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editorialGrandes descobertas que utilizamos at hoje na matemti-

ca e na mecnica podem ser atribudas a inmeros estudiosos e pensadores que pouco so comentados nas escolas. Como por exemplo Pitgoras e seu clculo da hipotenusa ou ento a Transformada de Joseph Fourier. Conhecemos as teorias, mas no aprendemos onde e como aplic-las. Por isso, nesta edio, demos uma ateno especial histria de Arquime-des e sua teoria da alavanca, na seo cones da Mecatrnica. Sua descoberta sobre pesos e equilbrio desempenha muitos papis nas atividades humanas, sem ao menos percebermos. Desde o fazendeiro tentando mover uma enorme pedra, at a maquinaria usada pela engenharia moderna, os volantes de caminhes e tesouras de cabeleireiros.

Outro assunto interessante que tambm apresentamos a construo de uma esteira rolante com o Modelix RS55. Alm de uma resportagem sobre o fenmeno do centelhamento e novidades da Campus Party 2010, na Robonews.

Boa Leitura!

Natlia F. Cheapetta

Editora Saber Ltda.DiretorHlio Fittipaldi

www.mecatronicafacil.com.br

MECATRNICA FCIL

ndice

Centelhamento 06As heurecas de Arquimedes 09Esteira rolante com o Modelix RS55

11

Reed-Switches 20

Trabalhando com fios esmaltados 16

09

Editor e Diretor ResponsvelHlio Fittipaldi

Conselho EditorialLuiz Henrique C. Bernardes,Newton C. Braga,Renato Paiotti

Editora TcnicaNatlia F. Cheapetta

RedaoDaniele Aoki, Thayna Santos

Reviso TcnicaEutquio Lopez

Design GrficoCarlos C. Tartaglioni

ColaboradoresDefferon R. M. NevesNewton C. BragaRenato Paiotti

CapaArquivo

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Associao Nacional das Editoras de Publicaes Tcnicas, Dirigidas e Especializadas.

Trabalhando com transformadores 27Fontes de corrente constante

30

Driver de potncia 33

Testando Rels 24

Robonews02

Provador de continuidade 38Fonte sem transformador

40

Construa um magnetizador 36

n notcias

Mecatrnica Fcil n544

Robo

Desenvolvido como uma plataforma de pesquisas, o rob foi criado pelos belgas Kristof e Jalle para estudar o com-portamento humano e interagir com as expresses faciais dos humanos. Proje-tado inicialmente com foco em crianas, idosos e pessoas doentes, sua forma em pelcia um grande apoio para que os prottipos se adaptem s diferentes situaes do dia-a-dia.

Como cerca de 60% de comunica-o entre humanos acontece de forma no verbal, e sim por expresses faciais, o Probo dotado de 20 moto-res de preciso para mexer seu rosto e sua tromba, sensores para detectar os braos, computador para processa-mento e uma tela sensvel ao toque. De acordo com a aproximao do visi-tante, o rob consegue demonstrar algumas emoes e moivimentos.

Rob ProboO rob Probo ainda no aut-

nomo, porm existem chances de que na prxima verso ele receba cmeras digitais para o funionamento dos olhos, microfones e novos sensores de toque.

Nos primeiros testes, as crianas con-seguiram decifrar aproximadamente 88% das emoes apresentadas por ele, entre elas, surpresa, raiva, tdio, tristeza e felicidade.

Realizada na ltima semana de janeiro, a Campus Party deste ano teve grandes novidades na rea da Robtica. Entre elas, um dos projetos mais coloridos foi o Jardim Robtico. Localizada no espao aberto para o pblico, a atrao foi desenvolvida por estudantes do curso de engen-

Jardim Robticoharia de controle e automao da Universidade Estadual de So Paulo (Unesp). O jardim apresentou flores de acrlicos com minilmpadas que piscam e mudam de cor quando al-gum se aproxima. O efeito acontece por causa de um sensor localizado perto do vaso, que controla a distn-

cia em que o visitante est do objeto. O girassol, que tambm esteve na ex-posio, possui um sensor diferente das outras plantas. O LDR, Light Dependent Resistor, um sensor de luz que faz com que as flores fiquem mais brilhantes quando uma lanterna ou um ponto de luz aproximado.

Rob Probo. Crdito: Daniele Aoki Sua forma em pelcia.Crdito: zapatopi

Flores de acrlico mudam de cor quando algum se aproximaCrdito: Hlio Fittipaldi

Girassis com LDRCrdito: Hlio Fittipaldi

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notcias n

Mecatrnica Fcil n54 5

CP01: Primeiro rob humanoide do Brasil

Outra novidade da CP2010 foi o rob brasileiro CP01. Construdo durante o evento, finalizado e ligado pela primeira vez diante da plateia, o humanoide fez algumas demonstra-es de suas habilidades.

Esse foi o primeiro parto tec-nolgico ao vivo, brincou o coordena-dor da rea de Robtica da Campus Party, Alexandre Simes. Durante a apresentao, o CP01 abriu os olhos, fez a leitura de algumas palavras e at realizou uma identificao facial de algumas pessoas que estavam presentes no local. O design do rob foi desenvolvido para faz-lo parecer infantil, assim, segundo Simes, o pblico teria mais facilidade para se identificar com o CP01.

Alexandre Simes, que tambm professor de Robtica e Intelign-cia Artificial, afirmou que h expec-tativas de aprimorar a tecnologia e assim produzir robs em massa para fins prticos, como ajudar pessoas e auxiliar deficientes fsicos.

A prxima apario do rob j tem data marcada. A reapresentao ficou para a 10 edio do Frum In-ternacional de Software Livre (Fisl), que ser realizado em junho deste ano, em Porto Alegre. At l, a ex-pectativa que o CP01 esteja an-dando com as prprias pernas, uma vez que em sua apario na Campus Party, ele estava sem a parte inferior do corpo.

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Quem no lembra-se do rob Rosie, a simptica empregada da casa dos Jetsons, do desenho ani-mado Os Jetsons? Agora j pos-svel ter uma Rosie s para voc. Cientistas do Instituto de Cincia e Tecnologia Sul-Coreano criaram o primeiro rob-empregada, que tem como objetivo realizar atividades domsticas.

O humanoide Mahru-Z, como foi nomeado, tem 1,3 m de altura, pesa aproximadamente 55 kg e levou cerca de dois anos para ser desen-volvido. Com tecnologia avanada em termos de movimento, o rob-empregada pode fazer a limpeza de casa, colocar roupa suja na mquina de lavar e at esquentar comida no micro-ondas.

Com aspecto humano, o rob possui cabea rotatria, braos, pernas e seis dedos. Segundo Yu Bum-Jae, chefe do centro de robtica coreano, Mahru-Z tambm tem viso tridimensional para detectar tarefas a fazer, execut-las e de quebra reco-nhecer alguns rostos familiares.

Alm das atividades domsticas, os cientistas tambm acham que o rob pode ser utilizado em situaes difceis e perigosas para os seres humanos. Porm, sua fabricao em srie ainda no vivel.

Rob-empregada:

Mahru-ZCrdito: AFP

O sonho dos Jetsons virou realidade

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reportagemr

Mecatrnica Fcil n54

Newton C. Braga

O ar um isolante somente at o ponto em que a tenso a que esteja submetido seja suficientemente alta para provocar sua ionizao. Nessas condies, os tomos perdem seus eltrons e o ar se torna condutor de eletricidade.

o que acontece quando a ten-so presente numa nuvem, devido ao acmulo de cargas, se torna suficien-temente alta para que o ar no consi-ga mais isol-la. Figura 1.

Para que o ar se torne condutor preciso haver uma tenso mnima aplicada, a qual depende da distncia entre os elementos que se manifes-tam e tambm do seu formato.

Em suma, existe um valor mnimo de tenso para cada centmetro de distncia no ar que provoca a ioniza-o tornando-o ento condutor.

CentelhamentoNa maioria dos casos o fenmeno do centelhamento indesejvel, podendo causar problemas de funcionamento e at mesmo a queima de componentes. Por que o centelhamento ocorre e como ele se manifesta so os temas desse artigo de grande interesse, principalmente para os que trabalham com equipamentos onde altas tenses esto presentes.

Este valor mnimo de tenso da-do pela rigidez dieltrica do ar, a qual depende de sua umidade, da presso e da temperatura.

O centelhamento , ento, a ma-neira segundo a qual a descarga atravs do ar se manifesta, quando a rigidez dieltrica deste elemento vencida com a passagem de uma cor-rente (figura 2).

O raio uma manifestao do cen-telhamento, mas numa escala muito grande devido quantidade de cargas envolvidas e tambm s tenses.

Para o caso do ar, em vista de suas caractersticas fsicas serem mais ou menos constantes, pela dis-tncia mxima em que ainda ocorre um centelhamento, pode-se ter uma ideia da tenso existente entre os dois pontos.

1Tenso alta na nuverm provoca o surgimento do raio.

2Centelhamento

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reportagem r

Mecatrnica Fcil n54

Para uma presso de 760 mm de mercrio (1 atm) e uma temperatura de 25C, o gradiente de rompimento do dieltrico da ordem de 30 kV/cm, o que significa que para saltar uma distncia de 1 cm preciso uma tenso mnima de 30 000 volts, des-de que a frequncia da alta tenso seja suficientemente baixa para dar tempo de ocorrer a ionizao do ar.

Esse gradiente depende do forma-to dos eletrodos, sendo vlido para o caso da descarga entre dois conduto-res esfricos.

Para outros formatos de eletro-dos, o valor da rigidez dieltrica menor para o caso de eletrodos com pontas devido justamente ao efeito das pontas.

importante observar que esta grandeza varia de acordo com a umidade do ar tambm. Em suma, se uma fasca saltar a uma distn-cia de 2 cm no mximo, podemos com bom grau de aproximao di-zer que a sua tenso da ordem de 20 000 volts.

Na tabela 1 temos a rigidez diel-trica de alguns materiais.

3As carpas acumulam-se na ponta do condutor.

4Torniquete eltrico.

5Modos de dobrar uma trilha de circuito impresso.

6Fiapos ajudam na formao do centelhamento.

7Dispositivos centelhadores.


reportagemr

Mecatrnica Fcil n54

Efeito das pontasConforme vimos, o centelhamento

tambm depende do formato dos ele-trodos. Nos condutores que possuam pontas isso se manifesta de maneira acentuada.

Na realidade, em um condutor eletrizado, as cargas tendem a dis-tribuir-se de tal modo a haver um acmulo maior nas regies de maior curvatura, ou seja, nas pontas . Assim, para o condutor da figura 3 as cargas acumulam-se em maior quantidade na parte mais pontuda , e se sua curvatura for muito grande, ou seja, se esta ponta for aguada, o acmulo ser tal que pode ocor-rer uma fuga ou escape das cargas eltricas.

Eletrizando-se um corpo dotado de uma ponta com uma carga de grande valor ( sob potencial muito alto) pode-se observar a fuga das cargas sob a forma de um vento que, em alguns casos, ioniza o ar aparecendo sob a forma de pequena chama azulada.

