mecatronica facil ntqertº44

8/19/2019 Mecatronica Facil Ntqertº44

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iíndice

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Editor e Diretor Responsável

Hélio Fittipaldi

Conselho EditorialLuiz Henrique C. Bernardes,Newton C. Braga

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Thereza M. Ciampi Fittipaldi

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MECATRÔNICA

FÁCIL

2Robonews

Notícias4

Monta-trekoExperimentos práticos para completar seus

trabalhos acadêmicos

10

Sintonia dos servosComo sintonizar um servo e qual a sua utilidade

18

Controle remoto por Laser PointerConfira as utilidades deste dispositivo para

montagens eletrônicas

22

SupercondutoresVeja o que suas tecnologias poderão nos

oferecer no futuro

30

A história dos rolamentosQuais os motivos que levaram sua criação e

como criar um rolamento axial

34

Uso de RelésMonte um relé experimental e ainda aumente a

sensibilidade dos relés

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n notícias

Mecatrônica Fácil nº442

Robo Jeef Eckert

Ano passado a Honda teveuma queda prevista de 78,8% nas

vendas em relação a 2007. Con-sequentemente o famoso ASIMO esuas outras invenções tecnológicas

sofreram com o corte de custos,mas recentemente foi decidido queuma réplica de 15 metros estarádisponível para a Rose Parade da

California. O objetivo é celebrar os50 anos da Honda em operação naAmérica.

Esta versão faz uma homena-

gem as pessoas ecologicamenteconscientes, sendo construída in-teiramente com materiais naturais.

Estes materiais incluem sementes

de alface, arroz e flores podendo serconsiderada uma salada agradável

para depois da parada. Tambémestá na mostra uma moto HondaSuper Cub e um carro FCX Claritymovido a hidrogênio.

Asimo ganha versãocomemorativa

Réplica do ASIMO para

Rose Parade 2009

Cortesia da Honda


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notícias n


De volta a época em que o galãode gasolina foi vendido a 4 dólares

e os bancos americanos ainda pare-ciam ter dinheiro, T. Boone Pickensanuncia o projeto de uma fazenda

de vento de 10 bilhões de dólares. Ainovação trabalha com cerca de 2.700turbinas eólicas para gerar 4.000 MWde energia e é o primeiro robô pro-

jetado especificamente para inspe-cionar equipamento de geração deenergia eólica.

Criado por engenheiros do Frau-nhofer Institute for Factory Operation

and Automation, o novo robô autô-nomo RIWEA inspeciona as lâminasdos rotores centímetro por centíme-

tro, detectando rachaduras e delami-nações causadas por forças inerciais,erosão colisão com pássaros, aero-naves ultra-leves etc. Na operação

básica, o robô irradia calor na super-fície da lâmina e utiliza uma câmeratérmica de alta resolução para regis-

Inspeçãoautomática de

lâminas

trar padrões de temperatura afim dedetectar anormalidades.

Ele também carrega um sistemaultrassônico para detectar objetosque o equipamento térmico não con-

segue, tornando-o mais preciso que oolho humano. De acordo com a Frau-nhofer, o RIWEA pode cumprir suatarefa em qualquer tipo de gerador,

independente do tamanho ou loca-lização. Para maiores informaçõesacesse: www.iff.fraunhofer.de.

Os ganhadores do prêmio realiza-do pela Feira Internacional de ProjetosCapstone foram os robôs escaladores

de postes. O HyDRAS (Hyper-redun-dant Dsicrete Robotic ArticulatedSerpentine) Ascent I e Ascent II, jun-tamente com o CURCA (Climbing In-

spection Robot with Compressed Air),levaram o prêmio de 1 milhão de wonCoreanos (aproximadamente 2.000

reais) pela honraria.Os escaladores autônomos, desen-

volvidos pelo Laboratorio de Robôticae Mecanismo do Virginia Tech, foram

projetados para escalar postes e con-struções enrolando-se e movimentan-do-se para cima via uma junção osci-

lante móvel.Usando sensores e câmeras os

robôs podem inspecionar as estrutu-ras ou realizar outras tarefas perigo-

sas. “A finalidade geral é deixar ostrabalhadores das construções civisem segurança e livrando-os de que-

das já que as quedas foram respon-sáveis por 809 mortes em 2006” eo que afirma o U.S. Bureu of LaborStatistics.

Trabalhadoressão substituídospor máquinasescaladoras

Robô em forma de serpentinacapaz de escalar postes

Cortesia do Virginia Tech

Robô inspeciona as lâminas e pás do

rotor de conversores de energia eólica


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Robo

Las Vegas foi palco do CES- Consumer Electronics Show, even-to mundial de eletrônicos, que acon-

teceu entre os dias 8 e 11 de janeiro.A feira apresentou novas tendênciaspara o mercado tecnológico.

A abertura oficial contou com odiscurso do diretor-executivo da Mi-crosoft, Steve Ballmer. Ele, que ocu-pou pela primeira vez o lugar de BillGates na abertura do evento, noticiouque a versão de testes do Windows7 foi oferecida ao público a partir dodia 9 de janeiro. Ele ainda completouque o sistema é mais simples, rápido

e confiável.Mas as apostas para este ano es-tavam em tecnologias móveis e emtelevisores. A LG, por exemplo, lan-çou o telefone de pulso LG-GD910.Ele realiza videochamadas com co-nexão 3G, reconhecimento de voz,além de todos os serviços comunscomo mensagens instantâneas eMP3. De acordo com o presidente daLG, Woo Paik, a novidade estará dis-ponível ainda em janeiro deste ano.É so aguardar!

A Motorola também anunciouseu modelo Moto Renew W233. Otelefone, na cor verde, é fabricado

a partir de garrafas recicladas.O telefone promete utili-

zar menos energia,garantindo ao

usuário

nove horas de conversação. Suaembalagem é feita de material reci-clado e sua tinta composta à base

de soja. Aos interessados, ele tam-bém estará à venda no primeiro tri-mestre deste ano.

Já os televisores chamaram aatenção em seus stands devido-atecnologia 3D. A exibição mais im-pressionante foi feita pela Panasoniccom o “3D Full HD Plasma TheaterSystem”. Ela chegou a montar umcinema com tela de 103 polegadas.Com capacidade de 20 pessoas aempresa exibiu desenhos, games

e jogos de futebol americano. O di-ferencial, no entanto, foram as ima-gens tridimensionais da abertura dasOlimpíadas de Pequim.

A Panasonic também optou por in-vestir em monitores finos para HDTVsde Plasma (PDPs) e LCD, obtendomaiores avanços em qualidade deimagem e desempenho ambiental.A NeoPDP, tecnologia recém desen-volvida pela empresa, está integradaa um monitor LCD de consumo deenergia de 90 kWh ao ano, altamente

eficiente, que alcança boa resoluçãode imagem em movimento de 1000 li-nhas, próxima a de um PDP. Ela pos-sui o mais baixo consumo de energiaentre todas as LCD HDTVs do mundo,baixando a necessidade de energia aquase a metade quando comparadaao seu modelo anterior.

Maior feira de eletrônicos do mundoapresenta novas tendências

Durante a feira, também tiveramdestaque as TVs com integração àinternet. As marcas Samsung e LG,

por exemplo, mostraram a adoção deserviços do Yahoo. Esses aparelhospermitem que informações on-linecheguem ao telespectador. Com ocontrole remoto em mãos, o usuáriose tornará um internauta e acessaráem sua tela as notícias minuto-a-mi-nuto do Yahoo News.

Outros serviços como os vídeosdo Youtube, MySpace, eBay e Flickrtambém estarão a sua disposição.Outra aposta alta da LG foi a locação

de filmes através da Netflix, onde oscompradores poderão baixar o conte-údo digital diretamente no televisor.

Neste ano os especialistas acredi-taram que o foco estava voltado aosprodutos menores, ecologicamen-te corretos e mais conectados, quepudessem ajudar os consumidores aeconomizar.

Co n s u m e r El ec t r o n i cs Sh o w 2 0 0 9 a p o s t a e m n o v i d a d e s

p a r a c e lu l a r e s e t e l e v i s o r e s


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notícias n


O Prêmio Jovem Cientista já estáem sua XXIV edição e para esteano propõe o tema “Energia e MeioAmbiente – soluções para o futuro”. Oobjetivo do concurso organizado peloCNPq é buscar soluções para os pro-blemas ligados a população. Aos inte-ressados, a inscrição pode ser feita atéo dia 31 de julho através do site www.jovemcientista.cnpq.br.

Nesta edição, o foco é o estudo,desenvolvimento e uso de energiasalternativas para estimular a produ-ção e consumo de fontes de energiade maneira sustentável, ou seja, aten-der às necessidades do presente semcomprometer a possibilidade das futu-

ras gerações atenderem também àssuas próprias.

A premiação é dividida em cincocategorias: Graduado, Estudantede Ensino Superior, Estudante deEnsino Médio, Orientador e MéritoInstitucional. Há ainda uma MençãoHonrosa para um pesquisador comtítulo de doutor que se destaque porsua trajetória na área relacionada aotema do prêmio. Ele é indicado pelassociedades científicas selecionadaspreviamente pelo CNPq.

Os estudantes de ensino médiopoderão escolher os temas: Energia:geração e uso; Impactos ambientais;Impactos sociais e Soluções: susten-tabilidade e energia. Os três primeirosclassificados desta categoria recebe-rão um computador e uma impres-sora, e essa mesma premiação serádada aos orientadores e às escolasdos três alunos.

Já os alunos de ensino superiore os graduados poderão optar pelos

seguintes tópicos para seus traba-

Pa r t i c i p a n t e s d e níve l m éd i o , s u p e r i o r e o r i e n t a d o r e s

co n co r r e r ão às p r em ia ções

lhos: Fontes Alternativas de energiasnão poluentes; Exploração Racionalde recursos energéticos; Impactosocioambiental da geração de ener-gia hidrelétrica e da produção de bio-combustíveis; Controle da emissão depoluentes e efeito estufa no setor ener-gético; Edificações inteligentes ; Efici-ência das diferentes fontes de energia;Uso de sistemas isolados para geraçãode energia elétrica; Ampliação e efici-ência do uso de fontes renováveis deenergia; Produção sustentável de bio-diesel; Tecnologias energéticas apro-priadas a pequenos produtores ruraise Impactos da geração de energiasobre os recursos biológicos e a bio-

diversidade.A premiação dos participantes

graduados será de R$ 20 mil para ovencedor; R$ 15 mil para o segundocolocado e R$ 10 mil para o terceiro.Já para Estudantes de Ensino Supe-rior os valores serão de R$ 10 milpara o primeiro lugar, R$ 8.500 para osegundo e R$7 mil para o terceiro.

