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Lanterna Ultravioleta (ART3155)

A exploração do mundo invisível pode oferecer muitas surpresas aos leitores que possuírem uma lanterna de raios ultravioleta. Como tais lanternas não podem ser compradas facilmente nas casas de comércio, o que propomos é a construção de uma que, por incrível que pareça, não é excessivamente cara e nem difícil de montar. Com ela você pode verificar a fosforescência de rochas, substâncias químicas, seres vivos, descobrir notas falsas e muitas outras coisas.

Nota: se bem que o artigo seja antigo, usando a solução da lâmpada, ele ainda pode ser montado com facilidade, pois fluorescentes ultravioletas de baixo custo podem ser obtidas com facilidade. Uma possibilidade explorada em outros artigos é o uso de LEDs ultravioleta que já podem ser obtidos no comércio especializado.

Na seção “O que você precisa saber" desta edição estudamos a natureza dos raios ultravioleta e vimos que esta radiação de curtíssimo comprimento de onda possui uma energia mais alta que a da luz comum.

Assim, quando a radiação ultravioleta incide em determinadas substâncias, pode ocorrer o fenômeno da fluorescência. Os átomos da substância absorvem a energia do ultravioleta que é invisível e depois a devolvem, mas em saltos múltiplos, o que leva a emissão de energia de menor frequência caindo assim no espectro visível.

O resultado final é que a substância absorve o ultravioleta e emite luz visível ”acendendo".

Diversas são as substâncias que apresentam estas propriedades como determinados sais de terras raras (cálcio, estrôncio etc.), de- terminadas substâncias orgânicas como a vitamina A, o quinino etc.

Dispondo de uma lanterna que emita raios ultravioleta em pequena escala (em grande escala eles são perigosos), podemos explorar o mundo mineral, vegetal e animal verificando a presença de determinadas substâncias pelo fenômeno da fluorescência que, além de tudo, é muito bonito. A luz negra dos bailes e um exemplo de fluorescência.

Descrevemos então como nosso principal artigo a construção de uma pequena lanterna fluorescente totalmente portátil, pois funciona com pilhas comuns.

Esta lanterna emite radiação ultravioleta e permite a verificação da fluorescência de diversas substâncias, segundo experiências que indicaremos.

 

O CIRCUITO

Existem no comércio lâmpadas de ultravioleta pequenas que são usadas na produção de efeitos de luz negra em bailes; Estas lâmpadas devem ser alimentadas por tensões altas, de 110 V ou 220 V, pois são do tipo fluorescente.

Como desejamos uma unidade portátil, precisamos de um circuito eletrônico para elevar a tensão de pilhas. Este circuito é denominado “inversor" e consiste basicamente num oscilador com um transformador elevador de tensão.

Nosso inversor tem dois transistores do tipo TlP31 operando em contrafase.

O enrolamento de baixa tensão do transformador determina basicamente a frequência de operação. Cada metade do enrolamento serve de carga de coletor para um transistor e ao mesmo tempo realimenta o outro.

Desta forma, temos um sistema que oscila com cada transistor conduzindo a corrente num instante diferente, o que garante um bom rendimento na transferência de energia. (figura 1)

 


 

 

Neste circuito existem três capacitores que exercem funções importantes. Um deles é C3, que praticamente determina com o enrolamento do transformador a frequência de operação. Dependendo do transformador usado, este capacitor pode ter valores entre 100 nF e 470 nF. Daremos mais adiante instruções de como encontrar o valor ideal.

Os outros dois são C1 e C2 que determinam a realimentação do circuito de base dos transistores e também influem na frequência.

Os resistores de base são importantes porque determinam a potência do sistema. Com os valores indicados, a corrente estará entre 700 e 800 mA, o que com 12 V significa uma potência de perto de 8 watts. Para esta corrente, as pilhas devem ser grandes e preferivelmente alcalinas. Para uma intensidade de luz um pouco menor e maior durabilidade das pilhas, os resistores podem ser aumentados até 2 200 Ω aproximadamente. A potência ficará então reduzida para 5 ou 6 watts, o que ainda é bastante para as aplicações sugeridas.

O circuito também funcionará com. 9 V (6 pilhas médias), mas com menor potência.

Observe que esta é a potência consumida, já que existem perdas no transformador que levam a uma potência aplicada a lâmpada 20 ou 30% menor, dependendo das características do transformador principalmente.

