Eletricidade e biologia têm muito mais coisas em comum do que a maioria das pessoas pode imaginar. O fato da célula viva, de um vegetal ou animal possuir um meio líquido no qual existem diversas substâncias em solução, faz desta unidade de vida um sensor extremamente Sensível de eletricidade. Não é, portanto, de espantar o fato de que as plantas podem ser com certa facilidade induzidas a crescer mais rapidamente ou a dar frutos maiores pela ação de campos, elétricos, magnéticos ou mesmo por radiofrequência. Neste artigo descrevemos um dispositivo estático interessante que cria campos e elétricos intensos que podem ser usados em experimentos envolvendo o estímulo de crescimento para plantas comuns.
Obs. No site temos outras versões deste projeto. Esta é de 1980.
Pesquisas realizadas em laboratórios de botânica de universidades famosas têm revelado a sensibilidade manifestada por muitas espécies de vegetais a estímulos elétricos.
Tomateiros, por exemplo, podem dar frutos maiores e em menos tempo se submetidos a campos magnéticos de certa orientação, enquanto muitos outros vegetais podem ser estimulados a um crescimento mais rápido e, portanto, tornarem-se mais vistosos em menos tempo pela ação de campo elétrico.
Se bem que a ação destes campos ainda não tenha leis bem estabelecidos e nem ao menos se saiba quais são as plantas que apresentam maior ou menor sensibilidade, a possibilidade do leitor ter em sua casa um gerador capaz de produzir campos intensos abre possibilidades fascinantes de descobertas de efeitos.
Se o leitor é atraído para pesquisas neste setor, se gosta de fazer experimentos com suas plantas, eis aqui a possibilidade de você ter em casa um aparelho que levará aos domínios da bioeletrônica ou simplesmente "biônica".
O aparelho que descrevemos neste artigo é muito simples de montar e usa componentes de baixo custo o que permite sua realização mesmo por parte daqueles que não tenham experiência prévia em eletrônica.
Na verdade, por se tratar de um dispositivo cujas aplicações podem interessar a um público muito mais amplo do que o especificamente ligado a eletrônica, fazemos a descrição do projeto de modo a tornar acessível à montagem a todos.
Basta ler o artigo e seguir nossas instruções que certamente a montagem será coroada de êxito.
Adiantamos também que mesmo gerando um potencial muito alto, entre 5 e 10 kV o aparelho é perfeitamente seguro quanto ao uso, e o gasto de energia que ele trará é mínimo podendo, portanto ficar, permanentemente ligado.
As plantas submetidas a sua influência certamente não sofrerão qualquer dano, mas tão somente a influência do campo elétrico manifestando assim mudanças de comportamento que caracterizam o estudo que propomos aos leitores (figura 1).
Na figura 2 temos um diagrama simplificado deste aparelho por onde analisaremos seu princípio de funcionamento.
Trata-se basicamente de um oscilador eletrônico que funciona a partir da alimentação da rede local (110 ou 220 V). Este oscilador produz impulsos de curta duração os quais aplicados a um transformador especial produzem uma tensão de saída entre 5 e 10 000 volts.
Esta tensão obtida é, no entanto, alternada, devendo ser retificada para produzir um campo constante necessário as experiências propostas.
Analisemos o funcionamento de cada uma das etapas do circuito.
O oscilador utilizado na entrada tem por base um diodo controlado de silício (SCR) que é um comutador de estado sólido de alta velocidade.
A corrente alternada da rede é então retificada por um diodo comum sendo aplicada a um capacitor que se carrega então gradativamente.
À medida que este capacitor se carrega a tensão entre seus terminais se eleva até o ponto em que a tensão de disparo do SCR é alcançada.
Neste momento o SCR "liga” a toda a carga do capacitor pode escoar através dele para a bobina primária do transformador de alta tensão. A figura 3 mostra este circuito básico com os sentidos de circulação das correntes de carga e descarga.