Os orientadores dos graduadose estudantes de ensino superioragraciados também ganharão com-putadores e impressoras. No Mérito

Institucional, serão pagos R$ 30 milpara cada uma das duas institui-ções – uma de Ensino Médio e umade Ensino Superior - que tiveremo maior número de trabalhos commérito científico inscritos.

O pesquisador que for indicadopara Menção Honrosa ganhará R$15 mil e uma placa alusiva. Além dapremiação relacionada, os três pri-meiros colocados de cada uma dascategorias ainda ganharão bolsa de

estudo do CNPq.

Jovem Cientistaestá com inscriçõesabertas até o dia

31 de julho


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A Siemens entregou 150 kits ‘Dis-

covery Box’ para escolas públicas deJundiaí em 2008. A ação, que benefi-ciará cerca de quatro mil crianças, fazparte do programa Generation21 que

visa contribuir para o desenvolvimentode estudantes. A cerimônia de entregaaconteceu no Parque da Uva, em Jun-

diaí, com a presença do prefeito AryFossem e do presidente da Siemensdo Brasil, Adilson Primo.

O presidente da empresa fez o dis-

curso de abertura do evento e desta-cou o compromisso da Siemens como desenvolvimento sustentável. Esta

foi a primeira iniciativa no país e osplanos da empresa são de estendê-los agora em 2009. “A escassez derecursos naturais e a busca por fontes

alternativas de energia são exemplosresultantes de tendências já enfrenta-

das mundialmente e que necessitam

de soluções urgentes. Por isso, essekit ajudará as crianças a vivenciaremsua realidade na prática e colaborará

para ativar o hábito do consumo cons-ciente, além de estimular a curiosidadedesses alunos”, comentou Primo.

Cada kit é composto por duas cai-xas com 22 experimentos científicos. A

primeira caixa tem experimentos nasáreas de Meio Ambiente e Saúde e a

outra, Energia e Eletricidade. Eles ain-da podem ser reaproveitados de umano para outro bastando apenas repor

os componentes de baixo custo, assimcomo velas, carvão, anilina e etc. Oscomponentes de maior valor poderãoser reutilizados como o dínamo, so-

quetes, tubos e termômetros.O kit é voltado para crianças de 6

anos, que estão na idade pré-escolar,

e foi criado para utilização em sala de

aula. Dentro de cada pacote o profes-

sor encontrará o seguinte material deapoio: um DVD, um livro com o conte-údo do DVD, pôsteres, além de fichas

que descrevem cada experimento, jo-gos e outras atividades educativas.

Na caixa de Meio Ambiente e Saú-

de, o estudante aprenderá desde ummétodo simples de purificar a água

até a identificar partes do corpo huma-no e reconhecer quais alimentos são

mais saudáveis. Já a caixa Energia eEletricidade estimulará atividades quedespertam o interesse das crianças

por temas como circuitos elétricos,condutores e isolantes, calor, energiasalternativas etc. Primo completou quea Siemens tem como objetivo promo-

ver a formação dos estudantes nasáreas da ciência e da tecnologia, as-sim como estimular o desenvolvimento

de talentos e ampliar as oportunidades

educacionais.

Em p r e s a p r e t e n d e am p l i a r e n t r e g a d e “ D i s co v e r yBo x ” p a r a d em a i s e s c o l a s p úb l i c a s d o p aís

Siemens desenvolve Kits paraformação de “pequenos cientistas”


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notícias n


I n o v ação a rm a n e z a m a i o r e n e r g i a em u m m e sm o

e s p aço p a r a s u b s t i t u i r b a t e r i a s d e c e l u l a r e s

Com três milímetros de com-

primento e um de espessura, a novatecnologia criada por pesquisadoresdos Estados Unidos poderá ser utiliza-

da no desenvolvimento de minúsculosgeradores de eletricidade a partir do

hidrogênio, que substituirá as atuaisbaterias de aparelhos portáteis.

A célula combustível do grupoSaeed Moghaddam, na Universidadede Illinois em Urbana-Champaign, é

um pequeno dispositivo que gera en-ergia sem consumi-la. E, embora asbaterias já façam este serviço, a célulacombustível é capaz de armazenar

mais energia no mesmo espaço.Ela é composta por apenas quatro

componentes. Uma fina membrana

separa um reservatório de água deuma compartimento localizado abaixo,que contém um metal hídrido. Aindamais abaixo estão montados os ele-

trodos.Minúsculos furos na membrana fa-

zem com que as moléculas de água

atinjam o compartimento adjacente naforma de vapor. Uma vez lá, o vaporreage com o metal hídrido para formar

hidrogênio. O gás preenche o compar-timento e empurra a membrana paracima, bloqueando a água.

O hidrogênio é gradualmente es-gotado à medida que reage com oseletrodos para criar um fluxo de ele-

tricidade. Quando a pressão do hi-drogênio cai, mais água pode entrarpara manter o processo. Como o ta-manho do dispositivo é pequeno, a

tensão superficial controla o fluxo deágua pelo sistema. Isso significa que acélula funciona mesmo quando movidaou girada, o que é perfeito para aplica-

ções em celulares.O dispositivo empregado no es-

tudo foi capaz de gerar 0,7 volts em

uma corrente de 0,1 miliampères du-

rante 30 horas até que o combustívelutilizado acabasse. Mas o grupo contaque uma nova versão da tecnologia

obteve uma corrente de 1 miliampèrena mesma voltagem.

Até o momento não foi possível

fazê-la funcionar em um tocador deMP3, mas, segundo o pesquisador,é o suficiente para alimentar micror-robôs.

Pesquisadoresanunciam a menorcélula combustível

do mundo


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Siemens elege os vencedores doPrêmio Werner von Siemens

n notícias


A Siemens premia pela terceira

vez os melhores colocados nas ca-tegorias Estudantil - Novas Idéias eCiência & Tecnologia com o PrêmioWerner von Siemens. A cerimôniade entrega aconteceu em dezembrode 2008 e o Museu da Língua Por-tuguesa, em São Paulo, foi o localescolhido.

Para o presidente da Siemensno Brasil, Adilson Primo, fomentara inovação e a busca pelo conhe-cimento são os principais objetivosda iniciativa. “O Prêmio Werner vonSiemens é uma contribuição da em-

presa ao desenvolvimento de inova-

ções no Brasil. Recursos naturaissão finitos e, ao mesmo tempo, es-tão sujeitos aos ciclos econômicos.O conhecimento, não”, disse Primo.

Em 2008, os vencedores ganha-ram R$ 10 mil para as modalidadesIndústria, Energia e Saúde da ca-tegoria Estudantil - Novas Idéias,além de telefones Gigaset Siemense certificados da premiação. Seusorientadores também foram hon-rados com os mesmos prêmios. Epara Ciência & Tecnologia foram R$15 mil, além do certificado.

De um total de 238 projetos ins-

critos, apenas 20 foram seleciona-dos e concorreram ao primeiro lu-gar das três categorias. “A Siemensobservou o potencial de benefíciosque os projetos inscritos poderiamgerar para a sociedade brasileira.Essa avaliação traduz a iniciativada companhia em investir cada vezmais no crescimento da pesquisa eda inovação tecnológica no País”,afirmou Primo.

Entre os vencedores da áreaestudantil em Energia estava o tra-balho “Nanotubos de carbono: Re-

P r em i ação a c o n t e c e u em d e z em b r o d e 2 0 0 8 n o

Mu se u d a Líng u a Po r t u g e s a

Pela primeira vez um trio de pes-quisadores liderado pelo professorda Escola de Engenharia e CiênciaAplicada na Universidade Harvard,Federico Capasso, descobriram umaforma de obter a Levitação Quântica.Este efeito quântico, também conhe-cido como força de Casimir, poderátrazer importantes aplicações para afísica mundial.

Já em 1948, pesquisas foramrealizadas pelo físico holandês Hen-drik Casimir que previu que duasplacas condutoras perfeitas nãocarregadas eletricamente atrairiamuma à outra no vácuo, por contadas flutuações quânticas no campoeletromagnético no vácuo entre asplacas. Desde então, a previsãofoi verificada diversas vezes, massempre de forma atrativa.

D e s co b e r t a p o d e r a s er em p r e g a d a em i n úm e r a s ap l i - cações na n o t e cn o l óg i c a s

Capasso e seus colegas substitu-íram uma das superfícies metálicasimersas em um fluido por uma de sílicae verificaram que a força entre elasmudou de atração para repulsão.

Para medir esta repulsão, os pes-quisadores colocaram uma microes-fera coberta de ouro em um cantilévermecânico imerso em um líquido cha-mado bromobenzeno e mediram seu

desvio conforme variavam a distânciaaté a placa de sílica.

“Forças de Casimir repulsivas sãode grande interesse, uma vez quepodem ser usadas em sensores deforça ou de torque ultrassensíveis paralevitar um objeto imerso em um fluidoem distâncias nanométricas da super-fície. Dessa forma, esses objetos setornam livres para realizar movimentosde rotação ou de translação em rela-

Estudo prova que força Casimirpode manifestar-se demaneira repulsiva

ção a outros com o mínimo de fricçãoestática”, disse Capasso.

O diferencial é que as Forças deCasimir atrativas limitam a miniaturiza-ção de dispositivos conhecidos comoMems (Micro Electromechanical Sys-tems), utilizados nas mais diversasaplicações, como no acionamento deairbags em automóveis. O motivo éque a atração faz com que as partes

de um mecanismo se grudem umasàs outras, tornando-as inoperantes. Jácom a repulsão, o mesmo não ocorre.

