NOSSAS REDES SOCIAIS -

Ensinando Engenharia para Jovens - I (ART3180)

Em nossos dias o ensino de ciências, tecnologia, engenharia e matemática (STEM) desde as mais tenras idades, tanto no ensino fundamental como médio é essencial. Os jovens devem ter uma iniciação em engenharia independentemente do fato de seguirem uma carreira técnica ou não. Não é preciso que sejam engenheiros para conhecerem fundamentos de engenharia e tecnologia, assim como a ciência e a matemática que as envolves. É preciso conhecer fundamentos de engenharia e tecnologia porque ela está presente em nossas vidas.

Partindo de sua experiência como educador com mais de 15 livros publicados nos Estados Unidos e muitos outros no resto do mundo (principalmente em seu país, Brasil, onde tem mais de 150) o autor selecionou alguns projetos de seu site (WWW.newtoncbraga.com.br) que podem ser usados para ensinar engenharia.

São projetos ideais para acompanhar as novas regras de ensino de ciência, tecnologia, engenharia e matemática (STEM) que se adaptam às escolas do nível fundamental e média. Professores e alunos poderão executar estes projetos com facilidade.

Muitos deles usam material de sucata, enquanto que outros fazem uso de material tradicional (componentes discretos) que podem se manuseados e entendidos com facilidade.

As montagens podem ser feitas tanto usando matrizes de contato como, numa versão mais rudimentar, uma ponte de terminais isolados.

 

Telégrafo Simplificado

Um alto-falante velho, uma ou duas pilhas (mesmo fracas), uma lima e fios é tudo que o leitor precisa para montar um sistema de comunicações telegráficas.

A cada raspada do fio na lima em X1, que faz as vezes do manipulador, o alto-falante emite um sinal. Uma raspada longa será um traço e uma raspada curta um ponto.

Combinando pontos e traços segundo o Código Morse, podemos enviar mensagens à distâncias até 100 metros. Procure informações na Internet sobre o Código Morse.

O sistema básico tem dois fios, mas podemos economizar o fio se os pontos T forem ligados à terra, ou seja, a duas varetas de metal enterradas em chão úmido. Nesse caso, o “retorno” do sinal será feito pela terra, que é condutora.

Esse procedimento economiza fios, pois precisamos de apenas um condutor para interligar as estações. Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.

 


 

 

Na figura 2 temos o aspecto real da montagem.

 


 

 

B1 pode ser formada por uma ou duas pilhas pequenas, médias ou grandes. O alto-falante pode ser de qualquer tipo e tamanho.

O fio pode ser qualquer espessura desde que isolado, para que não ocorram perdas. A lima é do tipo plana de qualquer tamanho.

Para usar, é só esfregar a ponta do fio em X1. Deve haver emissão de som no alto-falante. Não deixe o fio encostado em X1 quando o aparelho estiver fora de uso ou sem transmitir, pois isso causará o esgotamento rápido das pilhas.

 

B1 – 1 ou 2 pilhas – ver texto

X1 – Lima/fio – manipulador improvisado

FTE – 4 ou 8 Ω – alto-falante de qualquer tamanho

Diversos:

Alto-falante, fios, solda, etc.

 

A BOMBA DE CHOQUE

Esta é uma brincadeira inofensiva ara quem gosta de dar choques nos outros. Um capacitor carregado, seguro no momento oportuno, dá uma boa descarga nos desprevenidos.

Você carrega um capacitor e dobra seus terminais de modo a ficarem numa posição apropriada. Quando seu amigo estiver distraído, você grita “Segura! e joga o capacitor. Naturalmente, num impulso de reflexo, ele vai segurar o capacitor e aí a surpresa: uma boa descarga de algumas centenas de volts.

O circuito carregador consiste em apenas um diodo e um resistor, onde o capacitor é ligado por alguns segundos para a carga.

O capacitor pode ser do tipo poliéster com valores entre 100 nF e 470 nF, aproveitado de aparelhos fora de uso, devendo ser especificado para uma tensão de trabalho (que não é a que ele se carrega) de pelo menos 400 V.

Antes de usar o capacitor, entretanto, você precisa saber se ele está bom. Para isso, carregue-o e encoste-o um terminal no outro. Se houver uma faísca é porque o capacitor reteve a carga e se encontra em bom estado.

Os capacitores de papel e óleo de aparelhos antigos também podem ser testados, mas normalmente o tempo e a umidade fazem com que não retenham mais carga.

O tempo de retenção da carga é curto, variando entre 1 e 2 minutos para os mais antigos e até perto de1 hora para os novos.

