Projetos de iniciação (DID016)

Projetos muito simples, com poucos componentes de baixo custo ou aproveitados de aparelhos velhos, são os mais procurados pelos leitores que desejam uma iniciação ou que desejam ensinar técnicas de montagem a algum parente mais jovem. Filhos e sobrinhos na faixa de 8 a 12 anos, podem ser levados a gostar da eletrônica se conseguirem fazer eles próprios, alguma coisa interessante "que funcione". Os projetos aqui descritos são ideais para isso e muito mais: além de ensinarem princípios físicos importantes de eletricidade, também podem ajudar a se obter muitos pontos em feiras de ciências ou como trabalhos escolares.

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Nota: se bem que este artigo tenha saído na revista Eletrônica Total 39 de 1991, ele trata de um tema atual que é o ensino de tecnologia no nível fundamental e médio. Os projetos descritos podem ser feitos na forma original ou adaptados para utilizar componentes mais atuais ou configurações mais atuais.

Um dos problemas de muitos leitores que estejam começando agora ou que tenham filhos e sobrinhos que possam ser iniciados no hobby fabuloso de eletrônica é a falta de projetos fáceis, imediatos e principalmente de interessantes "que funcionem" e que, portanto, possam entusiasmar os praticantes a prosseguir.

Temos publicado muitos projetos deste tipo em nossa revista, geralmente espalhados em todos os números com o nome de "Miniprojetos". No entanto, estes projetos são dirigidos a ponto de serem absolutamente para os iniciantes de hoje. Alguns já exigem certa experiência e até a compra de componentes em casas especializadas com algum conhecimento prévio.

Atendendo a pedidos, e visando ter um meio de dar algo interessante aos que iniciam hoje no hobby da eletrônica, selecionamos 12 projetos ultra simples. Estes projetos poderão entusiasmar os iniciantes que tanto poderão usá-lo no próprio aprendizado, em demonstrações, bem como também para trabalhos escolares. E, certamente estes trabalhos terão um fundamento científico que levarão os editores a dar os primeiros passos na exploração dos mistérios da eletrônica, o ponto de partida para a montagem de coisas "mais complicadas".

OS PROJETOS

Nos projetos escolhidos não existem componentes "difíceis" nem especiais como transistores. O máximo que usamos são diodos, LEDs e transformadores que são "Componentes passivos" e que, portanto, não apresentam, dificuldades de manuseio.

Para maior segurança, todos os projetos são alimentados por pilhas comuns, e se ocorrerem "choques" o leitor vai saber como existem dispositivos que podem aumentar a tensão mesmo até de pilhas...

Para começar é importante que o leitor se familiarize com os termos e aparências de alguns componentes usados. O leitor verá também que usamos "símbolos" para representar os componentes, fazendo assim diagramas ou esquemas que é importante saber interpretar. Como este é um caderno de iniciação, junto com cada diagrama teremos o desenho da "aparência" do aparelho depois de montado.

Este desenho, entretanto, é do tipo "pendurado" em que os componentes não são apoiados em nada ou no máximo em pequenos suportes que são denominadas pontes de terminais onde eles são soldados.

Nota: hoje contamos também com as matrizes de contatos que são opções mais cômodas para a montagem de circuitos experimentais ou desenvolvimento de projetos.

Evidentemente, na prática o leitor deve apoiar ou fixar os componentes em alguma base de material isolante como madeira ou plástico, para poder usar e transportar o seu projeto sem problemas ousem o perigo de "perder peças", conforme mostra a figura 1.

 

Em eletrônica, existem muitos componentes que devem ser interligados, o processo de soldagem é indispensável. Para a realização de nossos projetos de iniciação o leitor deve ter pelo menos um pequeno ferro de soldar (de 20 a 30 watts) solda e algumas ferramentas comuns como alicate, chave de fendas, etc.

Na figura 2 temos os símbolos e os aspectos dos componentes que usaremos com alguns comentários que ajudarão o leitor a obtê-los com facilidade e trabalhar também sem problemas.