Os autores do estudo apontam odesenvolvimento de peças nanomé-tricas para situações em que é neces-sária a fricção estática ultrabaixa entrepeças mecânicas micro ou nanométri-cas. Especificamente, os pesquisado-res destacam a fabricação de bússolas,acelerômetros e giroscópios.


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duzindo as perdas em sistemas de

transmissão de energia” do alunode engenharia elétrica do CentroUniversitário da Fundação Educa-cional Inaciana - FEI, Eric Costa.

Seu trabalho consiste de um caboelétrico formado por nanocamadasde carbono depositadas sobre fios

de alumínio que oferece maior con-dutividade que as tecnologias con-vencionais.

Na modalidade Indústria quem

obteve destaque foi o estudante deengenharia elétrica Rafael GuedesAbreu, da Pontifícia Universida-

de Católica do Rio Grande do Sul(PUC/RS), com o “Sistema de moni-toramento remoto de desmatamento

em tempo real”. A idéia do projetistafoi transmitir as informações via sa-télite para um setor central em prol

de obter ações imediatas contra ocrime.

Para Saúde, ainda na categoriaEstudantil, o primeiro lugar ficou

para “Idéia e desenvolvimento de

um dosímetro indicador de acúmu-

lo de radiação à base de semicon-dutores orgânicos para uso em fo-toterapia neonatal”, da futura físicada Universidade Federal de Ouro

Preto, Cláudia Karina Barbosa deVasconcelos. Ela desenvolveu umdosímetro capaz de reduzir a quan-

tidade de exames de sangue rea-lizados em recém-nascidos. Umade suas funções é diminuir o lixohospitalar.

Ja em Ciência & Tecnologia, namodalidade Energia, o prêmio prin-cipal foi para o trabalho “Redução

do atrito em dispositivos eletrome-cânicos: melhoria da eficiência nouso e geração da energia elétrica”,

de Ane Cheila Rovani, Carlos Ale- jandro Figueira e Felipe Cemin, doCentro de Ciências Exatas e Tec-

nologia da Universidade de Caxiasdo Sul (RS). Este projeto objetivaaumentar a eficiência de consumoenergético em dispositivos eletro-

mecânicos.

Em Indústria, o primeiro lugar

foi para o projeto da mestranda emTecnologia Nuclear do Instituto dePesquisas Energéticas e Nuclea-res (Ipen), Thais de Oliveira, inti-

tulado “Recuperação e reciclagemdos ácidos nítrico e sulfúrico e domolibdênio do rejeito líquido das in-

dústrias de lâmpadas”. Segundo apesquisadora, todos esses elemen-tos, depois de recuperados, apre-sentam condições satisfatórias de

reutilização.Por fim, a “Avaliação ultrasso-

nométrica da consolidação e da

densidade óssea cortical” contem-plada em Saúde. Este trabalho foidesenvolvido pelo doutorando em

Ortopedia da Faculdade de Medici-na de Ribeirão Preto (USP), Giulia-no Barbieri. O equipamento ainda

encontra-se em fase experimentale até o momento demonstra po-tencial de aplicação clínica. Seudiferencial está na portabilidade de

fácil operação.


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e


escola

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Monta-treko

Ne s t a sér ie v ocê en con t r a d i ve r sa s sug es t ões de ex pe r i - m e n t o s p rát i c o s p a r a c om p l e t a r s e u s c u r s o s e t r a b a l h o s

d e C iên c ias . Fen ôm en o d a in d u ção, ba lan ça d e A m père ,m on t a g em de u m z um b i d o r e e l e t r oím ã são ap e n a s a l g u n s

e x em p l o s q u e v o cê c o n f e r e a s e g u i r .

Projetos e experimentoscom fos esmaltados

Os os de cobre esmaltados en-

contrados em motores, transforma-

dores e muitos outros dispositivos

elétricos e eletrônicos podem ser

utilizados em uma boa quantidade

de experimentos didáticos e traba-

lhos escolares.

Muitos dispositivos tais como

transformadores, bobinas, campai-

nhas, motores, solenóides e relés

fazem uso de um tipo de o de cobre

que é recoberto por uma na capa de

esmalte que serve de isolante. Com

estes os são enroladas bobinas que,

ao serem percorridas por uma cor-

rente elétrica, criam um campo mag-

nético. Este campo magnético é o

responsável pelos efeitos que fazem

o dispositivo funcionar.

Os os esmaltados podem ter es-

pessuras que variam desde os maisnos que um o de cabelo até os

mais grossos, que podem ter alguns

milímetros de diâmetro. Tecnica-

mente pode-se indicar o o por sua

espessura em milímetros ou ainda

através de um número “AWG”, e este

número será mais alto quanto mais

no for o o.

Nas experiências que descreve-

mos e na maioria dos dispositivos que

encontramos em eletrodomésticos e

aparelhos eletrônicos os os têm nú-

meros tipicamente entre 18 e 34.

Para saber o número do o utili-

zado devemos observar a tabela que

demonstra o diâmetro corresponden-

te. No entanto, nos mais nos ca di-

fícil medir este diâmetro diretamente.

Assim, o que se faz é enrolar 10 ou 20

voltas em um lápis, conforme mostra

a fgura 1, e depois dividir o valor me-

dido por este número de voltas.

Por exemplo, se enrolarmos

20 voltas de o e medirmos 3 mmsaberemos que cada volta corres-

ponde a aproximadamente 0,15 mm

e que portanto esta é a espessura

do o. Basta consultar o valor mais

próximo da tabela para o correspon-

dente AWG.

Apesar de não parecer, os os

esmaltados são isolados, isto é, re-

cobertos por uma na camada de es-

malte isolante.

Isso signica que, se quisermos

soldar ou ligar um desses os a qual-

quer outro componente ou a uma

placa de circuito impresso, ou ponte

precisaremos remover a camada de

esmalte isolante. Isto pode ser feito

raspando-se com uma lâmina para o

caso dos mais grossos e mesmo mais

nos (com muito cuidado), ou ainda

com uma lixa, veja a fgura 2.

Se tentarmos soldar um o esmal-

tado ou ligá-lo a uma pilha, por exem-

plo, sem raspar o local de contato, a

corrente elétrica não poderá passar

caso não seja removido o esmalte.

1Medição da espessura de um

fio esmaltado

2Como tirar o esmalte para poder

soldar ou ligar um fio esmaltado


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escola e


Lista de Materiais: Projeto 1

2 metros de fio esmaltado entre 28 e 32

1 prego pequeno (2 a 3 cm)

1 pilha média ou grande

Questionário: Projeto 1

1) O que é o efeito magnético da cor-

rente elétrica?

2) Como funciona o eletroímã?

3) Cite aplicações práticas para os

eletroímãs.

Quando aproveitamos os os es-

maltados de algum aparelho é preciso

ter cuidado em vericar se ele ainda

está em bom estado. O que ocorre

é que muitas vezes o dispositivo é

abandonado porque queima, ou seja,

sua temperatura eleva-se antes dele

sofrer um dano que o impeça de fun-cionar. Quando isso acontece, o o

tem sua capa de esmalte enegrecida

e danicada, passando a “descascar”

em diversos pontos.

Um bom o, conforme indica a

fgura 3, deve ser marrom claro e

não apresentar sinais de queima. O

aparelho de onde ele for retirado não

deve “cheirar a queimado”.

Diversos são os dispositivos de

onde o leitor poderá retirar os os es-

maltados. Na fgura 4 você pode ver

alguns deles.Os transformadores, por exemplo,

podem possuir dois enrolamentos com

os de espessuras diferentes. Des-

montando suas lâminas com cuidado

você terá acesso ao carretel de onde

pode-se tirar muito o esmaltado para

nossas experiências e montagens.

Campainhas de casa, relés e até

mesmo motores de eletrodomésticos

(abandonados por emperramento ou

quebra de partes, por exemplo) forne-

cem este tipo de o.

Projeto 1: EletroímãTrata-se de um simples eletroímã

que pode ser construído com um pe-

daço de o esmaltado e um pregui-

nho.

Enrole de 50 a 200 voltas de

o esmaltado no prego e raspe as

pontas do o no local que deve fa-

zer contato com a pilha, conra na

fgura 5.

Segurando os os em contato com

a pilha, a corrente que circula pela

bobina de o esmaltado cria um forte

campo magnético que se concentra

no prego. O prego passa então a

atrair pequenos objetos de metal co-

mo alnetes, clipes, pregos, lâminas

de barbear etc.

Exemplo de explicaçãoExplique como uma corrente elé-

trica cria campos magnéticos e eles

podem ser concentrados por materiais

ferrosos. Mostre na experiência que ti-pos de materiais podem ser atraídos.

Use diferentes materiais como: clipes,

pregos, objetos de plástico, madeira

e papel, alumínio etc, separando os

que podem e não podem ser atraídos

pelo eletroímã. Peça aos alunos que

expliquem porque.

Não mantenha o eletroímã por

muito tempo ligado, mas apenas al-

guns segundos (até 10) de cada vez.

A corrente intensa tende a esgotar a

pilha rapidamente e a aquecer a bobi-

na de o esmaltado.

Experimentos adicionais• Monte um pequeno guindaste

controlado por um interruptor

para atrair pequenos pedaços

de metal, conforme mostra a

fgura 6.

• Tente aproximar o eletroímã de

pequenos ímãs permanentes e

verique em qual caso obtém-se

atração e repulsão. Explique o

que ocorre com base no sentido

de circulação da corrente pelabobina do eletroímã.

3Identificação de um fio

esmaltado bom

4Dispositivos de onde podem ser

retirados fios esmaltados

5Um eletroímã construído com um

prego e fio esmaltado.

6Guindaste com eletroímã capaz de

levantar pequenos objetos de metal

~


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escola

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CompetiçãoUma maneira de se tornar um

projeto atraente é propor um desafo

ou competição para os alunos. Nestecaso, pode-se:

• Montar uma varinha de pescarcom o eletroímã e propor umacompetição em que quem ga-

nha é o que consegue “pescar”mais peixinhos magnéticos deuma bacia. Os peixinhos são depapelão com clipes presos e a

bacia contém areia.• Ver quem consegue levantar

mais peso. Utilize pesos pro-

gressivos de materiais metálicosou ainda uma cestinha com umclipe, colocando gradativamentemais areia.

