NOSSAS REDES SOCIAIS -

Ensinando Engenharia para Jovens - II (ART3181)

Nesta segunda parte de nosso artigo damos mais alguns projetos interessantes que podem ser usados por educadores e STEMERs para aprender tecnologia e engenharia. São projetos simples que usam componentes comuns.

 

O LDR

Nas aplicações eletrônicas encontramos muitos tipos de sensores de luz.

São dispositivos que mudam alguma propriedade elétrica que têm quando a luz incide neles. Podemos dizer que esses sensores funcionam como “olhos eletrônicos” e podem ser usados numa grande quantidade de aplicações práticas.

Um dos mais importantes é o LDR, como qual trabalharemos em muitos de nossos experimentos.

Os LDRs (Light Dependent Resistors) são componentes sensíveis à luz, ou seja, dispositivos eletrônicos que podem agir sobre um circuito em função da luz incidente numa superfície sensível dos mesmos.

Os LDRs não devem ser confundidos com as foto-células. Enquanto os LDRs são resistores, cuja resistência depende da intensidade de luz que incide nos mesmos, não fornecendo portanto energia alguma, as foto-células convertem energia luminosa (radiante) em energia elétrica.

Por suas características e baixo custo, entretanto, os LDRs podem ser usados em substituição às foto-células em uma infinidade de aplicações práticas.

Na figura 1 temos o símbolo usado para representar um LDR e os aspectos mais comuns com que podem ser encontrados esses componentes.

 

Figura 1 - LDRs, símbolos e aspectos
Figura 1 - LDRs, símbolos e aspectos

 

 

Observamos que a resistência deste componente é muito alta no escuro, da ordem de muitos megΩ, se reduz a algumas dezenas ou centenas de Ω quando ele é iluminado diretamente.

Em outras palavras, ele bloqueia a corrente no escuro e deixa passar quando iluminado.

Este projeto mostra a ação de um LDR (Foto-Resistor ou Light Dependent Resistor) controlando um transistor a partir da luz que ele recebe.

O LDR possui uma superfície sensível de Sulfeto de Cádmio (CdS) que apresenta a propriedade de reduzir a resistência quando recebe luz, conforme estudamos no bloco teórico.

Ligado à base do transistor, o transistor amplifica a corrente que passa através do LDR e com isso ele controla a corrente no LED.

Neste circuito, a corrente no transistor aumenta com a intensidade da luz de modo que o LED acende quando o LDR recebe luz.

Tampe o LDR e o LDR apaga. Descobrindo-o de modo que receba luz, o LED acende.

 

Montagem

Na figura 2 temos o circuito completo para esta demonstração.

 

 

Figura 2 – Diagrama completo do sensor de luz
Figura 2 – Diagrama completo do sensor de luz

 

 

A montagem em matriz de contatos é mostrada na figura 3.

 

Figura 3 – Montagem em matriz de contatos
Figura 3 – Montagem em matriz de contatos

 

 

Na montagem, observe a posição do transistor e do LED e do transistor.

Fique atento para os valores dos resistores dados pelas faixas coloridas, conforme a relação de materiais.

Somente ligue as pilhas depois de terminais a montagem e conferir as ligações.

Na figura 4 temos a foto da montagem pronta.

 

Figura 4 – A montagem pronta
Figura 4 – A montagem pronta

 

 

Procedimento:

Depois de conferir a montagem, ligue o suporte das pilhas ao circuito.

Recebendo a luz ambiente, o LED deve aceder. Cobrindo o LED de modo que não receba luz, o LED deve apagar.

Coloque o LED dentro de um tubinho e faça o seu acionamento à distância usando uma lanterna. Com isso você terá um controle remoto para seu LED, funcionando segundo o mesmo princípio dos controles remotos de TV.

A diferença está no fato de que os controles remotos de TV usam LED que emitem infravermelho, que não podemos ver.

Se o circuito ficar pouco sensível, altere R4.

 

Q1 – BC548 – transistor

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

R4 – 4k7 Ω – resistor – amarelo, violeta, vermelho

LDR – LDR redondo comum

B1 – 4 pilhas – 6 V

Diversos:

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

Obs.: Você também pode fazer a configuração do Projeto 4 para controlar dois LEDs ao mesmo tempo. Quando a luz incide no sensor, um LED acende e o outro apaga.