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a) Pilhas: para poder usar as pilhas é conveniente que o leitor compre também os suportes que podem ser para 2 ou 4 unidades, conforme precisemos de 3 ou 6 V. Veja que as pilhas têm polaridade que será identificada no suporte pela cor dos fios. O fio vermelho é o positivo. Normalmente usamos as pilhas pequenas, mas nada impede que sejam usadas as médias ou grandes desde que em igual quantidade: duas pequenas equivalem nos nossos projetos a duas médias ou grandes.

b) Resistores: estes são os componentes mais usados, mais baratos e que inclusive podem ser aproveitados dos aparelhos sucateados. O valor do componente, que nos interessa, é dado pelos três primeiros anéis coloridos a partir da extremidade. As cores dos anéis para cada projeto, que devem ser seguidas devem ser observadas.

O tamanho físico do componente, que no nosso caso não importa, pode variar bastante.

c) LEDs: os LEDs ou diodos emissores de luz são espécies de "lâmpadas" de estado sólido, isto é, possuem no seu interior um material especial semicondutor que ao ser percorrido pela corrente produz luz. Os LEDs podem ser comprados nas cores, vermelha, laranja, amarela e verde, mas os vermelhos são mais baratos. Observe que estes pequenos componentes têm polaridade, isto é, precisamos observar a posição dos terminais anodo (A) e catodo (K). Se houver inversão na ligação o LED não acende. Veja também que não se deve ligar um LED direto nas pilhas pois isso causa sua queima.

d) Alto-falantes: estes podem ser de qualquer tamanho ou tipo para nossas montagens, o que facilita o seu aproveitamento de velhos rádios. Devemos apenas tomar cuidado para não pegar algum muito danificado que esteja rasgado ou que tenha a bobina interrompida e não funcione.

e) Tweeter: em algumas experiências usamos um tipo especial de tweeter (alto-falante de agudos) de custo relativamente baixo e que tem características especiais. É o tweeter piezoelétrico que tem um pequeno "cristal" no seu interior que tanto reproduz sons como também os "capta" funcionando como microfone. No entanto, para aumentar a sensibilidade nos nossos projetos precisaremos "adaptar" este componente retirando o pequeno transformador que existe no seu interior, como mostra a figura 3.

 

Abra o tweeter com cuidado, desole os fios do transformador e solde novos fios de ligação ao exterior.

f) Fios: os componentes são todos ligados por meio de fios. O tipo mais usado é o "cabinho" (fio flexível) 20 ou 22 que pode ser comprado por metro nas lojas de componentes eletrônicos. Dependendo da experiência você pode precisar até dezenas de metros. A vantagem deste fio em lugar dos usados nas instalações elétricas é que ele é revestido por um metal que facilita a aderência de solda. Isso significa que este fio pode ser soldado com muita facilidade o que não ocorre com os fios domésticos (normalmente marrons - cobre) que são difíceis de soldar.

 

g) Capacitores: existem diversos tipos, que tanto podem ser aproveitados de aparelhos velhos como comprados nas casas especializadas. Não são componentes caros, mas o leitor deve estar atento ao seu "valor" elétrico que é a capacitância. Como existem diversos códigos para marcar esta capacitância, daremos em cada projeto o valor nos diversos códigos comuns para que o leitor não tenha dúvidas na hora da compra do componente.

h) Transformador: este é um componente que exige cuidado tanto na compra como no uso. Os transformadores são componentes que consistem num núcleo de ferro em lâminas sobre o qual é montado um carretel em que se enrolam muitas voltas de fio esmaltado (isolado) fino. Existem então dois enrolamentos separados, um sobre o outro. Estes enrolamentos são chamados de primário e secundário e suas características definem para que serve o transformador. Ao usar o transformador o leitor deve ter cuidado para não ligar certo os fios do enrolamento primário e do secundário. Normalmente eles são identificados por marcações no componente ou por cores. Se ao montar seu projeto algo sair errado, veja se não ligou o transformador invertido.

i) Diodos: os diodos são componentes formados por um cristal semicondutor e como os LEDs possuem uma polaridade que precisa ser observada. Observe na figura a correspondência entre o símbolo e a polaridade para não o inverter.

j) Outros: componentes que usaremos ou serão comprados ou improvisados a partir de material doméstico como limas, latinhas, pregos, etc.

Projeto 1 - TELÉGRAFO COM LEDs

O telégrafo é um dos primeiros meios de comunicação a usar a eletricidade. Basicamente o que temos é um transmissor que consiste numa fonte de energia (pilhas) e um manipulador que pode estabelecer e interromper a corrente. O receptor, do outro lado, da linha é um simples LED e um resistor (R1).

