Detector de Campos Elétricos (PN031)

Este detector acusa a presença de cargas elétricas induzidas com grande sensibilidade. A simples passagem de uma nuvem “carregada” pode provocar seu disparo.

Nota: este artigo foi escrito em 1993, fazendo parte de um livro publicado na época em que o autor descrevia projetos para os pesquisadores. O autor não adotava as ideias sobre origem ou mesmo tecnologias dos objetos fornecendo em seu livro apenas meios técnicos para a pesquisa. Os projetos descritos usam componentes que ainda são comuns, podendo ser montados com facilidade.

Deixado ao ar livre ou ligado a uma “antena” ele pode acusar fenômenos eletrostáticos com enorme sensibilidade, monitorando o ambiente de pesquisa com grande eficiência.

Como o detector anterior, basta deixá-Io ligado e ficar atento a um eventual toque do alarme. Alimentado por pilha e apresentando baixo consumo ele pode ficar ligado permanentemente.

O detector pode ser usado com o sensor original, que consiste numa chapa de metal que funciona como “antena”, ou pode ser ligado a uma antena externa como, por exemplo, uma antena de TV ou uma placa isolada colocada ao ar livre.

Na figura 1 damos um exemplo de como pode ser montada uma antena externa para funcionar com este detector.

 


 

 

Evidentemente, a detecção deve ser feita à longa distância, o que significa que durante tempestades o aparelho deve ser mantido desligado, pois uma descarga muito próxima pode causar sua queima. Também não e' conveniente manter ligado qualquer tipo de dispositivo externo numa residência durante uma tempestade, pois ele funcionaria como um para-raios.

 

Como Funciona

Na figura 2 temos o diagrama completo do detector de cargas estáticas.

 


 

 

O sensor é uma placa de metal que funciona como a armadura de um capacitor.

Assim qualquer corpo carregado que se aproxime desta placa vai induzir cargas elétricas que se escoam lentamente através da rede de resistores.

Esta rede, entretanto, está ligada à entrada de uma porta inversora de um circuito integrado 4093B.

Assim, quando a carga induzida for negativa, já que será esta a polaridade detectada, o que ocorre quando uma carga positiva se manifesta num corpo próximo, conforme mostra a figura 3, a entrada da porta vai ao nível baixo.

 


 

 

Com a entrada da porta indo ao nível baixo, sua saída vai ao nível alto, o que habilita o oscilador formado pela outra porta. Esta habilitação ocorre através do diodo D1 e a frequência do oscilador é determinada por R6 9 C2. O leitor pode alterar estes componentes para modificar o tom do alarme, desde que R6 não tenha valores menores que 10 k ohms.

As outras duas portas disponíveis no circuito integrado 4093 são usadas como amplificadoras digitais, de modo a excitar o transdutor final. Este transdutor é um pequeno buzzer cerâmico que pode ser visto em alguns chaveiros e brinquedos para a produção de som.,Seu rendimento é razoável neste circuito, mas se o leitor quiser mais barulho pode alterar o circuito de modo a usar um alto-falante.

No entanto, dada a alta impedância de saída do circuito integrado, para usar um alto-falante pequeno deve ser acrescentado um transistor amplificador, conforme mostrado na figura 4.

 


 

 

O consumo do aparelho é extremamente baixo na condição de espera, o que significa que as pilhas podem durar semanas mesmo que ele fique ligado permanentemente. O consumo maior ocorre quando o alarme toca.

Veja que este circuito não tem ajuste de sensibilidade. Este ajuste na verdade é determinado pelos resistores R2, R3 e R4.

Assim, se houver tendência a um disparo errático pelo fato de se usar um sensor muito grande, por exemplo, podemos usar apenas dois resistors em lugar de três.

 

Montagem

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 5.

 

Para os leitores menos experientes recomenda-se usar um soquete para o circuito integrado.

Os resistores são de 1/8 W ou maiores e os capacitores menores são cerâmicos ou de poliéster.

 


 

 

O capacitor C3 é um eletrolítico com uma tensão de trabalho de pelo menos 6 V.

O transdutor é do tipo piezoelétrico, mas na sua falta pode ser usada uma cápsula de microfone ou de fone, desde que seja de alta impedância. Não use alto-falante pois sua baixa impedância pode carregar o circuito integrado, causando sua queima.

O diodo é de uso geral e admite equivalentes.

Como sensor pode ser usada uma chapa de metal de um uns 20 x 20 cm, mas uma alternativa interessante consiste em se usar uma antena, inclusive do tipo interno vertical, conforme mostra a figura 6.

 


 

 

Esta antena deve ser ligada ao aparelho por meio de fio curto, pois o próprio fio funciona também como antena. Uma antena muito longa pode tornar o aparelho tão sensível que seu disparo se torna errático. A própria presença de pessoas que tenham alguma carga acumulada no corpo ou de objetos carregados pode fazer o alarme disparar indevidamente.

Todo o conjunto pode ser montado numa pequena caixa plástica, conforme mostra a figura 7.

 


 

 

 

Prova e Uso

Não existem ajustes a fazer para este detector. Para se provar o aparelho basta acionar a chave que liga sua alimentação. Atritando-se uma régua de plástico num pedaço de tecido obtemos uma boa carga estática para teste.

O aparelho pode ficar permanentemente ligado. O toque do alarme indica a presença de cargas estáticas nas proximidades do sensor.

Não toque no sensor com objetos carregados pois isso pode causar a indução de uma tensão suficientemente elevada para causar a queima do circuito integrado.

Não deixe o aparelho exposto nem ligado em dias de tempestades.

Aproximando esta régua do sensor (sem encostar) e movimentando-a devemos obter o disparo do alarme com a emissão de sons.

Para usar o aparelho basta deixá-lo ligado com o sensor ou a antena posicionados apropriadamente.

 

Semicondutores

CI-1 – 4093B - circuito integrado CMOS

D1 - 1N4148 ou equivalente diodo de silício

 

Resistores (1/8 W, 5%)

R1 - 4,7 M ohms - (amarelo, violeta, verde)

R2, R3, R4 - 22 M ohms - (vermelho, vermelho, azul)

R5 - 1 M ohms - (marrom, preto, verde)

R6 - 47 k ohms - (amarelo, violeta, laranja)

 

Capacitores

C1 - 10 pF - cerâmico

C2 - 47 nF - cerâmico ou poliéster

CS - 10 uF/6 V - eletrolítico

 

Diversos

Xl - sensor - ver texto

S1 - interruptor simples

X2 - transdutor piezoelétrico cerâmico - ver texto

B1 – 6 V - 4 pilhas pequenas

Placa de circuito impresso, suporte para 4 pilhas, soquete para o circuito integrado, caixa para montagem, fios, solda, etc.

 

 

Revisado 2017

 

 


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