Newton C. Braga Mágicas, Truques e Quebra

NEWTON C. BRAGA
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Newton C. Braga
Mágicas, Truques e
Quebra-Cabeças com Eletrônica
PATROCÍNIO
Editora Newton C. Braga
São Paulo - 2017
Instituto NCB
www.newtoncbraga.com.br
[email protected]
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NEWTON C. BRAGA
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Autor: Newton C. Braga
São Paulo - Brasil - 2017
Palavras-chave: Eletrônica - Componentes – Circuitos
práticos – Coletânea de circuitos – Projetos eletrônicos –
Experiências e Brincadeiras com Eletrônica – Eletrônica Júnior –
Aprenda eletrônica – Montagens – Mágicas – Truques Tecnologia
Copyright by
INTITUTO NEWTON C BRAGA.
1ª edição
Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução total ou parcial, por
qualquer meio ou processo, especialmente por sistemas gráficos, microfílmicos,
fotográficos, reprográficos, fonográficos, videográficos, atualmente existentes ou
que venham a ser inventados. Vedada a memorização e/ou a recuperação total ou
parcial em qualquer parte da obra em qualquer programa juscibernético
atualmente em uso ou que venha a ser desenvolvido ou implantado no futuro.
Essas proibições aplicam-se também às características gráficas da obra e à sua
editoração. A violação dos direitos autorais é punível como crime (art. 184 e
parágrafos, do Código Penal, cf. Lei nº 6.895, de 17/12/80) com pena de prisão e
multa, conjuntamente com busca e apreensão e indenização diversas (artigos
122, 123, 124, 126 da Lei nº 5.988, de 14/12/73, Lei dos Direitos Autorais).
Diretor responsável: Newton C. Braga
Diagramação e Coordenação: Renato Paiotti
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Índice
Índice.........................................................................................4
APRESENTAÇÃO..........................................................................6
LÂMPADA MÁGICA......................................................................7
-Como Funciona...............................................................8
-Montagem....................................................................10
-Prova e Uso..................................................................13
-Temas Transversais.......................................................15
LÂMPADA MÁGICA II.................................................................17
-Como Funciona.............................................................19
-Os Componentes...........................................................22
-Montagem....................................................................24
-Prova...........................................................................28
-Brincando com a lâmpada..............................................30
ABAJUR DE TOQUE....................................................................33
-Como Funciona.............................................................34
-Montagem ...................................................................36
-Prova e Uso..................................................................38
CHAVE SÔNICA.........................................................................40
-Como Funciona.............................................................41
-Montagem....................................................................44
-Prova e Uso..................................................................46
TELEPATIA ELETRÔNICA...........................................................50
-Como Funciona.............................................................51
-Montagem....................................................................52
-Prova e Uso..................................................................56
PISCA-PISCA MISTERIOSO........................................................59
-Os Componentes...........................................................64
-Montagem....................................................................65
-Prova e Operação..........................................................69
-A Origem do Mistério.....................................................70
ROLHA MÁGICA.........................................................................72
-Como Funciona ............................................................73
-Material........................................................................78
-Montagem....................................................................80
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NEWTON C. BRAGA
-Prova e Uso..................................................................83
GRILO ELETRÔNICO..................................................................85
-Como Funciona ............................................................85
-Montagem....................................................................86
-Prova e Uso..................................................................88
MOVIMENTO MISTERIOSO.........................................................89
SALTO MISTERIOSO..................................................................91
-Funcionamento.............................................................91
-Montagem....................................................................91
-Demonstração...............................................................93
O QUE FAZER COM UM ALTO-FALANTE VELHO............................94
-Som Misterioso.............................................................96
-Telégrafo......................................................................98
-Adivinhação do Pensamento...........................................98
-Pula-Pula......................................................................99
-Testando Capacitores Eletrolíticos..................................100
-Alto-Falante de Prova...................................................101
LÂMPADA DE RAIOS ...............................................................103
-Como Funciona ...........................................................104
-Montagem..................................................................108
-Prova e Uso................................................................112
O JOGO DA TRAVESSIA............................................................116
-Como Funciona ...........................................................118
-Montagem e Componentes............................................122
-Experimentando e Usando o Jogo..................................129
-Solução......................................................................130
QUEBRA-CABEÇAS ELETRÔNICO..............................................133
-Montagem..................................................................134
LUZ DESVANESCENTE CÍCLICA................................................138
-Suas características:....................................................139
-O Circuito...................................................................139
-Montagem..................................................................141
-Prova e Uso................................................................142
QUEBRA CABEÇAS CMOS.........................................................144
MOLA MÁGICA.........................................................................145
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
APRESENTAÇÃO
A eletrônica oferece aos mágicos ou simplesmente aos
leitores que gostam de truques uma infinidade de opções.
Normalmente as pessoas que assistem aos espetáculos não têm
condições de saber se existe eletrônica envolvida e mesmo que
saibam, não têm a mínima ideia de como ela funciona. Assim, os
leitores que dominarem um pouco da eletrônica podem construir
circuitos simples com componentes de fácil obtenção, e obter
resultados interessantes. Não é necessário usar nenhum
dispositivo de alta tecnologia ou de custo elevado para se tornar
um “mágico eletrônico” e é justamente isso que abordamos neste
livro.
Selecionamos então uma boa quantidade de projetos que
publicamos ao longo de nossa carreira de truques e mágicas com
circuitos que vão dos muitos simples, que podem ser usados por
estudantes e iniciantes, até alguns mais elaborados que exigem
um bom conhecimento de montagens e até mesmo o treinamento
de uma ou mais pessoas.
Os projetos são de todas as épocas, alguns com mais de
40 anos, mas de nossa autoria, quando muita coisa de eletrônica
era novidade, até os mais modernos, mas todos usando
componentes que ainda são comuns no nosso mercado e por isso
não devem oferecer dificuldades de obtenção.
Se você gosta de truques e mágicas e ainda tem uma
queda pela eletrônica este livro lhe dará algumas ideias
interessantes. Mais do que isso, muitas delas podem ser
aperfeiçoadas para usar recursos mais modernos como
microcontroladores, conexões wireless, tabletes, o computador e
muito mais.
Newton C. Braga
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NEWTON C. BRAGA
LÂMPADA MÁGICA
Uma montagem de muito efeito em feiras, eventos e
mesmo demonstrações feitas em salas de aula é a lâmpada
mágica. Você também pode usá-la para impressionar seus
amigos com seus “conhecimentos de eletrônica”. A lâmpada
mágica é uma lâmpada comum incandescente que acende com
um fósforo ou isqueiro e apaga com um sopro. Como isso é
possível é o que leitor vai ver neste artigo, e se quiser, poder
montar com poucos componentes de baixo custo.
Observação do autor: esta montagem dos anos 80 marcou
nosso trabalho, pois não foram poucos que a realizaram. De fato,
pelos efeitos obtidos em demonstrações trata-se de um projeto
muito interessante que pode ainda ser montado com muita
facilidade pelos componentes que utiliza.
Tudo que foge ao normal é atraente, principalmente
quando envolve mistério ou ainda um comportamento inusitado
para algo que é comum. A lâmpada mágica que escrevemos
neste artigo é um caso. Se bem que ela esteja ligada a uma
tomada de energia, o fato de podermos acendê-la com a chama
de um fósforo e apagá-la com um sopro é muito interessante e,
para quem não sabe como funciona, é intrigante.
