Eis uma montagem muito curiosa que envolve a produção alternativa de energia elétrica: um rádio que funciona com a energia extraída de maneiras muito curiosas, como por exemplo, da terra, de um vidro com água e sal, de duas moedas, de uma batata, de uma laranja e de algumas outras formas bastante interessantes que serão analisadas neste artigo.
O rádio é muito sensível, tanto que, com as “fontes de energia” mais potentes teremos a escuta em alto-falante das estações locais sem precisar sequer de antena externa! Além de tudo o que foi dito na introdução, este receptor envolve outros aspectos curiosos, como por exemplo, a utilização de boa parte de material retirado de rádios velhos e aparelhos de sucata.
Nenhum componente usado é de difícil obtenção, muita coisa pode ser improvisada e no total o aparelho terá um custo bastante acessível. Trata-se, sem dúvida, de algo muito interessante para demonstrações em Feiras de Ciências, exposições e como trabalho escolar. O receptor é projetado basicamente para trabalhar com tensões de 0,5 V a 3 V que podem ser obtidas de fontes alternativas.
A corrente exigida é de apenas 2 mA, mas com esta pequena potência, teremos a excitação audível de um pequeno alto-falante.
Numa caixa acústica, um alto-falante sensível pode fornecer excelente som e com um fone de ouvido teremos volume comparável ao obtido em um walkman comum.
São usados 3 transistores, o que garante uma boa sensibilidade e a única ligação externa necessária é o fio terra que pode aproveitar o neutro da tomada ou qualquer objeto em contato com o solo, como uma esquadria de janela ou porta, ou canalização de água.
COMO FUNCIONA
Certamente este é o ponto mais importante do artigo, pois sua curiosidade deve estar bem aguçada: o segredo do rádio está no circuito, mas não é por ele que começaremos, mas sim, pela fonte de energia.
Diversas são as maneiras segundo as quais podemos obter pequenas quantidades de energia elétrica. Temos processos químicos, mecânicos e até mesmo ópticos.
O primeiro processo que descrevemos é o químico em que se baseiam as pilhas comuns: quando dois metais diferentes são colocados em contato com uma solução condutora, aparece uma pequena tensão elétrica entre eles (figura 1).
A solução pode ser formada por água e qualquer ácido, água e qualquer tipo de sal, ou então água e qualquer tipo de base como soda cáustica.
A tensão obtida depende dos metais usados. Prefere-se então uma combinação em que tenhamos metais com tendências “positivas” como a prata ou o cobre, para terminal positivo, e metais com tendências “negativas” como o zinco ou o alumínio para o polo negativo.
Uma combinação prata-zinco ou cobre-zinco permite a obtenção de quase 1 V de tensão. A corrente máxima depende da ionização da solução, ou seja, da “força” da substância e também do tamanho dos eletrodos de metal, além, de sua aproximação.
Ligando diversas células produtoras de energia deste tipo, podemos somar as tensões, figura 2.
Veja que a energia elétrica produzida nestas pilhas vem da corrosão do metal “mais negativo” que, com o tempo, se desgasta e precisa ser substituído, mas isso é um processo muito lento, dada a quantidade de energia produzida.
Com tensões acima de 0,7 V, o volume já é razoável.
A sensibilidade é dada pelo ganho dos transistores.
Juntando 3 transistores com ganho de 60 vezes obtivemos ótima amplificação a ponto de não ser preciso usar antena externa ou qualquer outro tipo de antena para as estações mais fortes. Apenas a ligação à terra foi necessária.
É claro que maior sensibilidade obteremos com o uso de um pedaço de fio comum como antena.
O único ajuste, além da sintonia que o rádio tem, é o de polarização dos transistores feito num potenciômetro para conseguir o maior rendimento em função da fonte de energia.
MONTAGEM
Na figura 3 damos o diagrama completo do rádio.
Optamos pela montagem, em uma base de acrílico, por se tratar de aparelho experimental.
Você pode usar outros materiais isolantes como madeira ou plástico. Os componentes menores são soldados numa ponte de terminais, veja a figura 4.
Os componentes críticos são os transistores. Usamos os 2SB75, mas equivalentes como os 2SB54, 2SB175, OC7l, OC74 e outros tipos antigos servem. Observe que nestes transistores o terminal de coletor é identificado por um ponto.
A bobina e formada por 100 voltas de fio esmaltado 28 ou mesmo fio comum de ligação fino, enroladas num bastão de ferrite de 20 a 30 cm de comprimento e diâmetro em torno de 1 cm. Faça uma tomada entre a espira número 30 ou 40.
O variável CV é aproveitado de um velho rádio de válvulas, sendo do tipo de duas seções. Poderemos eventualmente ligar as duas seções em paralelo para uma cobertura melhor da faixa de ondas médias.
