Você é capaz de dizer, apenas por uma avaliação visual, se uma folha de papel é mais transparente do que outra? Você é capaz de verificar se uma retícula é mais escura do que outra num desenho? Para os que trabalham com artes gráficas, para os fotógrafos e para os que tenham um ramo de atividade em que a determinação da transparência de materiais se faz necessária. levamos um equipamento eletrônico simples e preciso que pode ser de grande utilidade. O medidor de transparência que descrevemos neste artigo funciona com pilhas e pode ser usado na verificação desta característica de materiais finos como folhas, chapas, filmes, etc.
Obs. Este artigo é de 1981, mas ainda bastante atual pela facilidade de montagem.
“Quanto" de transparência tem uma folha de papel comum ou um vidro leitoso?
Evidentemente, somente olhando para estes objetos você não pode dizer com precisão qual é a sua transparência, se bem que, dentro de certos limites, você possa perfeitamente diferenciar um material mais transparente de um material menos transparente.
Se nas suas atividades você precisa em determinados momentos saber se um material é mais transparente que outro ou não, e a vista simplesmente não pode ser usada como instrumento de avaliação, por que não usar um recurso eletrônico?
Justamente pensando nisso é que elaboramos um projeto simples, porém, preciso de um comparador ou medidor de transparência que poderá ser de grande ajuda para os leitores que necessitam deste tipo de medida.
Usando poucos componentes este medidor leva um LDR como elemento básico que, além de ser extremamente sensível, pode ser ligado diretamente a um instrumento indicador e com isso fornecer leituras de intensidades de luz que atravessam um corpo, muito mais precisas do que as avaliações feitas pela observação. (figura 1)
Assim, nosso aparelho simplesmente baseia-se no fato de que a transparência de um corpo está ligada à quantidade de luz que ele pode deixar passar quando iluminado.
Alimentado por pilhas comuns, este instrumento é muito simples de montar e de usar, podendo ser levado a qualquer parte que o leitor precise dele.
A calibração de sua escala, evidentemente deve ser feita com a ajuda de materiais-padrão dos quais o leitor já tenha uma indicação do grau de transparência.
Se o aparelho for simplesmente usado na comparação de transparências não será necessário utilizar outra escala que não a já existente no instrumento.
COMO FUNCIONA
Na figura 2 temos um diagrama simplificado de nosso medidor de transparência.
O primeiro bloco representa uma fonte de luz que deve ter características especiais, ou seja, deve ter sempre a mesma intensidade. Como as baterias ou pilhas comuns se desgastam com o tempo, mudando portanto sua tensão, para garantirmos que a luz usada tenha sempre a mesma intensidade, utilizamos um reguIador de tensão.
Este regulador de tensão, cujo diagrama é mostrado na figura 3 garante que, na faixa dos 7 aos 9 V, da tensão da bateria, a lâmpada tenha sempre os 6 V que precisa para acender com brilho normal.
Neste circuito, a tensão de referência que deve aparecer na saída, é fornecida é fornecida pelo diodo zener de 400 mw. Para maior durabilidade da pilha ou bateria usada, a lâmpada é do tipo de baixo consumo, de 50 mA de corrente de operação.
Se o leitor optar por uma versão fixa pode usar em lugar desta bateria de 9 V uma fonte alimentando então o aparelho pela rede local. O circuito para esta fonte é então mostrado na figura 4.
O segundo bloco representa o medidor, com um LDR como demento sensível, um potenciômetro de ajuste, o instrumento e finalmente sua própria fonte de alimentação.
O circuito deste segundo bloco é mostrado na figura 5, e seu funcionamento é o seguinte: a resistência que o LDR apresenta e portanto a corrente que passa no circuito dependem da quantidade de luz que incide na sua superfície sensível.
De fato,o LDR (Light Dependent Resistor) de sulfeto de cádmio possui uma superfície sensível cuja resistência elétrica depende da quantidade de luz incidente. Quanto maior for a intensidade da luz menor será a resistência.
Esta resistência da ordem de megΩ (milhões de Ω) no escuro, pode cair a algumas dezenas de Ω sob iluminação intensa.
O instrumento é um microamperímetro que dá então a indicação da corrente que passa no circuito a qual é função da intensidade da luz incidente.
A lâmpada de referência e o LDR devem ser acoplados de tal modo que entre eles fica o material do qual se deseja saber a transparência. A quantidade de luz que passará através do material poderá então ser indicada pelo instrumento.
Para o segundo bloco do circuito será preciso usar uma fonte de alimentação separada, mas como o consumo de energia desta etapa é mínimo, uma única pilha pequena terá a durabilidade de muitos meses.
MATERIAL
Para esta montagem o leitor precisará de um pouco de habilidade mecânica para a execução da caixa que deve ter uma configuração especial permitindo assim a colocação do material em prova e o correto acoplamento da lâmpada ao LDR .
A figura 6 mostra a nossa sugestão de caixa para esta finalidade em que se testa a transparência de materiais finos tais como folhas de papel, plástico ou semelhante.
Se os objetos testados forem diferentes no formato, o Ieitor deve "Bolar" sua própria configuração sempre lembrando que o LDR deve receber somente a luz da lâmpada que passa através do material em prova. O LDR não deve nunca receber a interferência da luz ambiente.
Com relação ao material eletrônico sua obtenção não oferece qualquer dificuldade.
O LDR pode ser de qualquer tipo dando-se preferência aos tipos normais e gigantes que podem ser encontrados com certa facilidade. A abertura da caixa deve ser de acordo com o diâmetro deste componente que estará entre 1 cm e 3 cm.
A lâmpada empregada foi do tipo 7121D Philips que é de baixo consumo e opera com 6 V.