O processo que usaremos para acender ou apagar a
lâmpada nada tem a ver com a era da eletrônica, pois é
exatamente o mesmo que se empregava com uma vela, lampião
ou lamparina: acenderemos a vela usando um fósforo ou isqueiro
e apagaremos com um sopro.
É claro que demonstrando isso para os amigos ou para
visitantes de uma feira, teremos neste projeto uma atração toda
especial e a curiosidade de saber como funciona pode render
muitos pontos positivos.
O circuito apresentado utiliza uma lâmpada comum de 15
a 60 W e funciona tanto na rede de 110 V como 220 V e sua
montagem é bastante simples.
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Obs. Esta montagem só funciona com lâmpadas
incandescentes que tendem a desaparecer. De
fato, os tipos de 60 W e maiores não mais são
vendidos na época da edição deste livro (2017)
devendo ser usados os tipos de 40 W e menores,
como as usadas em geladeiras.
-Como
Funciona
É claro que o fogo não pode atingir o filamento de uma
lâmpada incandescente comum, assim recorremos a truques que
servem também para apagar a lâmpada, já que um sopro, como
todos sabem não pode atingir o filamento.
O que fazemos então é utiliza um circuito que vê a luz do
fósforo ou isqueiro para estabelecer então a corrente pela
lâmpada. Este circuito tem por base um LDR (Foto-Resistor) que
será instalado sob um pequeno furo, apontado diretamente para
a lâmpada e para o local onde deve ser posicionado o fósforo no
momento em que ela deve ser acesa, conforme mostra a figura 1.
Figura 1 – Acedendo uma lâmpada com um fósforo
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NEWTON C. BRAGA
Assim, ao acender o fósforo, sua luz incide no LDR e
dispara o SCR responsável pelo acendimento da lâmpada. O
trimpot P1 tem por finalidade ajustar a sensibilidade do circuito
em função da luz ambiente.
Uma vez que a lâmpada esteja acesa, sua luz se encarrega
de realimentar o circuito, iluminando o LDR e mantendo o SCR
disparado, dispensando-se assim a luz do fósforo que pode ser
afastado.
Para apagar teremos a segunda parte do truque:
colocando as mãos em concha, conforme mostra a figura 2, ao
mesmo tempo em que sopramos, interrompemos a luz que incide
no LDR e com isso o SCR deixa de conduzir.
Figura 2 – apagando a lâmpada “abafando-a”
Nestas condições, a lâmpada apaga. Quem estiver
observando o fato não pensará que foi a interrupção da luz que
desligou a lâmpada, mas sim que o sopro a apagou.
O resistor R1 juntamente com R2 forma um divisor de
tensão que produz algo em torno de 10 V para alimentação do
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
LED. Esse resistor deve ser de 100 k ohms se a rede for de 220
V.
Para uma lâmpada até 40 W o SCR não precisa de
radiador de calor, mas para potências maiores será interessante
prender nesse componente uma chapinha de metal para ajudar a
dissipar o calor gerado.
Para que o efeito de mágica seja mais visível,
recomendamos usar uma lâmpada de vidro transparente, para
que todos vejam que no seu interior não existe nenhum truque.
-Montagem
Na figura 3 damos o diagrama completo da lâmpada
mágica.
Figura 3 – Diagrama completo da lâmpada mágica
O SCR é o TIC106-B se a rede for de 110 V e o TIC106-D
se a rede for de 220 V. A lâmpada deve ser de acordo com a rede
de energia.
Uma possibilidade de montagem para os leitores menos
experientes é a que faz uso de ponta de terminais isolados. A
disposição dos componentes e ligações para esta versão é
mostrada na figura 4.
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NEWTON C. BRAGA
Figura 4 – Montagem em ponte de terminais
Os leitores mais habilidosos e que tiverem recursos para
elaboração de placas podem fazer a montagem em placa de
circuito impresso, usando a disposição mostrada na figura 5.
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 5 – Montagem em placa de circuito impresso
Para fixar o LDR em posição de receber a luz pelo furinho
da caixa, pode ser usada uma ponte de 3 terminais. A figura 6
mostra a disposição dos diversos componentes que formam o
circuito na caixa de plástico ou madeira sugerida para o projeto.
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NEWTON C. BRAGA
Figura 6 – Instalação na caixa
Qualquer LDR comum redondo pode ser usado no projeto.
Podem até ser aproveitados LDR retirados de aparelhos antigos
que os usem como alarmes, televisores com controles
automáticos de brilho, etc.
A lâmpada é instalada num soquete convencional de uso
doméstico. Será interessante não deixar as partes ligadas à rede
expostas pois pode haver o perigo acidental de choques.
O trimpot P1 deve se reposicionado num local que permita
fazer o ajuste através de um segundo furinho na caixa. De
preferência esse furinho deve ficar do lado oposto àquele em que
se posicionam as pessoas que vão assistir à demonstração, para
que elas não o vejam.
-Prova
e Uso
Depois de conferir cuidadosamente a montagem, com
especial atenção para curto-circuitos, coloque uma lâmpada no
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
soquete e ligue o plugue numa tomada da rede de alimentação.
Girando vagarosamente o eixo do trimpot com uma chavinha de
fendas chegará o instante em que se encontra o ponto em que a
lâmpada acende.
Ajuste então o trimpot para que a lâmpada fique apagada
mas logo abaixo do ponto em que ela acede. Observe que o
aparelho deve ficar numa mesa posicionada de tal forma que a
lâmpada faça sombra sobre o furo quando apagada de modo a
diminuir a ação da luz ambiente sobre o LDR, como mostra a
figura 7.
Figura 7 - posicionamento
Depois acendendo um fósforo na posição em que sua luz
incida no LDR, conforme já explicamos, a lâmpada deve acender
e assim permanecer. Se a lâmpada apagar quando o fósforo for
apagado, tente novo ajuste do trimpot.
Com a lâmpada acesa, coloque as mãos em concha em
sua volta para que elas façam sombra no LDR. A lâmpada deve
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NEWTON C. BRAGA
apagar e assim permanecer quando afastarmos a mão. Para
acender basta usar o fósforo ou isqueiro novamente.
Não será conveniente usar lâmpada de mais de 40 W, pois
as lâmpadas de 50 e 60 W esquentam muito podendo queimar a
mão da pessoa quando ela for apagar.
Depois, é só usar a lâmpada nas demonstrações.
Explique que você é “mágico” e consegue acender uma
lâmpada com um fósforo e apagá-la com um sopro.
-Temas
Transversais
A montagem desta lâmpada mágica pode ser inserida
como atividade prática ou para ilustrar aulas servindo de temas
transversais nas disciplinas de física.
O princípio de funcionamento dos LDRs, a propagação
retilínea da luz, realimentação e como funciona uma lâmpada
incandescente são alguns temas dos currículos que podem ser
lembrados com esta montagem.
Sugestão: o professor de física ou ciências
pode propor um desafio fazendo a demonstração
da operação desta lâmpada e depois deixar por
conta dos alunos explicarem o que está
acontecendo, baseados no que aprenderam nas
aulas.
