Experimentos com pequenos motores (MEC137)

Escrito por Newton C Braga

Os pequenos motores de corrente contínua que podem ser alimentados por uma a quatro pilhas, oferecem uma ampla gama de possibilidades para aplicações em temas transversais do ensino fundamental e médio.

Diversos experimentos podem ser realizados, possibilitando ao aluno entender como funcionam esses motores, circuitos elétricos e também circuitos eletrônicos.

Motores de corrente contínua, como os usados em brinquedos, que funcionam bem com tensões de 1,5 V a 6,0 V (1 a 4 pilhas de qualquer tipo ou tamanho), podem ser obtidos com facilidade a um custo muito baixo.

Por outro lado, o movimento desses motores é um atrativo muito grande para os estudantes, principalmente os de menor idade que vibram quando, eles mesmos, conseguem fazê-los funcionar.

Assim, os experimentos que utilizem esses motores são sempre interessantes, como já tivemos oportunidade de demonstrar em projetos publicados neste mesmo livro como os VM-1. VM2 e VM-3 (Veículos Mecatrônicos), Aerobarco e Robô de Combate.

Os experimentos que descrevemos a seguir são mais simples, podendo ser propostos em conjunto, em aulas separadas, ou ainda como trabalho escolar, dependendo do tempo que o professor disponha.

 

 

Os motores recomendados

Recomendamos para os experimentos motores do tipo indicado na figura 1, que devem ser previamente preparados pelo professor ou pelo responsável pelo laboratório soldando-se em seus terminais fios de pelo menos 20 cm de comprimento, para facilitar sua ligação, caso eles não os possuam.

 

Figura 1 – O motor preparado para os experimentos
Figura 1 – O motor preparado para os experimentos

 

 

Esses motores giram rapidamente, mas possuem pouco torque, de modo que eles podem ser ¨travados¨ simplesmente segurando-se no seu eixo.

Não devemos forçar esses motores, pois quando estão sob carga, o consumo de energia é maior, caso em que as pilhas esgotam-se rapidamente.

O próprio motor pode aquecer e queimar se pilhas médias ou grandes alimentá-los e se ele for travado, ou seja, a corrente se torna intensa e o motor não gira.

 

1. Alimentando o Motor

Para alimentar o motor basta ligá-lo a uma pilha ou a um conjunto de pilhas, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Alimentando o motor
Figura 2 – Alimentando o motor

 

Veja que se for usado um conjunto de pilhas deve-se utilizar um suporte apropriado.

O professor deve mostrar o modo como as pilhas são ligadas para que sua tensão se some.

Ou seja, deve dar o conceito de sentido a corrente e mostrar como as pilhas são ligadas em série, conforme mostra a figura 3.

 

Figura 3 – Associação de pilhas
Figura 3 – Associação de pilhas

 

 

Pode-se ainda sugerir que o aluno alimente o motor com uma e depois com duas pilhas, explicando as diferenças do desempenho obtido.

 

2. Invertendo sua rotação

Baseados no funcionamento do motor que depende do sentido de circulação da corrente, podemos mostrar que a rotação inverte quando invertemos a pilha, conforme mostra a figura 4.

 

Figura 4  - Invertendo o sentido de rotação
Figura 4 - Invertendo o sentido de rotação

 

Uma hélice ou um disco de papelão podem ser presos ao eixo do motor para melhor se observar o que ocorre.

Uma possibilidade interessante para os alunos que já saibam soldar (ensino médio) consiste em se analisar o funcionamento de uma chave reversível (H ou 2 pólos x 2 posições), que deve ser ligada de modo a se inverter o sentido da corrente, conforme mostra a figura 5.

 

Figura 5 – Chave para inverter o sentido de rotação
Figura 5 – Chave para inverter o sentido de rotação

 

 

A mesma chave pode ser usada para se mostrar como uma mudança série/paralelo da ligação de duas pilhas ou de dois motores pode ser implementada.

Como fazer isso é mostrado na figura 6.