O torniquete eltrico, mostrado na figura 4 aproveita este efeito. Trata-se de uma pequena hlice de pontas aguadas, a qual colocada em conta-to com um corpo carregado gira com fora e velocidade que dependem da carga fornecida pelo corpo. O que acontece que a fuga das cargas pelas suas pontas faz com que surja uma fora capaz de impulsion-la.

O Motor Inico tambm funciona segundo o mesmo princpio.

Evitando o CentelhamentoO centelhamento entre dois pon-

tos de um circuito quando uma alta tenso se manifesta revela um curto-circuito, com a presena de uma alta corrente e a dissipao de elevadas quantidades de energia.

Isso significa que deve-se evitar que isso acontea, principalmente nos circuitos que trabalham com al-tas tenses.

Uma primeira forma de se evitar o centelhamento com o isolamento dos pontos do circuito em que altas tenses estejam presentes e inclusi-ve com a manuteno de distncias seguras de outros pontos em que as centelhas possam saltar.

Outra maneira consiste em se evi-tar pontas ou quinas que permitam a

manifestao do efeito das pontas. Conforme ilustra a figura 5, curvas em ngulos retos de placas de circui-to impresso que conduzam altas ten-ses so pontos em que pode surgir o centelhamento.

Da mesma forma, fiapos de fios de conexo que tenham pontas tam-bm ajudam na formao de cente-lhas, observe a figura 6.

Quando a Centelha ajudaQuando uma alta tenso peri-

gosa para um circuito e em lugar de isol-la devemos arranjar um modo de desvi-la para a terra, possvel aproveitar a centelha para isso.

Podemos ento usar dispositivos centelhadores, exemplo na figura 7, muito comuns em modems e outros dispositivos ligados linha telefni-ca, sujeitos portanto a surtos de alta tenso devido a descargas atmosf-ricas.

Esses dispositivos so formados por dois eletrodos com pontas, muito prxi-mos, mas sem encostar um no outro.

Material Rigidez Dieltrica (V/m)

Ar 3 x 106Baquelite 24 x 106Borracha de Neopreno 12 x 106

Nylon 14 x 106Papel 16 x 106Polistirene 24 x 106

Vidro Pyrex 14 x 106

Quartzo 8 x 106leo de Silicone 15 x 106Titanato de Estrncio 8 x 106Teflon 60 x 106

T1

O do lado inferior da foto, por exemplo, tem uma borboleta que permite ajustar a distncia e portanto a tenso mnima em que ocorre a centelha.

Ligados em paralelo com uma li-nha externa, sujeita a surtos, veja a figura 8, eles curto-circuitam a alta tenso que forma ento uma cente-lha entre os eletrodos.

Um outro tipo de centelhador, co-mum em equipamentos eletrnicos ligados linha telefnica, exibido na figura 9.

ConclusoPelo que vimos, o centelhamento

indevido um fenmeno indesejvel que pode por em risco os componen-tes de um circuito eletrnico sens-vel.

No entanto, podemos aproveitar esse fenmeno para a criao de dispositivos de proteo. Esses dis-positivos se mostram teis principal-mente na proteo contra descargas eltricas atmosfricas que possam ocorrer em linhas externas.

8O centelhador curto-circuitoa a alta tensao e provoca uma antelha

9Outro tipo de centelhamento, comum em aparelhos liador linha telefnica

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As heurecas de

Arquimedesicones da Mecatrnica

Mecatrnica Fcil n54

Natlia F. Cheapetta

A palavra heureca ficou fa-mosa aps um homem nu e molhado sair pelas ruas gritando heuuureca, heuuuureca, o que, em grego, signi-fica achei, achei. O homem era Ar-quimedes, grande matemtico, fsico e inventor de vrias frmulas e des-cobertas que utilizamos at hoje na mecnica.

Filho do astrnomo Fdias, nasceu em 287 a.C.. Desde pequeno era in-teressado pela profisso do pai e aos poucos descobriu o gosto pela mate-mtica, especificamente pela geome-tria. Natural de Siracusa, atual Siclia, tornou-se famoso pelos seus feitos grandiosos. Quando jovem foi estudar em Alexandria, bero de grandes pen-sadores e local da mais famosa biblio-teca de todos os tempos.

Ao retornar terra natal, suas in-venes passaram a ser verdadeiros espetculos. Multides aglomeravam-se para assistir s ideias mirabolantes, tais como o levatamento de um navio encalhado por um homem com idade avanada, com o uso de um aparelho feito da combinao de vrios troncos de madeira.

Outras histrias tambm ficaram conhecidas por causa de suas des-

cobertas. A mais famosa foi o epi-sdio da coroa. Heron II, soberano de Siracusa, o chamava sempre que precisa resolver algum problema. Certo dia, pediu a um joalheiro que fizesse uma coroa com uma deter-minada quantidade de ouro. Aps receber o produto j pronto, descon-fiou que o homem o tentara enganar, misturando outra substncia ao ouro e pegando parte para si.

O soberano, para tirar a dvida, chamou imediatamente Arquimedes e designou-lhe a tarefa de descobrir se a quantidade de ouro usada na coroa era a mesma que ele havia dado ao joalheiro. Para descobrir esse dado no foi fcil. Na poca, o maior problema era medir o volume da coroa. Dada a complexidade de seu desenho, era quase impossvel descobrir sua densidade.

A soluo apareceu na hora do banho de Arquimedes. Ao entrar na banheira, o matemtico percebeu que o nvel da gua subia e ao sair, o n-vel baixava. Ao ver a importncia da descoberta, saiu pelas ruas gritando heureca, heureca. O fato de no ter se vestido antes foi o que fez o epis-dio ser to famoso.

Com isso, submergindo a coroa e marcando o nvel da gua, Arquimedes descobriu que ao submergir o equiva-lente a 1 kg de ouro, os nveis eram diferentes. Assim chegou concluso de que o joalheiro tentara enganar o rei, misturando prata ao ouro para pro-duzir o objeto.

Outro feito histrico foi a colabo-rao do cientista durante as guerras Pnicas, entre Roma e Cartago pe-la conquista do Mediterrneo. Suas ideias renderam algumas mquinas de guerra que ajudavam na defesa de Si-racusa, tais como o espelho de Arqui-medes, que tinha como objetivo cegar os soldados que se aproximassem das muralhas. Construiu tambm catapul-tas infalveis e alavancas gigantescas capazes de tombar e afundar navios inimigos. Mesmo com muito esforo, Roma conseguiu tomar Siracusa em 212 a.C.

Quanto a sua morte, vrias ver-ses no oficiais apareceram na internet, em livros e no discurso de historiadores. Uma delas conta que um soldado romano, encarregado de levar Arquimedes para os generais, encontrou o cientista compenetrado em seus desenhos. Ao no receber

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i cones da Mecatrnica


1Exemplo da balana desequilibradaCrditos: Natlia F. Cheapetta

3Denominao das partes da tesoura. Crditos: Carlos C. Tartaglioni

4Exemplo da tesouraCrditos: Carlos C. Tartaglioni

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2Equilbrio da balanaCrditos: Natlia F. Cheapetta

ateno, o soldado sentindo-se ofen-dido, o matou. Outra verso diz que Arquimedes estava carregando uma arca com manuscritos e instrumentos, quando soldados, suspeitando que eles estivesse escondendo alguma coisa, ordenaram-lhe que entregasse a arca. Como Arquimedes se recusou a faz-lo, foi morto.

Apesar das teorias sobre sua morte, de uma coisa temos certeza: Arquimedes no foi s um cientista, matemtico, fsico e inventor, foi o pio-neiro de grandes frmulas que utiliza-mos at hoje na mecnica e em outras reas do conhecimento.

A teoria na prticaA teoria da alavanca, de Arquime-

des, nos apresenta uma noo me-cnica do trabalho realizado por uma fora atuante. A lei consiste em que Dois pesos se equilibram a distncias reciprocamente a eles proporcionais, ou seja, dois objetos diferentes podem ficar equilibrados se a distncia entre eles e um ponto de apoio for proporcio-nal fora exercida por cada objeto.

Exemplo: Em uma balana coloca-mos 1 kg de pregos, de um lado, e 2

kg do mesmo objeto, do outro (figura 1). O que devemos fazer para chegar ao equilbrio?

Quem respondeu retirar 1 kg de um prato e assim deixar os dois com quantidades iguais acertou. Mas, va-mos supor que no podemos mexer na quantidade exata que est na balana. Como fazer com que dois pesos dife-rentes se equilibrem? Naturalmente, um lado pesar mais que o outro.

Podemos observar que ambos os braos esto com a mesma dis-tncia at o eixo. Para chegarmos ao um equilbrio entre os dois pesos diferentes, e responder a pergunta acima, devemos modificar a distn-cia entre os braos at o eixo. Mo-vendo a bacia com os 2 kg para mais perto do ponto de apoio, podemos equilibrar os braos, mesmo que as distncias deles at o eixo sejam desiguais.(figura 2)

Ou seja, quanto maior a distn-cia entre o brao 1 e o eixo, menor dever ser a fora aplicada (1 kg < 2 kg) na bacia, chegando assim ao equilibrio de ambas as partes.

O mesmo acontece com outros tipos de materia. Observamos agora

uma tesoura e nomeamos suas par-tes como: os dois cabos so os bra-os de ao, onde aplica-se a fora da pessoa que utilizar o objeto, a ponta o brao de resistncia, onde a fora aplicada para fazer um cor-te, e por fim o eixo o ponto de apoio, onde os braos se encontram (assim como na balana, figura 3).

Para ter uma ideia da fora ne-cessria para cortar um papelo ou cartolina, imagine-se fazendo o mes-mo trabalho com apenas o brao de resistncia, ou a ponta (figura 4). E depois utilize os cabos da tesoura pa-ra fazer o mesmo tipo de corte.

A fora aplicada em ambas situ-aes diferente. Na primeira vez, o trabalho foi realizado sem o eixo, s com o brao de resistncia, dei-xando o trabalho mais difcil e pe-sado. Na segunda vez, utilizando o brao de ao e o eixo como ponto de apoio, o trabalhador precisou de menos fora para fazer o mesmo ti-po de corte.

Portanto, podemos concluir que para equilibrar diferentes pesos ou diminuir a fora aplicada para realizar um trabalho pesado, necessitamos de um ponto de apoio. Com isso, a fora que precisaramos fazer ser atenuada.

Vemos tambm que quanto maior for a distncia entre o eixo e o bra-o de ao, menos fora deveremos fazer para mover algo pesado, fazer cortes difceis ou equilibrar pesos di-ferentes. Tenho certeza que agora, com a teoria de Arquimedes fresca em sua memria, ser mais fcil rea-lizar alguns trabalhos. Em tempo de chuvas e enchentes, imagina se um carro fica atolado. Fica a dica!

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montagem m


Renato Paiotti

A necessidade de trans-portar objetos de um ponto A at um ponto B de uma forma automatizada j conhecida mundo moderno, por exemplo, aeroportos onde transpor-tam as bagagens por um labirinto de esteiras controladas por computado-res ou em esteiras de caixas de su-permercados.