A descarga do capacitor é rápida de modo que o pulso produzido possui uma boa energia para se obter com isso a alta tensão desejada no secundário do transformador.
Com o capacitor descarregado, o SCR desliga e um novo ciclo se inicia.
A velocidade da carga do capacitor determina, portanto, o número de pulsos que teremos em cada segundo. Usando um resistor de grande valor em série com o capacitor podemos obter um ou dois pulsos a cada 5 segundos o que é mais do que suficiente para manter num nível constante a carga de um capacitor que será colocado no circuito de saída de alta tensão.
Veja o leitor que a tensão conseguida no secundário do transformador é pulsante devendo, portanto, ser retificada para que possamos ter um potencial constante e com isso um campo constante para as experiências.
Isso é conseguido por meio de um diodo de alta tensão ligado ao transformador, o qual carrega um capacitor feito com folhas de vidro.
Neste diodo será ligado o eletrodo que produzirá o campo, e para suprir as cargas que fogem naturalmente para o ar por este eletrodo, o capacitor se mantém carrega- do. (figura 4)
Veja então que o circuito funciona como uma "bomba" que em cada pulso envia ao capacitor de vidro uma certa quantidade de carga que então se escoam gradativamente para o ar mantendo o campo constante.
OBTENÇÃO DOS COMPONENTES
Os componentes usados nesta montagem são todos muito comuns, havendo inclusive a possibilidade de alguns deles serem aproveitados de velhos televisores e outros aparelhos abandonados.
Conforme dissemos, no entanto, como este aparelho destina-se a um público que normalmente pode não estar ligado a eletrônica daremos as instruções de como obter os componentes do modo mais claro possível.
O componente principal para esta montagem é o transformador de alta tensão ou flyback, cujo aspecto é mostrado na figura 5.
Este transformador é usado nos aparelhos de TV analógica e monitores antigos de computador para produzir a alta tensão necessária ao funcionamento do tubo de imagem.
O leitor pode encontrar este transformador na “caixa preta" de alta tensão de seu TV antigo, e se tiver um aparelho deste abandonado pode aproveitar este componente.
Para os que quiserem adquirir o flyback ou transformador de saída horizontal, basta se dirigir a qualquer loja de componentes eletrônicos e pedir por este componente.
Qualquer tipo (aberto) serve já que o aparelho não é crítico e o que nos interessa é apenas o seu enrolamento secundário.
O SCR (diodo controlado de silício ) é um componente que pode ser conseguido com facilidade nas casas de material eletrônico. Em especial recomendamos a utilização do MCR-106 ou TIC106 para 200 V, mas equivalentes como o IR106 ou C106 podem ser experimentados.
Os diodos, D1 e D2 são do tipo1N4007, mas são diversos os equivalentes que podem ser usados. O mais comum é o BY127.
O resistor de fio R1 determina a frequência dos pulsos no transformador e, portanto, o consumo de energia do aparelho. Você pode usar um resistor de 10 k à 22 k (pode fazer experiências) com uma dissipação de 5 W. (Peça na loja por um resistor de fio de 10 k x 5W e o vendedor saberá o que lhe fornecer).
O outro resistor, R2 é de carvão de 4,7M x ¼ W, sendo muito comum.
São usados dois capacitores nesta montagem Um deles, C1 pode ser adquirido com facilidade em casas de material eletrônico.
O leitor tem para este componente três possibilidades: pode usar um capacitor único de 1 µF x 450 V de poliéster metalizado (para tensão maior também serve), pode ser de poliéster tubular de 1uF x 63oV ou então pode comprar dois capacitores de 0,47 ou 0,5 µF x 450 V ( ou mais) e ligá-los em paralelo conforme mostra a figura 6.(Hoje podem ser encontrados capacitores de poliéster de 1 µF e até mais com facilidade)
O outro C2, é um capacitor “fabricado” com três folhas de alumínio ou qualquer outro metal (de qualquer espessura) e duas folhas de vidro.
