencialmente TIC 253D). Se o dissipador for colocado preso ao cano de água (geralmente de alumínio anodizado), este poderá ser bem menor, uma vez que a água fria irá refrigerar o conjunto. Seria desejável evitar dissipadores feitos em alumínio, pois o ambiente úmido do banheiro tende a oxida-lo. Prefira aço inox, ou então tratar a superfície do dissipador de alumínio com algum tipo de verniz ou tinta protetora.
Use isoladores de mica e plastico de boa qualidade, na fixação do triac ao dissipador, testando com um multímetro se está bem isolado. Não esqueça a pasta térmica para melhorar a transferência de calor.
Nunca inverta o terminal MT2 pelo MT1, o que poderá causar a destruição do pic e os componentes associados. Verifique no datasheet a pinagem correta do triac.
Nota importante: Não programe o pic no circuito. As altas tensões podem danificar o programador.
Tome muito cuidado ao manusear o circuito, de preferência, use transformador isolador para os testes.
Esta montagem não é recomendada para iniciantes, pois é necessário ter conhecimento de normas de segurança no manuseio.

Temos abaixo, uma sugestão de montagem do protótipo, onde usamos uma haste de plastico para acionar o potenciômetro de ajuste de temperatura (sistema muito comum em alguns chuveiros eletrônicos):

Outra sugestão, onde se usar uma pequena caixa plastica para acondicionar o potenciômetro de ajuste de temperatura (p2). Ela deverá ser bem vedado com silicone, e depois colada na parede, um pouco acima do registro de água. Cuidado na isolação devem ser tomados para evitar risco de choque/eletrocussão. Use potenciômetro de eixo plastico e knob (botão plástico) grande que esconda e proteja de partes metálicas do potenciômetro.

Obs. Esta montagem foi realizada e testada em placa experimental (do tipo ‘protoboard’), sendo um protótipo, sujeito a bugs ainda não observados. Esta sendo fornecido pasta com os arquivos desta montagem, podendo ser alterados conforme a necessidade do hobista. Antes de fazer uma placa de circuito impresso, teste em placa experimental e veja se atende a sua necessidade.

Segue pasta com os arquivos desta montagem:

dimmer_temporizado_chuveiro

Manuais:

TIC 253D
PIC 12F675

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Até o próximo artigo!

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9 comments

  1. 0

    Bom dia Cláudio!

    Eu gostaria de saber sobre esse sensor de chuveiro ligado, como ele funciona? O que chega no PIC quando o chuveiro está ligado e o que chega quando ele está desligado, estou montando um circuito parecido, porém eu estou tentando usar um resistor de shunt para detectar a corrente e eu ler no AD do microcontrolador.

    André Felipe

    1. 0

      Olá Deipe!
      O circuito usa o próprio contato do chuveiro para sinalizar quando ele está ligado. Quando a tensão da rede é positiva (começando por onde consta a entrada ‘2’ (N)), ela irá em seguida pelos contatos do chuveiro até o resistor limitador de 680k e também ao pino 3 do pic, como um sinal ‘1’, internamente indo para o gnd, que por sua vez irá de volta para a rede via os diodos, capacitores da fonte a entrada ‘1’ (F). Lembrando que o triac ao passar por zero, não estará conduzindo, até que a tensão entre anôdos atinja por volta de uns 9 a 10 volts e tenha um disparo no gate. É justamente esta ocasião que foi usado para ‘sentir’ os contatos ligados. Quando o chuveiro está com os contatos desligados , o pino 3 fica sempre em nível ‘0’.
      Sua ideia de um ‘shunt’ é boa, mas precisa estudar bem como irá liga-lo de forma a ter tensão que não seja perigosa ao pic. E lembre-se que ele terá que ‘aguentar’ uma tremenda corrente do chuveiro. Alguns modelos comerciais usa um pressostato para indicar quando o chuveiro está ligado pela pressão da água.
      Cláudio

  2. 0

    Boa noite, Sou novo em eletrônica, estou iniciando agora! mas sou programador de PHP, C++ e JAVA vou comprar o PIC e um gravador para ele no mercado livre, baixei os arquivos mais esta muito complicado fazer esta placa! quero montar ele e o projeto do soldador, se puder me dar uma dica. obrigado

    1. 0

      Olá Cleiton!
      Para fazer a placa precisará de algum software para PCB sendo muitos gratuitos, podendo ser obtidos na internet (FreePcb, PcbExpress, etc). Veja tutoriais no Youtube sobre como usa-los. Para usar programadores, veja se o seu modelo tem algum site que explica como usa-lo ou mesmo no YouTube.
      Cláudio

  3. 0

    BOA TARDE,GOSTEI DO TEMPORIZADOR PRECISO FAZER UM AQUI NA MINHA CASA
    MAIS VOU COLOCAR UMA VALVULA DE SELENOIDE PARA FECHAR A AGUA DO CHUVEIRO.
    FUI COMPRAR UM TEMPORIZADOR PRONTO COM VALVULA DE SELENOIDE COMPLETO ME PEDIRAM 200 REAIS.
    EU ACHO QUE CONSIGO MONTAR ESSE SEU ESQUEMA.
    DETALHE ESTA FALTANDO O ARQUIVO (HEX PARA O PIC12F675)
    O SENHOR PODERIA ME AJUDAR POIS NÃO ENTENDO NADA DE LINGUAGEM C
    NOELSERVICOS@HOTMAIL.COM

    1. 0

      Olá Noel!
      Esta montagem é especifica para usar sem válvula solenoide, pois trata-se de um ‘dimmer para chuveiro’ com a possibilidade de se programar para temporizar o corte da energia. Para usar uma solenoide será necessário um novo projeto. Quanto ao arquivo hex, ele se encontra na pasta zipada ‘dimmer_temporizado_chuveiro‘. Descompacte esta pasta e use o arquivo ‘temp_chuveiro.HEX’. Terá que ter alguma experiência com programação de pic para iniciar esta montagem, pois não é um nível básico.
      Cláudio

  4. 0

    Olá Claudio.
    Muito Bom,este projeto.
    Vou montá-lo, na placa de ensaios,e talvês adaptá-lo para uma máquina solda ponto, que estou a construir com dois transformadores de microondas,de sucata.
    Voltarei para lhe relatar o sucedido.Espero não provocar alguma explosão, na adaptação! 😀

    Grato.

    Respeitosamente:
    Costa Eusébio.

  5. 0

    Amigo mais uma vez parabéns por seus projetos , estava eu lendo o texto e vi vc falar sobre duty cicle me interessou muito essa parte ja que uma fonte chaveada half brideg utiliza desse artificio então te pergunto teria como fazer com um pic 12f um oscilador com 2 saidas para se fazer o half bridge e deixando um ajuste permitindo assim uma se montar uma boa fonte chaveada , com base de pesquisa pode ser usado o ir2153D que é um ci proprio para isso mas não tem as opções que podem ser colocado em um pic que é um sensor pra proteção , uma boa fonte pode trabalhar na frequência de 38khz a uns 58 e sendo uma half bridge deve ter o duty para não haver desgaste dos mosfet , um exemplo de uma fonte chaveada com o ir2153 é conhecida como ns-450 , fico grato amigo com o que vc puder fazer

    1. 0

      Olá Liliano!
      Muito obrigado pela dica. Irei ler os datasheets que você me passou, pois acho muito interessante as fontes chaveadas. O que acho difícil é o dimensionamento e a construção do transformador. Eu não sei também, se velocidade do pic seja indicada para estes circuitos, pois o equipamento tem que medir tensões em tempos muito curtos para corrigir transientes.
      Cláudio

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