Descrevemos a montagem de um rádio experimental AM alimentado por uma célula solar. O circuito é muito simples de montar e até mesmo outras fontes alternativas de energia podem ser usadas. Trata-se de excelente montagem didática, podendo ser adotada nos cursos que tenham matérias eletivas que abordem tecnologia ou como tema cruzado para o ensino de física do nível médio.
Células solares de pequena potência já são usadas na alimentação de calculadoras, relógios e outros aparelhos de uso comum.
Se o leitor possui uma dessas calculadoras fora de uso ou outro aparelho que tenha uma célula solar pode aproveitá-la para montar o rádio experimental que descrevemos neste artigo.
Nosso receptor precisa de uma quantidade muito pequena de energia, que é usada para alimentar uma etapa amplificadora com um transistor. O ganho do circuito é de aproximadamente 100 vezes, o suficiente para excitar um pequeno fone de ouvido e permitir que as estações locais sejam ouvidas claramente.
Os poucos componentes usados no projeto, além da célula solar, podem também ser obtidos de outros aparelhos fora de uso como rádios, amplificadores, etc.
Como Funciona
As células solares mais comuns são as de silício. Nelas, uma pastilha de silício tem uma junção exposta à luz, conforme mostra a figura 1.
Quando essa junção é iluminada, elétrons são liberados de modo a aparecer entre as faces do material uma tensão da ordem de 0,6 V. A intensidade máxima da corrente que se pode obter depende do tamanho da célula e também da intensidade da luz.
Ligando algumas dessas células em série, como nos painéis usados nas calculadoras e outros aparelhos, somamos as tensões das células o que nos leva a obter tensões da ordem de 1,8 a 2,4 V tipicamente.
A corrente obtida desses painéis, entretanto é da ordem de microampères, insuficiente para acionar um motor, acender uma lâmpada ou alimentar um circuito de maior porte.
Somente circuitos de muito baixo consumo como o de um relógio ou calculadora podem ser alimentados. E, no nosso caso, o circuito amplificador dos sinais do rádio que vamos montar.
É interessante observar que, ligando um multímetro na saída dessas células, a tensão indicada é menor que a real, pois o multímetro “carrega” o circuito, reduzindo a tensão real. Isso significa que, a tensão indicada nessa medida é menor que a real, conforme mostra a figura 2.
No nosso caso, a célula será usada para alimentar uma etapa amplificadora com um único transistor BC548 ou qualquer NPN equivalente de uso geral.
Assim, a bobina L1, juntamente com CV formam o circuito de sintonia do receptor que separa os sinais da estação que desejamos ouvir de todos os sinais que são captados pela antena. Esses sinais são enviados a um diodo detector que faz a demodulação, ou seja, separa os sinais de áudio (sons) dos sinais de alta freqüência.
Os sinais de áudio são enviados ao transistor amplificador através do capacitor C1. Como carga para o transistor existe um resistor de 47 k ohms, pois o fone piezoelétrico (cápsula de alta impedância) é um isolante, não permitindo que as correntes de polarização passe. O fone é ligado é em paralelo com esse resistor.
O capacitor C2 atua como um reservatório de energia. Se houver uma variação da luz incidente na célula, por exemplo, uma sombra momentânea causada por uma pessoa ou uma nuvem, o rádio não pára, continuando a funcionar por quase um minuto.
Montagem
A bobina L1 é formada por aproximadamente 30 + 70 voltas de fio esmaltado 28 ou 30 AWG num tubo de PVC de 1 polegada ou mesmo fio encapado fino.
O capacitor CV de sintonia é retirado de um rádio AM fora de uso. Se for usado um capacitor de rádio de duas faixas, devemos tomar cuidado para usar o setor de AM, pois o setor de FM tem uma faixa de capacitâncias menor, dificultando assim a sintonia no nosso rádio.
Para isso, o leitor deve experimentar as duas seções, verificando qual a que dá maior faixa de sintonia, conforme mostra a figura 3.
O fone de ouvido deve ser obrigatoriamente uma cápsula piezoelétrica. Não pode ser usado fone de baixa impedância.
A antena é um pedaço de fio esticado de 5 a 10 metros e a ligação a terra pode ser feita em qualquer objeto de metal. Até mesmo segurando entre os dedos o fio terra podemos ter uma boa conexão para receber os sinais locais. Na figura 4 temos o diagrama completo do rádio.
Todo o conjunto será fixado numa base de madeira ou plástico e os componentes menores soldados numa pequena ponte de terminais, conforme mostra a figura 5.
O diodo pode ser de qualquer tipo de germânio. Esse diodo pode ser retirado de algum rádio AM fora de uso.
Na montagem observe com cuidado a polaridade da célula solar, pois se ela for invertida o rádio não funcionará.
Prova e Uso
Estique a antena e posicione o rádio de modo que a célula receba luz.
Coloque o fone no ouvido e atue sobre CV até captar uma estação local. O leitor vai notar que, ao iluminar a célula o receptor demora algum tempo até obter o volume máximo. É o tempo necessário à carga do capacitor.
O receptor poderá não captar bem estações em locais ruidosos ou fechados dentro de estruturas que tenham armações de ferro, pois elas atuam como blindagens para as ondas.
Se o leitor desejar pode alimentar o circuito com duas ou quatro pilhas comuns ou outras fontes alternativas de energia como pilhas de água e sal, laranja, geradores eólicos, etc.
Lista de Material
Semicondutores:
Q1 – BC548 ou equivalente – transistor NPN de uso geral
D1 – 1N34, 1N60 ou equivalente – qualquer diodo de germânio
B1 – Célula de silício – ver texto
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 – 4,7 M ohms – amarelo, violeta, verde
R2 – 47 k ohms – amarelo, violeta, laranja
Capacitores:
C1 – 47 nF – cerâmico ou poliéster
C2 – 10 uF – eletrolítico
CV – variável AM – ver texto
Diversos:
L1 – Bobina de antena – ver texto
X1 – Fone piezoelétrico
Base de montagem, ponte de terminais, antena, fios, solda, etc.