Lista de Material
Semicondutores:
SCR – TIC106B (TIC106D) – Diodo Controlado de Silício ou SCR
D1 – 1N4002 ou equivalente – diodo de silício
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 – 47 k ohms – amarelo, violeta, laranja (100 k para 220 V –
marrom, preto, amarelo)
R2 – 4,7 k ohms – amarelo, violeta, vermelho
R3 – 1 k ohms – marrom, preto, vermelho
R4 – 10 k ohms – marrom, preto, laranja
P1 – 47 k – trimpot
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Diversos:
X1 – Lâmpada incandescente de 15 a 60 W
LDR – Foto-Resistor (LDR) – comum
Placa de circuito impresso ou ponte de terminais, cabo de força,
soquete para a lâmpada, caixa para montagem, fios, parafusos e
porcas, solda, etc.
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NEWTON C. BRAGA
LÂMPADA MÁGICA II
Divirta-se! Deixe seus amigos perplexos acendendo uma
lâmpada com um fósforo ou isqueiro e apagando-a com um
sopro! Isso mesmo, é uma lâmpada comum (incandescente), mas
que funciona como uma vela. Algo para você montar, apostar
com seus amigos que realmente existe e depois divertir-se a
valer diante de sua perplexidade.
Obs. Esta versão é semelhante à anterior com
pequenas alterações no circuito do projeto de
Lâmpada Mágica que tem outras versões no site
saiu no meu livro Brincadeiras e Experiências
com
Eletrônica
Vol
8
de
1981,
mas
é
atualíssimo, tanto pelos efeitos como pelos
componentes usados que são ainda comuns no
mercado.
Uma lâmpada é uma lâmpada! Para acendê-la acionamos
um interruptor que estabelece a corrente em seu circuito a para
apaga-Ia desligamos este mesmo interruptor que impede então a
passagem da corrente. Este pelo menos é o funcionamento
“normal" de uma lâmpada incandescente comum com o qual o
leitor está habituado.
O que propomos neste artigo é algo totalmente inédito em
matéria de acender e apagar lâmpadas comuns o que permite a
realização de algumas mágicas ou brincadeiras interessantes.
O nosso circuito ”sente" a presença da luz de um fósforo
ou isqueiro nas proximidades da lâmpada fazendo-a acender e do
mesmo modo também ”sente" a presença de certos corpos
opacos nas suas proximidades apagando-a.
Resultado: quando acendemos um fósforo o isqueiro
perto da lâmpada, ela simplesmente acende também dando real
impressão de que o responsável por isso é o fogo que chega de
algum modo “misterioso" até o seu interior (figura 1).
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 1 – O efeito “mágico”
É interessante ver como as pessoas ficam espantadas
quando dizemos que a nossa lâmpada acende de modo
"diferente" e riscamos um fósforo nas suas proximidades.
“Naturalmente, este sujeito está brincando, ou está louco!" - é o
que pensam.
Mas, o espanto é ainda maior quando a lâmpada
realmente acende com a presença do fósforo!...
Você também pode divertir-se com seus amigos montando
o circuito eletrônico de acionamento desta lâmpada e fazendo
dela um abajur diferente, conforme sugere a figura 2.
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NEWTON C. BRAGA
Figura 2 – Instalando num abajur
Usando componentes que podem ser conseguidos com
facilidade e baixo custo, e sendo muito simples de montar, este
projeto não oferece qualquer tipo de dificuldades ao leitor,
mesmo que sem experiência alguma.
Para brincadeiras, mágicas, demonstrações ou feiras de
ciências, está é uma montagem de efeitos excelentes.
Obs.: este aparelho usa lâmpadas absolutamente comuns
que não precisam de qualquer adaptação especial que possa levar
seus amigos a suspeitar de "truques".
-Como
Funciona
Já demos a entender na introdução que o segredo desta
lâmpada está num circuito que ”sente" a presença de luz de um
fósforo ou isqueiro nas suas proximidades.
Na verdade, o responsável, pela tarefa de ”ver" a luz do
fósforo ou isqueiro é um LDR (light dependent resistor) que é um
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
dispositivo que tem uma resistência elétrica que depende da
intensidade da luz que incide em sua face sensível (figura 3).
Figura 3 – O LDR
Quando um LDR se encontra no escuro, sua resistência é
muito alta e praticamente nenhuma corrente pode circular por
ele. Quando o LDR é iluminado, sua resistência diminui a ponto
de uma corrente algo intensa poder circular.
Infelizmente, os LDRs comuns de baixo custo não admitem
a circulação de uma corrente elevada como a que precisa uma
lâmpada comum, mesmo que pequena, para acender, de modo
que não podemos ligar este dispositivo diretamente na lâmpada
em questão, pois ele queimaria com facilidade.
Entretanto, o LDR pode ser usado para controlar a
corrente da lâmpada através de um dispositivo intermediário,
uma espécie de "chave eletrônica" que liga a lâmpada quando o
LDR é iluminado e a desliga quando o LDR é escurecido.
Esta chave eletrônica é um SCR (diodo controlado de
silício).
Quando então o LDR é iluminado, a corrente que passa por
ele pode ligar o SCR que então aciona a lâmpada, acedendo-a.
Quando o LDR está no escuro, o SCR permanece "desligado" e
consequentemente, a lâmpada fica apagada.
Com o SCR que recomendamos neste aparelho, o leitor
pode controlar sem a necessidade de elementos adicionais,
lâmpadas de até 100 W o que é mais do que suficiente para as
aplicações recreativas.
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NEWTON C. BRAGA
O importante neste circuito é então a disposição do LDR
em relação à lâmpada e a posição do fósforo ou isqueiro em
relação ao LDR.
Na figura 4 mostramos o modo segundo o qual o LDR deve
ser colocado para funcionar segundo os efeitos que queremos.
Figura 4 – Posicionamento dos elementos do circuito
Nesta posição, ao receber luz do fósforo ou isqueiro que se
aproxima da lâmpada, o LDR dispara alimentando-a. A partir de
então, a própria luz da lâmpada realimenta o LDR mantendo-o
excitado e, portanto, o circuito disparado.
A luz permanece acesa, portanto, mesmo depois de
retirado o fósforo.
Para apagar a lâmpada basta colocar a mão entre o LDR e
esta lâmpada de modo a interromper o feixe de luz.
Este movimento de colocar a mão ou “abafar" a lâmpada
deve ser acompanhado de um sopro do “mágico" que então
"disfarçará" o que está fazendo dando a impressão nítida de que
realmente é o "vento" que a apaga!
Completa o circuito, um controle de sensibilidade de
disparo que visa colocar o LDR perto do ponto de disparo em
função da iluminação ambiente. Este controle fica na própria
caixa que aloja o aparelho e deve ser ajustado cuidadosamente
antes de cada demonstração.
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Como a luz do fósforo ou isqueiro apenas dispara o
circuito, a lâmpada deve receber energia da tomada de 110 V ou
de 220 V.
-Os
Componentes
Todos os componentes usados nesta montagem são
comuns em nosso mercado havendo a possibilidade até de
aproveitamento de velhos rádios, televisores ou outros fora de
uso.
Começamos com a caixa que pode ser de qualquer
material desde que, totalmente opaca (não deve passar luz de
modo algum). A caixa deve ser totalmente vedada, com exceção
do local onde vai o LDR para que a luz ambiente não prejudique o
seu funcionamento. Na figura 5 temos a nossa sugestão de caixa.
Figura 5 – Sugestão de caixa
O LDR é um componente que, em princípio, não é crítico já
que praticamente qualquer tipo pode ser experimentado, com
bons resultados.