Uma vez feita a brincadeira e ocorrida a descarga, o capacitor precisa ser carregado novamente. Nunca deixe os terminais de carga encostados um no outro, pois isso vai aquecer o resistor, podendo causar sua queima. Se o resistor queimar ou aquecer demais quando houver a carga é porque o capacitor se encontra em curto.

 

Figura 3
Figura 3

 

 

D1 – 1N4004 (110 V) ou 1N4007 (220 V) diodo retificador

R1 – 1 k Ω x 2 W – resistor (marrom, preto, laranja)

C1 – 100 nF a 470 nF- capacitor (ver texto)

 

O Menor Rádio do Mundo

Este rádio é tão pequeno montá-lo até numa caixa de fósforos. Evidentemente, pela não existência de etapas de amplificação e pela simplicidade do circuito, ele apresenta alguns inconvenientes que bem demonstram as dificuldades encontradas pelos pioneiros do rádio.

A escuta só é possível em fone de ouvido sensível e mesmo assim será preciso usar uma antena bem longa, com pelo menos 10 metros de comprimento. Isso ocorre porque a energia que produz o som nos fones é a própria energia captada pela antena, que deve ser a maior possível.

No entanto, em localidades em que existem estações AM fortes, podemos obter uma boa escuta das estações desde que não estejam muito distantes.

Trata-se, na verdade, de uma versão modernizada dos antigos rádios de galena usados por nossos antepassados nos primeiros tempos do rádio. Nesta versão o cristal de galena é substituído por um diodo de germânio.

Na figura 4 temos o diagrama completo do rádio.

 

Figura 4- Diagrama completo do rádio
Figura 4- Diagrama completo do rádio

 

As garras A e T são ligadas a uma antena e terra. Terra pode ser qualquer objeto de metal grande que tenha contato com o solo. A antena é um fio condutor que pode se encapado, esticado. Na figura 5 temos a montagem do receptor.

 

Figura 5 – Aspecto da Montagem
Figura 5 – Aspecto da Montagem

 

A bobina L1 é formada por 100 voltas de fio esmaltado fio 28 a 30 num tubinho de papelão dentro do qual possa deslizar um pequeno núcleo de ferrite. Este núcleo pode ser obtido de bobinas de FI de rádios antigos. O movimento da ferrite faz a sintonia da estação.

Os capacitores C1, C2 e C3 são cerâmicos e o diodo pode ser o 1N34 ou qualquer equivalente de germânio.

É importante observar que o fone deve ser de cristal ou uma cápsula cerâmica de alta impedância. Os fones comuns em sua maioria, do tipo usado em MP3, walkman e outros aparelhos são de baixa impedância.

Na figura 6 temos a sugestão de montagem numa caixinha pequena.

 

Figura 6 – O rádio pronto
Figura 6 – O rádio pronto

 

 

L1-Bobina – ver texto

D1- 1N34 – diodo de germânio

C1- 10 pF- capacitor cerâmico

C2- 100 pF- capacitor cerâmico

C3- 10 nF- capacitor cerâmico

J1- Jaque para o fone

Diversos: caixa para montagem, bastão de ferrite, fios esmaltado, fone de cristal, etc.

 

 

Controlando o Brilho de um LED

A intensidade da corrente que circula através de um LED determina o seu brilho, ou seja, a quantidade de luz que ele produz.

O resistor que ligamos em série com o LED no projeto anterior limita a corrente que circula através do LED sendo calculado em função da tensão da bateria como da corrente que desejamos no circuito.

Podemos, entretanto, variar a corrente no circuito com um componente denominado trimpot.

Quando giramos ou ajustamos o eixo do trimpot, ele muda de resistência e com isso podemos controlar a corrente que passa através do circuito.

No nosso projeto experimental ligaremos o trimpot em série com o LED, mas manteremos o resistor para determinar a corrente máxima, e com isso podemos ajustar o brilho do LED.

 

Obs. Conforme indicamos na teoria, podemos também usar um potenciômetro comum preparado com os fios rígidos. Esses fios serão encaixados nos pontos correspondentes da matriz de contato em que colocamos o trimpot miniatura.

 

 

Montagem

Na figura 7 temos então o diagrama do controle de brilho que montaremos na matriz de contatos.

 

 

   Figura 7 – Diagrama do controle simples de brilho
Figura 7 – Diagrama do controle simples de brilho

 

 

A disposição dos componentes na matriz de contatos de 170 pontos é mostrada na figura 8.

 

 

Figura 8 – Montagem na matriz de contatos
Figura 8 – Montagem na matriz de contatos

 

 

Na montagem, observe a posição do LED, pois se ele for invertido, ele não acenderá e não teremos o controle.