Mesmo nos mais complicados sistemas aplicados em linhas de pro-duo, como nos empregados em aeroportos, a lgica praticamente a mesma, isto , um motor faz uma esteira girar e um sistema de controle corta o fornecimento de energia quan-do um sensor acionado. E tambm, nos casos dos aeroportos, onde o motor no interrompido, mas um brao acionado, mudando de estei-ra determinada bagagem.

Os sensores aplicados para a mo-nitorao dos elementos que esto trafegando sobre a esteira podem ser

Esteira rolante com o

Modelix RS55 Veja neste artigo a montagem, passo a passo, de uma esteira automatizada, com parada acionada por um sensor de luz, utilizando o kit RS55 da Modelix. Trata-se do mesmo utilizado para a montagem do Rob-Garra, mas com um adicional, o pedao de papel tirado de uma bobina de calculadora.

pticos, o que inclui sensores de luz (LDR), leitores de cdigo de barras e sensores de cores, bem como os sensores de peso, os magnticos e os mais modernos que usam leitores RFID, que so etiquetas pregadas aos elementos que trafegam pela esteira. Cada etiqueta possui um circuito in-tegrado, sendo que ela envia dados gravados nele via radiofrequncia para um leitor que, por sua vez, executa to-das as operaes cabveis sobre ele.

Outro sistema mais sofisticado consiste na utilizao de cmeras que, atravs de softwares, podem fa-zer uma seleo baseadas em requi-sitos pr-programados, de produtos a serem separados. Um exemplo a mquina de selecionar batatas da Key Technology, que exibimos na figura 1, esta mquina filma as batatas que passam pela esteira e verifica tama-nho, cor e manchas, alm de saber se a batata est cortada ou podre.

Material UsadoUtilizamos para montar esta estei-

ra o kit RS55, um rolo de papel para calculadora e um kit Turbo da prpria Modelix.

possvel tambm fazer a monta-gem sem usar o kit Turbo. Empreguei este kit para aprimorar a montagem original, pois utilizei todas as chapas retas do kit RS e precisei de mais du-as, que encontrei no kit Turbo. Entre-tanto, pode-se emendar duas chapas pequenas ou reduzir a altura da es-teira. O kit Turbo vem com um motor com reduo, alm de chapas retas e largas, timas para montagens maio-res, bem como alguns terminais que so muito teis para conectar os fios da parte eletrnica.

A bobina de calculadora aquela bobina muito empregada em calcula-doras que imprimem os seus clculos, sendo muito utilizadas em supermer-cados observe a figura 2.

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montagemm


Este tipo de bobina pode ser en-contrado em papelarias, mas se no conseguir, possvel tambm utilizar papel sulfite. Neste caso s cortar tiras de 5,5 cm e emend-las como se fosse uma enorme tira.

A estruturaComearemos a montagem cons-

truindo a base da esteira, onde temos uma chapa reta presa em suas laterais, 4 chapas longas em L que serviro alm de suporte para as hastes-guias do papel, tambm para prender o sen-sor, a roda denteada e os ps da es-teira. Neste ponto vale lembrar que importante colocar todas as porcas do lado de fora da base, pois estas, por terem as pontas chanfradas, podem danificar o papel, j a cabea do pa-rafuso por ser arredondada evita este tipo de problema.

Aps a base da esteira pronta, va-mos partir para a construo dos ps de suporte. Nestes ps utilizamos du-as chapas em formato C que esto presas por 4 chapas retas de 1 X 11 furos, porm em um dos lados esta chapa reta presa em diagonal numa das chapas de base, enquanto a ou-tra fica reta. Na figura 3 vemos como ficam os ps da esteira.

Para unir os dois ps utilizamos mais duas chapas retas com 1 X 11 furos, presas ao centro das outras hastes. Para firmar a montagem, prendemos os ps base da esteira, a haste que ficou na diagonal prende-mos no quarto furo da base, deixando o primeiro p totalmente reto ao solo. Quanto segunda haste, prendemos no quarto furo da base, s que de trs para frente. Notem que a base agora ficou inclinada, o motivo disso vere-mos mais a frente. Lembre-se que as porcas devem ficar do lado de fora pa-ra que no estraguem o papel.

Ainda na parte de baixo da base, iremos acrescentar um chapa em for-mato C para servir de suporte para as pilhas. Adicionamos outra chapa maior, tambm em formato C, para servir de base para o motor, veja na figura 4 que a base do motor fica pre-sa do lado do p que fica inclinado.

Quando os ps estiverem presos na base da esteira, precisaremos dar mais resistncia e aproveitare-mos para criar uma cantoneira para adicionarmos as duas hastes-guia

1Sistema Optyx WPS da Key Technology

2Bobina de calculadora utilizada como esteira

3Os ps da esteira

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montagem m


do papel, sendo uma para a trao do papel pelo motor e a outra para completar.

Estas cantoneiras, que formam um tringulo em cada ponta, tm como fi-nalidade adicionar mais um furo para cada extremo da base, evitando que o papel faa uma curva forada, o que aumenta a resistncia e atrito do pa-pel na base, e isso no queremos que acontea, pois o papel dever deslizar suavemente. importante notar que podemos fazer os dois lados da base iguais, mas resolvemos fazer diferen-tes para aumentar a gama de possibili-dades na montagem (Figura 5).

As hastes-guiasPara evitar que o papel da bobina

se enrosque ou rasgue, adicionamos 4 hastes que serviro de guia, sendo que uma delas, que est conectada no motor, servir de tracionador, e por este motivo tivemos que colocar vrias borrachinhas de presso, veja exemplo na figura 6.

As demais hastes so lisas, sem nenhuma interrupo, sendo que as duas hastes que ficam abaixo da ba-se devem estar afastadas da base e de seus parafusos, presas nos tri-ngulos que formam as cantoneiras. Observe a figura 7.

Motor e engrenagensO motor utilizado o motor que

vem com as rodinhas de patins do Kit RS55, do qual necessitamos remover a rodinha. Se voc tiver o kit Turbo, s aproveitar o motor que vem com ele. Este motor tem uma caixa de reduo embutida, o que ajuda na hora que precisamos de uma rotao baixa.

Entretanto, para o nosso projeto, precisamos diminuir ainda mais a ro-tao, por este motivo iremos colocar no eixo do motor uma engrenagem pequena, e ela estar conectada a uma engrenagem mdia, que por sua vez estar conectada na haste tracionadora do papel.

Esta parte a mais complicada da montagem, pois a preciso impor-tante. Primeiro vamos adicionar uma haste de extenso, presa no p da esteira uma chapa de 1 X 6 furos e fechar um quadrado com uma outra chapa reta de 1 X 11 furos, presa na haste guia tracionadora, conforme mostra a figura 8.

4Base da pilha e base do motor

5As cantoneiras

6Haste do tracionador

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montagemm


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Prendemos o motor com um ex-tensor onde colocamos uma haste que atravessa a chapinha reta de sus-tentao. Acrescentamos nesta haste a engrenagem menor (vermelha) e a mdia acima dela, presa na haste do tracionador. Porm, antes de colocar-mos mais uma chapinha de 1 X 11 fu-ros para prendermos as engrenagens, precisamos reforar esta haste com dois pontos de suporte, e neste caso usamos um parafuso longo, onde adi-cionamos 2 porcas que d a mesma grossura das engrenagens, coloca-mos a chapa e por fim prendemos a chapa com mais uma porca, conforme ilustra a figura 9.

Colocamos uma pequena borra-cha na engrenagem menor para dar mais segurana para a haste, pois com a vibrao, a chapinha poder se soltar.

A parte eletrnicaA parte eletrnica utilizada a

mesma apresentada pelo fabricante na montagem do Rob-Garra, mas usamos somente uma etapa, pois es-se rob usa 2 motores para as rodas e dois sensores para analisar na to-mada de deciso para que lado virar. Em nosso caso, somente um sensor e um motor sero suficientes.

Resolvemos usar 4 pilhas peque-nas para alimentar o motor e mais 4 pilhas para o sensor e rels, a razo disso que o motor consome mais energia que o sensor, e como ele no tem um diodo de controle contra os surtos, ele pode interferir no TIP122.

Adicionamos uma chave liga/desliga ao sensor atravs de uma PONTE: uma vez a chave acionada, o circuito alimentado, se o sensor (LDR) receber luz ele conduz, e por sua vez aciona o rel, que passa a

estar fechado. O rel estando fecha-do, alimenta o motor que est conec-tado s pilhas atravs de um outra ponte. Quando o sensor bloquea-do, ou seja, quando um objeto entra em sua frente, ele para de conduzir, desarmando ou abrindo o rel, que por sua vez corta a alimentao do motor. Na figura 10 temos o esque-ma eltrico do sistema.

Com as pilhas no suporte e as pla-cas devidamente presas, prendemos o sensor no canto da base da esteira,

7Hastes inferiores

8Base de sustentao das engrenagens

9Montagem do sistema de engrenagem do tracionador

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montagem m


de forma que ele fique voltado para dentro e bem rente base da esteira, conforme exibe a figura 11.

importante notar que colocamos uma pequena rosca afastadora no sensor com um parafuso longo, isso porque a chapinha, que metlica, iria curto-circuitar a placa do sensor que deve estar inclinada para ficar o mais rente possvel na esteira.

Colocando a esteiraCorte um bom pedao de papel da

bobina de calculadora, corte a ponta de forma reta. Com uma fita crepe ou um durex, cole metade da fita no formato transversal, pois a outra metade ir prender o outro extremo da fita. Pas-se o papel pelas hastes-guias e veja exatamente onde uma ponta encontra a outra, faa um corte reto e cole a ou-tra metade da fita no papel. Repita a operao, mas agora na parte superior do papel, observe a figura 12.

ConclusoEsta montagem mais uma de v-

rias que fizemos usando o kit Modelix, com o intuito de apresentar para quem gosta de montar engenhocas uma outra soluo de montagem.

Para os professores, um material de base para mostrar que mecatr-nica no se resume a robs que se-guem trilhas, tudo bem que isso seja interessante, j montei um tambm, mas no tudo.

Tenho certeza de que as pessoas que iro montar esta esteira, colocaro algo a mais, e faro este mesmo pro-jeto com muito mais requinte, e para aqueles que fizerem isto gostaria de re-ceber uma foto da montagem final para divulgarmos na web outras maneiras de fazer esta mesma montagem.

10O Esquema eltrico do sistema

11Colando o papel, formando a esteira

12Evitando o curto do sensor

f

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Os fios esmaltados, tambm chamados de AWG ou magnticos, so condutores de cobre recobertos por uma fina capa de esmalte isolante.

Estes fios, ao contrrio do que mui-tos pensam, so completamente isola-dos de modo que, ao enrolarmos uma bobina, mesmo que as espiras fiquem umas sobre as outras, entre elas no existe nenhum contato eltrico.

Conforme a aplicao, devemos utilizar fios de espessuras diferentes. Deste modo, existem disponveis fios de uma certa quantidade de espes-suras, os quais so identificados por cdigos ou nmeros.