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NEWTON C. BRAGA
O que poderá variar será a sensibilidade do circuito. Em
particular, sugerimos o tipo pequeno, redondo de 1 cm de
diâmetro, que pode ser encontrado em velhos televisores fora de
uso¡ que tenham controle automático de luminosidade. Estes
LDRs são instalados na parte frontal destes aparelhos.
O SCR recomendado é o MCR 106, IR106, TIC106 ou C106
para 200 V se o aparelho for ligado na rede de 110 V e para 400
V se o aparelho for usado na rede de 220 V.
O leitor poderá eventualmente usar um SCR TIC106, mas,
neste caso, pode ser necessária a ligação de um resistor adicional
de 1 k x 1/8 W entre seu catodo e sua comporta (G e K) se a
lâmpada permanecer sempre acesa não dando ajuste.
A lâmpada controlada pode ser de qualquer tipo cuja
potência se situe entre 15 W e 100 W. O tipo ideal para as
aplicações práticas é de 60 W de potência com tensão de acordo
com sua rede.
Temos na comporta do SCR um diodo. Este componente
pode ser de qualquer tipo para uma tensão de trabalho de pelo
menos 100 V com corrente mínima de 100 mA.
Optamos pelo superdimensionado 1N4004 e seus
equivalentes 1N4007, BY127 que são muito comuns em nosso
mercado e a custo bem acessível.
Com relação ao potenciômetro, seu valor não é crítico
podendo situar-se entre 1M e 2M2. O leitor pode inclusive
aproveitar um potenciômetro de controle de tom ou volume de
velhos rádios a válvulas cujo valor normalmente é de 470 k (mas
serve!).
Não há necessidade de se usar interruptor junto ao
potenciômetro porque a lâmpada será totalmente comandada
pelo fósforo e pelo sopro.
Os resistores são todos de 1/8 W em vista de suas
dimensões reduzidas, mas se o leitor não fizer questão de
espaço, pode usar outros maiores mas de mesmo valor em
resistência elétrica (mesmas cores).
Completa a nossa lista de material uma ponte de terminais
para soldagem dos componentes e uma ponte menor para
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
soldagem do LDR: soquete para a fixação da lâmpada, cabo de
alimentação e knob para o potenciômetro.
Estes materiais podem ser comprados em casas
especializadas ou aproveitados de sua sucata.
-Montagem
Para a montagem você deve usar um soldador pequeno
(máximo 30 W); solda de boa qualidade, alicate de corte lateral,
alicate de ponta fina e chaves de fenda.
Comece preparando a caixa onde vai ser montado o
aparelho e fixando o suporte da lâmpada e o potenciômetro.
Passe o cabo de alimentação e dê um nó na sua ponta para que
ele não escape. Se a caixa for metálica ou de material fino, use
uma borracha de passagem para evitar que as bordas afiadas do
furo cortem o fio (figura 6).
Figura 6 – Nó do cabo de alimentação
Na figura 7 temos então o diagrama completo da lâmpada
mágica válido tanto para a rede de 110 V como para a rede de
220 V.
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NEWTON C. BRAGA
Figura 7 – Diagrama completo do aparelho
Os valores dos componentes entre parêntesis são para a
rede de 220 V.
Na figura 8 é dada a disposição real dos componentes na
caixa e na ponte de terminais.
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 8 – Aspecto da montagem
Oriente-se por esta figura e pela anterior para realizar a
sua montagem.
Alguns cuidados são necessários para a realização da
soldagem dos componentes. Por isso, para garantir sucesso na
montagem, sugerimos que o leitor siga a sequência dada:
a) Solde em primeiro lugar o SCR na ponte de terminais
que ainda deve estar fora da caixa. Veja que o SCR tem modo
certo para ser colocado. Se for invertido a lâmpada não
funcionará e este componente ficará estragado. Para a soldagem,
dobre seus terminais de modo a abri-los, encostando-os na ponte
em seguida.
b) Solde o diodo que vai ligado à comporta do SCR (D1).
Veja que este componente tem um anel ou um símbolo que
identifica o seu catodo. Obedeça a posição certa para a ligação
deste componente, pois sua inversão põe em risco a integridade
do SCR. Os seus terminais devem ser cortados num comprimento
que permita sua colocação fácil na ponte. A soldagem deve ser
feita rapidamente para que o calor não o afete.
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NEWTON C. BRAGA
c) Solde os resistores em posição na ponte de terminais.
Estes componentes não têm polaridade, mas você deve fazer as
soldagens rapidamente para que o calor não os danifique. Corte
antes da soldagem os seus terminais no comprimento apropriado.
d) O LDR será soldado numa ponte menor (pedaço de uma
barra maior cortado com o alicate de corte lateral) a qual será por
sua vez fixada nas proximidades do orifício para a entrada de luz.
Veja na figura 9 o modo como o LDR deve ser soldado e montado
na ponte.
Figura 9 – Posicionamento do LDR
Para fixar a ponte use um parafuso comum curto com
porca. Solde o LDR bem rápido, pois sendo seu invólucro plástico
o calor propagado pode danifica-lo o com facilidade.
e) Fixe a ponte de terminais com o SCR na caixa, usando
parafuso curto com porca e em seguida faça as interligações com
os demais componentes com fio flexível de capa plástica. Os fios
devem ser curtos para facilitar o fechamento posterior da caixa
por baixo (não obrigatório).
Com todas as interligações feitas, coloque o knob (botão)
no potenciômetro, confira a montagem e coloque a lâmpada no
suporte. Você pode passar ao item seguinte que ensina como
fazer a prova de funcionamento e os ajustes.
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Prova
Ligue o plugue na tomada. Coloque o dedo no furo que
deixa a luz incidir no LDR e ao mesmo tempo, vá girando o
potenciômetro que controla a sensibilidade até conseguir um
ponto pouco antes de a lâmpada acender.
Veja que, atuando sobre o controle de sensibilidade nestas
condições estando o aparelho bom, deve haver uma faixa em que
a lâmpada permanece apagada e outra em que ela permanece
acesa.
Em seguida, tire o dedo do furo e coloque a lâmpada
mágica numa posição em que a iluminação ambiente permita a
formação de uma sombra da própria lâmpada (dê preferência às
lâmpadas de vidro translúcido para melhor funcionamento) sobre
o furo, conforme mostra a figura 10.
Figura 10 – Posicionamento do aparelho em uso
Se a lâmpada acender, tampe momentaneamente o furo
com o dedo e reajuste o potenciômetro para mantê-la apagada
somente com a iluminação ambiente.
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NEWTON C. BRAGA
Pegue agora um fósforo e acenda-o nas proximidades da
lâmpada na posição mostrada na figura 11.
Figura 11 – acendendo a lâmpada
A lâmpada deve acender e assim permanecer mesmo
quando afastarmos o fósforo. Se isso não acontecer, aumente a
sensibilidade, mas sem deixar que a lâmpada responda à
iluminação ambiente.
O potenciômetro deve ser deixado na posição que permita
acender a lâmpada com o fósforo mas não com a luz ambiente.
Para apagar a lâmpada, coloque a mão entre ela e o LDR,
conforme mostra a figura 12. A sombra produzida pela mão deve
ser suficiente para desligar o circuito.
29
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 12 – apagando a lâmpada
O ajuste ideal do potenciômetro, levando em conta a
iluminação ambiente é obtido quando a mesma acende com o
flash de um fósforo ou isqueiro e apaga com a sombra não sendo
influenciada pela luz da sala.