Para utilizar o circuito, com uma chave de fendas pequena, e com cuidado, gire o ajuste do potenciômetro ou trimpot e veja o que acontece com o brilho do LED.

Outra forma de fazermos o mesmo circuito, consiste em se ligar o terminal livre do potenciômetro ao terminal central, conforme mostra a figura 9.

 

Figura 9 – Outra forma de ligar o trimpot ou potenciômetro
Figura 9 – Outra forma de ligar o trimpot ou potenciômetro

 

 

Na configuração em que usamos apenas dois dos terminais do trimpot ou unimos dois deles, dizemos que este componente funciona como um reostato.

Na figura 10 temos a foto da montagem básica.

 

Figura 10 – Foto da montagem
Figura 10 – Foto da montagem

 

 

LED – LED comum

R1 – 1 k Ω – resistor – marrom, preto, vermelho

P1 – Trimpot de 10 k Ω

B1 – 6 V – 4 pilhas pequenas

Diversos:

Matriz de contatos, suporte de pilhas, fios, solda, etc.

 

Questionário:

- O brilho maior do LED ocorre quando o trimpot está na posição de maior ou de menor resistência?

- Qual é a função do trimpot no circuito

- Por que, apesar do trimpot representar uma resistência, precisamos ainda usar R1?

 

Um Sensor de Toque

A resistência da pele de uma pessoa é muito alta, não deixando passar corrente suficiente para acender um LED.

No entanto, essa corrente pode ser amplificada pelo transistor e com isso adquirir intensidade suficiente para acionar um LED.

No nosso experimento, usaremos dois fios que segurando entre os dedos, permitem passar uma corrente muito baixa para a base do transistor.

Essa corrente é amplificada e acende o LED.

Basta então segurar nas pontas dos fios que o LED acende.

Um tipo de sensor que pode ser utilizado neste circuito é o sensor de umidade ou de água.

Coloque as pontas dos fios usados como sensor num copo vazio. Quando você jogar água no copo e ela atingir as pontas dos fios, o LED vai acender.

Muitos alarmes de vazamentos, enchentes e de caixas de água utilizam este tipo de sensor.

 

Montagem

Na figura 11temos o circuito usado no experimento.

 

    Figura 11 – Circuito do sensor de toque
Figura 11 – Circuito do sensor de toque

 

 

A montagem na matriz de contatos é mostrada na figura 12.

 

   Figura 12 – Montagem na matriz de contatos
Figura 12 – Montagem na matriz de contatos

 

 

Na montagem tenha cuidado com a posição do transistor, posição do LED e polaridade das pilhas. Qualquer inversão pode causar a queima de componentes.

Observe que o brilho do LED varia quando apertamos mais os fios e com isso a resistência elétrica diminui, aumentando a corrente no transistor.

 

Q1 – BC548 – transistor NPN

LED – LED comum

R1 – 1 k Ω – resistor – marrom, preto, vermelho

R2 – 100 k Ω – resistor – marrom, preto, amarelo

R3 – 22 Ω – resistor – vermelho, vermelho, preto

B1 – 4 pilhas

Diversos:

Matriz de contatos, suporte de pilhas, fios, etc.

Sugestão: faça um sensor de toque duplo (com dois transistores), usando a mesma configuração do Projeto 4.

 

Você perceberá que ao apertar os fios enquanto um LED diminui de brilho o outro aumenta.

Teste sua habilidade fazendo com que os dois LEDs fiquem numa posição intermediária em que acendam com o mesmo brilho.

 

Questionário:

- O que acontece com o brilho do LED se sua mão estiver muito seca e com isso apresentar uma resistência muito alta?

- O LED acenderá se encostarmos fios num pedacinho de metal?

- E se encostarmos num pedaço de madeira? Explique.

 

BUSCAR DATASHEET

 


N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

Opinião

Em busca de novos tempos

Em nossos últimos artigos, participações em lives, podcasts e vídeos temos ressaltado que estamos rapidamente caminhando para uma mudança de hábitos. São os novos tempos que estão chegando e que, em vista da pandemia estamos buscando para que sejam melhores e que nos tragam esperanças, paz e novos graus de compreensão, principalmente em nível mundial.

Leia mais...

Teoria
A teoria na prática é diferente. Se a frase não é do Barão de Itararé, pelo menos ele sempre a repetia com o humor que lhe era característico.
Arnaldo Niskier - Jornal do Brasil - Ver mais frases


Instituto Newton C Braga
Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site

Apoio Social
Lions Clube de Guarulhos Sul SOS Mater Amabilis
Advertise in Brazil
If your business is Electronics, components or devices, this site is the correct place to insert your advertisement (see more)