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