Apertando e soldando o manipulador (que nada mais é do que um interruptor de corrente) podemos fazer o LED acender e apagar. As piscadas do LED podem então ser codificadas: uma piscada longa significa um traço (-) e uma piscada curta um ponto (.).

Combinando traços e pontos Samuel Morse "inventou" um código, que até hoje é usado e permite a transmissão de mensagens. Assim, um toque curto e longo (ponto e traço) significa a letra A. Veja acima o código.

O leitor pode montar este simples telégrafo e transmitir mensagens de uma sala para outra. Na figura 4 temos o diagrama do nosso telégrafo.

 

O aspecto real dos componentes é apresentado na figura 5.

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O manipulador é o componente improvisado deste projeto: é uma simples chapinha de metal que encosta num prego ou parafuso quando apoiamos o dedo. Quando a chapinha encosta no prego ou parafuso o circuito é fechado e o LED deve acender. Observe a polaridade das pilhas e do LED neste projeto

Para usar o telégrafo, decore o código ou anote-o em pedaços de papel colocados na estação transmissora e receptora. Treine com alguém para receber e transmitir os sinais. A transmissão deve ser lenta para que não haja confusão. Comece sempre com letras, depois palavras e somente com treino mensagens completas.

Projeto 2 - TELÉGRAFO SONORO

Em lugar de "pontos e traços" luminosos, podemos ter pontos e traços na forma de sons (curtos e longos) com esta versão diferente do telégrafo com fios.

O receptor é um alto-falante comum que pode ficar até a 100 metros de distância, ligados por fios comuns, é claro. Veja que não podemos usar o mesmo manipulador da experiência anterior. Com ele ao fechar os contatos teríamos um "click" no alto-falante e ao abrir outro, e tanto no caso de pontos como traços, tomando muito difícil a sua distinção. Para não haver problemas, usamos um outro tipo de "transmissor".

Temos então uma linha comum em que raspamos a ponta do fio ao fazer a transmissão do sinal. Uma "raspadinha" curta, resultará num som curto no alto-falante e uma "raspadinha" longa, um som semelhante a um ruído, mais longo. O importante é que podemos distinguir quando o sinal é curto (ponto) ou longo (traço).

A codificação de mensagens é então feita pelo mesmo código e a vantagem deste sistema é que o alto-falante pode ficar muito longe do transmissor.

Na figura 6 temos o circuito para este projeto.

 

Na figura 7 temos a disposição dos componentes.

 

Observe que o fio que vai ser raspado fica solto e tem sua ponta descascada. O outro fio é preso no cabo da lima e também deve ter sua ponta descascada, para haver bom contato. Como o alto-falante não é polarizado não precisamos observar a polaridade das pilhas.

Projeto 3 - ELETRO-IMÃ

Uma corrente elétrica pode "gerar" magnetismo. Isso é conseguido numa simples montagem em que magnetizamos um prego pela corrente produzida a partir de uma pilha. Este prego vai então atrair pequenos objetos de metal como outros pregos, alfinetes, limalha de ferro, etc.

Na figura 8 temos o diagrama deste simples projeto.

 

Na figura 9 mostramos a montagem.

 

X1 é um eletroímã e consiste em 200 a 500 voltas de fio esmaltado bem fino enroladas num prego de 3 a 5 cm de comprimento. O fio esmaltado fino pode ser arranjado de algum transformador antigo que seja desmontado e seu carretel desenrolado desde que o fio não esteja "queimado", ou seja enegrecido.

Depois de enrolar o fio deixando pontas para ligação, raspe o tio no local de solda. Os fios esmaltados são recobertos com uma capa isolante que impede a aderência da solda. Com uma lâmina de barbear raspe um" pouco a ponta do fio antes de soldar.

S1 é um interruptor comum. Não deixe este interruptor ligado por muito tempo (mais do que alguns segundos) quando usar o imã, pois a corrente elevada não só causa o desgaste das pilhas rapidamente como também aquece o próprio eletroímã.