-Brincando
com a lâmpada
Diga aos seus amigos que você é “mágico" e que é capaz
de acender uma lâmpada comum com um fósforo ou isqueiro e
apagá-la com um sopro.
Naturalmente, eles não acreditarão. Você pode até fazer
algumas apostas interessantes. Depois, é só levar a lâmpada na
presença de seus amigos (será conveniente escolher um local,
30
NEWTON C. BRAGA
para a qual a lâmpada já tenha sua sensibilidade pré-ajustada) e
acendê-la de modo espetacular.
Para apagar, ao mesmo tempo em que você sopra, “abafea" para fazer sombra sobre o LDR que desliga o circuito, mas não
deixe seus amigos perceberem que é a sombra no furo do LDR
que faz o circuito desligar.
Usando um pequeno espelho, preso à corrente de seu
relógio, pode-se acender a lâmpada com um gesto de mágica,
bastando para isso focalizar sobre o furo do LDR o reflexo de uma
lâmpada ambiente mais forte, conforme sugere a figura 13.
Figura 13 – Acendendo com um gesto
Com um pouco de prática você pode fazer sucesso como
mágico num show em casa ou em festas.
31
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
LISTA DE MATERIAL
SCR - MCR106, IR106, C106 ou TIC106 - para 200 V se a
rede for de 110 V e para 400 V se a rede for de 220 V.
D1 - 1N4004 ou BY127 - diodo de silício
P1 - potenciômetro de 1M ou 2M2
R1 – 150 k x 1/8 W - resistor (marrom, verde, amarelo) –
110 V – 220 k x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho,
amarelo)
R2 - 15k x 1/8 W - resistor (marrom, verde, laranja)
LDR - Foto resistor comum LDR
L1 - lâmpada incandescente (15 à 100 W)
Diversos: cabo de alimentação, suporte para a lâmpada,
knob para o potenciômetro, pontes de terminas, caixa,
parafusos, porcas, borracha de passagem, fios, etc.
32
NEWTON C. BRAGA
ABAJUR DE TOQUE
Tocando em qualquer parte do abajur, a lâmpada acende e
assim permanece por um intervalo de tempo pré-determinado.
Também podemos usar o mesmo circuito para acender uma
lâmpada no teto, sem a necessidade de um interruptor que pode
ser difícil de localizar. Outras aplicações incluem o acionamento
de pequenas estufas ou motores universais por tempo prédeterminado. O circuito funciona tanto na rede de 110 V como
220 V.
Observação: este projeto é de 2005, mas
perfeitamente viável, pois utiliza componentes
que podem ser encontrados com facilidade ainda
hoje (2015).
Eis uma montagem cuja finalidade básica é se obter um
acionamento temporizado por toque para uma lâmpada
incandescente comum.
Podemos ter uma curiosa lâmpada que acende pelo
simples toque em qualquer parte de sua base, que na realidade é
o sensor.
Tocando, ou mesmo aproximando a mão dos elementos
sensores, a lâmpada acende e assim permanece por um intervalo
de tempo pré-determinado.
Uma ideia é como “mágica” em que você terá na sua sala
um abajur, sem interruptores, que acende pelo simples toque em
qualquer ponto de sua estrutura.
O circuito é simples baseado em peças comuns de baixo
custo e é sensível o bastante para disparar até mesmo pela
aproximação.
A carga pode ser formada por qualquer lâmpada
incandescente comum de 5 watts até 200 watts.
Obs. Este circuito só funciona com lâmpadas
incandescentes. Veja a observação sobre estas
33
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
lâmpadas que tendem a desaparecer no primeiro
artigo deste livro.
O segredo da sensibilidade desta montagem está no uso
do circuito integrado CMOS 7555 que utiliza transistores de efeito
de campo na entrada.
-Como
Funciona
O circuito integrado 7555 ou TLC7555 consiste na versão
CMOS, ou seja, com transistores de efeito de campo na entrada,
do conhecido timer 555.
Os transistores de efeito de campo na entrada de disparo
(pino 2) conferem a este componente uma enorme sensibilidade.
Assim, o simples toque dos dedos neste pino,
convenientemente polarizado, faz com que a tensão caia a um
nível suficientemente baixo para provocar o seu disparo.
Na figura 1 temos a configuração básica de monoestável
para este componente.
Figura 1 – O 555 monoestável
O resistor R1 polariza a entrada de disparo de modo que
ela permaneça no nível alto.
34
NEWTON C. BRAGA
Nestas condições, o circuito integrado manterá sua saída
no nível baixo, com 0 V de tensão enquanto o pino 2, em que
está ligado R1 estiver com uma tensão de 1/3 ou mais da tensão
de alimentação.
Quando tocamos no pino, o contacto de nosso corpo com
este ponto do circuito e com a terra representa um resistor que,
em conjunto com R1, forma um divisor de tensão.
O valor da resistência do corpo é bem mais baixo do que
R1, escolhido para o projeto, o que garante que a tensão caia a
um valor inferior a 1/3 da tensão de alimentação.
Nestas condições, o circuito integrado dispara e a tensão
de saída é levada ao nível alto, apresentando uma tensão de
aproximadamente 9 V, que é a tensão de alimentação deste
setor.
O monoestável se caracteriza por não permanecer
indefinidamente no estado em que o colocamos. O tempo durante
o qual ele permanece ligado depende do resistor R2 e do
capacitor C1.
No projeto original fazemos o resistor variável de modo
que podemos ajustar à vontade o tempo de acionamento do
circuito. Assim, após o toque, o circuito liga e assim permanece
pelo tempo dado por R2 e C1.
O circuito integrado não pode acionar diretamente a
lâmpada pois ele trabalha em regime de baixa tensão. Usamos
então o sinal que ele fornece para disparar um SCR que pode
controlar cargas de potência elevada.
O SCR usado é um TIC106 que na versão com sufixo B
pode opera na rede de 110 V e sufixo D para a rede de 220 V.
Para o setor de baixa tensão que alimentação o circuito
integrado, temos uma fonte redutora sem transformador.
Um zener de 9 V garante a estabilidade da alimentação, se
bem que isso não seja crítico no nosso caso. Observamos que,
apesar do circuito estar diretamente ligado à rede de energia, o
resistor de 220 k ohms na entrada limita de tal forma qualquer
corrente que possa circular pelo sensor, que não existe perigo de
choque para o usuário.
35
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
No entanto, é preciso tomar muito cuidado para que todas
as demais partes do circuito estejam muito bem protegidas.
-Montagem
Começamos por dar o diagrama completo do aparelho na
figura 2.
Figura 2 – Diagrama completo do aparelho
Na figura 3 temos uma sugestão de placa de circuito
impresso para a montagem.
36
NEWTON C. BRAGA
Figura 3 – Placa para a montagem
Os resistores usados são de 1/8 ou 1/4 W com qualquer
tolerância. O capacitor C2 é opcional.
Este componente só deve ser usado se for notado disparo
errático, isto é, se a lâmpada tender a acender sozinha, sem que
ninguém toque no sensor.
O SCR deverá ser dotado de um pequeno radiador de calor
que consiste numa chapinha dobrada e parafusada em seu
invólucro.
O resistor R5 é o único componente de maior dissipação (1
ou 2 W) pois tende a aquecer levemente quando o aparelho está
em funcionamento.
O sensor pode ser qualquer parte metálica do objeto, uma
chapa de metal, ou ainda uma rede de fios descascados.