Observe a polaridade de alimentação. Os resistores podem ser de 1/8 W ou maiores.
O diodo D1 e de germânio de qualquer tipo, retirado de rádios fora de uso. E preciso apenas observar sua polaridade na ligação, pois se for invertido, o rádio não funcionará.
Os valores de C1 e C2 não são críticos. Valores entre 100 nF e 220 nF servem.
As marcações dos capacitores que poderão ser utilizados são 0,1 ou 0,2 mfd, 0,1 ou 0,2 uF, .1 ou .2 uF, 100 nF ou 220 nF, 103 ou 223, além de outras.
O capacitor eletrolítico C3 também não é crítico e valores entre 470 uF e 1 000 uF com tensões a partir de 3 V, servem.
Para o alto-falante sugerimos um tipo de bom rendimento, com 4 ou 8 ohms e que deve ser montado na mesma base do protótipo ou se o leitor preferir, numa pequena caixa acústica.
PROVA E USO
Para a prova pode ser usada uma pilha comum como fonte de energia.
O polo positivo será ligado em X2 e o negativo em X1.
O fio terra deve ser ligado a qualquer objeto de metal em contato com a terra ou no polo neutro da tomada.
O polo neutro da tomada pode ser descoberto com uma lâmpada néon, figura 5.
No polo neutro a lâmpada não acende.
Não há perigo de choque nesta prova desde que seja usado o resistor. Feita a prova, vamos passar às fontes de energia que fazem este rádio “falar”.
a) Água e sal
Dissolva uma colher de sopa de sal num copo de água.
O polo positivo será uma placa ou pedaço de cobre e o negativo será uma placa de zinco ou alumínio.
Uma placa não deve encostar na outra (figura 6).
Molhando um pedaço de papel poroso (guardanapo de papel dobrado) em água e sal e colocando-o entre duas moedas diferentes, teremos uma pilha de moedas.
Se você conseguir uma moeda de prata antiga e outra de alumínio, poderá obter uma excelente tensão para seu rádio (figura 7).
A solução pode ser também formada por um pouco de ácido sulfúrico dissolvido em água (10 ml por copo).
Se quiser, use Várias células ligadas em série para aumentar a tensão. Ajuste P1 para melhor recepção em cada experiência.
b) Laranja e Batata
Para funcionar com uma laranja ou batata, enfie nelas um prego e um pedaço de fio de cobre (ambos bem limpos).
O cobre será o polo positivo e o prego o polo negativo.
Para maior energia, substitua o prego por um pedaço de zinco (de calha de água, por exemplo) dobrado.
Faça experiências com combinações diversas de metais para verificar a que oferece maiores tensões (figura 8).
Quando o rádio “enfraquecer”, basta tirar os fios e limpá-los, enfiando-os novamente em outro ponto da batata ou laranja.
c) Gerador manual
Como verificamos na figura 9, basta conectar um motor de brinquedo e girar seu eixo, primeiro num sentido e depois noutro, para obter a polaridade certa.
Com capacitores de valores elevados ligando, por exemplo, diversos de 1 000 ou 2 200 uF em paralelo, teremos maior armazenamento da energia gerada e poderemos até dar intervalos maiores entre as maniveladas.
Se acoplarmos uma hélice ao motorzinho para que ele seja girado pelo vento, conseguiremos que nosso rádio opere com energia eólica.
Do mesmo modo, poderemos ter uma queda d'água funcionando como fonte de energia para o rádio. Faça experiências com energias alternativas. O rádio funcionará sempre que a tensão do gerador superar os 0,4 V (400 mV) e a corrente chegar aos 2 mA.
d) Energia da terra
Basta enterrar as placas de metais diferentes (cobre e lata ou alumínio) num solo úmido ou num vaso com terra úmida.
O polo positivo será a placa de cobre, de pelo menos. 5 x 10 cm. A tensão dependerá da umidade e da natureza do solo, conforme a figura 10.
Semicondutores:
Q1, Q2, Q3 - 2SB75, 2SB175 ou qualquer transistor PNP de germânio de uso geral
D1 - 1N34 - diodo de germânio
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 330 k - laranja, laranja, amarelo
R2 - 10 k - marrom, preto, laranja
R3 - 1 M - marrom, preto, verde
P1 - 4,7 M - potenciômetro
Capacitores:
CV - variável comum - ver texto
C1, C2 - 100 nF - poliéster ou cerâmicos
C3 - 470 a 1000 uF/6 V .- eletrolítico
Diversos:
L1 - Bobina de antena - ver texto
FTE - alto-falante de 4 ou 8 ohms pequeno
Ponte de terminais, base para montagem, fonte de energia alternativa, fio terra, bastão de ferrite, fio esmaltado, etc.