Projeto 4 - CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR

Capacitores são componentes usados que armazenam eletricidade. Nesta montagem experimental podemos demonstrar que um capacitor "carrega-se" com eletricidade a partir de urna pilha e depois descarrega fazendo piscar um LED.

A carga e, portanto, a intensidade da piscada será tanto maior quanto maior for o valor de C1. O leitor pode fazer experiência com capacitores entre 100 µF e 1 000 µF. Na figura 10 temos o diagrama completo de nosso projeto.

 

A disposição dos componentes é apresentada na figura 11.

 

O leitor deve observar na montagem tanto a polaridade das pilhas como também do capacitor e dos LEDs. Para as pilhas use um suporte apropriado. A chave S1 é do tipo Comutador de 1 polo x 2 posições. Na falta desta chave pode ser usada uma chave 2 por 2 (reversível) e apenas 3 terminais de um lado usados ficando os outros três livres:

Para "operar" o aparelho proceda da seguinte forma:

a) Coloque a chave S1 na posição A de modo que o capacitor se carregue com a tensão da bateria (pilhas). A carga demora uma fração de segundo.

b) Passando a chave- pela posição 8, o capacitor se descarrega através do LED produzindo uma piscada de curta duração.

c) Para nova carga e descarga passe a chave para a posição A e depois para 13.

Projeto 5 - CARGA E DESCARGA DE UM CAPACITOR COM ALTA TENSÃO

Com esta tensão temos urna demonstração mais interessante da descarga de uni capacitor já que ela será produzida com pequenos choques que serão dados nos seus amigos. Também será interessante mostrar que uni transformador pode "aumentar" a tensão das pilhas de 3 ou 6 V para algumas dezenas ou mesmo centenas de volts o suficiente para carregar um capacitor a ponto de causar choques em quem o tocar.

Como a descarga é de curtíssima duração e com corrente limitada o experimento é inofensivo. Na figura 12 temos o diagrama completo do que vamos montar.

 

Na figura 13 temos o aspecto real da montagem.

Para que um transformador opere é preciso que a corrente de seus enrolamentos tenha fortes_ variações. Isso é conseguido quando esfregamos um fio numa lima, como descrito na experiência do telégrafo sonoro.

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Assim, a corrente das pilhas que circula num enrolamento, induz no outro enrolamento do transformador uma alta tensão, mas com fortes variações que são retificadas pelo diodo. Desta forma, se ligarmos o capacitor C1 neste ponto do circuito, ele vai carregar-se com urna tensão de 80 a 300 V.

O capacitor mantém a carga, de modo que, se o retirarmos do circuito e tocarmos ao mesmo tempo nos seus dois terminais levaremos um forte choque. Este choque será único. Um novo toque nada resulta, pois, o capacitor terá sido descarregado. Para termos urna nova carga precisamos novamente ligar o capacitor ao circuito e dar algumas esfregadas na lima.

O procedimento para a experiência é simples: encoste o capacitor nos terminais de carga e esfregue por alguns segundos a lima X1. Depois retire o capacitor e segure nos seus terminais, ou dê para alguém segurar. Faça uma roda de amigos e enquanto o que estiver num extremo segura num terminal, o do outro extremo faz o mesmo. Estando as pessoas de mãos dadas todos tomarão um choque (não adianta estar no meio ou na ponta que a corrente é igual e, portanto, o choque para todos).

Projeto 6 - GERANDO ALTA TENSÃO

Podemos gerar alta tensão a partir de pilhas e demonstrar isso, sem precisar dar choques em ninguém com a ajuda deste projeto que usa uma lâmpada neon. As lâmpadas neon são cheias de um gás e só acendem com urna tensão mínima de 80 V. O princípio de funcionamento é o mesmo da experiência anterior: esfregando o fio na lima induzimos alta tensão no transformador que acende a lâmpada.

Por que a lâmpada não acende quando mantemos o fio ligado na lima firmemente sem variações? Juntamente porque são necessárias variações da corrente para que o transformador funcione. Na figura 14 temos o diagrama do aparelho.

 

Na figura 15 temos o aspecto real da montagem.

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O procedimento para operar o aparelho é simples: esfregue o fio na lima e veja a lâmpada piscar. Se quiser verificar a presença de alta tensão no circuito retire a lâmpada e segure os fios do transformador: a cada "raspada" do fio terá um choque correspondente.

