Construa uma Luz Estroboscópica (ART2819)

Esta versão foi a primeira que publicamos em 1976. Outras versões semelhantes posteriores podem ser encontradas no site, lembrando que o circuito funciona apenas com lâmpadas incandescentes. Pelos componentes usados ela pode ainda ser montada com facilidade.

Como todos os circuitos dedicados ao principiante, descrevemos a montagem desta luz estroboscópica em todos os pormenores de modo a.facilitar ao máximo sua execução, mesmo por parte dos que pouco ou nenhuma experiência tenham em eletrônica.

O número de componentes empregados é bastante reduzido e todos são de baixo custo, o que. torna a montagem bastante acessível.

A PERSISTÊNCIA RETINIANA

Os interessantes efeitos que a luz estroboscópica pode produzir, são baseados numa propriedade de nossa visão, que é denominada persistência retiniana.

Consiste este fenômeno, na impossibilidade que temos de distinguir dois eventos ou duas imagens que estejam separadas por um intervalo de tempo inferior a 0,1 segundo (1 décimo de segundo), porque cada imagem fica retida na nossa retina por pelo menos 0,1 segundo.

Deste modo, se dermos duas piscadelas numa lâmpada, separadas por um intervalo de tempo de menos de 0,1 segundo, não conseguiremos distingui-las, e veremos apenas uma.

Assim, podemos considerar duas situações com relação as imagens que vemos:

Se uma lâmpada piscar numa frequência maior que 10 vezes por segundo, não perceberemos os intervalos entre elas, ou seja, não veremos os instantes em que ela permanecer apagada e teremos a impressão de que a mesma permanece acessa continuamente.

Se, entretanto, a lâmpada piscar numa velocidade menor do que 10 vezes por segundo, poderemos distinguir essas piscadelas e veremos os intervalos entre elas, ou seja, uma sucessão de claros e escuros. (figura 1)

Figura 1

Perceba o leitor, que este efeito é justamente aproveitado no cinema; no caso, imagens sucessivas são projetadas numa sucessão maior do que 10 quadros por segundo, ou seja, 10 imagens por segundo, a luz é cortada no momento exato em que há a passagem de um quadro para outro, de modo que não percebemos o curto instante em que a luz desaparece devido justamente a persistência retiniana e a imagem do cinema nos parece continua, dando a sensação de movimento. (figura 2)

Figura 2

O que aconteceria se uma imagem em movimento, fosse iluminada com uma luz que piscasse numa velocidade menor do que 10 vezes por segundo?

Neste caso, como a frequência é suficientemente baixa para podermos distinguir os momentos de claros e escuros, deixamos de ver a imagem em “movimento contínuo" e o movimento nos parece interrompido por ”saltinhos", o que quer dizer que, se uma pessoa for iluminada por uma lâmpada desse tipo quando se mover, ela parecerá andar aos ”pulinhos" (figura 3).

Figura 3

Esse efeito é usado com bastante frequência em bailes, utilizando para esta finalidade lâmpadas de xenônio de alta potência, capazes de piscar em frequência até bem próximo dos 10 Hz.

No nosso caso, como se trata de uma montagem experimental, a lâmpada usada será comum, do tipo incandescente, pelo que alqumas limitacões ao seu funcionamento serão impostas.

LIMITAÇÓES DO PROJETO

Por se tratar de um projeto numa versão econômica que substitui a lâmpada de xenônio por uma lâmpada comum, existem algumas limitações que, entretanto, nada impedem a obtenção dos efeitos bastante interessantes que caracterizam este equipamento.

As lâmpadas comuns, ou seja, as incandescentes produzem luz pelo efeito térmico da corrente, o que quer dizer que a passagem da corrente elétrica pelo filamento aquece-o produzindo luz.

Neste caso, temos um inconveniente que limita seriamente a frequência máxima com que uma lâmpada desse tipo pode piscar.

O que ocorre é que o filamento da lâmpada leva, uma fração de segundo para esfriar quando a lâmpada é desligada o que quer dizer que, se entre duas piscadas não houver tempo suficiente para o filamento esfriar, não dará tempo para a lâmpada "apagar" e, portanto, não teremos os efeitos desejados.

Com a alimentação de corrente alternada (que cessa cerca de 120 vezes em cada segundo), a lâmpada realmente deveria apagar e acender. cerca de 120 vezes por segundo.

