Estimulador de nervos (MA028)

Experimentos com eletroestimulação podem ser realizados sem perigo com o uso de um aparelho alimentado por pilhas. Produzindo descargas controladas, suficientes para causar o estímulo, o aparelho não fornece corrente suficiente para ser perigoso. O leitor poderá usar este aparelho em diversos experimentos envolvendo espécimes que possam ser excitadas com impulsos elétricos.

Todos os seres vivos podem ser estimulados por eletricidade. O nível da tensão de excitação depende apenas da capacidade que o espécime tem para conduzir a corrente, ou seja, da resistência elétrica que ele apresenta.

Dessa forma, para excitar plantas, pequenos animais ou mesmo insetos não precisamos mais do que alguns volts. No entanto, para vencer a resistência da pele de uma pessoa já precisamos de dezenas de volts.

O aparelho que descrevemos, gera uma tensão alternada que pode ser ajustada entre 0 até mais de 200 V dependendo do transformador usado, mas com baixa corrente, o que é insuficiente para causar danos físicos.

Diversos experimentos no laboratório de biologia podem ser conduzidos com base neste aparelho.

Podemos usá-lo, por exemplo, para determinar o limiar de sensibilidade ao choque e as diversas sensações que obtemos à medida que a tensão aumenta e que a freqüência é alterada.

Podemos verificar de que modo um campo elétrico alternado num aquário afeta o modo de vida das criaturas que nele estão, conforme mostra a figura 1.

 

O teste num aquário.
O teste num aquário.

 

Outro experimento interessante consiste em saber de que modo o estímulo elétrico afeta o ritmo circadiano de plantas ou mesmo animais.

O estimulador que descrevemos usa pilhas comuns e por isso é totalmente portátil.

 

Como Funciona

Uma das quatro portas de um circuito integrado 4093 é usada como um oscilador de baixa freqüência, cuja freqüência pode ser ajustada entre algumas centenas de hertz a alguns milhares de hertz, através do potenciômetro P1. Esse potenciômetro é o primeiro controle do circuito.

O sinal retangular produzido por este oscilador é aplicado às outras três portas NAND do circuito integrado que funcionam como um amplificador digital.

A saída deste amplificador excita a base de um transistor Darlington de potência que tem por carga de coletor o enrolamento de baixa tensão de um pequeno transformador.

Desta forma, os sinais amplificados, aplicados ao transformador, induzem no enrolamento primário uma tensão que pode variar entre 200 e mais de 400 V, mesmo que o transformador seja de 110 V ou 220 V.

O que ocorre é que a especificação 110 V ou 220 V é válida quando a tensão aplicada é senoidal de 60 Hz. Como este circuito gera sinais retangulares, as transições rápidas podem induzir tensões mais elevadas, com formas de onda agudas, como mostra a figura 2.

 

Gerando sinais retangulares.
Gerando sinais retangulares.

 

Temos então uma alta tensão suficiente para causar choques ou estímulos de boa intensidade.

No enrolamento de alta tensão do transformador temos uma lâmpada neon que acenderá quando o circuito estiver em funcionamento, indicando que temos presente naquele ponto mais de 80 V.

A intensidade do estímulo é controlada por um potenciômetro (P2) que está ligado à saída do circuito.

 

Montagem

Na figura 3 temos o diagrama completo do estimulador de nervos.

 

Diagrama completo do estimulador de nervos.
Diagrama completo do estimulador de nervos.

 

A placa de circuito impresso para sua montagem é mostrada na figura 4.

 

Placa de circuito impresso do estimulador de nervos.
Placa de circuito impresso do estimulador de nervos.

 

O transistor deve ser dotado de um radiador de calor. Para maior autonomia recomendamos alimentar o circuito com pilhas médias ou grandes, pois o consumo é algo elevado, podendo chegar a mais de 200 mA. Caso o leitor queira pode usar uma fonte de alimentação com 6 V e pelo menos 500 mA.

O transformador pode ser de qualquer tipo com enrolamento primário de 110 V ou 220 V e secundário de 6 V com corrente entre 200 e 500 mA.

Os demais componentes não são críticos e o aparelho pode ser instalado numa pequena caixa plástica, conforme mostra a figura 5.

 

Sugestão de montagem.
Sugestão de montagem.

 

A chave liga-desliga pode ser incorporada ao potenciômetro P2 que ajusta a intensidade do estímulo. Os eletrodos dependem do tipo de aplicação desejada. Para estimular pessoas, esses eletrodos podem ser pequenas chapinhas de metal na qual devem ser apoiados os dedos.

Atenção: nunca realize experimentos com pessoas sem acompanhamento especializado.

 

Prova e Uso

Depois de conferir a montagem, coloque as pilhas no suporte e ajuste P2 para seu ponto mínimo, porém ligado. A lâmpada neon deve acender. Coloque P2 no ponto médio. Apóie os dedos nos eletrodos, conforme mostra a figura 6 e vá gradualmente abrindo P2 até sentir um formigamento nos dedos, indicando que o circuito está funcionando.

Depois, é só programar os experimentos, tendo o cuidado de nunca aplicar pulsos com intensidade excessiva nos espécimes em estudo.

 

 

Semicondutores:

CI-1 - 4093 - circuito integrado CMOS

Q1 - TIP120 - transistor NPN Darlington de potência

 

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ? - marrom, preto, laranja

R2 - 2,2 k ? - vermelho, vermelho, vermelho

R3 - 220 k ? - vermelho, vermelho, amarelo

P1 - 100 k ? - potenciômetro - lin ou log

P2 - 10 k ? - potenciômetro - lin ou log

 

Capacitores:

C1 - 100 µF x 12 V - eletrolítico

C2 - 47 nF - cerâmico ou poliéster

 

Diversos:

T1 - Transformador - ver texto

NE-1 - lâmpada neon

S1 - Interruptor simples (ou conjugado a P2)

B1 - 6 V - 4 pilhas médias ou grandes

Placa de circuito impresso, radiador de calor para o transistor, botões para os potenciômetros, caixa para montagem, eletrodos, suporte de pilhas, fios, solda, etc.

 


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Joaquim Nabuco - Ver mais frases

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