Na parte referente à montagem daremos instruções quanto as dimensões das folhas de vidro e das folhas de metal que formam as suas armaduras.
O retificador de alta tensão é um componente usado com frequência em muitos aparelhos de TV podendo, portanto, ser encontrado com facilidade em casas de material eletrônico.
Qualquer retificador para uma tensão de pelo menos 10 kV (10 000 volts) serve, não havendo nenhuma recomendação especial quanto ao tipo.
Temos finalmente os componentes complementares desta montagem que são a caixa ou base em que o conjunto será instalado, a qual pode ser de madeira ou outro material isolante qualquer, o cabo de alimentação que pode ser feito ou adquirido pronto, o fusível que deve ser dotado de um suporte especial, e a chave que liga e desliga o aparelho.
Damos como sugestão adicional para maior segurança de operação a ligação de uma lâmpada neon comum em série com um resistor de 220 k para indicar quando a unidade está ligada evitando assim choques acidentais no setor de alta tensão.
Esta lâmpada marcada como NE-1 e o resistor de 220 k são incluídos no diagrama, mas são optativos. Devemos apenas acrescentar que o consumo de energia esta lâmpada pode ser considerado desprezível.
A seguir, as instruções para a montagem:
MONTAGEM
Como base para a fixação dos componentes o leitor pode usar uma tábua de 30 x 10 cm ou então uma caixa de mesmas dimensões, com aproximadamente 5 cm de altura, conforme sugere a figura 7.
Os componentes eletrônicos exceto o transformador de alta tensão serão todos soldados numa ponte de terminais (que pode ser adquirida em casas de materiais eletrônicos) e esta ponte será presa com parafusos e porcas.
Para o trabalho de montagem será preciso usar um soldador pequeno, solada de boa qualidade, um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina, uma lâmina para descascar fios e uma chave de fenda.
O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 8.
A montagem na ponte de terminais é mostrada na figura 9.
Para a soldagem comece aquecendo bem o ferro, durante uns 5 minutos pelo menos, e depois estanhe sua ponta. Para estanhar o que se faz é o seguinte: limpe a ponta do ferro quente passando uma lima ou lixa fina limpando somente uma pequena área da mesma (figura 10).
Depois encoste um pouco de solda para que ela, ao derreter molhe a ponta. Com isto, o ferro estará pronto para ser usado.
A sequência de operações para a montagem é a seguinte:
a) Solde o SCR observando bem sua posição. Abra um pouco seus terminais se não se ajustarem à ponte e na soldagem encoste o ferro no terminal da ponte para aquecê-lo, colocando então um pouco de solda de modo que, ao fundir-se ela envolva tanto o terminal da ponte como o terminal do componente formado uma junção firme. Não mova o componente até que a solda esfrie. A operação de soldagem deve ser feita rapidamente para que o calor não atinja o corpo do componente.
b) A seguir solde os dois diodos, D1 e D2, observando bem a sua posição, pois se houver inversão não só o aparelho não funcionará como haverá o perigo de dano para certos componentes. Na soldagem dos terminais dos diodos proceda como no caso do SCR tendo cuidado para que excesso de calor não alcance o corpo do componente.
c) Para soldar o resistor R1 não existe nenhuma recomendação especial já que este componente não tem polaridade como os diodos. Dobre então os seus terminais e corte-os se necessário na medida em que mais se ajuste a sua colocação. Faça então a soldagem desses terminais da maneira convencional.
d) Para soldar R2 o procedimento é o mesmo de R1 com a diferença de que este componente é mais delicado. Evite excesso de calor fazendo a soldagem rapidamente.
e) Você pode agora soldar o capacitor, dobrando seus terminais de maneira a obter um encaixe perfeito na ponte. Não deixe terminais muito longos para este componente porque são estes terminais que devem sustentá-lo. Se forem muito compridos pode haver o risco de se dobrarem e quebrarem durante o transporte ou manuseio do aparelho. Não há polaridade certa para a ligação deste componente.