37
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Uma outra possibilidade, se desejamos ocultar o modo de
acionamento, é o uso de uma cabeça de alfinete na base da
montagem, conforme mostra a figura 4.
Figura 4 – O sensor
O fio de ligação ao sensor não pode ser longo. Acima de 1
ou 2 metros, começa a haver a captação de ruídos que disparam
de modo errático o aparelho.
Os valores entre parênteses de R5 é para o componente
quando o circuito é ligado na rede de 220 V.
O circuito deve ser montado em soquete próprio e os
capacitores eletrolíticos devem ter tensões de trabalho de 16 V ou
mais. Na rede de 110 V o diodo pode ser o 1N4004 e para a rede
de 220 V o 1N4007.
-Prova
e Uso
A prova pode ser feita logo que o projeto esteja montado.
Basta ligar o aparelho na tomada, colocar P1 na posição de
38
NEWTON C. BRAGA
menor tempo (menor resistência) e tocar no sensor. Se a
lâmpada não acender, inverta a posição da tomada.
Tocando no sensor, a lâmpada deve ficar acesa por alguns
segundos.
Ajuste então P1 para o tempo de acendimento desejado.
Lista de Material
Semicondutores:
CI-1 – 7555 – circuito integrado CMOS
SCR – TIC106B (110 V) ou TIC106D (220 V) – diodo controlado de
silício
D1 – 1N4004 ou 1N4007 – diodo de silício – ver texto
Z1 – Diodo zener de 9 V x 1 W
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 – 220 k ohms – vermelho, vermelho, amarelo
R2, R3 – 10 M ohms – marrom, preto, azul
R4 – 10 k ohms - marrom, preto, laranja
R5 – 10 k ohms x 2 W – resistor (110 V) ou 22 k ohms x 2 W (220
V)
R6, R7 – 10 k ohms – marrom, preto, laranja
P1 – 1 M ohms – trimpot
Capacitores:
C1 – 10 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C2 – 1 pF – capacitor cerâmico (ver texto)
C3 – 10 uF a 47 uF x 16 V – capacitor eletrolítico
C4 – 100 nF – capacitor cerâmico ou poliéster
C5 – 1000 uF x 16 V – capacitor eletrolítico
Diversos:
F1 – 4 A – fusível
L1 – Lâmpada incandescente comum até 200 W
Caixa para montagem, radiador de calor para o SCR, cabo
de alimentação, soquete para a lâmpada, suporte para o fusível,
soquete para o circuito integrado, fios, solda, etc.
39
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
CHAVE SÔNICA
Eis um projeto que encontra muitas aplicações práticas
interessantes: trata-se de um sistema sensor que pode disparar
um alarme, acender uma lâmpada, ativar um transmissor ou ligar
um gravador, ao menor som ambiente. Os radioamadores
poderão utilizar este circuito para eliminar a chave no microfone
(PTT), pois ao falar, sua própria voz desligará a recepção e
ativará o transmissor. A sensibilidade do aparelho é excelente e
sua montagem é bastante simples.
Obs. O artigo é de 1986. Hoje podemos fazer o
mesmo que este circuito com soluções wireless
digitais e outras. Também lembramos que as
lâmpadas incandescentes estão saindo de linha.
Num filme de espionagem, o herói faz uso de uma chave
sônica para acusar a presença de um intruso num armazém
próximo: a chave sônica ativa um pequeno transmissor, que
emite um “bip" para um rádio colocado nas proximidades do
agente.
Em outro filme, a chave sônica é usada para ativar um
gravador, registrando assim uma importante conversa entre dois
agentes inimigos, a qual servirá de prova para sua posterior
condenação.
Estas são apenas duas aplicações possíveis para uma
chave sônica, interruptor sônico ou VOX como também é
chamada.
O circuito que descrevemos é simples, sensível e versátil,
podendo ser usado nas seguintes aplicações práticas:
- Ligado à noite em sua casa, ele disparará um alarme
quando ocorrer algum ruído estranho: um objeto caindo¡ uma
porta sendo forçada ou mesmo os passos de uma pessoa.
- Em radioamadorismo, poderá ser ligado ao circuito
transmissor, ativando-o através da própria voz do operador e
40
NEWTON C. BRAGA
eliminando, desse modo, a chave de câmbio (PTT) junto ao
microfone.
- Brincadeiras podem ser feitas com a detecção de pessoas
pelo barulho que fazem. Colocado numa sala, quando alguém
falar, uma lâmpada ou sirene pode ser ativada (no caso da
sirene, precauções devem ser tomadas com a realimentação).
- Conectado ao sistema elétrico de disparo de máquinas
fotográficas, ele permitirá que você tire sua própria foto,
bastando para isso determinar o momento, pela emissão de um
som, assobio ou batida de palmas.
- Finalmente, você pode ter um interessante "controle
remoto", em que aparelhos diversos podem ser ativados pela voz.
É claro que neste caso, para a ativação de aparelhos de som deve
haver um sistema que evite a realimentação acústica.
O circuito pode ser alimentado por 4 pilhas (6 V) ou fonte
(12 V) e tem condição de espera com consumo de corrente baixo.
O relé pode controlar cargas de até 2A em cada contato, o
que permite o controle de eletrodomésticos até de médio porte,
como abajures, alarmes, lâmpadas comuns, etc.
Características do Circuito
Circuitos integrados: 2
Alimentação: 6 ou 12 V
Corrente de espera (tip.): 5 mA
Tipo de operação: monoestável
Faixa de tempos: 1 a 100 segundos
Carga máxima: 2 A
Tipo de microfone: 4 a 600 ohms (dinâmico)
-Como
Funciona
Basicamente o sistema tem duas etapas: um sistema de
sensoriamento e um sistema de disparo.
O sistema de sensoriamento tem, como elemento
principal, um microfone dinâmico (que pode ser uma cápsula
telefônica, um microfone de gravador ou mesmo um pequeno
41
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
alto-falante), o qual é ligado a um amplificador operacional com
transistores de efeito de campo do tipo CA3140.
Este operacional trabalha em modo comum (microfone
ligado entre as entradas) e o ganho depende da realimentação, o
que pode ser controlado por P1.
Com este potenciômetro na posição de máxima resistência
temos o máximo ganho, o que leva este controle a determinar a
sensibilidade do circuito.
O ganho pode ser variado entre 2 e 40, aproximadamente.
A saída deste circuito dispara a segunda etapa, que
consiste num monoestável com duas escalas de tempo
selecionadas por S1.
Com o capacitor de menor valor (C4) temos a ativação do
sistema por curtos intervalos de tempo, os quais são ajustados
em P2.
Esta é a posição para a operação como VOX (chave de
câmbio em transmissores), pois apenas quando pararmos de falar
é que o relé desativará, passando para a condição de recepção, e
não entre as palavras de uma mesma frase. (figura 1)
42
NEWTON C. BRAGA
Figura 1 – Operação do circuito
Com o valor mais alto (C3) temos tempos que podem
ultrapassar 1 minuto, o que será importante se o sistema for
usado na ativação de uma lâmpada ou um circuito remoto de
aviso. O tempo total será também ajustado em P2.
O disparo do monoestável ocorre quando a saída 6 do
CA3140 for levada ao nível de tensão alto, pela presença do sinal
de áudio, o qual polariza o transistor Q1 no sentido de haver sua
saturação.