A identificao mais conhecida feita pelo cdigo AWG (American Wire Gauge) que parte do fio mais grosso com o nmero 0000 e vai at o mais fino com o nmero 44. (Exis-tem aplicaes especiais que podem at usar fios mais finos que o 44, mas neste caso seu manuseio deve ser fei-to exclusivamente por mquinas dada a sua delicadeza, uma vez que o fio 44 mais fino que um fio de cabelo!)

Outra forma de especificar a es-pessura desses fios em milmetros, atualmente mais adotada em nosso pas, por estar justamente no sistema mtrico decimal.

Trabalhando com

fios esmaltados

No projeto de dispositivos que usam estes fios precisamos conhecer tanto suas caractersticas eltricas quanto suas caractersticas mecnicas, tais como o peso por metro (ou quilme-tro), a espessura, o dimetro, etc.

Damos, ento, uma tabela de fios a partir da qual explicaremos o sig-nificado de cada especificao com dicas que ajudam o leitor a trabalhar melhor com eles.

Na tabela 1, temos uma tabela de converso de AWG para milmetros e SWG (polegadas).

Nmero AWGA numerao dos fios esmaltados

padronizada de tal forma que ao menor nmero corresponde a maior espessura.

Observao: Uma outra nume-rao a SWG, havendo tabelas de correspondncias entre as duas. Ten-do em vista que adotamos normal-mente a numerao AWG na maioria de nossos projetos, ser esta a tabela tomada como base neste artigo.

DimetroO dimetro do fio muito impor-

tante para o clculo de um dispositivo que o utilize. Este dimetro vai deter-

minar a rea til do fio e portanto ou-tras caractersticas eltricas tais como a resistividade, a capacidade mxima de corrente, etc.

Para os fios de maior espessura muito fcil determinar o seu nmero AWG pela simples medida do dime-tro com um paqumetro ou at mesmo com uma rgua (existem rguas es-peciais que at so dadas de brinde em revistas, ou vendidas em casas de ferramentas que possuem furos para medida de fios).

Basta encontrar o furo onde o fio se encaixa e ler ao lado seu dimetro ou nmero AWG). Para os fios mais finos, entretanto, se no dispusermos de um micrmetro, que o instrumen-to mostrado na figura 1, a medida direta fica difcil.

frequente encontrarmos monta-dores que aproveitam fios esmaltados de velhos transformadores e bobinas, porm eles no so capazes de identi-ficar os nmeros AWG desses fios por no terem como medir seus dimetros.

H, entretanto, um processo muito simples para determinar a espessura de um fio esmaltado com a ajuda de um lpis comum e uma rgua.

Este processo ser explicado mais adiante neste mesmo artigo.

Uma grande quantidade de dispositivos e com-ponentes eletrnicos como bobinas, motores, solenoides, rels, e choques de RF so fabri-cados com fios esmaltados das mais diver-sas espessuras. O projetista e o montador, frequentemente, se veem diante de grandes dificuldades para calcular a quantidade de fio esmaltado necessria a uma aplicao, assim como para determinar a espessura de um fio que seja aproveitado de um componente fora de uso, ou encontrado numa bobina em esto-que sem especificaes. Como fazer tudo isso o que veremos neste artigo.

Newton C. Braga

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S.W.G. Nmero do fioA.W.G. ou B&S

A.W.G. Metrico

Polegadas Calibre Polegadas Milmetros0.0180 26 0.0159 0,40380.0164 27 0.0142 0,36060.0148 28 0.0126 0,32000.0136 29 0.0113 0,28700.0124 30 0.0100 0,25400.0116 31 0.0089 0,22610.0108 32 0.0080 0,20320.0100 33 0.0071 0,18030.0092 34 0.0063 0,16010.0084 35 0.0056 0,14220.0076 36 0.0050 0,12700.0068 37 0.0045 0,11430.0060 38 0.0040 0,10160.0052 39 0.0035 0,08890.0048 40 0.0031 0,07870.0044 41 0.0028 0,07110.0040 42 0.0025 0,06350.0036 43 0.0022 0,05590.0032 44 0.0020 0,05080.0028 45 0.0018 0,04570.0024 46 0.0016 0,04060.0020 47 0.0014 0,03500.0016 48 0.0012 0.03050.0012 49 0.0011 0,02790.0010 50 0.0010 0,0254

51 0.00088 0,022452 0.00078 0,019853 0.00070 0,017854 0.00062 0,015855 0.00055 0,014056 0.00049 0,0124

S.W.G. Nmero do fioA.W.G. ou B&S

A.W.G. Metrico

Polegadas Calibre Polegadas Milmetros0.500 0000000 (7/0) ... ...0.464 000000 (6/0) 0.580000 ...0.432 00000 (5/0) 0.516500 ...0.400 0000 (4/0) 0.460000 11,6840.372 000 (3/0) 0.409642 10,4040.348 00 (2/0) 0.364796 9,2660.324 0 (1/0) 0.324861 8,2520.300 1 0.289297 7,3480.276 2 0.257627 6,5430.252 3 0.229423 5,8270.232 4 0.2043 5,1890.2120 5 0.1819 4,6210.1920 6 0.1620 4,1150.1760 7 0.1443 3,6650.1600 8 0.1285 3,2640.1440 9 0.1144 2,9060.1280 10 0.1019 2,5880.1160 11 0.0907 2,3040.1040 12 0.0808 2,0520.0920 13 0.0720 1,8290.0800 14 0.0641 1,6280.0720 15 0.0571 1,4500.0640 16 0.0508 1,2910.0560 17 0.0453 1,1500.0480 18 0.0403 1,0240.0400 19 0.0359 0,91190.0360 20 0.0320 0,81280.0320 21 0.0285 0,72390.0280 22 0.0253 0,64260.0240 23 0.0226 0,57400.0220 24 0.0201 0,51060.0200 25 0.0179 0,4547

T1

Seco em milmetros quadrados

Esta indicao muito importante para o projeto por diversos motivos: podemos, por exemplo, dizer que a seco do fio, indicada na figura 2, determina a capacidade mxima de conduo de corrente do dispositivo em que ele vai ser usado.

Para os fios esmaltados comuns, a capacidade de corrente da ordem de 3,2 ampres por milmetro quadrado.

Outra caracterstica determinada pela seco do fio a sua resistn-cia por metro. Em tabelas, temos a resistncia por quilmetro para cada espessura de fio.

Para cada milmetro quadrado te-mos uma resistncia da ordem de 16,3 ohms por quilmetro. Observe que a resistncia aumenta quando o fio se

torna mais fino, o que implica na ne-cessidade de se aplicar uma relao de proporo inversa nos clculos.

Nmero de espiras por centmetro

Quando enrolamos uma bobina com espiras adjacentes muito im-

portante saber quantas espiras de fio usado teremos em cada centmetro linear desta bobina.

Isso influi no s no clculo da indutncia, mas tambm na escolha do tipo de forma usada. Na figura 3 vemos como esta especificao obtida.

1Micrmetro.

2Seco circular do fio (mm2).


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Para uma bobina com elevado nmero de espiras, esta informao possibilita a determinao de quantas camadas de fio sero necessrias e de que espessura ficar o enrolamen-to final, conforme ilustra a figura 4.

Neste ponto, entra em cena um tipo de clculo importante que os lei-tores sempre solicitam: como calcular o comprimento do fio necessrio para se enrolar uma determinada bobina?

Bobina com camada nica de fio esmaltado

Neste caso aplicamos a seguinte frmula:

Para o fio 28 e 100 espiras teremos: Devemos ento calcular o compri-mento do fio que, conforme j vimos, 3,14 metros.

Aplicamos ento a frmula:Exemplo: Quantos metros de fio

esmaltado precisamos para enrolar 100 espiras em um basto de ferrite de 1 cm de dimetro?

Ento temos:L = ? (a calcular)R = 0,5 cm (metade do dimetro)n = 100 espirasAplicando a frmula:

L = 2 x x R x n

Onde:L o comprimento do fio em em centimetros = 3,14 - constanteR = raio da bobina em cent-metros ou metade do dimetro

L = 2 . 3,14 . 0,5 . 100

L = 314 cm ou 3,14 metros

O comprimento do enrolamento pode ser conhecido em funo do tipo de fio usado. Supondo-se que o fio seja o 28 (AWG) com as espiras adjacentes (uma encostada na outra), conforme mostra a figura 5, teremos:

Onde:X o comprimento do enrola-mento em centmetrosn = o nmero de espirask = o nmero de espiras por centmetro, obtido na quarta coluna da tabela

X =nk

kg por quilmetroOs fios esmaltados podem ser ad-

quiridos por peso, de modo que im-portante saber determinar quanto pesa um certo comprimento de fio necessrio ao enrolamento de um componente.

Isso tambm d uma ideia do peso final do componente, se for o caso.

Resistncia em ohms por quilmetro

muito importante saber qual vai ser a resistncia final de uma bobina em ohms. No caso de um rel ou so-lenoide, por exemplo, ela determina a corrente de acionamento e conse-quentemente a intensidade do campo magntico produzido. Essa grandeza tambm determina o fator Q ou seleti-vidade de uma bobina, o que impor-tante nas aplicaes em que ela for usada em circuitos ressonantes.

Para calcular a resistncia, o pro-cedimento o seguinte:

Suponhamos que desejamos cal-cular a resistncia hmica da bobina que tomamos como exemplo nos itens anteriores: 100 espiras de fio 28 em um basto de ferrite de 1 cm de dimetro.

X =100

= 3,52 cm28,4

Para 100 espiras de fio 28 num basto de 1 cm de dimetro temos:

R = ?Ry = 212,5 ohms por quilmetroX = 3,14 metros

R =(Ry X)

1000Onde:R a resistncia do enrola-mento em ohmsRy o valor em ohms por quilmetro do fio usado obtido na tabelaX o comprimento do fio usado no enrolamento

Observe que muito importante usar as unidades corretas em cada caso.

Nos circuitos de sintonia, esta resistncia importante na determi-nao do fator de qualidade (fator Q), o qual est relacionado com a seletividade do circuito, conforme j salientamos.

R =(212,5 3,14)

= 0,667 ohms1000

3N de espiras por cm em uma bobina

4N de camadas de fio necessrio p/ a bobina

5Espirais enlatadas uma junto outra

6Enrolando 10 espirais adjacentes em um lpis comum


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N AWG ou B&S Espiras por cm Esmalt. Espira por cm com isolao entre camadas12 4,75 17,413 5,32 21,914 5,95 27,215 6,57 34,216 7,46 4317 8,33 5418 9,3 67,719 10,4 8420 11,5 10521 13 13122 14,5 16523 16,2 20524 18,3 21925 20,4 27126 22,8 31427 25,7 405

T2

Capacidade em ampresEsta informao muito importan-

te para o projeto de transformadores, solenoides e rels, onde os fios so percorridos por correntes intensas.

O fio esmaltado apresenta uma certa resistncia, como podemos ver pela prpria tabela. Com a circulao de uma corrente intensa, em vista desta resistncia, produzida uma certa quantidade de calor que deve ser previsto no projeto.