 

Astável Pisca-Pisca

No nosso circuito, os transistores controlam a corrente nos LEDs, de modo que, quando cada transistor conduz o LED ligado ao seu coletor acende.

Como os transistores conduzem alternadamente num multivibrador astável, dependendo dos capacitores, os LEDs também acendem alternadamente.

Troque os capacitores para verificar como influem na frequência das piscadas dos LEDs.

Para os alunos dos cursos médio e técnico pode-se dar a fórmula para se calcular a frequência das piscadas e pedir que ela seja calculada para os valores dos componentes utilizados.

Também podem ser trocados os capacitores por outros da valores não iguais no mesmo circuito, por exemplo 4,7 µF e 47 µF de modo a se obter um comportamento assimétrico para o circuito.

Nesse comportamento, um dos LEDs fica aceso por mais tempo do que o outro.

Mais sobre a teoria de funcionamento deste circuito pode ser encontrado no livro Curso de Eletrônica – Eletrônica Analógica – Volume 2.

 

Montagem

Na figura 5 temos o diagrama completo do multivibrador astável.

 

  Figura 5 - Diagrama completo do multivibrador astável
Figura 5 - Diagrama completo do multivibrador astável

 

A montagem utilizando a matriz de contatos de 170 pinos é mostrada na figura 6.

 

Figura 6 - Montagem na matriz de contatos
Figura 6 - Montagem na matriz de contatos

 

Na montagem, observe cuidadosamente a posição dos transistores e dos LEDs.

Os resistores têm seus valores dados pelas faixas coloridas, conforme Lista de materiais.

Na figura 7 temos a foto do protótipo montado pelo autor.

 

Figura 7 - Foto da montagem
Figura 7 - Foto da montagem

 

 

Procedimento:

Ligue os fios do suporte de pilhas à matriz de contatos, observando sua polaridade (cores). Os LEDs devem piscar imediatamente.

 

Sugestão

Altere os valores dos capacitores para verificar como eles alteram o comportamento do circuito.

 

Q1, Q2 – BC548 – transistores NPN

LED1, LED2 – LEDs comuns

R1, R4 – 1 k Ω – resistor – marrom, preto, vermelho

R2, R3- 100 k Ω – resistor – marrom, preto, amarelo

C1, C2 – 4,7 µF – capacitores eletrolíticos

B1 – 6 V – 4 pilhas

Diversos:

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

 

Questionário

- O que acontece com as piscadas dos LEDs se aumentarmos os valores dos capacitores usados?

- É possível fazer com que um dos LEDs fique aceso por mais tempo que o outro? Como?

- Como podemos fazer este circuito usando transistores PNP?

 

 

Pisca-Pisca 4093

No nosso caso, o que fazemos é ligar a saída do 4093 de volta às entradas de modo que ocorra um processo de realimentação.

Partindo inicialmente do instante em que o capacitor está descarregado, a entrada do CI estará no nível baixo e com inversão do 4093 a porta estará com a saída no nível alto.

O capacitor começa então a se carregar através do resistor de realimentação até ser atingida a tensão que o 4093 comuta, ou seja, ele passa a reconhecer a tensão no capacitor como nível alto.

Neste momento, a saída vai ao nível baixo e o LED apaga.

Com isso, o capacitor começar a se descarregar pelo resistor, até o momento em que o 4093 reconhece na tensão do capacitor o nível baixo.

Ocorre então nova comutação e a saída do CI vai ao nível alto, com um o LED acendendo.

O ciclo continua então que a carga e descarga do capacitor entre as duas tensões de reconhecimento do 4093 que são diferentes, graças ao que se denomina histerese.

É esta diferença que permite utilizar o 4093 num circuito oscilador como este.

 

Montagem

Na figura 8 temos o circuito completo do pisca-pisca que aciona um LED utilizando o circuito integrado 4093.

 

Figura 8 – Circuito do pisca-pisca com LED usando o 4093
Figura 8 – Circuito do pisca-pisca com LED usando o 4093

 

 

A montagem do circuito na matriz de contatos é mostrada na figura 9.

 

Figura 9 – Montagem do pisca-pisca na matriz de 170 pontos
Figura 9 – Montagem do pisca-pisca na matriz de 170 pontos

 

 

Ao realizar a montagem, é importante observar a posição do circuito integrado e ao encaixá-lo, fazê-lo com muito cuidado para que todos os pinos fiquem alinhados com os furos.

