Pistola de Cola Quente USB

Hoje trago à vocês uma pistola de cola quente USB! Funcionando com 5V e consumindo 12W, ela aquece em apenas 1min e mantém temperatura estável (podendo ser ajustada).

Aqui o resultado final:

O circuito (mais simples) é este:

O circuito, aprimorado (melhor regulagem e confiabilidade):

Utilizei um resistor NTC comum de 10k Ohms (que varia negativamente ao aumento de temperatura), o elemento resistivo que usei inicialmente foi um regulador de tensãoo que está ligado de forma errada, no qual testei varias combinações até atingir o consumo de corrente desejado, já que tive combinações que consumia apenas 700mA, e outros (reguladores) que consumiam 3.2A! Porém após alguns meses de uso, ele queimou. Então decidi substituir por um simples transistor BD139, que apesar de ser para 1,5A ele suportou dissipar 12W (~2.2A), porém somente o original suportou (retirado de placas eletrônicas), eu comprei um pacote pela internet desses transistores e eles queimavam quase que instantaneamente mesmo com 1,5A... Provavelmente por serem falsos e não atenderem as especificações originais... Por isso recomendo um transistor como o BD435, que aguentaria com folga essa corrente (4A contínuos segundo o datasheet.

Dito isso, esse componente é exatamente do mesmo tamanho do elemento resistivo original, o que torna extremamente conveniente e fácil adaptar ele. Enquanto que o transistor BD139 foi necessário lixar  as laterais para encaixar no segundo modelos de pistola (azul). Além disso, se faz necessário de aplicar pasta térmica e pressionar e fixar tudo com fio dental (não derrete a temperatura da cola quente ~120ºC), ou melhor, veda rosca — feito de Teflon, que aguenta temperaturas até mais de 200⁰ C!!!

O circuito é bem simples em ambos, utilizando um simples divisor de tensão na base do transistor para ligar ou desligar o Mosfet que controla a resistência no primeiro. Enquanto que o segundo usa um comparador (LM393) ou amplificador operacional (como o LM358, mas pode ser o 741 entre outros). 

A vantagem do segundo circuito é que a temperatura se mantém estável mesmo com a variação de tensão da fonte de alimentação (por causa da carga e perdas resistivas pelo cabo e conexões). Por utilizar como referência uma resistência fixa (do potenciômetro) e comparar com a resistência do NTC, a temperatura definida não irá mudar mesmo que a tensão varie, ao contrário do primeiro circuito, que a temperatura é definida por um divisor de tensão que ativa o transistor na tensão de base (aproximadamente 0,6V), então se houver uma queda de tensão, a temperatura final será maior que a definida. Isto pode resultar na queima do elemento resistivo, neste caso, o regulador de tensão ou transistor (que já trabalha no limite de operação, a 120⁰C).

O NTC está trabalhando perto dos seus limites, então nessas temperaturas, sua resistência é muito baixa ~300-600 Ohms, então se faz necessário ter um resistor de 100 Ohms em série! Para que ele não passe a aquecer pela corrente consumida e aqueça de forma descontrolada! O resistor variável de 1k vai determinar a temperatura final, almeje pra pouco mais de 100ºC --> Temperatura em que água ferve ao tocar a ponta da pistola de cola quente.

Imagem de como ficou tudo após fixação:

Importante: Eu escolhi um Mosfet de canal P nesse segundo design pois era o que tinha disponível (Mosfet SMD); e vale resaltar que o LM393 não tem saída positiva (ele somente tem um transistor NPN na saída), por tanto ele somente consegue ligar um P-MOS ou desligar um N-MOS, sendo necessário um resistor para antagonizar esta ação. (Não sendo necessário com o LM358 por exemplo, mas recomendo manter no design).

Outra coisa importante: as portas tipo C que comprei não funcionavam com carregadores tipo C para C, pois faltava os resistores de ativação da porta tipo C (5.1k em ambos pinos CC ligados para o negativo), então se atentem a isto!.

Imagem de como eu modifico minhas porta USB C fêmeas:

Parece confuso mas eu ponho somente 1 resistor de 5.1k, e corto a trilha que une os dois pinos CC (eles unidos impedem da porta ser reconhecida mesmo com o resistor, precisa ser um individual pra cada pino), porém, se você usar um só resistor e separar os pinos, a porta USB C vai funcionar somente de uma lado (o que é melhor que não funcionar de lado algum).

Eu uso uma lâmina afiada ou agulha pra furar/raspar a trilha até partir ela (ou uma mini broca bem fina), usando uma luz no fundo pra evidenciar as trilhas ficam bem mais fácil:

Em vermelho a trilha CC que eu corto, ela é sempre o 3 pino contando da direita pra esquerda nesse tipo de conector (16 pinos - 8+8). Do outro lado a trilha é muito mais difícil de se cortar por ter trilhas que atravessem a placa pra este lado: 

Estas bolas nas trilhas é onde faz contato com o outro lado da placa. Caso queira usar 2 resistores, pode usar um como fiz, utilizado o contato que vem pra ser usado o resistor SMD, e o outro teria que ser ligado no 3 pino que foi isolado, tendo dois resistores aí, a porta vai funcionar em ambos os lados.