Projeto 2:

Galvanômetro experimentalConfra um galvanômetro simples

que pode ser montado com base noefeito magnético da corrente elétrica.O galvanômetro é um instrumento

que indica a passagem de corrente

elétrica por um circuito.Na fgura 7 indicamos como o

galvanômetro pode ser montado com

seu circuito.

Exemplo de explicação

O fo esmaltado é enrolado de mo-do a formar uma bobina em uma for-ma de papelão ou cartolina. Quando acorrente elétrica (que deve ser detec-

tada) circula pela bobina, um campomagnético é criado. Este campo atuasobre o clipe pendurado na linha, mu-dando sua posição.

Pelo movimento do clipe pode-mos avaliar a intensidade da correntecirculante: uma forte corrente causa

uma movimentação maior do clipe.

ExperiênciaNo circuito da fgura 8 usamos um

potenciômetro para ajustar a intensi-dade da corrente e assim determinara sensibilidade do galvanômetro.

Inicialmente colocamos o poten-ciômetro na posição de mínima re-sistência (todo para a esquerda ouno sentido anti-horário). Com isso acorrente no galvanômetro é maior.

Tocando-se com os fos os ter-minais da pilha, a movimentaçãodo clipe deve ser maior. Depois,

aumente um pouco a resistência do

potenciômetro, girando um pouco o

cursor dele. A corrente diminui e amovimentação do clipe, ao se tocarcom os fos na pilha, é menor. Au-mente a resistência gradualmente

até o ponto em que, ao tocar com osfos na pilha, o clipe não se movimen-te mais. Podemos então determinar

a sensibilidade do galvanômetro, ouseja a menor corrente que ele podedetectar, de duas formas:

Primeiro, pelo ângulo do gi-

ro do eixo em relação ao máximo.Por exemplo, se a detecção termi-nar com 50% do giro, isso signifca

22 500 ohms (47 k ohms = 47 000ohms). Isso nos dá uma correnteque é calculada dividindo a tensãoda pilha (1,5 V) pelos 22500 ohms,

ou seja, 0,0000666 A. Convertendopara milionésimos de ampère (mi-

croampères) temos: 66,6 mA.


2 a 4 metros de fio esmaltado fino (28 oumais fino)1 pilha média ou grande1 potenciômetro de 47 k ohms

1 resistor de 100 ohms

1 clipe de prender papel1 pedaço de fo rígido 18 a 22

1 pedaço de linha comum1 pedal de papelão ou cartolina

Multímetro (opcional)


1) Explique o funcionamento do galvanô-metro.

2) De que modo o sentido de circulaçãoda corrente influi no movimento doclipe?

3) É possível aumentar a sensibilidade doaparelho usando uma agulha imantada

em lugar do clipe?

7 Montagem de um galvanômetro

8Determinando a sensibilidade dogalvanômetro

^

^


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A segunda forma se dá medindo aresistência com o multímetro, confor-me ilustra a fgura 9.

Basta também dividir a tensão da pi-

lha (1,5 V) pela resistência encontrada.

Sugestões• Veja qual dos alunos consegue

montar o galvanômetro maissensível.

• Procure mostrar de que modo onúmero de voltas da bobina in-ui na sensibilidade.

Competição

Faça uma competição para verquem consegue montar o galvanôme-tro mais sensível.

Projeto 3:Experiência de Oersted

Veja o efeito magnético da cor-rente elétrica que Hans ChristianOersted, professor secundário naDinamarca, descobriu numa experi-ência simples.

Na fgura 10 mostramos o experi-mento pronto para ser utilizado.

ExplicaçãoQuando uma corrente elétricacircula por um meio condutor, porexemplo um fo, um campo magnético

é criado. Este campo possui linhasde força tais que tendem a envolvero fo. Isso signifca que uma agulha

imantada (ou um material ferroso emforma de agulha) colocado nas pro-ximidades do fo tende a se orientarsegundo as linhas de força do campoproduzido. Esta orientação faz comque o clipe ou agulha imantada fque

perpendicular ao fo.

ExperiênciaBasta encostar os fos nos ter-

minais da pilha para que a correntecircule por um momento (a pilha não

deve fcar permanentemente ligadaao fo pois sendo a corrente intensa,

ela se esgotaria rapidamente). Coma circulação da corrente, o campomagnético criado atua sobre a agulhaou clipe movimentando-o. A agulhatende a fcar perpendicular ao fo por

onde passa a corrente.

SugestõesPode utilizar uma bússola em lu-

gar da agulha imantada ou clipe. Autilização de uma bobina como no ex-perimento (2) aumenta a intensidadedo campo e o sistema pode ser usadopara detectar correntes, ou seja, co-mo galvanômetro.

CompetiçãoDesafe seus alunos para ver

quem mede com mais precisão umaintensidade conhecida de corrente,utilizando a balança de Ampère.

9Utilização do multímetro para determinar a

sensibilidade do galvanômetro


1 pilha grande1 pedaço de fio esmaltado

1 clipe ou agulha imantada

1 pedaço de fio rígido 18 a 22

1 pedaço de linha

2 pregos

1 tábua pequena


1) De que modo o sentido da corrente

influi no campo magnético criado?

2) Qual a diferença entre o campo criado

pela corrente e o campo criado por

um ímã permanente?

Projeto 4:Construção de um solenóide

Um solenóide é uma bobina ci-líndrica sem núcleo no seu interior.

Quando uma corrente elétrica circulapor um solenóide cria-se um campomagnético, que é mais intenso noseu interior.

É possível construir facilmenteum solenóide e mostrar que objetosde metais ferrosos colocados nassuas extremidades são atraídos pa-ra seu interior quando a corrente éestabelecida.

Na fgura 11, o solenóide é cons-truído e utilizado num pequeno ca-nhão.

Exemplo de explicaçãoMostre através de desenhos

como é o campo magnético criadopor um solenóide. Parta da expe-riência de Oersted para explicarporque o campo se concentra noseu interior.

ExperiênciaColoque pregos, alfinetes ou

outros pequenos objetos nas ex-

tremidades do solenóide e, de-pois, encoste os fios do solenóidepor um momento nos terminais daspilhas.

O campo criado vai “puxar” paradentro do solenóide os pequenos ob-

jetos de metal. Mostre que somenteobjetos de metais ferrosos são atraí-dos para o seu interior.

Não mantenha o solenóide ligadopor mais do que alguns segundos decada vez. A corrente intensa tende aaquecê-lo e a esgotar rapidamente

as pilhas.

10Experimento de Oersted


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escola

14

Sugestões• Monte o canhão eletromagnético

conforme a fgura 11.

• Um toque nos terminais do supor-te de pilhas vai fazer com que oêmbolo seja puxado fortemente

para o interior do solenóide ati-rando longe a “bala”, que nadamais é do que um grão de feijão

ou uma pelotinha de papel. Fa-ça uma competição entre seusalunos para ver quem monta ocanhão que atira mais longe.

• Mostre que o campo criado é damesma natureza que o de ìmãspermanentes, podendo atrair

ou repelir conforme o pólo doímã próximo.

Competição• Veja quem monta o solenóide

com mais força.• Monte o canhão e faça uma

competição para ver quem atira

o projétil mais longe.

Projeto 5:Transformador experimental

Os transformadores são disposi-tivos que podem converter energiaelétrica mudando-se a tensão e a cor-

rente. Está é uma versão experimetalpara você verifcar como este tipo de

dispositivo funciona.

Como funcionaUm transformador tem duas bobi-

nas enroladas com fos esmaltados emum núcleo comum. Quando aplicamos

uma tensão em uma das bobinas (de-nominada enrolamento primário) um

campo magnético é produzido, crian-

do linhas de força que se expandem.Ao expandir-se, estas linhas cortamas espiras da segunda bobina (deno-

minada enrolamento secundário). Oresultado será a indução no segundoenrolamento de uma tensão.

Quando a corrente se estabiliza na

primeira bobina, as linhas não maiscortam a segunda e com isso a indu-ção para.

Se a corrente na primeira bobinafor interrompida, as linhas de forçado campo magnético se contraem ecortam novamente as espiras da se-

gunda bobina. O resultado disso é aindução de uma tensão mas agoracom polaridade invertida. Veja então

que se uma corrente for estabelecidae desligada rapidamente no enrola-mento primário, haverá a presença depicos ou pulsos de tensão no secun-

dário com polaridade que se inverteconstantemente, conforme ilustra afgura 12.

Este fato da corrente precisarvariar constantemente num dos en-rolamentos para haver indução nooutro, faz com que o transformador

seja um dispositivo que funciona so-mente em circuitos de corrente alter-nada ou ainda corrente que varie de

outra forma.

ExperiênciaNa fgura 13 temos o modo de se

enrolar o transformador experimental.Os enrolamentos são formados

por aproximadamente 50 a 100 voltas

de fo fno na argola. Assim o campo

magnético criado por uma bobina temsuas linhas percorrendo a argola, que

as concentra na segunda bobina.


4 pilhas pequenas, médias ou grandes

1 tubinho de papelão de 1 cm de diâ-

metro e de 5 a 6 cm de comprimento.

20 ou mais metros de fio esmaltado fino

(28 ou mais fino)

Pequenos objetos de metal como clipes,

preguinhos, alfinetes, etc.


1) As linhas de força do campo de um

solenóide são abertas ou fechadas?

2) Do que depende a intensidade do

campo magnético criado?

3) Por que os objetos de metal fer-

roso são puxados para o interior do

solenóide?


1 pilha pequena ou média

1 argola de metal ferroso ou ferrite

40 metros de fio esmaltado fino (30 a 34)1 multímetro

1 lima


1) Explique o funcionamento do trans-

formador.

2) Por que não há indução com corrente

contínua pura aplicada ao enrolamento

primário?

3) Dê exemplos de uso prático de trans-

formadores.

4) Qual a diferença entre corrente con-

tínua e alternada?