Mesmo que isso ocorresse não veríamos nada porque a persistência retiniana não deixaria, mas isso não ocorre, porque nessa frequência não há tempo para o filamento esfriar. (figura 4)

Figura 4

No nosso caso, portanto, não poderemos usar a lâmpada incandescente em frequência maior do que 2 ou 3 Hz, mas isso já será mais do que suficiente para obtermos efeitos bastante interessantes.

AS FERRAMENTAS PARA A MONTAGEM

A montagem é feita, soldando-se os componentes numa ponte de terminais a qual pode ser fixada numa base de madeira ou qualquer outro material isolante. São as seguintes as ferramentas usadas na realização deste projeto:

a) Ferro de soldar de pequena potência (no máximo 30 Watts) e solda de boa qualidade (60/40).

b) chave de fenda pequena

c) alicate de corte

d) alicate de ponta

O CIRCUITO

O princípio de funcionamento do circuito é baseado nas propriedades elétricas de dois componentes: a lâmpada neon e o diodo controlado de silício. (SCR).

O SCR (diodo controlado de silício), (figura 5) é um componente que já tem sido bastante explorado em nossas montagens experimentais e que, portanto, já deve ser familiar ao leitor.

Figura 5

Em caso de dúvidas, em outros artigos em que o utilizamos como "Lâmpada Mágica", “Interruptor Crepuscular" e o ”Detector de Umidade", tivemos a oportunidade de dar informações sobre seu principio de funcionamento e de algumas propriedades elétricas.

Entretanto, Iembraremos seu princípio de funcionamento de modo bastante resumido, para que o leitor, mesmo sem consultar os outros artigos citados entenda como funcionará sua "Luz Estroboscópica".

O diodo controlado de silício ou abreviadamente SCR, consiste num dispositivo que conduz intensamente a corrente quando um impulso elétrico é aplicado ao seu terminal de comporta (gate).

Na ausência desse sinal, o SCR se apresenta como um circuito aberto, ou seja, não conduz a corrente.

Como a alimentação, neste caso é feita em corrente alternada, tão logo o pulso de disparo cesse, o SCR desliga voltando ao seu estado de não condução, na primeira passagem da tensão de alimentação de um semiciclo para outro.

Entretanto, quem determinará os instantes em que o SCR deve conduzir e, portanto, acender a lâmpada incandescente é a lâmpada neon.

A LAMPADA NEON

Uma lâmpada neon só acende quando uma tensão compreendida entre 45 e 90 Volts é aplicada aos seus terminais (figura 6), dependendo evidentemente de seu tipo.

Figura 6

Até essa tensão, a lâmpada permanece apagada oferecendo uma elevadíssima resistência à passagem da corrente. Quando essa tensão é atingida a lâmpada dispara, passando a conduzir intensamente a corrente.

Pois bem, ligamos um capacitor e um resistor em série, e em paralelo com o capacitor, a lâmpada neon, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 | Clique na imagem para ampliar |

O capacitor se carregará então, através do resistor quando o conjunto for ligado à fonte de alimentação.

Nestas condições, o capacitor ao se carregar faz com que a tensão em seus terminais suba gradativamente de valor até atingir o ponto de disparo da lâmpada neon.

Nesse momento a lâmpada dispara, conduzindo intensamente a corrente, ocorrendo então a descarga do capacitor e o acionamento do SCR. A lâmpada incandescente externa, dará então uma piscada.

Com a descarga do capacitor, a lâmpada neon e a incandescente, apagam e um novo ciclo recomeça. A lâmpada neon forçará a incandescente a piscar no seu mesmo ritmo por meio do SCR (figura 8).

Figura 8

A velocidade de carga e descarga do capacitor neste circuito dependerá de dois fatores: do valor do resistor ligado em série, que no nosso caso é ajustável de modo a obtermos a frequência que queremos, e do valor do capacitor, ambos para a carga. Quanto menor for o valor do resistor e do capacitor (independentemente) maior será a frequência.

Para a descarga, e portanto o tempo de duração de cada pulso, o fator determinante é a resistência em série com a lâmpada neon através da qual o capacitor se descarrega (figura 9).