Projeto 7 - RÁDIO TELÉGRAFO

Este circuito gera sinais telegráficos que são captados num pequeno rádio transistorizado a alguma distância. O alcance de alguns metros depende da sensibilidade do rádio, da existência da antena e da faixa de operação.

O princípio de funcionamento é o mesmo dos chamados "transmissores de centelha" que foram os primeiros que existiram. Uma faísca gerada por alta tensão produzia as "ondas de rádio" a partir de urna antena. Uma versão modesta, com faíscas pequenas pode ser feita conforme mostra o diagrama da figura 16. O aspecto real da montagem é mostrado na figura 17

 

 

A bobina é formada por 100 a 150 voltas de fio comum ou esmaltado fino, enrolado num bastão de ferrite. O bastão pode ser reaproveitado de um rádio velho fora de uso. A antena é um pedaço de fio de 1 a 3 metros de comprimento. Para maior rendimento o ponto T deve ser ligado à terra, ou seja, em qualquer objeto de metal de grande porte que faça contato com o chão.

Para receber os sinais sintonize um rádio transistorizado na faixa de ondas médias ou curtas, fora de estação. Raspando o fio na lima você deve ouvir os sinais no rádio. Estes sinais vão enfraquecer à medida que você se afasta do transmissor com o rádio.

Projeto 8 - TELEFONE SIMPLIFICADO

Um telefone com apenas dois componentes, sem fonte de alimentação e que pode proporcionar diálogos até 100 metros de distância entre as estações é o que descrevemos. O que o leitor precisa é de dois tweeters piezoelétricos de baixo custo, dos quais vão ser retirados os transformadores, conforme descrito na introdução.

A finalidade da retirada do transformador é elevar a impedância do sistema de modo que os sinais gerados quando eles funcionam como microfone possam "ir mais longe". O que ocorre neste projeto é que, quando falamos num dos tweeters (TW1) ele funciona como microfone, convertendo nossa voz em sinais elétricos que se propagam pelo fio até o outro tweeter (TW2). No outro tweeter ocorre a reprodução. Quando falamos em TW2 as funções se invertem.

O pequeno cristal piezoelétrico (cerâmica) tem boa sensibilidade, mas como o circuito não tem amplificação, o volume do som obtido não é muito grande, mas podemos ouvir claramente o que se fala "do outro lado".

Na figura 18 temos o diagrama deste projeto. Como não temos nada mais que os dois componentes, não é necessário sequer fazer o aspecto real da montagem em outra figura, neste caso.

 

Na figura 19 o que damos é uma versão de "duas vias" em que não precisamos usar o mesmo tweeter para falar e ouvir, resultando assim num interessante telefone de brinquedo.

 

Os fios encapados que ligam os dois aparelhos podem ter até 100 metros de comprimento! O leitor pode utilizar o sistema das limas ou ainda um circuito mais avançado gerador de tom para ter uma chamada remota, caso desejar aperfeiçoar seu telefone.

Para usar o aparelho devemos falar bem perto do tweeter e também colocá-lo junto ao ouvido para ouvir a voz de quem fala do outro lado.

Projeto 9 - CONVERSÃO DE ENERGIA

Duas moedas, dois pedacinhos de metais diferentes (cobre e alumínio ou cobre e zinco, por exemplo) podem gerar energia elétrica e você pode provar isso, fazendo com que esta energia se converta em som, num pequeno alto-falante. Esta é a finalidade deste projeto muito simples que tem seu esquema básico mostrado na figura 20.

 

A "pilha de moedas" tem em seu meio uma folha de papel poroso ou papel molhado em água e sal. A água e sal formam um eletrolítico que em contato com os metais da moeda produzem energia elétrica na escala de 0,5 a 1,0 V. A corrente é insuficiente para acender LEDs ou lâmpadas, mas pode acionar um pequeno alto-falante.

Desta forma, todas as vezes que tocarmos um dos fios na "pilha" a corrente circula pelo alto-falante produzindo um estalido. Este estalo é a prova de que está sendo gerada energia. Você pode usar qualquer alto-falante, inclusive um tweeter, que tenha seu transformador interno normal. O telégrafo sonoro pode ser alimentado com esta pilha experimental.