f) Faça agora as interligações entre os diversos componentes, indicadas por fios. Estes fios nada mais são do que cabinhos ou mesmo fios rígidos de capa plástica cortados nos tamanhos apropriados e soldados nos locais mostrados na figura.
g) Com todos os componentes soldados na ponte você pode fazer sua fixação na base de montagem, passando agora a trabalhar nos demais componentes. Começamos pelo flyback.
h) Você deverá fazer o enrolamento primário do seu transformador de alta tensão, enrolando algumas voltas de fio da maneira mostrada na figura 11.Tudo isso é muito fácil.
Basta enrolar de 8 à 12 voltas de fio comum de ligação de capa plástica (não é preciso tirar a capa) mantendo as voltas juntas. Se você usar fio rígido é mais fácil fazer o enrolamento. Os extremos deste enrolamento serão ligados à ponte de terminais, no circuito principal.
Com o transformador de alta tensão feito você pode também fixá-lo na base de montagem, usando para esta finalidade parafusos como porcas colocados num ou dois de seus muitos orifícios da parte inferior.
Somente depois de fixado este componente é que você deve soldar os extremos da bobina do primário à ponte de terminais, cortando o excesso de fío da maneira a manter esta ligação a mais curta possível.
j) Com o transformador no circuito, solde agora o cabo de alimentação, o fusível e o interruptor que liga e desliga a unidade. Se a sua montagem usar a lâmpada neon como indicador, você já pode proceder a colocação deste componente e do resistor associado ao circuito.
Veja que o cabo de alimentação deve ser preso de tal maneira que os eventuais puxões que ele sofra no manuseio não venham a forçar os pontos de sua conexão. Passar o fio por baixo da base de montagem e prendê-lo numa braçadeira com um nó de proteção será uma boa técnica de instalação, conforme sugere a figura 12.
O interruptor deve ficar num ponto da base de montagem acessível de preferência com a lâmpada indicadora nas proximidades. Para a versão que usa uma base de madeira simples, faça um painel com uma ripa de uns 10 cm de comprimento, enquanto que no caso da caixa, a instalação deste interruptor pode ser feita numa das laterais.
O suporte de fusíveis pode ser do tipo de montagem interna, mostrado na figura que ilustra todo o aparelho "chapeado".
k) Terminada esta fase da montagem, antes mesmo de instalar o retificador de alta tensão, capacitor de vidro e demais componentes o leitor já pode realizar uma prova de funcionamento.
PROVA INICIAL DE FUNCIONAMENTO
Confira todas as ligações, e se tudo estiver em ordem, ligue o cabo de alimentação à rede (110 ou 220 V, conforme o seu caso). Imediatamente o aparelho deve entrar em funcionamento ao ser acionado S1, o que será caracterizado por um ruído semelhante a um chiado emitido pelo transformador de alta tensão.
Cuidado! Não toque em nenhum ponto deste componente pois você poderá tomar um choque desagradável.
Pegue então um pedaço de fio comum de capa plástica e aproxime suas pontas do terminal de alta tensão deste transformador e do terminal mais interno da mesma bobina, conforme mostra a figura 13.
Com a aproximação deve saltar uma faísca contínua de 0,5 à 1,5 cm de comprimento.
Ocorrendo isso é sinal que o aparelho está funcionando.
Se o flyback não oscilar, ou seja, não houver emissão do ruído, o primeiro componente que você deve verificar é o SCR.
Retire-o do circuito e prove-o. Se não tiver esta possibilidade, será conveniente colocar outro SCR no circuito, pois as pequenas diferenças de características de um para outro podem às vezes dificultar a oscilação para uns e não para outros.
Verifique também as ligações dos capacitores, diodos e resistores e principalmente dos extremos da bobina do primário do transformador.