 

Figura 6 – Comutação série/paralelo
Figura 6 – Comutação série/paralelo

 

 

Esse tipo de ligação é importante nas aplicações que envolvem mecatrônica e um estudo mais detalhado pode ser feito como o próprio aluno fazendo um relatório em que explica o que ocorre com os sentidos de circulação das correntes.

 

3. Montando um Ventilador e um Misturador de Sucos

Um pequeno ventilador pode ser montado, prendendo-se uma hélice de plástico ou de madeira no eixo do motor.

Uma cola forte deve ser usada para essa finalidade. Conforme mostra a figura 7, o motor deve ser montado num suporte apropriado.

 

 

Figura 7 – Montando um pequeno ventilador
Figura 7 – Montando um pequeno ventilador

 

 

Uma outra alternativa consiste em se colocar um prolongamento para o efeito, que pode ser feito com um tubo de esferográfica e na ponta uma hélice pequena, também de plástico.

Com isso teremos um misturador de sucos, conforme mostra a figura 8.

 

Figura 8 – Um mini-mixer
Figura 8 – Um mini-mixer

 

 

O sentido de rotação do motor é importante no ventilador.

Se estiver virando ¨ao contrario¨, basta inverter as ligações do motor.

 

4. Um barquinho simples

O mesmo sistema usado no misturador de líquidos pode ser usado para se fazer um barco a motor, conforme mostrado na figura 9.

 

  Figura 9 – Barquinho experimental
Figura 9 – Barquinho experimental

 

 

Uma bandeja de isopor ou plástico, do tipo encontrado como embalagem em muitos produtos de supermercados pode ser usada como carcaça para o barco, pois flutua bem e suporta o peso do motor com as pilhas.

Um ponto importante consiste em se localizar bem o peso das pilhas e do motor de moto que o barquinho não tombe.

Também é importante dotá-lo de uma quilha para que, ao ser solto na água ele não fique dando voltas, mas se desloque em linha reta.

Uma boa opção para uma escola consiste em se fazer uma corrida entre os barcos de uma mesma turma.

Será interessante padronizar o tamanho dos barcos, para que os ¨mais leves¨ não levem vantagem na competição.

 

5. Controlando o motor pela luz

Finalmente, temos um projeto mais elaborado que é um circuito, como usado no projeto do VM-1, que consiste num controle do motor através da luz.

Um foto-sensor (LDR) é usado para controlar a corrente através do motor com um transistor.

Usamos o transistor, pois o LDR sozinho não é capaz de controlar a corrente intensa do motor.

O transistor funciona como um amplificador.

Na figura 10 mostramos como o sensor é colocado de modo a receber luz e com isso se obter o acionamento do motor.

 

   Figura 10 – Usando um LDR
Figura 10 – Usando um LDR

 

 

O circuito completo do controle usando o transistor e o LDR é mostrado na figura 11.

 

   Figura 11 – Controle do motor com LDR
Figura 11 – Controle do motor com LDR

 

 

Sua montagem pode ser feita numa pequena ponte de terminais, conforme mostra a figura 12.

 

Figura 12 – A montagem do controle
Figura 12 – A montagem do controle

 

 

Veja que se trata de um projeto mais avançado que exige o conhecimento do processo de soldagem.

Assim, recomendamos a implantação desse experimento nos cursos médios. Posteriormente, o motor com o circuito podem ser usados na elaboração de algum tipo de veículo.

O professor deve explicar como funciona o LDR e de que modo ele controla a corrente com a luz, também analisando de forma simples o princípio de funcionamento do transistor.

Para os professores que desejarem ir além, tendo um conhecimento maior de eletrônica, sugerimos a leitura de nosso Curso de Eletrônica – Eletrônica Básica e Analógica (tanto em versão virtual como impressa) pois nele conceitos básicos de tecnologia e experimentos práticos são dados.

 

Conclusão

Vimos apenas algumas idéias do que se pode fazer com motorzinhos.

A implementação dos experimentos e mesmo sua aplicação em outros tipos de atividades pode ser muito interessante e atrativa como tema transversal.