Se o calor for excessivo, ele pode-r causar a queima do componente (queima do isolamento) ou o prprio ropimento do fio por fuso. A capaci-dade de corrente em ampres permite

ainda que um pequeno pedao de fio esmaltado seja usado como fusvel.

claro que a corrente indicada na tabela a mxima para aplicaes normais. A corrente em que vai ocor-rer o rompimento do fio bem maior.

Determinao do nmero AWG de um fio ou sua espessura

O procedimento que indicamos vlido para fios de numerao entre 12 e 40, aproximadamente.

Para 10 espiras e fios entre nme-ros 12 e 20 AWG, temos a tabela 2.

O procedimento para identificao de um fio esmaltado deve ser o seguinte:

Enrole 10 espiras do fio desco-nhecido em um lpis comum com as espiras bem encostadas umas nas outras (enrolamento cerrado), porm, sem encava-lar, veja exemplo na figura 6.

Mea o comprimento do enrola-mento com uma rgua, confor-me mostra a figura 7.

Se o comprimento for superior a 8,1 milmetros, ento o fio tem espessura entre 12 e 20 e vo-c poder consultar a tabela 2 diretamente. Por exemplo, 11,5 mm corresponde ao fio 20.

Trabalhando com fios esmaltados

Para soldar os extremos de uma bobina enrolada com fio esmaltado precisamos raspar a fina capa de es-malte isolante.

No ponto em que que fazemos esta raspagem com uma lmina, por exem-plo, o esmalte removido e a solda po-de pegar; ou se for para um conector, ele no ter seu contato prejudicado.

Para os fios muito finos existem pro-cedimentos melhores para se remover a capa de esmalte. Um deles consiste em se fazer uso de um fsforo e uma lixa, conforme indica a figura 8.

Com cuidado, usamos o fsforo passando-o rapidamente aceso perto do fio para queimar apenas a capa de esmalte, que depois ser removida com a lixa. Se o fio for muito fino, o fogo do fsforo poder derret-lo, da a necessidade de se passar muito r-pidamente o fsforo.

Fios esmaltados finos podem ser emendados com uma solda feita por um palito de fsforos ou vela, veja a figura 9.

Basta torcer os fios, que devem ser emendados, e colocar este ponto sob a ao de uma chama. As pontas de-vem fundir-se, formando uma pequena esfera.

Bobinas pequenas de fios grossos no precisam de formas, pois podem ser auto-sustentadas conforme mos-tra a figura 10.

J as bobinas de fios muito finos precisam de formas que devem ser materiais isolantes no magnticos ou ferrosos como o plstico, fibra ou mes-mo papelo. Nestas formas podem ser encaixados ncleos de materiais ferrosos. f

7Medindo o comprimento da bobina com uma rgua

9Emenda p/ fios esmaltados finos

8Remoo da capa de esmalte do fio

10Bobina pequena com fios grossos


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Um reed-switch bsico consiste em um par de lminas de metal colocadas no interior de um bulbo de vidro cheio de gs inerte, conforme mostra a figura 1.

Quando um campo magntico age sobre as lminas, elas se atraem e encostam uma na outra fechando o circuito eltrico. O gs inerte evita o desgaste dos contactos pela ao do ar quando ocorre faiscamento.

Variaes desta disposio pode incluir diversos contatos permitindo a reverso de corrente ou a comutao, observe a figura 2.

A pequena massa dos contatos com uma inrcia reduzida faz com que este tipo de componente seja ideal para ser usado como sensor em muitas aplicaes industriais, robti-ca, mecatrnica, eletrnica de consu-mo e automotiva (embarcada).

O abrir e fechar rpido dos conta-tos pode gerar pulsos de controle que no seriam conseguidos com outros tipos de interruptores de ao mais lenta. Podemos us-los para medir a rotao de peas, controlar o mo-vimento rpido de partes mveis de um mecanismo, ou mesmo detectar a passagem rpida de objetos numa linha de produo.

Entretanto, a maioria dos reed-switches especificado para tra-balhar com correntes muito baixas, normalmente inferiores a 1 ampre. Isso significa que picos de corrente (quando determinadas cargas so co-mutadas) podem causar um desgaste prematuro destes componente, ou mesmo sua falha.

Reed-SwitchesOs reed-switches (interruptores de lminas) podem ser usados como sensores, rels, chaves interrupto-ras ou comutadoras, e em muitas outras aplicaes em que um campo magntico utilizado para fechar ou comutar contatos. No entanto, os reed-switches so dispositivos de baixa corrente e bastante deli-cados em relao ao uso. Ao comutar determinadas cargas preciso ter certos cuidados que so, justa-mente, o assunto deste artigo. Newton C. Braga

Com a finalidade de se evitar estes problemas, o projetista que trabalha com reed-switches precisa levar em conta as propriedades dos circuitos que devem ser comutados e, even-tualmente, acrescentar elementos de proteo ao circuito.

A seguir, como sugesto dos pr-prios fabricantes de reed-switches, da-mos alguns circuitos que so usados quando estes problemas ocorrem.

Cargas IndutivasQuando estiver controlando cargas

indutivas, o reed-switch deve ser pro-tegido contra as altas tenses que so

geradas no instante em que o circuito aberto. Dependendo da indutncia da carga as tenses geradas podem ser de centenas de volts, mesmo quando o circuito alimentado com tenses muito mais baixas. Estas altas tenses causam a produo de uma fasca en-tre os contatos o que o fator respon-svel por sua deteriorao.

Existem diversas possibilidades de circuitos de proteo, as quais so exibidas a seguir.

Na figura 3 temos um primeiro circuito em que usamos um capacitor e um resistor para amortecer a alta tenso gerada.

1Um reed-switch bsico (2 terminais)

2Reed-switch com 3 terminais

3Circuito de amortecimento RC

4Circuito de proteo com TVS

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Um segundo circuito de proteo apresentado na figura 4 e faz uso de um TVS.

Os TVS (Transient Voltage Su-ppressos) so diodos zener de alta velocidade projetados para proteger circuitos contra picos de tenso. Pode ser usado, tambm, um varistor neste tipo de aplicao.

Finalmente, observamos na figu-ra 5 a proteo mais tradicional que temos empregado na maioria dos cir-cuitos desta revista, principalmentem nos que fazem uso de transistores.

Neste circuito temos um diodo polarizado no sentido inverso de tal forma que ele coloca em curto a al-ta tenso gerada na carga indutiva, quando ela desligada.

Diodos de uso geral como os 1N914, 1N4148 e mesmo retificadores de silcio como os 1N4002, 1N4004, 1N4007, etc, podem ser usados nes-te caso.

Cargas CapacitivasPara cargas capacitivas, o proble-

ma maior ocorre no instante em que

5Circuito de proteo com diodo inverso

6Carga do capacitor C

7Descarga do capacitor C por R

88Circuito de proteo com reistor em srie

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o circuito fechado e uma forte cor-rente (que inicia a carga) circula, po-dendo sobrecarregar o reed-switch. Recursos para minimizar esta corren-te devem ento ser agregados para proteg-lo e prolongar sua vida til.

Na figura 6 mostramos o que acontece quando o circuito ligado e encontra o capacitor C descarregado.

Da mesma forma, na figura 7 te-mos um circuito em que um capacitor se descarrega com uma forte cor-rente inicial, quando o reed-switch fechado.

A corrente inicial de descarga de um capacitor atravs de um circui-to pode chegar a valores dezenas de vezes maiores do que a corrente mxima admitida pelos contatos de um reed-switch. Esta corrente inicial, mesmo durando apenas uma frao de segundo, mas repetindo-se com uma certa frequncia, pode causar o desgaste prematuro dos contatos do reed-swicth.

Um primeiro circuito de proteo dado na figura 8 e consiste em se agregar em srie com o reed-switch

um resistor que limite a corrente ini-cial no circuito a um valor seguro.

Da mesma maneira para o caso de um reed-switch que fecha seus contatos descarregando um capacitor em um circuito, temos na figura 9 o modo de se fazer sua proteo. Neste caso tambm, agregamos um resistor que limita a corrente inicial de descar-ga a um valor seguro.

Lmpadas IncandescentesUm problema importante que deve

ser considerado no uso de reed-swi-tches quando este tipo de inter-ruptor utilizado para controlar uma lmpada incandescente.

Quando o interruptor acionado, o filamento da lmpada se encontra frio e com isso sua resistncia est bastante reduzida. Isso significa que a corrente inicial pode ser de 5 a 10 vezes a corrente nominal da lmpada quando em funcionamento normal, observe o grfico da figura 9.

Esta corrente inicial pode ser mui-to maior que a mxima especificada para o reed-switch e, ainda, levando-

se em conta a resistncia de contato deste componente, pode significar um aquecimento capaz de diminuir sua vida til, ou mesmo comprometer seu funcionamento.

Isso impe que se deve prever al-gum tipo de recurso que limite a cor-rente inicial na lmpada e, portanto, no reed-switch, a um valor seguro.

Uma primeira possibilidade ilustrada na figura 10 e consiste sim-plesmente em se agregar um resistor de baixo valor em srie com a lm-pada.

A presena deste resistor pode ser compensada com o uso de uma tenso um pouco maior que a nominal da lmpada e, em alguns casos, at desnecessria.

Outra possibilidade indicada na figura 11 e consiste em se pr-aque-cer o filamento da lmpada de modo que, ao fechar o circuito, o reed-swi-tch no o encontre com a resistncia to baixa.

Para esta aplicao, um resistor com valor de 3 a 4 vezes a resistncia do filamento da lmpada em opera-o normal ligado em paralelo com o reed switch.

Este tipo de problema tambm de-ve ser considerado em menor escala quando o reed-switch precisa contro-lar um pequeno elemento de aqueci-mento.

Lembramos que a variao da re-sistncia do dispositivo vai depender da diferena entre sua temperatura inicial e a final.

Capacitncias de Cabos

Quando um reed-switch tem de controlar um circuito remoto usando um longo cabo, a capacitncia do ca-bo pode ter os mesmos efeitos de um circuito capacitivo com uma corrente inicial elevada o suficiente para poder causar problemas.

Assim, para os casos em que um reed-switch deve comutar uma carga situada a mais de 50 metros, circuitos de proteo devem ser previstos.

Um destes circuitos exibido na figura 12 e consiste em um retardo para a corrente do reed-switch pelo acrscimo de uma indutncia.

O valor da indutncia agregada de-pende da corrente que deve ser con-trolada e normalmente situa-se entre 500 H e 5 mH. Uma alternativa para f

9Uso do reed-switch com uma lmpada

10Colocao de resistor em srie c/ a lmpada

11Circuito de pr-aquecimento do filamento da lmpadafilamento

12Circuito de proteo com uso de um indutor

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Box 1:

O acionamento de reed-swicthes de for-ma correta exige que o campo magntico externo tenha linhas de fora com orien-tao bem determinada.Na figura A mostramos o modo correto de se posicionar ms para acionamento de reed-switches de acordo com seu for-mato.Veja que os diversos modos de aciona-mento sempre levam em conta que as linhas de fora do campo atuante fiquem paralelas as lminas do reed-switch. Orientaes diferentes podem causar um funcionamento deficiente do componente em qualquer aplicao.

este tipo de proteo consiste em se substituir o indutor por um resistor de baixo valor (10 a 500 ohms).