SEGUNDA PARTE DA MONTAGEM
Com o aparelho oscilando convenientemente você pode dar prosseguimento à montagem, fazendo agora a instalação do capacitor de vidro e do diodo retificador de alta tensão.
O capacitor é formado por duas placas de vidro de 9 x 9 cm (com 2 mm de espessura ou mais), e três placas de metal (cobre, lata ou folha de alumínio) de 8 x 8 cm.
Na figura 14 temos a maneira de se construir este capacitor.
Sua fixação na base de montagem pode ser feita por meio de qualquer material isolante, ou mesmo cola.
Veja que uma vez fixado o capacitor com os fios de ligação colocados, podemos fazer a soldagem do diodo retificador de alta tensão. Para este devemos observar a polaridade, orientando-nos pelo símbolo desenhado no seu corpo.
Um dos terminais do diodo é soldado no fio de alta tensão do transformador, e o outro é soldado no terminal de uma ponte fixada na base.
Deste terminal vai o fio para a placa central do capacitor de vidro enquanto que os fios de ligação das placas externas do capacitor devem ser soldados ao terminal do transformar que corresponde ao fio mais interno da sua bobina de alta tensão.
Na base de montagem serão fixados dois jaques ou bornes isolados dados por J1 e J2 no desenho que serão ligados por meio de fios, um ao ponto em que o diodo é fixado na ponte de terminais, e o outro que corresponde ao polo negativo do circuito, ao fio mais interno do fIy-back. O desenho mostra tudo isso claramente.
Nestes dois jaques serão ligados os eletrodos que produzirão o campo sobre as plantas em experiência.
Com tudo isso montado o leitor pode fazer a instalação definitiva do circuito e realizar inclusive a montagem de um indicador de campo para se ter uma ideia de sua influência.
Lembramos que, na rede de 110 V com um resistor de 10 k na entrada o aparelho consome apenas 1,21 watts o que significa que o gasto que o leitor terá com ele em 5 dias seguidos ligado é o mesmo que uma lâmpada de 60 W lhe daria em 1 hora!
O mesmo consumo é válido para um resistor de 22 k no circuito de 220 V.
Obs.: é importante observar que na parte de alta tensão o contacto acidental é perigoso o que significa que o leitor deve instalá-lo posteriormente em local protegido.
TESTE FINAL E INSTALAÇÃO
Completada a montagem do estimulador, você pode preparar o seu teste final e depois fazer a instalação definitiva.
Para o teste final e mesmo depois para avaliação da intensidade do campo elétrico estimulante, será conveniente o leitor possuir um indicador. Este pode ser construído facilmente com um pedaço de fio, uma pequena folha de alumínio flexível e um vidro de conservas transparente com tampa plástica.
O que propomos ao leitor é a montagem de um simples eletroscópio de folha o qual é mostrado na figura 15.
O fio que termina na parte superior em forma de um elo de captação desce ao interior do vidro de conserva terminando em forma de gancho.
Neste gancho, com um pouco de cola é presa uma pequena lâmina de alumínio (o mais fino possível) dobrada em V.
O princípio de funcionamento deste eletroscópio é simples: quando submetido a um campo intenso há a indução de cargas no elo de captação e consequentemente nas lâminas.
Como as cargas que as lâminas adquirem têm o mesmo sinal, manifesta-se entre elas uma força de repulsão que faz com que elas se abram. Em suma, quanto mais intenso for o campo elétrico, ao aproximarmos o eletroscópio, maior será a movimentação das lâminas de alumínio no sentido de se abrirem.
Ligando então um fio de aproximadamente 1 metro de comprimento, descascado aos terminais do estimulador J1 ou J2, quando aproximarmos o eletroscópio, notaremos a abertura das lâminas indicando a presença de um forte campo elétrico.