Com isso, o pino 2 do 555 é momentaneamente aterrado,
ocorrendo o disparo.
O resistor R5 mantém o pino 2 do 555 em nível alto na
ausência de sinal ou quando Q1 está no corte.
Com a manutenção do pino 2 no nível alto, o pino 3 de
saída se mantém no nível baixo.
43
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
A saída do 555 (CI-2) é ligada à base de um transistor via
R6, o qual será polarizado até a saturação no nível alto do pino 3
de Cl-2, ativando desta forma o relé.
A alimentação do circuito pode ser feita com tensão de 6
ou 12 V, conforme o relé seja de 6 V ou 12 V.
Para o microfone, obtivemos excelente sensibilidade com a
utilização de uma cápsula telefônica de 600 ohms.
No entanto, pode ser usado um microfone dinâmico de
gravador (200 a 600 ohms) ou um pequeno alto-falante, cuja
impedância será elevada com a ajuda de um transformador de
saída (100 a 1000 ohms x 4 ou 8 ohms), conforme mostra a
figura 2.
Figura 2 – Usando um transformador de saída
-Montagem
O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 3.
44
NEWTON C. BRAGA
Figura 3 – Diagrama do aparelho
A placa de circuito impresso na figura 4.
Figura 4 – Placa para a montagem
Os componentes externos à placa são os de controle.
Observe que o uso de um microrrelé (DIL) possibilita sua
inclusão em suporte na própria placa, com vantagens.
45
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Para os integrados recomendamos a utilização de soquete
DIL de 8 pinos (CI-1 e Cl-2), e para a ligação do microfone, se
esta for a mais de 1ocm da placa, recomendamos o uso de cabo
blindado duplo com a malha ligada ao negativo da fonte.
Este cabo tem dois condutores internos para conexão aos
pinos 2 e 3 de Cl-1.
Os resistores podem ser de 1/8 ou ¼ W com qualquer
tolerância, e para os capacitores temos as seguintes indicações:
para C1 e C3 usamos eletrolíticos com tensão de trabalho não
inferior à tensão de alimentação (6 ou 12V).
Para os demais capacitores podem ser usados tipos
cerâmicos, de poliéster ou styroflex.
Em especial, observamos que a influência de C2 no
funcionamento permite que se façam experiências com valores
entre 22onF e1pF, que levam a respostas mais acentuadas na
região dos sons graves, enquanto valores menores, entre 47nF e
22onF, nos levam a uma resposta mais acentuada nos agudos.
O diodo é do tipo 1N4148 ou equivalente, e os transistores
admitem equivalentes, como o BC237, BC238, BC547 ou BC549.
P1 e P2 são potenciômetros comuns e seus valores não
são críticos.
P1 determina o ganho e deve ser o maior possível.
P2 determina o tempo de ativação e pode ter valores entre
220 k e 1 M.
S1 é uma chave H comum, de onde utilizamos somente 3
dos 6 terminais existentes.
S2 é um interruptor simples, que pode ser conjugado ao
potenciômetro de sensibilidade (P1).
Se for usada fonte de alimentação externa, esta deve ter
boa regulagem e filtragem, para não influir na sensibilidade do
sistema ou provocar disparos erráticos.
-Prova
e Uso
Para a prova, podemos nos orientar pelo estalido que o
relé dá ao ser ativado, que também pode ser observado pela
movimentação dos contatos se o tipo for de invólucro plástico
46
NEWTON C. BRAGA
transparente, ou então com a ligação de um LED em série com
um resistor de 470 ohms (6 V) ou 1 k (12 V) ao pino 3 do 555,
conforme mostra a figura 5.
Figura 5 – Conexão do LED de teste
Para testar, proceda da seguinte maneira:
- Ligue 52 e coloque S1 na posição em que C4 fica no
circuito (menor tempo). P2 deve estar na posição de máxima
resistência.
- Abra P1 de modo que ele fique com a máxima resistência
(maior ganho).
- Faça qualquer tipo de ruído diante do microfone (fale,
estale os dedos, assobie, etc.). O relé deve ser ativado apenas
durante alguns segundos (e acender o LED se estiver no circuito).
- Coloque agora S1 na posição que conecta C3 ao circuito
(maior tempo) e faça ruído diante do microfone. O relé deve
fechar e assim permanecer por tempo mais longo (até alguns
minutos).
A conexão do relé a fontes externas é mostrada na figura
6.
47
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 6 – Controle de cargas externas
Se a sensibilidade for muito grande, reduza-a em P1.
A montagem em caixa plástica ajudará a obter um
conjunto de fácil transporte e utilização.
As pilhas sugeridas para alimentação são as médias ou
grandes, que proporcionam maior autonomia.
Para a conexão de aparelhos externos de 110/220 V,
sugerimos o emprego de uma tomada de embutir.
Não alimente aparelhos que exijam mais de 200 W na rede
de 110 V ou 400 W na rede de 220 V.
48
NEWTON C. BRAGA
A operação em lugares com muito barulho deve ser
evitada por motivos óbvios.
Caso o aparelho não funcione, o exame deve ser feito da
seguinte forma:
Desligue a base de Q1 por um instante e ligue entre ela e
o positivo da alimentação um resistor de 10 k a 22 k.
Isso deve provocar o disparo do circuito de modo
temporizado, com a ativação do relé. Se nada acontecer,
verifique o transistor e o 555.
Se o circuito ainda não operar, então o problema pode
estar no CI-1 ou no próprio microfone.
LISTA DE MATERIAL
CI-1 - CA3140 - circuito integrado
CI-2 - 555 - circuito integrado
Q1, Q2 - BC548 ou equivalentes - transistores NPN de uso geral
D1 - 1N4148 - diodo de silício de uso geral
MIC - microfone dinâmico de 200 a 600 ohms (ver texto)
K1 – 6 V ou 12 V microrrelé DIL
S1 - chave de 1 polo x 2 posições (ou H)
S2 - interruptor simples (ou conjugado a P1)
P1 - 4M7 - potenciômetro (Iin ou Iog)
P2 - 1M - potenciômetro (Iin ou Iog)
Resistores (1/8 ou 1/ 4W - 10 ou 20%):
R1 – 220 k - vermelho, vermelho, amarelo
R2 – 100 k - marrom, preto, amarelo
R3, R6 – 1 k - marrom, preto, vermelho
R4 – 10 k - marrom, preto, laranja
R5 – 47 k - amarelo, violeta, laranja
Capacitores (eletrolíticos para 6 ou
alimentação):
C1 – 470 uF - eletrolítico
C2 – 470 nF (473) - poliéster ou cerâmica
C3 – 47u F - eletrolítico
C4, C5 – 100 nF (104) - poliéster ou cerâmica
12
V
conforme
Diversos: placa de circuito impresso, suportes para os integrados,
tomada de saída, cabo de alimentação, caixa para montagem, cabo
blindado de entrada, botões, suporte para pilhas, fios, solda, etc.
49
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
TELEPATIA ELETRÔNICA
Uma mágica simples, mas extremamente convincente, que
pode ser feita com recursos eletrônicos: um pequeno transmissor,
oculto em um radinho do tipo “Orelhinha” (*), escondido por
baixo do cabelo da parceira do telepata Com certeza vai fazer
sucesso em números de teatro e animação de festas, pois
ninguém vai descobrir de que modo “mensagens telepáticas” são
transmitidas.