Obs. Numa versão atual pode ser usado um LED branco em série com um resistor de 47 Ω.
O instrumento é um VU comum de baixo custo, mas se o leitor desejar utilizar um instrumento maior pode perfeitamente empregar um miliamperímetro 0-1 mA que também funcionará satisfatoriamente sem a necessidade de alteração em qualquer outro componente. Os VU comuns são microamperímetros de 0-200 µA em sua maioria.
O único transistor pode ser de qualquer tipo NPN para uso geral como os BC237 BC238, BC547 ou BC548. O diodo zener é de 6V x 400 mW ou então de acordo com a tensão da lâmpada se o leitor usar uma diferente.
Veja, entretanto, que a corrente da lâmpada não deve ser superior a 50 mA.
O potenciômetro de ajuste de nulo é de 10 k ou ainda de 22 k com chave que serve para ligar e desligar a bateria do instrumento.
Temos ainda um resistor e um capacitor dos valores indicados no diagrama, os quais são absolutamente comuns.
Para as pilhas e baterias devem ser usados suportes e conectores apropriados. O interruptor S1 serve para ligar e desligar a lâmpada.
MONTAGEM
Para a montagem o leitor deve começar com a parte mecânica preparando a caixa e o pequeno tubo onde será encerrada a lâmpada, conforme mostra a figura 7.
O tubo deve ser opaco, e ter um comprimento de aproximadamente 5 cm. A largura do tubo deve ser a mesma do furo usado para a colocação do LDR. Um anteparo na parte inferior do tubo (abertura) impede a influência da luz ambiente nas provas.
A soldagem dos componentes deve ser feita com um soldador pequeno (máximo 30 W) e, além disso, o leitor deve ter em sua bancada ferramentas complementares como um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina e chaves de fenda.
Na figura 8 temos o diagrama completo do aparelho.
Na figura 9 temos a montagem numa ponte de terminais que é a mais simples para o caso.
Dada a simplicidade do projeto não será preciso usar placa de circuito impresso.
Na montagem, os seguintes cuidados devem ser observados:
a) Solde em primeiro lugar o transistor observando sua posição que é dada pelo lado chato de seu invólucro. Solde este componente rapidamente pois ele é sensível ao calor gerado no processo.
b) Solde o diodo zener observando também que este componente é polarizado. A posição deste componente é dada em função do anel marcado em seu invólucro. Seja rápido na sua soldagem.
c) Na soldagem do capacitor eletrolítico C1 deve também ser observada sua polaridade que é marcada no seu próprio invólucro.
d) O resistor é soldado sem maiores problemas. Apenas observe seu valor que é dado pelos anéis coloridos.
e) Faça as interligações entre os componentes que devem ficar presos na caixa usando para esta finalidade fios flexíveis de capa plástica. Para as baterias deve ser observada a polaridade da ligação, assim como no caso do instrumento.
O fio da lâmpada até o tubo deve ter no máximo 40 cm de comprimento e ser do tipo flexível.
Para a lâmpada pode ser usado um suporte o qual facilitará sua fixação no tubo. Uma alternativa para a fixação da lâmpada no tubo consiste na soldagem dos fios diretamente em sua base e a utilização de esponja para mantê-la firme em posição de funcionamento.
O LDR é fixado em posição de funcionamento por meio de uma pequena ponte de terminais, conforme mostra a figura 10.
Este componente não é polarizado.
Terminada a montagem, confira todas as ligações e, se tudo estiver em ordem podemos fazer uma prova de funcionamento.
PROVA E USO
Ligue em primeiro lugar a bateria ao conector e coloque a pilha pequena em seu suporte, observando sua polaridade.
Acione o interruptor S1. A lâmpada deve acender com seu brilho normal.
A seguir, acione a chave S2 girando o potenciômetro. Nesta operação, o instrumento deve indicar uma corrente que dependerá a luminosidade ambiente. Tampe o LDR que a indicação do instrumento deve ser zero.
Coloque o tubo com a lâmpada sobre o LDR e ao mesmo tempo ajuste o potenciômetro para que seja lida a corrente máxima no instrumento. Se este ajuste não for conseguido, altere o valor do resistor em série com o potenciômetro.
Depois disso, o aparelho estará pronto para ser usado.
A deflexão máxima indicará transparência total, e a indicação zero indicará um objeto perfeitamente opaco. Em suma, quanto mais alta for a corrente indicada, mais transparente é o material.
Este material é então colocado entre o tubo e o LDR.
Antes de cada leitura, ou seja, de usar o aparelho é conveniente fazer o ajuste de zero (zero adj) que consiste em colocar o tubo sobre o LDR e ajustar o potenciômetro para se ter a leitura máxima.
A calibração da escala deve ser feita tendo-se materiais de transparências conhecidas como referência.
Q1 - BC238 ou BC548 - transistor NPN para uso geral
Z1 - Diodo zener de 6 V x 400 mW
R1 – 330 R x 1/8 W- resistor (laranja, laranja, marrom)
R2 - 2k7 x 1/8 W- resistor (vermelho, violeta, vermelho)
P1 - potenciômetro de 10 k com chave
C1 - 47 µF x 16 V- capacitor eletrolítico
LDR _ LDR comum médio ou grande
L1 - lâmpada 7121D - Philips – 6 Vx 50 mA
M1 - VU meter comum
B1 - bateria de 9 V
B2 - pilha de 1,5 V
S1 - Interruptor simples
Diversos: ponte de terminais, caixa para montagem, fios, solda, tubo para o LDR, suporte para 1 pilha, suporte para lâmpada, knob para o potenciômetro, etc.