O campo deve manifestar-se tanto no jaque J1 como em J2, com a diferença apenas que num caso as cargas produtoras serão positivas e no outro cargas negativas.
Verificado o funcionamento o leitor pode preparar o local de suas experiências instalando definitivamente o aparelho no mesmo.
Sob o local em que ficarem os vasos com as plantas deve ser colocada uma tela de arame ou base de metal onde será ligado um dos fios do estimulador.
E, sobre as plantas, a uma altura de no máximo 1 metro das mesmas deve ser estendido um ou mais fios descascados, isolados na ponta por meio de uma castanha ou isolador de cerâmica, conforme mostra a figura 16.
Se ligarmos o jaque J1 ao fio superior e J2 na base o campo será dirigido de cima para baixo, ou seja, teremos um potencial maior em cima e um potencial menor em baixo.
Do mesmo modo, pode-se fazer a inversão das ligações para mudar a influência do campo.
Uma vez instalado o leitor pode facilmente comprovar a presença do campo no local por meio do eletroscópio de folhas.
Como o consumo de energia do aparelho é extremamente baixo, 1,2 W aproximadamente, o mesmo pode ficar ligado permanentemente sem problemas.
Cuidado: não toque nos fios de alta tensão quando o aparelho estiver ligado.
EXPERIÊNCIAS
Que tipo de influências podem ter os campos elétricos sobre as plantas é ainda uma incógnita. Se bem que em muitos laboratórios sejam feitas experiências sobre isto, os resultados ainda não são de todo confirmados e muito pouco tem-se publicado à respeito.
O leitor interessado neste tipo de pesquisa tem sem dúvida um campo fascinante de trabalho, determinando as espécies que podem eventualmente manifestar qualquer reação maior à influência da eletricidade.
No entanto, é preciso observar que para se chegar a resultados positivos nestas pesquisas é preciso saber como proceder.
Não basta colocar suas plantas debaixo do aparelho e "ver o que acontece".
O procedimento para um pesquisador que deseja fazer suas experiências com cuidado não é esse.
Os resultados só podem ser considerados positivos se houver comparação entre o que acontece com plantas em crescimento normal e as influência dadas pelo campo.
Para os que desejam desenvolver um trabalho de pesquisa, motivo de um excelente trabalho escolar, eis nossa sugestão.
Plante sementes em diversos vasos, feijão, por exemplo, e coloque metade dos vasos sob a influência do campo e a outra metade longe de sua influência.
Depois, à medida que as plantas forem brotando e crescendo compare o crescimento obtido nos dois casos, tirando as médias dos valores obtidos para as plantas sob influência do campo e fora de sua influência.
Todos os vasos devem ser irrigados com a mesma quantidade de água e receber a mesma quantidade de luz para que outras influências não alterem o resultado das experiências.
Os pesquisadores mais avançados poderão inclusive verificar a possibilidade de alterações genéticas ocorrerem sob a influência do campo, analisando diversas gerações de determinadas plantas.
SCR - MCR 106, IR106 ou C106 - diodo controlado de silício
D1, D2 - 1N4007 ou BY127 - diodo de silício
R1 – 10 k x 10 W para 110 V ou então 22 k x 10 W para 220 V
C1 - 1 µF - ver texto - capacitor
R2 – 10 M - resistor de ¼ W
T1 - Flyback (ver texto)
C2 - capacitor de vidro
RET - retificador de alta tensão - ver texto
J1, J2 - bornes isolados ou jaques de saída
F1 - fusível de 1 A
S1 - interruptor simples
Diversos: lâmpada neon e resistor de 220 k x 1/4 W; ponte de terminais, base para a montagem ou caixa, fios, cabo de alimentação, solda, parafusos e porcas, suporte para fusível, etc.
PARA O ELETROSCÓPIO
1 vidro de conserva com tampa plástica
2 lâminas de alumínio
1 pedaço de fio rígido de 10 cm
Artigo Publicado originalmente em 1980