Projeto 10 - PROVADOR UNIVERSAL

Com este simples projeto você pode testar componentes e fios verificando se a corrente passa ou se eles têm "continuidade". Você pode, por exemplo, verificar se algum alto-falante que você aproveitou de um rádio velho está ou não em condições de ser usado em nossas experiências. Basta tocar com as pontas de prova PP1 e PP2 nos seus terminais. Se o. LED acender é porque a bobina do alto-falante está em ordem e ele pode ser usado.

Você pode testar capacitares eletrolíticos grandes para verificar se estão ou não em curto. Tocando as pontas de prova nos seus terminais o LED deve dar uma pequena piscada e depois permanecer apagado. Se permanecer aceso o capacitar está "em curto" e não pode ser usado. Na figura 21 temos o diagrama completo do provador.

 

Na figura 22 temos o aspecto real da montagem.

Como se trata montagem de utilidade, talvez o primeiro instrumento da bancada de eletrônica do leitor, sugerimos instalá-lo numa caixinha plástica. As pontas de prova PP1 e PP2 podem' ser tanto compradas em loja, como improvisada para maior economia.

 

Na montagem observe a polaridade do LED e das pilhas.

Para provar o aparelho é só encostar uma ponta de prova na outra. O LED deve acender. Você pode provar tudo com este aparelho apenas não deve usá-lo em pilhas e em aparelhos ligados.

Projeto 11 - SEMÁFORO

Eis um simples sinal de trânsito que você pode usar numa maquete para trabalhos escolares ou exposições ou para animar suas brincadeiras com carrinhos ou sua cidade mecanizada. Na versão básica temos o acionamento manual de dois LEDs, o vermelho e o verde, mas o circuito pode ser modificado para 4 LEDs, dois vermelhos e dois verdes, conforme explicaremos.

Uma chave controla o semáforo, acendendo numa posição o verde e na outra o vermelho. Na figura 23 temos o diagrama do semáforo.

 

Na figura 24 temos o aspecto real da montagem.

 

A chave é do tipo comutadora de 1 polo x 2 posições, mas na sua falta pode ser usada uma chave de 2 polos x 2 posições. O resistor é comum de 1/8 ou 1/4 W e os LEDs devem ser vermelhos e verdes, observando-se na ligação a sua polaridade. Para ligação de 4 LEDs, de modo que, quando uma rua se encontre no vermelho, a outra estará no verde, o circuito é o mostrado na figura 25.

 

Projeto 12 - MOVIMENTO MISTERIOSO

Um capacitor se carrega e na sua descarga através de um fio dobrado temos um efeito interessante de repulsão magnética, segundo o que chama de "balança de ampère". O movimento é brusco e só ocorre no curto intervalo de descarga do capacitor. Para novo movimento o capacitor deve ser recarregado.

A carga é feita colocando-se a chave na posição A. Uma fração de segundo é suficiente para carregar o capacitor. Passando a chave para a posição B, temos a descarga que também leva fração de segundo. Com a forte corrente de descarga os dois fios que são percorridos por correntes em sentidos contrários, pois na verdade consistem num fio único dobrado criam campos opostos que' então provocam uma força de repulsão. Os fios abrem momentaneamente com um "movimento misterioso". Na figura 26 temos o diagrama para esta experiência.

 

Na figura 27 temos a aparência do aparelho.

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O fio dobrado deve ser o 20 ou 22 flexível e deve ficar ligeiramente frouxo de modo a permitir o monitoramento do afastamento com a força de repulsão. O capacitor pode ser qualquer eletrolítico de 1 000 a 2 200 µF com tensões de trabalho de 6 a 25 V. Observe sua polaridade na hora da ligação. A chave é de 1 polo x 2 posições e na sua falta pode ser substituída por uma de 2 polos x 2 posições.

CONCLUSÃO

Os projetos que vimos são bastante simples e usam material que o leitor pode começar a colecionar, aproveitando dos velhos aparelhos desmontados. Na seção de Miniprojetos, voltaremos sempre com muitos aparelhos que são indicados para os iniciantes ou para aqueles que precisam de ideias simples para apresentar em feiras de ciências ou trabalhos escolares. Estes projetos são ideais para o leitor que possui filhos jovens e deseja dar-lhes uma iniciação, despertando o gosto pela eletrônica de uma forma recreativa.