ConclusoOs reed-switches so extrema-

mente teis e prticos, mas tambm so delicados. Se bem que alguns tipos possam ser usados com corren-tes de at alguns ampres, na maioria dos casos a corrente mxima baixa o suficiente para exigir do projetista cuidados especiais com seu uso.

O que vimos apenas uma amos-tra do que deve ser levado em conta no uso destes componentes.

Se a corrente a ser controlada for muito alta, no se deve deixar de pensar em agregar dispositivos adi-cionais de contorole como TRIACs, SCRs, transistores e mesmo rels de maior potncia. f

APosicionamento correto de ms p/ acionamento de reedswitches

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Newton C. Braga

Os rels utilizados em todos os tipos de aplicao, desde as m-quinas industriais, equipamentos de consumo como eletroeletrnicos e at de uso automotivo podem ser encontrados com uma infinidade de caractersticas. Estas vo desde a corrente e a tenso de disparo at o nmero de contatos e a corrente que eles podem suportar, alm da tenso mxima com que podem ser usados.

Isso significa que, diante de um rel sem especificaes, quer seja dentro de um equipamento que no funciona, ou tentando encontrar um substituto para uma aplicao, ou ainda verificando se determinado exemplar pode ser aproveitado para e algum projeto, o leitor poder se ver diante de um srio problema para sua utilizao: saber com qual tenso e com que corrente ele acionado.

O procedimento que descrevemos a seguir til tambm para o caso dos leitores que precisam testar um rel de algum equipamento, o qual pode estar com problemas de curto nas bo-binas ou defeitos semelhantes.

Os RelsPara entender como funciona o

nosso sistema de prova bom recor-darmos como opera um rel comum.

Um rel eletromecnico comum um interruptor ou chave eletromec-nica acionado quando se estabelece uma corrente atravs de uma bobina. Na figura 1 temos a estrutura bsica de um rel.

Testando RelsAo reparar um equipamento eletrnico de consumo qualquer ou mesmo automo-tivo, o profissional de Eletrnica poder encontrar rels cujas caractersticas, em princpio, no podem ser determinadas, quer seja pela ausncia de indicaes no prprio componente, quer seja pela inexistncia dessas informaes nos manu-ais dos equipamentos (quando disponveis). Assim sendo um dos problemas dos leitores que estejam com rels sem especificaes saber qual a sua tenso de operao e tambm a corrente de acionamento. Com o circuito que descrevemos aqui e os procedimentos apropriados, o levantamento das caractersticas de um rel para um projeto torna-se muito mais simples.

Quando aplicamos uma tenso na bobina; uma corrente circula criando um campo magntico que atrai a ar-madura e, portanto, aciona o sistema de contatos.

Embora os rels sejam especi-ficados para terem uma operao em condies bem definidas, ou se-ja, terem uma certa tenso nominal sob a qual circula uma determinada corrente que cria o campo que eles precisam para fechar os contatos, na prtica as coisas no so bem assim.

O que ocorre que medida que aumentamos a tenso aplicada na bobina do rel, a corrente aumenta proporcionalmente e com isso o cam-po, at o momento em que ele conse-gue vencer a resistncia do sistema mecnico fechando os contatos.

O projetista do rel visa antes de tudo a sua operao com segurana. Assim, ele sempre recomenda que seja aplicada uma tenso maior do que o mnimo necessrio para o fe-chamento. Esta a tenso nominal do rel, conforme mostra a figura 2.

1Estrutura bsica do rel

2Tenso nominal do rel

3valores diferente para o fechamento e abertura do rel

4Histerese apresentado pelo rel

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Da mesma forma, quando uma corrente circula pela bobina ela gera calor, o que significa que no pode-mos aumentar indefinidamente a ten-so aplicada. Ento, tambm existe uma tenso mxima que recomen-dada.

Pelo grfico, vemos que um rel indicado para operar com 12 volts pode perfeitamente j fechar seus contatos com 8 ou 9 volts, e funcio-nar sem problemas num circuito que seja alimentado com at 15 volts, no obstante as condies de ventilao para o calor gerado j devam ter sido levadas em conta neste caso.

O importante para um projetista numa aplicao determinar a ten-so mnima que o rel precisa para fechar os contatos e qual corrente circula nessas condies. Um outro ponto que deve ser considerado num projeto com rels a chamada tenso de manuteno.

Se um rel fecha seus contatos quando a tenso sobe e passa por um determinado valor, por exemplo 9 volts, isso no significa que na volta o funcionamento seja o mesmo, ou seja, o rel abra seus contatos quan-do a tenso cair para 9 volts, veja a figura 3.

Como a armadura est mais pr-xima da bobina, uma corrente menor

pode mant-la nestas condies, e assim uma tenso menor pode sus-tentar o rel acionado.

Podemos dizer que, de acordo com a figura 4, o rel na prtica apre-senta uma certa histerese, que deve ser considerada em qualquer projeto que o utilize.

MontagemO que descrevemos a seguir

uma fonte varivel que permite ao leitor realizar o testes de rels que operem com tenses de 3 a 12 volts, sem problemas.

Com pequenas alteraes no pro-jeto, tais como a troca do transforma-dor e mudanas de valores de alguns componentes, pode-se testar rels para tenses maiores.

Com um transformador de 15 + 15 V por exemplo, usando retificao de onda completa pode-se trabalhar com o teste de rels de 24 V e 48 V como os encontrados em equipamentos de telefonia.

Na figura 5 temos o diagrama completo desta fonte com as cone-xes do rel e dos instrumentos de medida.

Um miliampermetro de 0 a 500 mA poder ser usado para M1 na maioria dos casos, e um voltmetro de 0-12 ou 0-15 volts como M2. No

5Diagrama eltrico da fonte varivel p/ teste do rel

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entanto, na falta destes instrumentos o leitor poder usar seu prprio mult-metro e fazer sua conexo entre C e D interligando os pontos A e B.

Se os rels com que o leitor esti-ver trabalhando tiverem correntes de acionamento maiores, a corrente do transformador e do fundo de escala do instrumento M1 devero ser apro-priadas para a aplicao.

O mesmo ocorre com M2 quando se tratar de tenses maiores de tes-te.

Para o caso do uso do multmetro, o que acontece que a corrente po-der ser calculada se com ele medir-mos a resistncia hmica do rel.

Basta dividir a tenso medida pela resistncia para se ter a corrente de acionamento, e esta operao pode ser feita antes do rel ser colocado no circuito de prova.

Na figura 6 temos a disposio dos componentes para essa monta-gem numa placa de circuito impres-so.

O transistor deve ser montado num radiador de calor, principalmen-te se rels que tenham correntes de acionamento maiores que 100 mA forem testados. O transistor admite equivalentes como o TIP31C.

Os demais componentes no so crticos e a corrente de secundrio do transformador, na verdade, pode ficar entre 500 e 1000 mA.

Procedimento para teste de um rel

Coloque inicialmente o potenci-metro na posio em que M2 indique 0 e conecte o rel no circuito. Identi-fique os terminais dos contatos para que, quando o rel fech-los, o LED seja acionado.

Ligue o aparelho e v girando len-tamente o eixo de P1 at que o rel seja acionado. Leia nos instrumentos os valores da corrente e da tenso de acionamento.

Lembre-se de que esta corrente e esta tenso no so as nominais, mas sim um pouco menores. Por exemplo, se o rel fechar com algo em torno de 5 volts, voc pode suspeitar que na realidade ele um rel de 6 volts.

Um rel de 5 volts dever fechar seus contatos com uma tenso me-nor. A corrente tambm no a no-minal.

Continue girando o cursor de P1 at ter a tenso que julgue ser a cor-reta do rel, por exemplo 6 volts se ele fechar com 5 volts. Leia ento a

Lista de materiais:Semicondutores:Q1 - BD135 - transistor NPN de mdia potncia ou equivalenteD1, D2 - 1N4002 - diodos de silcioLED1 - LED vermelho comum

Resistores:R1 - 220 x 1 WR2 - 1,5 k x 1/8 WP1 - 1 k - potencimetro

Capacitor:C1 - 1 000 F/25 V - eletroltico

Diversos:T1 - Transformador com primrio de acordo com a rede local e secundrio de 12+12 V, com 500 mA ou maisM1 - Miliampermetro - 0-500 mA - ver textoM2 - Voltmetro 0-12 ou 0-15 V - ver texto

Placa de circuito impresso, cabo de fora, caixa para montagem, radiador de calor para o transistor, fios, solda, etc.

corrente no instrumento M1. Voc te-r nestas condies tanto a corrente de acionamento como a tenso no-minal.

6Montagem da fonte varivel em placa de circuito impresso

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Newton C. Braga*

A maioria das fontes de ali-mentao usa um transformador para abaixar a tenso da rede de energia e, ao mesmo tempo, proporcionar o necessrio isolamento que garante a segurana contra choques. Numa fonte tpica, conforme mostra a figura 1, o transformador o elemento de entrada, determinando basicamente a ordem de grandeza da tenso e corrente de sada.

Basicamente, so trs as especi-ficaes que um transformador deve ter para um projeto de fonte:

A primeira a tenso de entrada ou do enrolamento primrio essa a tenso da rede de energia em que ele vai ser ligado. Podemos ter trans-formadores com um enrolamento nico para a rede de 110 V ou 220 V, ou ainda transformadores com enrolamentos duplos ou tomada que podem ser ligados nas duas redes de energia.

Os transformadores para as duas redes podem ter as tenses comuta-das por uma chave. Na figura 2 ilus-tramos como eles devem ser usados e como uma chave de troca de tenso pode ser ligada.

Quando compramos um transfor-mador deste tipo, normalmente uma pequena folha de informaes diz co-mo a ligao deve ser feita, de acordo com as cores dos fios, se bem que exista uma certa padronizao (que nem todos os fabricantes seguem).

No caso do transformador de dois enrolamentos muito importante que eles estejam em fase na ligao em paralelo para 110 V, pois se um dos enrolamentos for invertido, poder ocorrer sua queima.

A segunda especificao impor-tante a tenso do enrolamento se-cundrio. Mas, ateno, a tenso de secundrio no necessriamente a tenso que a fonte vai fornecer em sua sada.

Trabalhando com Transformadores

Quando encontramos as especificaes de transformadores em muitos projetos, principalmente no caso de fontes de alimentao, muitas dvidas podem aparecer em relao sua interpretao. Isso se agrava quando descobrimos que, no comrcio, no possvel encontrar um transformador que tenha exatamente as especificaes do tipo pedido. Como usar um equivalente? Podemos fazer essa substituio de maneira segura? o que veremos neste artigo.

1Fonte de alimentao tpica.

2Trafos p/ as duas redes (110/220 V) e com chae comutadora em baixo.

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que dever fornecer na sada, e de um mximo que poder chegar a 24 V ou mais em alguns tipos, como nos regu-ladores da srie 78XX (o xx indica a tenso que ele fornece na sada).