11Construção do canhão com solenóide

12Indução de tensão no enrolamento

secundário de um transformador

13Enrolando o transformador

experimental


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O circuito completo para a experi-

ência é visto na fgura 14.

O que fazemos é esfregar a pon-

ta do o ligado à pilha na lima demodo que a corrente que circula pe-

la bobina sofra variações bruscas,

fato fundamental para que ocorra a

indução conforme vimos. O resulta-

do disso é que ao fazer esta opera-

ção, a tensão induzida será acusada

pela agulha do multímetro (ou porum galvanômetro, como o que mon-

tamos em experimento anterior, veja

sugestões). Observe que o multíme-tro deve ser colocado numa escala

de tensões alternadas.

Mostre que se deixarmos o oencostado na lima sem esfregá-lo,

de modo que a corrente se estabilize

na bobina, não haverá indução. Paraque o transformador funcione é pre-

ciso ter variações da corrente.Nesta última fase da experiência

não deixe o o encostado por muitotempo, pois a corrente intensa pode

esgotar rapidamente a pilha além deaquecer a bobina.

Sugestões• Um LED em série com um resis-

tor de 470 ohms pode ser usadopara acusar a corrente induzida

no secundário.

• Um galvanômetro também pode

ser usado para esta nalidade,desde que em série tenhamoscolocado um diodo como o

1N4148.

• A mesma experiência pode ser

realizada com um transformador

comum, conforme indicamos na

fgura 15.

CompetiçãoUtilize um LED em série com um

resistor de 1 kW para ver quem con-

segue fazer um transformador que oacende com mais força. Pode ser uti-lizado o multímetro para medir o picode corrente gerado.

Projeto 6: ZumbidorImportante aplicação dos eletro-

ímãs que pode ser realizada combase num simples pedaço de oesmaltado. O mesmo princípio é en-contrado nas buzinas de carro e em

outros dispositivos. Para construirum simples zumbidor você precisará

do seguinte material:(Veja na LM)

A montagem do zumbidor e de seucircuito pode ser vista na fgura 16.

Observe o ponto em que as la-

tinhas encostam uma na outra. Émuito importante raspar a tinta das

latinhas neste ponto para que o con-tacto elétrico seja perfeito.

ExplicaçãoQuando as latinhas se mantêm em

contato a corrente pode circular pela

bobina enrolada no prego, produzin-

do assim um forte campo magnético

que atrai uma das latinhas. Ao atrair

esta latinha a corrente é interrompida.Com isso, cessa a força de atração ea latinha tende a voltar à sua posiçãonormal encostando na outra. O resul-

tado é o restabelecimento da corrente

e uma nova atração. A corrente caentão sendo estabelecida e interrom-

pida rapidamente, levando a latinha auma vibração. A consequência dessa

vibração é a produção de um som se-

melhante ao de um zumbido. As cam-painhas e buzinas de carro funcionamdesta forma. A rigidez e o tamanho das

latinhas determinam o som produzido.

14Circuito completo para a experiência

15Utilização de um transformador

comum no mesmo experimento

16Montagem do zumbidor


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escola

16

ExperiênciaNa montagem ajuste as latinhas

para que encostem uma na outra.

Ligue a pilha ao circuito (raspe aspontas do o esmaltado para haver

contacto). Deve haver a vibração dalatinha maior, produzindo som. Tente

usar duas ou mais pilhas, se o som

produzido for muito fraco. Não deixe

o zumbidor muito tempo ligado, pois

a corrente intensa tende a aquecer asua bobina.

Sugestões• Ligue um alto-falante comum em

série com o circuito para obter a

reprodução do som amplicado,

conforme exibe a fgura 17.

• Ligando um manipulador emsérie com a pilha podemos terum telégrafo experimental para

demonstrações.

CompetiçãoFaça uma competição para ver

qual zumbidor toca mais alto.

Projeto 7:Balança de Ampère

Os campos magnéticos produzi-

dos pela corrente que circula por doiscondutores elétricos paralelos são

responsáveis por forças de repulsãoque tende a afastá-los, se tiverem

o mesmo sentido, veja a fgura 18.Usando esta força pode-se fazer uma

“balança” que, pela intensidade da

força exercida entre condutores, pos-sibilita a medição da intensidade de

uma corrente elétrica.Esta balança, denominada “ba-

lança de ampère” pode ser cons-truída facilmente utilizando-se o

esmaltado comum e mais algunscomponentes de fácil obtenção. O

seguinte material será necessáriopara a construção dessa balança:

(veja na LM)

Na fgura 19 observamos a mon-

tagem dessa balança.

Na montagem, duas bobinas, de

umas 10 espiras de o cada, são

colocadas na posição indicada. O

ponto em que os os esmaltados são

emendados deve ser descascado

(raspado) para que haja bom contato

elétrico. Para maior conabilidade

será interessante soldar todas asligações ou usar terminais de para-

fusos.

Exemplo de explicaçãoSão enroladas duas bobinas que

cam lado a lado. Quando uma cor-

rente elétrica circula pelas duas bobi-nas, são criados campos magnéticos

com tal orientação que entre as bobi-

nas surge uma força de repulsão. O

resultado é que, sendo uma das bobi-nas móvel, ela tende a se afastar da

bobina xa.


5 a 10 metros de fio esmaltado fino 30

a 34.

1 prego ou parafuso de 3 a 4 cm decomprimento

1 base de madeira de 1,5 x 5 x 12 cm

2 pedaços de lata cortados conforme

mostra a figura 16

4 pregos pequenos

1 pilha comum pequena, média ou

grande


1) Por que ligando a pilha diretamente à

bobina não são produzidas vibrações?

2) Como funciona uma campainha de

corrente alternada?

O ângulo de afastamento será tão

maior quanto a intensidade do cam-

po magnético e, portanto a intensida-

de da corrente circulante. Pode-se

então avaliar a intensidade da cor-rente pelo afastamento das bobinas.

No experimento é possível variar a

intensidade da corrente através do

potenciômetro, mostrando os diver-sos ângulos obtidos.

ExperiênciaEncoste os os no terminal da pi-

lha inicialmente com o potenciôme-

tro na posição de menor resistência.

A bobina móvel deve afastar-se de

um certo ângulo (se a bobina tender

a aproximar-se basta inverter sua

17Uso de um alto-falante para obter

som amplificado

18Princípio da Balança de Ampère

19Montagem da Balança de Ampère


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escola e


ligação). Depois abra o potenciô-

metro gradualmente, repetindo a

experiência. A corrente vai sendo

reduzida, e o afastamento da bobina

vai ocorrer com ângulos cada vez

menores.

Não mantenha a pilha ligada

ao circuito por muito tempo, pois acorrente é intensa podendo descar-

regá-la.

Sugestões• Ligue um amperímetro em sé-

rie com o circuito para medir a

corrente nas diversas fases da

experiência.

• Faça um gráco associando

os ângulos de abertura das

bobinas com a intensidade da

corrente.

• Premiar a balança mais sen-sível ou a que proporcionar a

indicação mais precisa de uma

corrente conhecida.

Projeto 8 - InduçãoLinhas de força de um campo

magnético cortando as espiras de

uma bobina induzem uma tensão

nesta bobina. Se esta bobina for

ligada a um circuito externo ocorre

a circulação de uma corrente. A in-

dução é um fenômeno dinâmico que

pode ser demonstrado através da

experiência descrita a seguir. Para

ela precisaremos do seguinte mate-

rial: (veja na LM)

Na fgura 20 vemos o modo como

deve-se fazer a ligação dos diversos

elementos para esta experiência e

detalhes da construção.

A bobina enrolada no tubinho

de papelão tem de 30 a 100 voltas

de fio. A agulha é pendurada junto

à segunda bobina de modo a ficar

sujeita a seu campo. Esta bobina

tem de 10 a 20 espiras do mesmo

fio.

Exemplo de explicaçãoQuando movimentamos rapida-

mente o imã de modo que ele en-

tre e saia do tubinho com a bobina,

uma tensão é induzida nesta bobina

e com isso uma corrente que circula

pela segunda bobina. O resultado é

que a corrente na segunda bobina

atua sobre a agulha imantada que

se movimenta. Veja que se o ímã

permanecer parado as linhas de for-

ça não cortam as espiras de forma

dinâmica e não há indução. A indu-

ção só acontece quando o ímã semovimenta.

A bobina com o tubinho deve

car bem afastada da bobina que

atua sobre a agulha para que a in-

uência na movimentação da agulha

seja apenas do campo desta segun-

da bobina.

ExperiênciaPrenda o ímã num pedaço de pau

ou num lápis de modo a haver maior fa-

cilidade de movimentação. Rapidamen-

te introduza e retire o ímã do tubinho. A

agulha indicadora deve movimentar-se

mostrando que corrente elétrica foi pro-

duzida. Mostre que se o ímã car pa-

rado no interior do tubinho ou fora, não

haverá indução de corrente.

Sugestões• Use um multímetro para mostrar a

corrente induzida em lugar da segun-

da bobina.

• Mostre que se a bobina se mo-

vimentar em relação ao ímã haverá

também a indução de corrente.

CompetiçãoPremie quem acender um LED

com maior brilho ou gerar maior pulsode tensão indicada por um multímetro.


20 metros de fio esmaltado de espessura

22 a 28.

1 base de madeira

2 metros de fio rígido 16 ou 18

1 pedaço de linha

1 pilha comum

1 potenciômetro de 100 ohms

Questionário: Projeto 71) Explique porque as bobinas se repelem.

Por que ocorre atração se uma das bo-

binas tiver sua ligação invertida?


20 metros de fio esmaltado fino 28 a 32

1 pequeno ímã permanente

1 agulha imantada ou clipe para papel

1 pedaço de madeira ou cartão de 15 x

15 cm

1 tubinho de papelão de 1 cm de diâmetro

ou pouco mais (que caiba o ímã no seu

interior) e de 3 a 5 cm de comprimento

1 pedaço de linha comum

30 cm de fio rígido 16 a 20


1) Explique o fenômeno da indução

eletromagnética.

2) Como energia elétrica pode ser pro-

duzida por dínamos e alternadores?

3) Por que o fenômeno da indução é

dinâmico?