Quando pressionarmos o circuito integrado todos os pinos devem encaixar sem esforço.

Também devemos observar a posição do LED e a polaridade do capacitor eletrolítico.

 

 

Procedimento:

Ao encaixar os fios do suporte de pilhas, observando a polaridade, o LED deve começar a piscar imediatamente.

Faça testes com outros valores de capacitores e também com outros valores de R1. Tome apenas cuidado para não usar R1 menor que 1 k.

Na figura 10 foto da montagem.

 

 

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

 

 

CI-1 – 4093 – circuito integrado

LED1 - comum

R1 – 100 k Ω – resistor – marrom, preto, amarelo

R2 - 1 k Ω – resistor – marrom, preto, vermelho

C1 – 4,7 µF – capacitor eletrolítico

B1 – 6 V – 4 pilhas

Diversos:

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

 

Questionário

- O que acontece com as piscadas do LED se aumentarmos o valor do resistor ligado ao capacitor?

- É possível montar quatro pisca-pisca independentes com este mesmo circuito integrado?

- Quais são as tensões que podem ser usadas para alimentar este circuito?

 

 

 

Eletroscópio com o 4093

As portas do circuito integrado 4093 são extremamente sensíveis podendo até operar com as pequenas cargas acumuladas nos corpos.

Assim, basta esfregar um objeto como uma régua ou outro de plástico num tecido para que ele se carregue de eletricidade e aproximando de um fio ligado à entrada do 4093 termos tensão induzida o suficiente para que ele troque de estado.

Desta forma, um LED ligado na sua saída vai acender ou apagar conforme a polaridade da carga do corpo que aproximarmos do fio usado como antena.

Este circuito funciona como um eletroscópio que é um instrumento usado para verificar se um corpo contém cargas elétricas.

As cargas detectadas são cargas estáticas obtidas, por exemplo, quando atritamos dois isolantes.

Veja nos livros de física o que é processo de eletrização para entender melhor o que ocorre neste caso.

 

Montagem

Na figura 11 temos o diagrama completo do eletroscópio

 

 Figura 11 – Diagrama do eletroscópio
Figura 11 – Diagrama do eletroscópio

 

 

A figura 12 mostra como fazer sua montagem na matriz de contatos.

 

 Figura 12 - Montagem na matriz de contatos
Figura 12 - Montagem na matriz de contatos

 

 

Ao realizar a montagem, é importante observar a posição do circuito integrado e ao encaixá-lo, fazê-lo com muito cuidado para que todos os pinos fiquem alinhados com os furos.

Quando pressionarmos o circuito integrado todos os pinos devem encaixar sem esforço.

Observe a posição do LED e os valores dos resistores utilizados.

O sensor consiste num pedaço de fio encapado de 10 a 15 cm de comprimento encaixado no furo correspondente da matriz de contatos.

Na figura 13 temos a foto da montagem.

 

Figura 13 – Montagem do eletroscópio
Figura 13 – Montagem do eletroscópio

 

 

Procedimento

Esfregue na sua roupa uma caneta, régua ou pente e aproxime da antena sensora do eletroscópio, mas sem encostar.

Movimentando o objeto eletrizado, o LED deve piscar indicando a presença de cargas.

Faça a experiência com diversos objetos de materiais isolantes como tecidos, plásticos, vidro, etc.

 

Sugestão:

Adapte este circuito para disparar um oscilador sonoro em lugar de acender o LED, baseando-se nos osciladores disparados dos projetos anteriores.

 

CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS

LED – LED comum de qualquer cor

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

B1 - 6 V – 4 pilhas

Diversos:

Matriz de contatos de 170 pontos, fios, suporte de pilhas.

 

Questionário

- Por que não precisamos encostar o corpo carregado na antena para que o circuito detecte sua carga?

- O que eletrização por atrito?

- Por que o LED tanto pode acender quanto apagar na presença de cargas num corpo aproximado.

 

 

 

 

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...

Político
é mais fácil encontrar um mulher resignada a envelhecer do que um político resignado a se retirar da cena.(Es más fácil encontrar a uma mujer resignada a envejecer que a um político resignado a retirarse de La escena.)
Amado Niervo (1870 1919) - Pensando - 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)