Assim, para uma fonte de 6 V, le-vando em conta que depois do trans-formador no diodo temos uma tenso de pico que pode chegar a 1,4 vezes a tenso do secundrio, poderemos usar qualquer transformador que tenha ten-ses de 7,5 a 15 V, sem problemas.

Na verdade, no to sem pro-blemas assim: quanto maior for a di-ferena entre a tenso de entrada e a tenso de sada do dispositivo regula-dor, maior ser a quantidade de calor que ele deve dissipar.

Se a diferena entre a tenso de entrada e sada for muito grande, o regulador de tenso dever ser mon-tado em um radiador de calor propor-cionalmente maior.

Para 12 V, por exemplo, podemos usar um transformador de 12 a 15 V, tranquilamente, pois mesmo com 12 V, levando-se em conta que temos o valor de pico depois dos diodos, esse valor bem mais do que os 14 V que precisamos para o regulador.

A terceira especificao a ser tra-tada a corrente do enrolamento se-cundrio. Essa corrente determina a corrente mxima que a fonte pode for-necer, considerando-se a capacidade do circuito retificador e o regulador.

Mesmo que os diodos retificadores sejam de 1 A e o circuito regulador de tenso seja de 1 A, se usarmos um transformador que tenha um secundrio de 500 mA, essa ser a corrente mxi-ma que a fonte poder fornecer. Apenas devemos ter cuidado quando o trans-formador tem secundrio com corrente maior do que a exigida em um projeto. A figura 7 d uma ideia do que ocorre.

Se usarmos um transformador de 2 A numa fonte em que todos os demais componentes sejam especifi-cados para 1 A, por exemplo, com o regulador 78XX, a fonte no fornecer 2 A de corrente mxima. Se exigida, ela ir sobrecarregar os componentes da regulagem e se no houver prote-o, tambm os retificadores.

Veja, ento, que na falta de um transformador com a corrente original de secundrio poderemos usar outro com valor diferente, desde que ainda atenda s necessidades da carga.

ConclusoExiste uma certa flexibilidade para

as especificaes dos transformado-res de uma fonte de alimentao, o que nos permite at usar aqueles que estejam na nossa caixa de sucata sem precisar investir num novo que tenha exatamente o que um projeto exige.

Devemos apenas estar atentos para que ele tenha caractersticas que ainda permitam que os circuitos de retificao e regulagem funcionem apropriadamente e que ele fornea a corrente que a carga exige.

Muitos projetos superdimensio-nam a fonte, por exemplo, dando uma fonte de 800 mA para alimentar uma carga que exige apenas 200 mA. claro que esse superdimensionamen-to garante a operao com folga, mas nada impede que, se tivermos um transformador de 500 mA dis-ponvelm, ele seja usado no mesmo projeto.

4Fonte sem regulador de tenso.

5Tenso no secundrio do trafo, com a carga desligada

Podemos usar um transformador de 7,5 V ou 9 V de secundrio, por exemplo, para ter uma fonte de 5 ou 6 V se usarmos dispositivos regula-dores apropriados, conforme exibe a figura 3.

Nesse ponto temos duas possibi-lidades a serem analisadas quando procuramos um transformador para uma aplicao em fonte de alimenta-o:

Se a fonte no tiver dispositivos reguladores mas to somente diodos retificadores e um capacitor de filtro, veja a figura 4, o secundrio do trans-formador basicamente que determi-na a tenso de sada.

No entanto, considera-se que, quando a fonte no est fornecendo energia carga, o capacitor se car-rega com o pico da tenso do secun-drio que especificada em valores RMS. Explicando melhor, quando temos um transformador de 6 V de secundrio, com a carga desligada, o capacitor carrega-se com 6 x 1,4 = 8,4 V que a tenso que aparece na sada. Essa tenso ir cair quando ligarmos a carga, conforme mostra a figura 5.

Quanto maior for a corrente dre-nada pela carga, maior ser a queda da tenso. Trata-se portanto de uma fonte sem estabilizao alguma. Se usarmos nela um transformador com uma tenso maior, a tenso de sada ficar alterada, podendo trazer pro-blemas para o dispositivo alimentado.

Para uma fonte que tenha um cir-cuito regulador, ilustrado na figura 6, j temos maior flexibilidade na esco-lha do transformador.

O dispositivo regulador precisa tipi-camente de 2 V a mais do que a tenso

3Trafo de 7,5 ou 9 V de secundrio p/ uma fonte de 5 ou 6 V.


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preciso observar tambm que a corrente a tenso do secundrio de-termina a potncia do transformador e, portanto, seu tamanho. Um trans-formador de 6 V x 500 mA maior do que um de 6 V x 300 mA.

Regras simples para usar um transformador equivalente:

O secundrio pode ter uma ten-so igual ou maior que o original se a fonte empregar dispositivos reguladores de tenso. A tenso de secundrio no pode ser maior do que 60% da mxima tenso de entrada do dispositi-vos regulador usado.

A corrente do transformador pode ser menor ou maior que a exigida no projeto. Se for menor, dever ainda ser capaz de ali-mentar a carga. Ela determinar a corrente mxima da fonte. Se for maior, deve-se ter cuidado para que no ocorram sobrecar-gas em caso de curtos.

6Fonte com regulador de tenso.

7A corrente so secundrio do trafo determina a corr. mx da fonte.


eMecatrnica Fcil n54

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Quando estabelecemos uma tenso em um circuito de carga, a corrente circulante depende tan-to do valor desta tenso quanto da resistncia que o circuito de carga apresenta.

No entanto, os circuitos de carga podem ter sua resistncia variada em funo das suas condies de fun-cionamento como, por exemplo, os motores nas diversas condies de carga e as fontes de alimentao, que por sua vez, no conseguem manter constante sua tenso, pois possuem uma resistncia interna.

Na figura 1 temos um circuito tpico de uma fonte de alimentao de tenso V e com uma resistncia interna R que alimenta uma carga de resistncia R1.

fcil perceber que a tenso que vai aparecer na carga no ser +V, mas ir depender tanto de R quan-to da prpria corrente drenada pela carga.

Quanto maior for a corrente na carga, menor ser a tenso V que aparecer sobre ela e maior a potn-cia que R dever dissipar.

Fontes de corrente constantesExistem aplicaes em que se necessita de uma corrente constante circulando atravs de uma carga. Para compensar o efeito da variao da resistncia de uma carga que afeta a corrente circulante preciso compensar a tenso, e isso feito com circuitos especiais. Veja neste artigo como projetar fontes de corrente constante e como elas funcionam.

Nas aplicaes prticas este efeito pode ser muito importante, devendo, portanto, ser compensado de alguma forma. Um motor eltrico, por exem-plo, drena uma corrente que depende da forma como ele est carregado. Isso significa que a tenso sobre ele pode variar, e nas condies de maior carga ela poder cair a valores to baixos que ele poder paralisar.

Uma forma de compensar estes problemas usar algum tipo de circui-to que mantenha constante a corrente em um motor independentemente das suas condies de funcionamento, ou seja, da sua carga.

Este tipo de circuito tambm po-de ser til para manter constante a corrente num solenoide, em funo de sua fora, numa SMA (Shape Me-mory Alloy), em um painel de LEDs ou outros tipo de dispositivo.

Vejamos como podemos fazer is-so usando recursos eletrnicos.

Fonte de Corrente Constante

Uma maneira de se obter uma corrente constante numa carga

1Fonte de alimentao de tenso.

2Fonte de Corr. Constante com transtante com transistor

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ligando em srie um elemento que possa ter sua resistncia variada de modo a deixar passar mais ou menos corrente em funo das necessida-des desta carga.

Este elemento forma com a carga um divisor de tenso que mantm constante a soma da sua resistncia (que varia) com a resistncia da carga (que tambm varia).

Uma configurao com um tran-sistor mostrada na figura 2. Nesta configurao, o diodo zener fixa jus-tamente com o ajuste de P1 e R1 a intensidade da corrente que deve ser mantida no circuito de carga.

Quando a resistncia da carga varia, a tenso sobre o transistor se altera e isso compensado pela ao do zener de modo a manter a intensi-dade constante.

A intensidade da corrente na car-ga dada pela tenso do zener mais 0,7 V (tenso da juno emissor/base do transistor) dividida pela resistncia apresentada por R1 e P1.

Para o transistor indicado pode-mos controlar correntes de at uns 1,5 A numa carga, usando este cir-cuito. Evidentemente, a tenso de entrada deve ser pelo menos o valor da tenso zener, maior que a tenso que deve ser aplicada normalmente na carga.

Configurao com Circuito Integrado

Os reguladores de tenso fixos e ajustveis de 3 terminais so original-mente projetados para funcionarem como fontes de tenso constante e no como fontes de corrente. De fato, todos possuem como especificaes bsicas a faixa de tenses que forne-cem em suas sadas.

Entretanto, podemos tambm usar estes reguladores como reguladores

de corrente aproveitando a referncia interna que possuem, normalmente um diodo zener.

Assim, na figura 3 temos um cir-cuito bsico de regulador de corrente ou fonte de corrente constante usan-do um circuito integrado regulador de tenso de 3 terminais.

Este circuito pode manter uma corrente constante sobre uma carga numa intensidade que ser dada por:

Onde: I a intensidade da corrente, em

ampresVz a tenso zener do disposi-

tivo regulador usado em voltsR a resistncia externa neces-

sria, em ohms

I = VzR

Por exemplo, para um 7805 que visto nessa figura, a resistncia R pa-ra manter a corrente num valor I ser dado por:

Para I = 0,5 A (500 mA) teremos:

R = 5I

R = 5

= 10 ohms0,5

Veja que a tenso de entrada deve-r ser pelo menos 7 V, maior que a ten-so que normalmente vai se desejar na carga, nas condies de corrente cons-tante. Isso ocorre porque precisamos dos 5 V do zener e pelo menos mais 2 V para os circuitos do regulador.

3Fonte de Corr. Constante com regulador de 3 terminais.

4CI Regulador de teso alternado para at 33A.

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eletrnica

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usar o circuito da figura 6 em que temos um trimpot ou potencimetro de fio para o ajuste da corrente na carga.

Outra possibilidade interessante de regulagem de corrente consiste no uso de reaguladores negativos de corrente como o 7905, ou o LM120 ou LM320 de 1,5 ampres (comple-mentar do LM317).

Na figura 7 exibimos o circuito para a utilizao de um regulador negativo de corrente, onde R cal-culado exatamente como nos outros casos.

Amplificador OperacionalAmplificadores operacionais tam-

bm podem ser usados em fontes de corrente constante. Na figura 8 um exemplo de aplicao em que a cor-rente na carga ser dada por:

IL = VREF R2R1 R5

Para termos uma possibilidade melhor de manter a corrente constan-te teremos de usar um CI que tenha uma referncia de tenso interna mais baixa.

Uma alternativa interessante para os projetos usar o LM150/250/350 de at 3 ampres (figura 4).

Na figura 5 temos o circuito de aplicao para este regulador varivel de tenso que possui um diodo zener de 1,2 V interno.