20Fenômeno da indução

f

´


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robóticar


Newton C. Braga

Todos os sistemas de

servomotores que funcionam em laçofechado (com realimentação), quersejam analógicos ou digitais, preci-sam passar por um processo de sin-

tonia. A nalidade deste processo é

fazer com que o servo siga da manei-

ra mais próxima quanto seja possível,o sinal de comando externo.

Necessidade de Sintonia

As características de funciona-

mento dos servos fazem com queseu movimento seja gerado por umatensão de erro. Somente quando

existe uma diferença entre a tensãoaplicada na entrada e a tensão de re-ferência dada pela posição do servo

é que ele se movimenta para reduzir

este “erro”.O ganho do sistema determina

quanto rápido ou duro é o sistema

para tentar reduzir este erro.Um sistema que tenha um ganho

elevado pode gerar um torque eleva-do para corrigir a posição do servo,

mesmo quando a tensão de erro é

muito pequena. Um sistema deste

tipo é fundamental para corrigir rapi-

damente as posições do servo quan-do se exige isso.

Entretanto, os servos e suas car-

gas movimentadas possuem umacerta inércia que exige que o servo

acelere e desacelere de modo aacompanhar as variações dos sinais

de entrada. A existência desta inér-cia tende a fazer com que o sistematenha uma característica de auto-correção que o faz oscilar em torno

da posição eu deve ser atingida, con-forme ilustra a fgura 1.

Isso acontece se não houver

amortecimento, o que leva o sistemaa atingir o equilíbrio depois de diver-

sas oscilações em torno deste ponto.

Sintonia de ServosNe s t e a r t i g o m o s t r a m o s o q u e és i n t o n i z a r um s e r v o ,

p o r q u e i s s o éne ce s sár i o e c om o éfe i t o e s t e p r o c e d i -

m e n t o p a r a q u e e s se d i sp o s i t i v o s i g a o m a is p r óx i m op o s sív e l o s i n a l d e c om a n d o e x t e r n o .

limentação e na saída estão sempredefasados de 180 graus nas frequên-cias mais baixas, isso não acontece

quando a frequência aumenta.Pode até acontecer que, em

frequências mais elevadas, o sinaltenha polaridade tal que represente

uma realimentação positiva, e comisso o circuito entraria em oscilaçãoou apresentaria outras anomalias de

funcionamento.

Se o sistema for dotado de umamortecimento, conforme mostra amesma curva, não teremos esta os-

cilação, mas isso pode levá-lo a umaresposta mais lenta.

Na prática, sintonizar um servoconsiste em ajustar o potenciômetro

de ganho de modo que possa ter umcomportamento que evite as oscila-ções em torno do ponto de equilíbrio

nas mudanças de posição e que leveà posição desejada o mais rápidopossível.

Se bem que existam cálculos

complexos que levem a sintonia cor-reta de um servo, na prática pode sernecessário um procedimento mais

simples (ou mais empírico), pois ovelho chavão que bem se aplica à

eletrônica e a mecatrônica também é

válido: “Na prática, a teoria é outra.”

Examinando o Funciona-

mento de um Servo

Um servomotor é um sistema que

opera em um circuito fechado de re-alimentação negativa. Se a realimen-tação fosse positiva, teríamos um

oscilador, observe a fgura 2.Por realimentação negativa en-

tendemos o fato de que o sinal obti-

do na saída é aplicado à entrada de

realimentação com a fase invertida.Em outras palavras, o sinal de saídae o sinal de realimentação estão em

antifase ou defasados de 180 graus.Isso é conseguido com facilidade

bastando que o sinal de saída sejaaplicado à entrada inversora do cir-

cuito usado para esta nalidade, que

normalmente a possui.Na prática, entretanto, temos de

considerar que o comportamento deum circuito deste tipo varia com afrequência. Assim, se podemos ga-

rantir que o sinal na entrada de rea-

1Características de resposta de um

sistema de servos

2Circuito fechado de um servo


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robótica


r

19

Assim, é muito importante, ao seprojetar um sistema de servo, saberqual é a margem de frequências

que pode ser usada nos sinais decomando de modo a se manter aestabilidade.

Isso envolve não só um cuidado-

so projeto e sintonia dos elementosdo circuito, mas também do própriosistema mecânico que ele o servo

deve acionar.Uma das maiores diculdades

que encontramos na análise de umsistema com realimentação (closed

loop) é que todos os elementos sãointerativos.

A entrada é aplicada à saída, que

então é cancelada, e assim não so-bra nada para ser medido!

Para se estudar um circuito deste

tipo o que se faz é interromper a rea-

limentação, abrindo-a, e então anali-sar o que ocorre com o circuito.

Com a análise do circuito nas

condições sem realimentação (ga-nho máximo), podemos saber o queacontece com seu ganho e com sua

fase em função da frequência do si-nal de entrada. Na fgura 3 temos ascaracterísticas típicas de um circuitousado no controle de servos.

Observe que a escala de ga-nhos é logarítmica (dB) e que umaredução de ganho de apenas 6 dB

signica uma redução no ganho detensão de 50%.

O ponto de 0 dB é o ponto em quetemos o ganho unitário de tensão, ou

seja, aquele em que a tensão de saí-da tem o mesmo valor que a tensãode entrada. Podemos dizer que nes-

te ponto temos a máxima frequênciaem que teoricamente o dispositivopode ser usado como amplicador.

No gráco de fase, a escala é em

graus e mostra como a diferença de

fase entre o sinal de entrada e o sinalde saída se alteram com o aumento

da frequência.Veja que, se chegarmos ao ponto

em que a realimentação se atrasa em180 graus, com o desvio adicional de

180 graus que obtemos aplicamoseste sinal na entrada negativa, volta-mos a ter a mesma fase do sinal ori-ginal (360 graus). Isso signica que a

realimentação introduzida no circuitose torna positiva e não negativa, coma produção de oscilações, instabili-

dades e outros problemas.

Em nenhum ponto da operaçãodo servo deve ocorrer este problema,devido a alteração de fase introduzi-da pelo circuito.

Na maioria dos casos, entretan-to, é possível prever tanto o ganhocomo as variações de fase que ocor-

rem quando se usa um sistema deservos, o que permite eliminar pro-blemas deste tipo.

Na prática, só é necessário fazer

um exame apurado destas caracte-

rísticas caso aconteça problemasque nos levem a desconfiar que

sua origem resida na variação deganho, ou na mudança de fase dosinal de realimentação introduzidano circuito.

Neste caso, uma solução a seradotada é manter o ganho inferior aum quando o deslocamento de fase

é de 180 graus. Veja na fgura 4 oque ocorre.

Um Servo na Prática

Levando em conta as caracterís-ticas que analisamos, a resposta deum servo na prática, é bem diferente

daquela que a teoria poderia indicarcomo linear. Na fgura 5 é possívelobservar estas características, para ocaso de um servo não carregado.

Analisando estes grácos, é pos-sível notar algumas diferenças entreo que é um servo na teoria e o que

esperar na prática.O primeiro ponto que salta à vis-

ta é o ganho elevado do circuito nu-

3Ganho e deslocamento de fase com

frequência de um servo comum

4Resposta com ganho baixo

5Características reais de um servo

não carregado


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robóticar


ma frequência de aproximadamente2 kHz, para este exemplo.

Nesta frequência temos a resso-nância do eixo acoplado ao sensor,causando uma oscilação por torção.

Observe que, nesta mesma fre-qüência, o deslocamento de fasedos sinais de controle e de entradamuda abruptamente, chegando aos360 graus que vão causar a altera-ção de realimentação negativa parapositiva.

Num projeto que use este siste-ma, na freqüência de ressonânciado eixo, o ganho deve ser menor doque 1 para que não tenhamos osci-lações.

O controle da constante de tempodo circuito determina em que ponto oganho começa a se deslocar. Pode-se fazer uma analogia deste controlecom o controle de agudos de um am-plicador de áudio, o qual atua sobre

o ganho das altas frequências.Devemos ajustar este controle

para manter o ganho do circuito emmenos do que 1 quando a frequênciase aproxima de 2 kHz.

Um outro ponto de interesse nes-tes grácos é o de cruzamento ou

“crossover”. Trata-se do ponto da

curva de frequência que passa peloganho de 0 dB ou ganho unitário de

tensão.Para os servos comuns, usados

em aplicações industriais, a frequên-cia em que isso acontece está tipica-mente entre 40 e 300 Hz.

No gráco de fase, observe que

o ponto beta (β) é denominado “mar-gem de fase na freqüência de cru-zamento”.

Se este beta for muito pequeno, osistema tende a oscilar e sobredispa-rar na frequência de cruzamento. Is-so signica que beta pode ser usado

para representar o amortecimento.Um sistema que tenha um beta

elevado tem um fator de amorte-cimento alto. O controle de amor-tecimento (damping) atua sobre amargem de fase possibilitando seuaumento na freqüência de cruza-mento (crossover).

Este controle atua sobre o circuitode realimentação produzindo o queé denominado “aceleração da reali-mentação”.

Uma rede de compensação criauma derivação para o sinal de reali-mentação na freqüência de crossover,

aumentando assim a margem de fase.

Considerando aInércia da Carga

No momento em que o servotem de atuar sobre algum siste-ma mecânico, que possui certainércia, seu comportamento pode

mudar mais ainda. Tanto as carac-terísticas de fase como de ganhosão alteradas quando o servo é

carregado.Devemos considerar neste caso

não apenas a redução de ganhodevido à inércia da carga, como

também o aparecimento de um pi-co adicional devido à oscilação doeixo acoplado à carga. Na fgura 6 mostramos os grácos que levam

em conta a adição de uma carga aum servo.

Observe que o ganho pode até

ser maior do que o que ocorre na fre-

qüência natural de ressonância de 2kHz. Em um caso como este o motorpode começar a vibrar ou “apitar” comfrequências de controle ainda maisbaixas, quando a constante de tempoé ajustada.

A amplitude deste pico adicio-nal de ganho depende da formacomo o servomotor é acoplado à

carga.Um acoplamento por mola, por

exemplo, aumenta em muito estepico, exigindo a atuação sobre ocontrole de ganho para que não hajainstabilidades de funcionamento. Éclaro que um ganho menor vai terefeitos sobre a resposta do sistema,além de outros fatores que devem

ser considerados.

