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Braço de ferro (ART231)

 

Quem tem mais força, você ou seus amigos? Usando este indicador eletrônico será possível descobrir isso facilmente. Cada jogador segura dois eletrodos e deve apertá-los com a maior força possível. Quem conseguir fazer isso será o vencedor, pois o aparelho consegue detectar as mínimas diferenças de pressão. Simples de montar, pequeno e totalmente portátil este aparelho fará sucesso numa feira de ciências, como projeto para um curso de educação tecnológica ou ainda entre seus amigos em festas e demonstrações.

 

Leia mais:

Montagens - como fazer e o que montar (ART018)

 

 

Eis um jogo muito simples e interessante: o tradicional braço-de-ferro levado a uma versão eletrônica em que temos a indicação do mais forte pelo brilho de uma pequena lâmpada.

O circuito é bastante simples de montar e também de usar, sendo por isso indicado aos iniciantes.

Segurando dois eletrodos cada jogador deve apertá-los com maior força possível procurando assim obter menor resistência elétrica o que vai influir no brilho da lâmpada.

Variações do brilho para mais indicam que um dos jogadores fez mais força e variações para menos indicam que o outro fez mais força.

Desta forma, enquanto um jogador deve procurar apertar os eletrodos ao máximo de modo que a lâmpada apague o outro deve fazê-lo de modo que a lâmpada atinja o máximo brilho.

 

 

COMO FUNCIONA

A resistência apresentada por dois eletrodos, que são seguros por uma pessoa, depende de alguns fatores como, por exemplo, a espessura da pele, a umidade e a força ou superfície de contacto das mãos com os eletrodos.

Mantendo mais ou menos constantes alguns fatores podemos levar em conta como variável mais importante a pressão exercida sobre os eletrodos.

Desta forma, uma pressão maior significa uma resistência menor e vice-versa.

O que temos é então uma ponte que será equilibrada com dois pares de eletrodos.

Isso é feito com a ajuda de um potenciômetro, através do qual ajustamos a corrente numa lâmpada para que acenda mais ou menos com a metade de seu brilho normal.

Pressionando os eletrodos de modo que sua resistência varie temos 3 situações possíveis.

Se a resistência variar da mesma forma nos dois pares de eletrodos, ou seja, tivermos forças equilibradas, o equilíbrio da ponte se mantém e o brilho da lâmpada não se altera.

No entanto, se numa segunda situação a pressão no eletrodo X1 for maior do que no eletrodo X2, aumenta a corrente em Q1 de modo que Q2 e Q3 serão polarizados de modo a fazer com que a lâmpada aumente seu brilho.

Por outro lado, se a pressão em X2 for maior, a condução do transistor Q1 é reduzida e com isso também o brilho da lâmpada.

Podemos, desta forma, detectar facilmente qual dos eletrodos está submetido a maior força simplesmente observando as variações do brilho da lâmpada.

É claro que o circuito não é absolutamente linear, o que significa que sua precisão nos extremos dos brilhos da lâmpada não pode ser considerada total, mas para demonstrações, brincadeiras, e outras aplicações não compromissadas com a precisão, o aparelho serve perfeitamente.

 

 

MONTAGEM

Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.

 

Na figura 2 temos a disposição dos componentes numa ponte de terminais já que se trata de circuito não crítico e ideal para montadores menos experientes.

 

Para os que desejarem a montagem em placa de circuito impresso não ser  difícil desenvolver a disposição das trilhas e componentes com base no diagrama.

Na figura 3 temos uma sugestão de caixa para a montagem.

 

Os resistores são de 1/8 W ou maiores e o potenciômetro P1 pode ser tanto log como lin.

Se o leitor quiser pode usar um potenciômetro com chave (S1) para ligar e desligar o aparelho no mesmo botão.

A lâmpada L1 deve ter no máximo 100 mA de corrente.

Para lâmpadas maiores, até uns 200 mA será preciso trocar o transistor Q3.

Tipos como o BD135 ou TIP31 podem ser utilizados neste caso e devem ser dotados de um pequeno radiador de calor.

A fonte de alimentação B1 é formada por 4 pilhas pequenas ou médias.

Se a lâmpada for de mais de 100 mA ser  interessante usar uma fonte de alimentação externa de 6 V pois pilhas comuns ficarão esgotadas rapidamente.

Os eletrodos podem ser feitos com tubinhos de metal de pelo menos 2 cm de diâmetro ou ainda pilhas velhas que tenham a tinta dos invólucros raspada para que se tornem condutoras em contacto com a pele do competidor.

Não use pilhas muito velhas que já apresentem problemas de vazamento da substância tóxica de seu interior.

 

 

PROVA E USO

Basta colocar as pilhas no suporte e ligar o aparelho.

Ajuste P1 para que a lâmpada acenda com metade do seu brilho normal.

Apertando ao mesmo tempo os eletrodos de X1 a lâmpada deve aumentar de brilho e apertando os eletrodos X2 a lâmpada deve ter seu brilho diminuído.

Para jogar é simples.

Ajuste a lâmpada para metade do brilho normal e depois peça aos jogadores que segurem os eletrodos.

A um sinal do juiz ou combinado pelos jogadores, cada um deve apertar ao máximo os eletrodos.

Verifica-se então se a lâmpada aumenta ou diminui de brilho.

Se a lâmpada aumentar de brilho é o jogador que aperta X1 o vencedor e se diminui de brilho é o jogador dos eletrodos X2 o vencedor.

Para ter uma indicação através de um instrumento substitua a lâmpada por um microamperímetro de 100 ou 200 uA em série com um trimpot de 220k ohms e um resistor de 22 k ohms, fazendo o ajuste do ponteiro para metade da escala.

Desta forma será a movimentação do ponteiro do instrumento que indicará qual dos jogadores está fazendo mais força.

 



LISTA DE MATERIAL

 

 

Semicondutores:

Q1, Q2, Q3 - BC548 ou equivalentes - transistores NPN de uso geral

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1, R2 - 100 k ohms - marrom, preto, amarelo

R3 - 1 k ohms - marrom, preto, vermelho

P1 - 10 k ohms - potenciômetro

 

Diversos:

L1 - 6 volts x 100 mA - lâmpada

S1 - Interruptor simples

X1, X2 - eletrodos - ver texto

 

Ponte de terminais, caixa para montagem, suporte de pilhas, botão para o potenciômetro, fios, solda, etc.

 

 

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