Para este circuito integrado, a resistncia R em funo da corrente desejada na carga ser dada por:

Para 2 ampres, por exemplo, te-remos:

I = 1,2l

Onde: R a resistncia em ohmsI a corrente em ampres.

Observe que as correntes neste ti-po de circuito so intensas e que isso exige resistores de fio de boa dissipa-o. Assim, para o caso de 0,6 ohms, a potncia dissipada ser dada por:

R = 1,2

= 0,6 ohms2

P = R x I2

P = 0,6 x 2 x 2

P = 2,4 W

ConclusoAs fontes de corrente constante

so to importantes como as fontes de tenso.

Todo profissional de Eletrnica de-ve entender seu funcionamento para que possa no s fazer seus ajustes ou reparaes, mas tambm projetar uma em caso de necessidade.

Os elementos que vimos neste ar-tigo servem de base para que o pro-fissional passe a dominar mais este importante assunto da eletrnica.

A tenso de referncia pode vir de um diodo zener e D1 pode ser qual-quer diodo de uso geral.

Um resistor de fio de pelo menos 5 W de dissipao ser o recomen-dado e, alm disso, o circuito inte-grado dever ser dotado de um bom radiador de calor.

Verses de menor corrente, como por exemplo o LM317, que tem uma corrente de apenas 200 mA, podem ser usadas para fontes de refern-cia menores, mas sempre usando a mesma configurao e o mesmo pro-cedimento de clculo.

Para o caso de desejarmos ajus-tar a corrente na carga podemos

5Fonte de corrente constante com regulador LM 350.

6Fonte de corrente ajustvel com trimpot.

7Fonte de corrente constante com regulador negativo 7905

8Fonte de corrente constante com A.O.

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montagem m


Defferson R. M. Neves

O aproveitamento de pe-as e componentes eletrnicos de su-cata no novidade para os leitores das revistas Saber Eletrnica, Eletr-nica Total e Mecatrnica Fcil. Vrios autores de artigos publicados nestas revistas fazem referncia a essa forma de se conseguir peas e componentes eletrnicos, mas existe uma possibili-dade a mais na sucata nossa de ca-da dia, a de se conseguir mdulos inteiros prontos como, por exemplo, dimmers, controles PWM, sequenciais (de potncia ou no), driver para rels, amplificadores, sintonizadores, drivers para motores de passo (que o as-sunto deste artigo) e muito mais.

Comecei a garimpar sucata a pro-cura de peas e componentes eletrni-cos quando tinha apenas 12 anos, e l se vo 23 anos. Procurei em todos os lugares, iniciei nos famosos ferro-ve-lhos, onde se podia comprar uma pla-ca de televiso por 3 ou 5 reais, depois conheci as polmicas feiras-do-rolo, onde se acha de tudo, inclusive muita sucata (a vantagem da feira-do-rolo, que muitas vezes o vendedor no sabe o que est vendendo e cobra um preo superbarato por timas sucatas).

Quando fiquei mais velho, descobri o bairro da Santa Ifignia e a rua de mesmo nome na cidade de So Pau-lo, onde tambm se encontra de tudo. No prdio onde moro, por exemplo, h uma rea da lixeira destinada a lixo eletroeletrnico, e minha esposa de-testa que todos os dias eu passe por l

Diver de potncia para

Motor de Passopra ver as novidades. Para finalizar, uma das minhas melhores aquisies foi feita de um catador, isso mesmo, eu passava de carro quando avistei sobre seu carrinho algo que parecia ser uma impressora. Parei o carro e perguntei quanto ele queria por ela. Ento, para minha surpresa, ele me disse que eu podia levar, que no me custaria nada.

Me alonguei neste ltimo par-grafo apenas para mostrar que voc pode encontrar sucata em qualquer lugar e at pode compr-la, mas, ateno, sempre pechinche na hora do pagamento.

Voc perceber que, com poucos reais, e um pouco de pacincia para dessoldar as peas, logo ter um gran-de e variado estoque de peas e com-ponentes eletrnicos, e com ressalvas, por exemplo muitas vezes encontrar peas de difcil obteno, e at outras de custo um tanto elevado como, ca-pacitores de alta tenso, resistores de potncia, transistores de potncia, IGBTs, FETs, potencimetros, rels, motores de corrente contnua e de passo, CIs e at microcontrolado-res. Nesse momento um bom site de consulta a datasheets como o www.alldatasheet.com ou www.datashe-etcatalog.com ser muito til para se descobrir a funo de algum compo-nente desconhecido.

Entretanto, o motivo deste artigo tratar dos mdulos completos encon-trados nas sucatas, como mencionado

no primeiro pargrafo so vrias as possibilidades, e nesse primeiro mo-mento trataremos sobre os drivers de motores de passo. Voc encontrar motores de passo em diversos equipa-mentos eletrnicos como, por exemplo, em scanners e impressoras. Nessta oportunidade vamos utilizar para de-mostrao uma impressora Epson LX 810, figura 1, porm qualquer uma outra poder ser utilizada, basta seguir a mesma linha de raciocnio.

Primeiramente, voc deve adquirir sua impressora como sucata, ou no estado como os vendedores costu-mam chamar. Vamos, ento, desmon-t-la. uma desmontagem simples, no nos alongaremos em detalhes, no h segredo, basta soltar todos os parafusos e soltar a placa eletrnica. Voc pode inclusive guardar algumas peas como engrenagens, parafusos e o trilho por onde a cabea de im-presso se move, essas peas po-dem ser usadas em algum projeto de mecatrnica.

Aps desmontada a impressora, vamos identificar algumas partes. Na figura 2 voc perceber que temos uma fonte de alimentao, a placa principal onde esto grande parte dos componentes, os motores de passo e algumas chaves de fim de curso.

O que nos interessa agora o CI de controle do primeiro motor de passo e os transistores que servem como dri-vers de potncia para o segundo motor de passo, conforme ilustra a figura 3.

1Impressora Epson LX810

2Algumas partes da impressora j desmontada

3Detalhe do controle de potncia do motor de passo

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4Diagrama de circuito-padro para o SMA7029

5Diagrama de blocos do SMA7029

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O CI de controle o SMA7029M, driver para um motor de passo unipolar, e os transistores so os 2SD1843 que, apesar do nome estranho, no passam de um NPN Darlington. Na figura 4 voc tem o diagrama de um circuito pa-dro para o SMA7029M e na figura 5 o seu diagrama de blocos interno.

O SMA7029M pode controlar moto-res de at 46 V sob uma corrente de 1,5 A, isso significa que voc pode contro-lar outros motores, porm a potncia de sada no deve ultrapassar 4,5 W. Na figura 6 temos o aspecto, a diagrama interno e a pinagem do 2SD1843

Pelas figuras 4 e 5 voc pde per-ceber que o SMA7029M controla o motor de passo atravs dos pinos 1, 6, 10 e 15, ligados nas bobinas (fases) dele e o sinal de controle aplicado nos pinos 5 e 14, e 2 e 11. Utilizando-se apenas os pinos 5 e 14, teremos um passo para cada pulso, e utilizando-se os quatro pinos de controle, teremos meio passo para cada bobina, portan-to um controle mais preciso.

Para nosso projeto utilizaremos apenas os pinos 5 (InA) e 14 (InB). Po-demos desconectar as chaves de fim-de-curso da placa, pois elas no sero utilizadas. Necessitaremos somente da fonte, da placa e dos motores de passo. No caso especfico desta pla-ca, quando energizamos o circuito, o motor de passo acionado por alguns segundos atravs de um programa gravado em uma memria e execu-tado atravs de um microcontrolador. Provavelmente isso acontece para um alinhamento da cabea de impresso.

Para resolver esse problema voc pode retirar o CI que controla o motor de passo (E05A30YA), interromper as trilhas dos pinos 4, 5, 6 e 7 do respecti-vo CI, ou ainda, retirar os terminais dos respectivos pinos. Est ltima soluo foi a que adotei (figura 7).

A tenso mxima nos pinos InA e InB, de 7 V, ento qualquer circuito excitador que fornea 5 V, com 2 bits, conforme a tabela apresentada na figu-ra 4, far com que o motor gire: se os sinais forem gerados na sequncia da tabela o motor ir girar para um lado, e para sinais gerados na sequncia in-versa o motor ir girar para outro lado.

Utilizei um kit com microcontrola-dor PIC para gerar os pulsos de con-trole, mas como foi dito anteriormente, qualquer circuito que gere a sequn-

cia necessria com tenses entre 4 e 6 V funcionar, bastando para isso aplicar os pulsos nos pinos 5 e 14 do CI SMA7029M.

Na figura 8, voc verifica que foram soldados na parte inferior da placa, um fio no pino 5 e um no pino 14 do SMA7029M, e mais um fio foi soldado em ponto de terra. Esses fios devem ser ligados respectivamente nos pinos que vo gerar os sinais, no meu caso PORTB,7 e PORTB,8, de um microcontrolador PIC, e no terra deste mesmo circuito.

J na figura 9, temos o aspecto final da montagem.

Voc deve ter notado que no uti-lizamos o driver com os transistores, porm o princpio de funcionamento ser o mesmo, a nica diferena que necessitaremos de 4 sinais para excitar a base de um transistor de ca-da vez, assim controlando o segundo motor de passo, que tem suas bobinas ligadas nos coletores dos mesmos.

Espero ter apresentado algo inte-ressante para os leitores. Fica claro que neste caso o produto final apre-senta uma placa de controle com um tamanho avantajado, mas a inteno aqui demonstrar mais uma possi-bilidade para sua sucata, as adap-taes e a criatividade de cada um podero melhorar em muito as ideias aqui veiculadas.

6Aspecto, diagrama interno e pinagem

7Detalhe da retirada dos terminais do CI controlador do motor.

8Fios soldados na parte inferior da placa e no terra.

9Aspecto final da montagem.

* Dimenses em mm.

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montagemm


Em um m permamente regi-es internas formam ms elementa-res que so alinhados de modo que seus campos magnticos tambm se alinhem, conforme mostra a figura 1.

Com esse alinhamento, os cam-pos magnticos se somam, manifes-tando-se assim um forte campo total que torna o corpo um m.

Nos corpos comuns, os campos elementares esto desordenados, ve-ja a figura 2 e, por esse motivo, eles se cancelam de modo que nenhuma fora magntica final se manifeste.

Alguns materiais, como o ao, per-mitem que os ms elementares se alinhem utilizando-se para essa fina-lidade uma fora externa. Basta ento aplicar um forte campo magntico ex-terno para que os ms elementares, at ento desalinhados, se alinhem e tornem o corpo um m.

Isso pode ser conseguido com uma ferramenta ou tesoura, quando a esfregamos de modo ordenado num m permanente, figura 3.

O prprio uso constante de uma ferramenta, como uma tesoura, on-de o movimento sempre ocorre no mesmo sentido, acaba por orientar os ms elementares e, com o tempo, ela passa a se comportar como um m atraindo pequenos objetos de metal.

Uma maneira simples de se man-getizar um objeto que admita i

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