ConclusãoNeste artigo demos uma idéia

dos fatores que devem ser levadosem conta ao se ajustar ou “sintoni-zar” um servo. Como um circuito ele-

trônico sensível, o servo deve estarcorretamente sintonizado com ascaracterísticas do sistema mecânicoque ele deve acionar.

Entendendo como isso acon-tece o profissional, além de me-lhor instalar e ajustar servos emequipamentos industriais, também

estará apto a localizar falhas de

funcionamento de um equipamen-to que, em muitos casos, não sãoprovocadas por defeitos de com-ponentes, mas sim por um ajuste

mal feito. f

6Sistema de servo com carga inercial


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24/40

projeto p

Mecatrônica Fácil nº44 23

Lista de materiais:

Este componente também po-de ser instalado longe do receptor,caso a aplicação exija. Até mesmo

uma lente convergente na parte

frontal do tubinho pode ser previstapara aumentar a sua diretividade e

sensibilidade.

Prova e usoPara provar o aparelho basta ligar

na sua saída uma carga qualquer co-mo, por exemplo, um abajur ou outroeletrodoméstico.

Ligue o aparelho e ajuste P1 para

obter o limiar do disparo. Volte umpouco o controle de sensibilidade e,com um laser pointer, teste a ação

do relé.Se o relé tender a repicar (fechan-

do e abrindo mais de uma vez comos pulsos de luz emitidos) aumente

o valor de C2. Este capacitor, depen-

dendo da aplicação, pode assumirvalores de até 2,2 µF.

Comprovado o funcionamento ésó fazer a instalação denitiva.

Se houver a tendência ao disparocom relâmpagos (no caso de uso ex-

terno), um capacitor de 100 nF a 1 µF

pode ser ligado em paralelo com oLDR para aumentar a inércia. Esco-

lha um valor que não afete também asua sensibilidade ao laser pointer.

Semicondutores:

CI1 - 555 - circuito integrado - timer

CI2 - 4013 - Duplo Flip-flop tipo D CMOS

Q1 - BC548 - transistor NPN de uso geral

D1 - 1N4148 ou equivalente - diodo de

silício de uso geral

Resistores: (1/8 W, 5%)

R1 - 10 k ohms

R2 - 47 k ohms

R3 - 100 k ohms

R4 - 4k7 ohms

P1 - 1 M ohms - trimpot ou potenciômetro

Importante:

Muito cuidado deve ser tomado com o

uso do Laser Pointer em lugares com mui-

tas pessoas. O feixe de laser nunca deve

ser apontado para as vistas das pessoas, já que sua radiação é perigosa. Posicione

o sensor de tal forma, que ao ser usado,

nunca haja o perigo de pessoas cortarem

o feixe de luz de modo acidental.

Capacitores

C1 - 47 nF - poliéster ou cerâmico

C2 - 100 nF - poliéster ou cerâmico

C3 - 100 µF x 16 V - eletrolítico

Diversos

LDR - LDR redondo comum de qualquertamanho

K 1 - 12 V x 50 mA - relé sensível

Placa de circuito impresso, laser pointer,

material para fonte de alimentação, caixa

para montagem, fios, solda etc.

2Circuito completo do receptor

3Placa do receptor do controleremoto usando Laser Pointer

f


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dispositivosd

Mecatrônica Fácil nº 4424

O r e lééum com po n e n t e

d e g r a n d e u t i l i d a d e e

a p a r e c e em b o a p a r t e n o s

p r o j e t o s d e e l e t r ôn i c a ,

m e c a t r ôn i c a , r o b ó t i ca ,

a u t o m ação e co n t r o l e ee l e t r ôn i c a a u t om o t i v a .

V e r e m o s n e st e a r t i g o s e u

f u n c i o n am e n t o , u t i l i d a -

d e s e co m o a u m e n t a r a

s e n s i b i l i d a d e d e s t e d i s -

p o s i t i v o .

O l e it o r p o d e r á m o n t a r

u m r e lée x p e r i m e n t a l

p a r a d em on s t r açõe s

d i d át i c a s e p e q u e n o s

p r o j e t o s . Ev i d e n t e m e n t e ,d a s m i l h a r e s ap l i c ações

p o s síve i s v e r em o s a l g u -

m a s , m a s d a r e m o s e l e -

m e n t o s p a r a q u e o le i t o r

d e s e n v o l v a t a n t a s o u t r a s

q u an t o su a im ag i n ação

p e r m i t i r

Com frequência nos circuitosaparecem relés, que em alguns casos

por falta de conhecimento dos leitores,

ou mesmo por alguma dificuldade de

obtenção, consistem em um impedi-

mento para sua realização prática.

Conhecendo melhor os relés, o

leitor verá que são componentes in-

dispensáveis em muitas aplicações e

é conveniente ter sempre alguns dis-

poníveis no seu estoque de material.A finalidade do artigo é forne-

cer elementos para facilitar o uso e

a escolha de relés para eletrônica,

principalmente os que envolvem as

aplicações comuns.

Analisaremos as características de

um relé e como fabricá-lo ou improvi-

sá-lo a partir de outros recursos.

O ReléUm relé consiste em uma chave ou

comutador eletromagnético, cuja es-

trutura básica é mostrada na figura 1.

Nas proximidades de uma bobina

(eletroímã) existe uma armadura de

metal ferroso, que pode movimentar

um contato elétrico.

Quando não circula corrente pela

bobina, não há campo magnético e,

portanto, a armadura se mantém fixa

em sua posição, com os contatos 3 e

4 separados.

Ao circular uma corrente pela bobi-

na, é criado um campo magnético queatrai a armadura e, com isso, faz com

que os contatos 3 e 4 encostem um

no outro.

Em outras palavras, sem corrente

na bobina, os contatos 3 e 4 estão

abertos e não pode fluir corrente pelo

circuito que controla. Com a circulação

de corrente pela bobina, os contatos 3

e 4 fecham, e uma corrente pode pas-

sar pelo circuito que controla.

Ligando um circuito externo, como

ilustra a figura 2, ele pode ser total-

mente controlado apenas pela corrente

Uso de Relés Newton C. Braga

1Estrutura de um Relé

que circula pela bobina do relé. Com a

bobina sem corrente (desenergizada),

a lâmpada permanece apagada.

Com a bobina energizada a lâm-

pada acenderá.


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dispositivos d

Mecatrônica Fácil nº 44 25

12, 24, 48 ou mesmo 110 volts) e pelacorrente (100 mA, 50 mA, etc).

Se dividir a tensão de acionamentopela corrente correspondente, facil-mente encontrará a resistência da bo-bina. Por exemplo, um relé de 6 voltspara 100 mA tem uma resistência debobina de 6/0,1 = 60 ohms (0,1 ampé-

re é o mesmo que 100 mA).Pode-se, por outro lado, indicar a

tensão de acionamento e a resistênciada bobina. Para calcular a corrente,basta dividir a tensão pela resistência.Um relé de 6 volts com 60 ohms debobina é acionado com uma correntede 6/60 = 0,1 A ou 100 mA).

É preciso observar, entretanto,que os valores de tensão indicamqual a maneira ideal de usar o relénum circuito.

Na prática o relé pode funcionarcom uma tensão ligeiramente menor etambém com tensões até 50% maio-res. As tensões maiores até assegu-rarão uma atração maior da armaduraque proporciona eficiência e rapidezde contato.

A tensão apenas não pode sermuito maior que estes 50% porquea bobina tende então a esquentar ecausar a queima do relé. Neste casoé a dissipação máxima que deve serlevada em conta, observe a figura 5.

Existem tipos de relés cujas bobi-nas são projetadas para acionamentocom corrente contínua e tipos de relésque podem operar com corrente alter-nada. Em geral, os tipos para correntealternada são aqueles cujas bobinassão indicadas para tensões elevadascomo as encontradas na rede de ali-mentação de 110 V ou 220 V.

Na tabela 1 dada a seguir vemosas características dos relés comu-mente encontrados em aplicações co-muns, para servir de orientação parao leitor. A pinagem destes relés serávista posteriormente.

com microrrelés, uma corrente fraca,como a que obtemos de um transistor,ou mesmo diretamente de um sen-sor, pode fechar os contatos do relé,e com isso controlar aparelhos queexigem correntes maiores como, porexemplo, lâmpadas, motores, etc.

Num microrrelé típico precisamos

de uma corrente de apenas 0,05 am-pères para fechar os contatos, e comisso controlar uma corrente externade até 2 ampères, ou seja, 40 vezesmaior!

O relé pode então ser utilizadocomo sensível dispositivo de controlecom características adicionais impor-tantes, que são:

Existe um isolamento completoentre o circuito que controla a

sua bobina e o circuito ligadoaos contatos.O circuito de controle pode tercaracterísticas completamentediferentes daquele que é con-trolado.Um relé pode ter muitos contatos,e com isso controlar diversoscircuitos simultaneamente.Tipos especiais de relés podemter ações temporizadas ou travas,eliminando a necessidade de

circuitos para esta finalidade.Características

Para usar um relé numa determi-nada aplicação, precisa-se interpretarsuas características.

Assim, em primeiro lugar é precisoconhecer as características de suabobina, que determinarão que tipo decircuito de disparo ou acionamentopode-se empregar.

Para os relés sensíveis, estas bo-binas são formadas por milhares de

espiras de fios finos. Para o aciona-mento da bobina, existem três gran-dezas elétricas que entram em jogo.

Para obter a corrente necessáriaao disparo, precisamos aplicar umacerta tensão na bobina, e esta tensãoé função da resistência que o fio doenrolamento apresenta. (Figura 4)

Os relés podem então ser espe-cificados por duas destas três gran-dezas, pois o conhecimento de duasdelas nos permite calcular facilmentea terceira. Pode-se especificar um re-lé pela tensão de acionamento (3, 6,

•

•

•

•

2Circuito externo controlado

através de um relé

3Carga de 2 A controlada com

apenas 0,05 A

4Aplicação de tensão na bobina

Uma característica importante dorelé é que o circuito controlado podeter características totalmente distintasdo circuito que controla a bobina. As-sim, se a bobina for feita com muitasespiras de fio muito fino, como ocorre

5A dissipação é fundamental no

acionamento de um relé

Tensão(v)

Corrente(mA)

Resistência(ohms)

5 111 45

6 92 65

12 43 280

24 22 1070

48 12 4000

T1

Tabela 1


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Outro tipo de especificação impor-

tante para um relé é a que se refere

às características dos contatos.