Para uma aplicação fixa damos uma fonte de alimentação mostrada na figura 2.

 


 

 

Esta fonte fornece até 1A de corrente, o que é mais do que suficiente para o inversor.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do inversor.

 


 

 

Como são usados poucos componentes, sugerimos a utilização de uma ponte de terminais que será fixada no interior da caixa. (figura 4)

 


 

 

O transistores podem ser os TIP31 (sem marca, A, B ou C) que devem ser dotados de um pequeno radiador de calor. Este radiador consiste numa chapinha de metal parafusada no componente com as dimensões indicadas na própria figura.

O suporte de pilhas é grande, e para a conexão da lâmpada fluorescente ultravioleta recomendamos um jaque e plugue, o que facilitaria o transporte. No entanto, nada impede que se faça a ligação direta ao transformador com um par de fios de pelo menos 1,5 metros de comprimento para maior mobilidade.

A lâmpada do tipo FLSBLB de 8 watts de potência pode ser substituída por equivalentes de 4 a 10 W sem problemas.

Esta lâmpada é instalada num tubo de PVC em que se tenha feito um corte lateral. Um cabo de borracha, do tipo usado em guidão de bicicletas, serve para segurar o conjunto e na outra extremidade uma tampa de plástico é fixada.

Na figura 5 temos o aspecto final da montagem.

 


 

 

 

Na caixa a tiracolo ficam as pilhas e o circuito inversor.

O transformador deve ser fixado na própria caixa em posição apropriada sendo do tipo com primário de 110/220 V x 6 + 6 V x 500 mA. Observe a identificação dos fios que vão à lâmpada e que o terminal de 110 V permanece livre

Os capacitores C2, C3 e C4 podem ser cerâmicos ou de poliéster e os resistores de 1/8 a ½ W.

 

PROVA E USO

Para provar, coloque as pilhas no suporte ou faça a conexão da fonte observando a polaridade e acione S1.

Deve haver um zumbido no transformador e um brilho violeta deve ser percebido na lâmpada (uma pequena parcela da radiação emitida cai no extremo violeta visível do espectro).

Num ambiente obscurecido, aproxime a lanterna de folhas de papel branco. Elas devem brilhar fortemente.

Se tiver um miliamperímetro, ligue-o em série com a alimentação como mostra a figura 6.

 


 

 

Se a corrente estiver entre 500 e 800 mA, para 12V e em torno de 30omA para 9 V então o aparelho está em boas condições, com bom rendimento. Se estiver abaixo, tente alterar o valor dos resistores R1 e R2 (entre 1k e 2k2) e do capacitor C4, entre 100 nF e 470 nF.

Para um consumo menor de corrente, usando pilhas grandes comuns, escolha resistores que forneçam uma corrente entre 450 e 500 mA.

Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho:

 

a) Fluorescência de papéis: papel comum possui substâncias que o tornam fluorescente. Aproxime a lâmpada de livros e revistas. O leitor vai verificar a fluorescência.

b) Coloque sob o foco da lâmpada um pouco de areia comum. O leitor vai observar que alguns cristais manifestarão fluorescência indicando a presença de determinados sais ou terras raras.

c) Ilumine uma roupa qualquer, aparentemente limpa, no escuro com sua lanterna ultravioleta. Fiapos presos à roupa vão aparecer, mostrando sujeiras “invisíveis".

Outras provas podem ser descobertas pelo leitor que, iluminando objetos diversos, descobrirá muita coisa do "mundo invisível".

Voltaremos oportunamente a falar da fluorescência ultravioleta, indicando algumas experiências interessantes e até minérios que podem ser descobertos com sua utilização.

 

Q1, Q2 - TlP31 - transistores NPN de potência com radiador de calor

B1 - 9 ou 12 V - 6 ou 8 pilhas grandes ou médias - comuns ou alcalinas

T1 - Transformador com primário de 110/220 V e secundário de 6 + 6 V x 1 A

X1 - Lâmpada ultravioleta de 4 a 10 W

C1 - 100 µF x 6 V ou mais - capacitor eletrolítico

C2, C3 - 10 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster (.01)

C4 - 220 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster (ver texto)

R1, R2 - 1k - resistores (marrom, preto, vermelho)

S1 - Interruptor simples

Diversos: caixa para montagem, suporte de pilhas, ponte de terminais, tubo de PVC, cabo de borracha, fios, solda etc.

 

Revisado 2017

 

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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