Figura 6

Se bem que tenhamos calculado os valores desses componentes de modo a obtermos os efeitos desejados, o leitor poderá realizar experiências modificando-os de até 100% de seus valores. (o dobro ou a metade)

MONTAGEM E COMPONENTES.

Os componentes, por serem comuns em nosso mercado, podem ser obtidos com relativa facilidade nas casas especializadas.

O SCR deve ser de um tipo para 200 Volts de tensão inversa se a tensão da rede de alimentação for de 110 Volts, e para 400 Volts se a rede for de 220 Volts.

Se bem que o SCR suporte correntes de até 4 ampères, o que significa uma potência de 440 Watts em 110 Volts, e 880 Watts em 220 Volts, como os diodos através dos quais a corrente de carga tem de circular suportam correntes bem menores; 1 ampère apenas, não recomendamos a utilização de muitas lâmpadas.

Assim, para ocaso de uma rede de 110 Volts, no máximo recomendamos utilização de 120 Watts de potência, ou seja, 2 lâmpadas de 60 Watts ou 3 lâmpadas de 40 Watts.

Para o caso da rede de 220 Volts, a potência pode ser de até 240 Watts ou seja, 4 lâmpadas de 60 Watts ou 6 lâmpadas de 40 Watts que devem ser ligadas em paralelo.

Nestes casos em que o SCR trabalha com uma potência considerável, recomendamos dotá-lo de um dissipador de calor que pode ser construído com uma lâmina, conforme mostra a figura 10.

Figura 10

A lâmpada neon é do tipo mais comum, usada em indicadores de diversos circuitos,.podendo ser encontrada com facilidade.

Os diodos usados são todos para 1 ampère, devendo ser capazes de suportar uma tensão de acordo com a rede local.

O capacitor que determina a velocidade das pulsações, deve ser do tipo de poliéster ou óleo, de pelo menos 400 Volts de tensão de isolamento.

CUIDADOS COM A MONTAGEM

São os seguintes. os principais cuidados que devem ser tomados com a montagem deste circuito:

Observe cuidadosamente, orientando--se pelo desenho (figura 11), a posição dos diodos D1 a D5, pois uma inversão de um desses componentes poderá causar a sua queima.

Figura 11 | Clique na imagem para ampliar |

Note o anel pintado no corpo do diodo 1N4004 que nos dá o terminal de catodo, ou ainda o próprio símbolo pintado no corpo desse componente, no caso do BY127.

b) Observe cuidadosamente a posição de ligação do SCR orientando-se também pelo desenho. No caso do C106, o terminal de comporta (gate) G - corresponde ao lado chanfrado, enquanto que no caso do MCR 1 06 corresponde ao terminal da direita, quando o componente é observado com o lado metálico para baixo e os terminais voltados para seu lado.

c) Não deixe os terminais de um componente encostar em outro, pois isso pode causar curto-circuitos que causariam a queima de componentes.

Para a montagem é usada uma barra de 19 terminais, os quais tem um espaçamento de 0,7 cm (existem barras com espaçamento maior, mas estas não são tão boas para este tipo de montagem, se bem que também possam ser utilizadas sem prejuízo para o funcionamento).

Fixe essa barra de terminais numa base de madeira e faça em primeiro lugar a soldagem dos diodos semicondutores e do SCR. Em seguida passe aos outros componentes e as suas interligações que podem ser feitas com fio rígido de capa plástica ou ainda cabinho (fio flexível)

PROVA DO APARELHO

Depois de montada a unidade, confira todas as ligações orientando-se pelo desenho e pelo diagrama que é dado na figura 12.

Figura 12

Se tudo estiver correto, ligue a unidade na tomada e por meio de uma chave de fenda ajuste o trimpot até a lâmpada começar a piscar.

Se as piscadas forem muito lentas ou muito rápidas, e você não conseguir atingir o ponto desejado simplesmente pelo trimpot, poderá substituir o capacitor por um de valor menor, se quiser as piscadas mais rápidas. ou por um maior, se desejar piscadas mais lentas.

O resistor R2 determina a intensidade das piscadas, ou seja sua duração, podendo ser alterado de modo a ter valores entre 33k e 2k, conforme a vontade do leitor.

Atenção: Esse aparelho só funciona com lâmpadas incandescentes, ou seja, lâmpadas ”de rosca e filamento metálico". Não use lâmpadas fluorescentes ou qualquer outro tipo!