No relé tomado como exemplo tí-

nhamos dois contatos que permane-

ciam desencostados quando a bobina

estava desenergizada e encostavam

quando fluía corrente pela bobina.

Confira na figura 6 que, temos um

contato fixo, denominado (comum), e

um contato que na condição de dese-

nergização está aberto, ou seja, é o

contato normalmente aberto ou abre-

viado por NA. Quando energizamos a

bobina este contato fecha.

Existem relés que podem ter os

contatos dispostos de outra forma e

também em um número maior. Uma

possibilidade interessante é mostrada

na figura 7.

Neste tipo de disposição, eles es-

tão fechados ou ligados quando a bo-bina está desenergizada. Dizemos que

trata-se de um relé com um contato

normalmente fechado ou abreviada-

mente NF. Quando energiza-se o relé,

os contatos abrem, desligando um cir-

cuito externo. Veja então que um relé

com contatos NF pode ser usado para

desligar alguma coisa com a energiza-

ção de sua bobina, e não somente pa-

ra ligar, conforme sugere a figura 8.

E, é claro, pode-se combinar os

dois tipos de contatos num único relé.

Observe a figura 9. Trata-se de umrelé com contatos reversíveis NA e

NF, como os tipos comuns encontra-

dos no mercado especializado para

as versões denominadas microrreles

com invólucros para soldagem direta

em placas de circuito impresso.

Estes pequenos relés possuem

dois contatos reversíveis, o que quer

dizer que é possível controlar inde-

pendentemente dois circuitos tanto

utilizando as funções NA como NF.

Na figura 10 temos a identifica-ção destes contatos para os microrre-

les comuns usados nos projetos.

Os contatos de um relé são estru-

turas mecânicas bastante delicadas.

Quando eles abrem ou fecham, con-

trolando correntes intensas, ocorrem

faiscamentos que, com o tempo, vão

gastando e queimando os contatos.

Assim uma especificação impor-

tante é a corrente máxima que os

contatos do relé podem controlar. Pa-

ra os microrreles esta corrente é da

ordem de 2 ampères.

6Contato de um relé

7 Relé com contato NF

8Desligando uma carga com o

acionamento do relé

9Relé com contatos NA e NF

10Identificação dos contatos NA e

NF para microrelés comuns

11Utilização de um relé


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Usando Relés

Para utilizar um relé, é importan-

te saber qual o tipo de acionamento

que ele pode ter, e que tipo de carga

controlar. De posse de um circuito de

acionamento de um relé, conforme

indica figura 11, podemos usar tanto

seus contatos NA como NF para con-trolar uma carga ou circuito externo.

Assim, em (a) temos a alimentação

de um circuito externo, uma lâmpada

ou uma cigarra, por exemplo, quando

o relé fecha seus contatos, ou seja,

quando sua bobina é percorrida por

uma corrente.

Já, em (b) temos a utilização dos

contatos NF, quando então o circuito

externo é desligado quando a bobina

é percorrida por uma corrente.

Veja, porém, que nesta segunda

aplicação, estando o circuito externodesligado, o relé estará sendo percor-

rido por uma corrente, o que significa

um consumo de energia por seu cir-

cuito de disparo.

Uma aplicação interessante para

um relé de dois contatos reversíveis é

exibida na figura 12. Esta consiste na

inversão de polaridade de uma fonte

de corrente contínua.

Pode-se inverter a rotação de um

motor simplesmente energizando o

relé. Este tipo de circuito encontrauma grande quantidade de aplica-

ções em robótica e mecatrônica além

de automação industrial, substituindo

as denominadas pontes H.

Os leitores já devem ter notado

que nos projetos que fazem uso de

transistores disparando um relé, sem-

pre é empregado um diodo em parale-

lo com a bobina. Este diodo é do tipo

de silício de uso geral como o 1N4148

ou mesmo 1N4002. (Figura 13)

Quando um relé é energizado, o

campo magnético de sua bobina está

totalmente expandido com as linhas

de força se espalhando por todo o es-

paço que envolve o componente. No

momento em que o relé é desativado,

ou seja, a corrente de sua bobina é

cortada, ocorre um fenômeno: as li-

nhas de força do campo magnético

se contraem rapidamente e cortam as

espiras da bobina induzindo uma altatensão.

Esta tensão tem polaridade inversa

daquela que disparou o relé e, aplica-

da a um transistor, poderia facilmente

causar sua queima. Num simples relé

de 6 ou 12 V com corrente de bobi-

na de 50 a 100 mA, esta tensão pode

ser superior a 100 volts enquanto um

transistor como o BC548 suporta no

máximo, entre o coletor e o emissor,

uma tensão de 30 volts.

Colocando um diodo em parale-lo com a bobina, mas polarizado de

modo inverso em relação à tensão de

acionamento, ele oferece um percurso

de baixa resistência para a circulação

da corrente gerada pela tensão indu-

zida na abertura que, então, não pode

causar dano ao transistor.

Se preferir aumentar a sensibili-

dade de um relé, disparando-o com

correntes muito menores que as exi-

gidas pelas suas bobinas é possível

fazer uso de circuitos excitadores ou

drivers com transistores.

12Inversão de polaridade com um

relé de contatos reversíveis

13Utilização de um diodo em

paralelo com um relé


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dispositivosd


16Circuitos utilizados para acionar

relés a partir de fototransistores

17Utilizando os contatos adicio-

nais de um relé como trava

18Disparo de um relé com ten-

sões alternadas

19Montagem de um relé experimental

14Excitação de um relé a partir do

555 ou de integrados TTL

15Disparo de relés a partir

de LDRs.

da luz no LDR, ou seja, temos um

alarme de sombra.

Como os fototransistores tem me-

nos sensibilidade precisamos de uma

amplificação maior e podemos fazer

uso dos circuitos apresentados na fi-

gura 16. Um é o alarme de luz, e o

outro de sombra, e os potenciômetros

fazem o ajuste da sensibilidade.

O disparo a partir de foto-sensores

como LDRs pode ser feito conforme

ilustra a figura 15.

No circuito da figura (a) temos o

acionamento do relé pela incidência

de luz no LDR. Trata-se de um alarme

de luz. O potenciômetro faz o ajuste

da sensibilidade. Já o circuito (b) faz o

acionamento do relé pela diminuição

Para excitar um relé a partir de

um 555 ou de um integrado TTL, a

configuração ideal é a mostrada na

figura 14.

O resistor ligado na base do tran-

sistor tem valores típicos entre 1k e

4k7, mas se houver bom ganho até

mesmo um resistor de 10 k / ohms

pode ser usado.


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dispositivos d


f

20Circuito de acionamento do relé experimental.

Os contatos extras de relés que

possuam dois reversíveis de 6 e 12

V com correntes de acionamento de

50 a 100 mA podem ser utilizados nu-

ma função importante que é a trava.

Quando o relé fecha seus contatos,

mesmo que ativado por uma corrente

de curta duração, os contatos extras

podem ser utilizados para manter in-definidamente o relé energizado.

Confira a figura 17. Estes con-

tatos extras são usados para “rea-

limentar” sua bobina, mantendo-o

travado. Para desligar o relé, é pre-

ciso interromper por um momento a

sua alimentação. Esta aplicação é

interessante quando os relés forem

usados em circuitos de alarmes.

O disparo com tensões alter-

nadas pode ser conseguido com a

utilização de um circuito retificador,conforme mostra a figura 18.

O diodo retifica a corrente e C1,

cujo valor estará entre 100 µF e

1 000 µF, faz a filtragem, evitando a

vibração dos contatos como no caso

de um relé de corrente contínua.

Relé ExperimentalPara demonstrar o princípio de

funcionamento de um relé, damos

uma montagem experimental bastan-

te simples e interessante. Trata-se de

um relé improvisado com material de

fácil obtenção, e que a partir de uma

simples pilha, controla uma lâmpada

de alta potência.

Pode-se acender ou apagar uma

lâmpada de 25 a 60 watts usando

uma simples pilha. Na figura 19 te-

mos a montagem do relé.

O fio esmaltado fino (28 a 32) po-

de ser obtido de transformadores ve-lhos, campainhas ou mesmo outros

relés que estejam fora de uso. O fio

esmaltado aproveitado deve ser de

cor marrom brilhante, pois se possuir

cor escura é sinal que foi “queimado”

e não danificado por interrupção ou

curto, e o fio perdeu seu isolamento.

A parte metálica dos contatos é

feita com pedaços de lata em conser-

va que deve ser cortada e raspada

para que a tinta, isolante, não impeça

a passagem da corrente.O circuito de acionamento é ilus-

trado na figura 20.

Quando o interruptor de pressão

é apertado o relé deve fechar seus

contatos (o prego deve atrair a arma-

dura móvel), e o circuito da lâmpada

será fechado com seu acendimento.

Este mesmo circuito pode servir

de sugestão para o acionamento

remoto de uma campainha usando

pilha em um circuito seguro de baixa

tensão que, de modo algum, apre-

senta perigo de choque.


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Todo material, por me-lhor condutor que seja, apresenta umacerta resistência à passagem da correnteelétrica, ou seja, uma oposição à movi-mentação dos portadores de cargas.

É justamente para vencer esta opo-sição que energia tem de ser dispendidano estabelecimento de uma corrente, eesta energia se converte em calor.

O material será tanto melhor con-dutor quanto menos oposição ele ofe-recer à passagem da corrente e estacaracterística é inerente a este mate-rial, não dependendo do seu formatoou das suas dimensões.

Esta característica é dada pelo quedenominamos “condutividade elétrica”e varia de material para material. As-sim, o ouro, a prata e o

mecatronica facil ntqertº44

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