(*) O artigo é de 1986 quando o rádio
Orelhinha era uma novidade. Hoje o mesmo
projeto
pode
ser
feito
com
receptores
equivalentes que usam de fone e de muito baixo
custo.
Números de telepatia são normalmente apresentados em
circos, teatros de variedades e mesmo na televisão. Nesses
números, a forma como a pergunta é feita, a ordem e as palavras
empregadas revelam ao parceiro do telepata o objeto que ele tem
na mão.
O que faremos com recursos eletrônicos é muito mais
amplo, pois não estaremos limitados a uma lista prévia de
objetos decorados, e para surpresa dos que conhecem a forma
antiga.
As perguntas são formuladas sempre do mesmo modo.
A ideia básica consiste em colocar um pequeno
transmissor de rádio, operado por um terceiro parceiro, sob os
cabelos da parceira número 2 (dizemos parceira pois deve ter os
cabelos compridos).
Indicamos o receptor miniatura “Orelhinha" da Embracom,
que sintoniza a faixa de ondas médias. (figura 1)
50
NEWTON C. BRAGA
Figura 1 – O rádio Orelhinha de 1986
A parceira fica com os olhos vendados, mas o terceiro
parceiro observa os objetos mostrados pelo telepata, lê palavras
ou números escritos num quadro e os transmite em código para o
pequeno receptor. A parceira saberá, com este procedimento,
exatamente do que se trata.
O transmissor é alimentado por pilhas comuns e tem um
alcance da ordem de 5 metros, o suficiente para aplicação
sugerida.
Sua operação é feita por meio de um interruptor de
pressão que, ao ser apertado, modula o sinal, produzindo apitos
codificados no receptor.
A codificação, que é bastante simples, será explicada mais
adiante.
-Como
Funciona
O leitor deve montar basicamente apenas o transmissor,
já que o receptor é um radinho tipo “orelhinha”, a ser fixado no
ouvido
O transmissor tem duas etapas: uma, osciladora de alta
frequência, que opera na faixa de ondas médias e que tem por
base um transmissor TlP31.
51
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Esta etapa fornece uma potência de alguns miliwatts, o
que é suficiente para alcançar a distância desejada. Não podemos
nem devemos aumentar a potência por diversos motivos, sendo o
principal as proibições legais, depois o consumo de energia da
pilha e o próprio aquecimento dos componentes básicos.
A frequência é dada pelo circuito formado por L1 e Cv. Em
Cv ajustamos o ponto de operação para uma frequência em que
não haja nenhuma estação operando, ou seja, num ponto livre da
faixa de ondas médias, em torno de 1 000 kHz.
A modulação, ou seja, o sinal de áudio que corresponde ao
“apito” ouvido no Radinho, vem de um multivibrador astável.
Os capacitores C1 e C2 é que, em conjunto com R2 e R3,
determinam se o som vai ser mais grave ou mais agudo.
Para tornar mais grave, basta aumentar os valores destes
componentes até 100 nF (104).
O manipulador S1, que pode ser um interruptor de
pressão, é que controla este oscilador, permitindo, assim, que o
operador produza os toques em código, para quem estiver com
os olhos vendados adivinhar o que o telepata pergunta.
O circuito todo é alimentado por 4 pilhas pequenas que
terão grande durabilidade, em vista de a operação do aparelho
não ser contínua.
Não é usada antena, já que a própria bobina L1 de ferrite
se encarrega de fazer a irradiação na distância desejada.
-Montagem
Na Figura 2, temos o circuito completo do transmissor
telepático.
52
NEWTON C. BRAGA
Figura 2 – O circuito do transmissor
Os principiantes e estudantes que não tenham recursos
para realização da montagem em placa de circuito impresso
podem optar pela ponte de terminais que é mostrada na figura 3.
53
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 3 – Montagem em ponte de terminais
A bobina L1 deve ser enrolada pelo próprio montador. Ela
consiste de 80 voltas de fio esmaltado 28 (ou próximo disso), ou
mesmo fio comum com capa plástica, enroladas em um bastão de
ferrite de 1cm de diâmetro aproximadamente, e de 15 a 25 cm
de comprimento.
Uma tomada é feita na metade ao enrolamento onde se dá
um laço, conforme mostra a figura.
O transistor Q3 pode tanto ser o TIP31, em qualquer
versão (até com a letra F), ou equivalente, como o BD135,
BD137 ou BD139.
Para estes, entretanto, os terminais de base e emissor são
invertidos. (figura 4)
54
NEWTON C. BRAGA
Figura 4 – Pinagem dos transistores
Os demais componentes não oferecem problemas. O
variável CV pode ser aproveitado de qualquer velho rádio de AM
ou até substituído por um “padder”, que é um capacitor ajustável,
encontrado em alguns tipos de rádios antigos.
A ligação pontilhada, que aparece no desenho em ponte,
deve ser feita se, no ajuste, o aparelho não atingir a frequência
desejada.
Os capacitores, preferivelmente, devem ser todos
cerâmicos e para C1 e C2 existe a possibilidade de alteração de
valores.
O resistor R5 também pode ter seu valor modificado. Se
for reduzido até o mínimo de 4k7, teremos um pequeno aumento
da potência, mas neste caso pode ser necessário montar o
transistor Q3 num pequeno radiador de calor.
Para S1, além do interruptor de pressão comum, existe a
possibilidade de se usar um pequeno manipulador de metal, feito
com duas lâminas ou uma lâmina e' um parafuso, conforme
mostra a figura 5.
55
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 5 – O manipulador
Ao ser pressionada, a lâmina encosta no parafuso,
fechando o contato e produzindo o sinal de transmissão.
Para as pilhas, deve ser usado um suporte apropriado,
observando-se sua polaridade.
-Prova
e Uso
A prova de funcionamento é feita com seu “orelhinha" ou
com qualquer outro rádio de ondas médias sintonizado num ponto
livre da faixa, ou seja, numa frequência em que não haja
estações.
Coloque o radinho a uma distância de uns 3 metros do
transmissor e acione S2.
Em seguida, aperte S1 e ajuste o variável CV até ouvir o
apito do transmissor claramente no radinho.
Se nada acontecer, confira as ligações de Q2 e
principalmente de L1. Veja também se não há algum problema
56
NEWTON C. BRAGA
com o variável e, em último caso, procure nova frequência no
radinho.
Uma vez comprovado o funcionamento, você pode ensaiar
bem a “mágica", que será realizada da seguinte forma:
1. Instale o transmissor (Orelhinha) com a parceira n° 2, a
uma distância não maior do que 5 metros de onde vai ficar o
parceiro n° 1.
2. Vende os olhos da parceira n° 2 não deixando transparecer
o radinho, que deve estar coberto pelos cabelos. Faça-a
sentar numa cadeira.
3. Anuncie o número, dizendo que vai transmitir por “telepatia”
o nome de objetos, de pessoas, mesmo os coletados da
plateia.
4. A transmissão dos nomes dos objetos deve ser feita pelo
código Morse, que é dado seguir.
CÓDIGO MORSE
57
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Treine bem o código antes de falar. No treinamento,
comece decorando as letras e números e transmitindo-os
isoladamente.
Um toque curto representa um ponto, e um toque longo,
um traço. A duração do traço é aproximadamente três vezes
maior que a do ponto. Somente depois de decorar bem as letras
e números é que o leitor deve treinar a transmissão e recepção
de palavras.
5. Pegue na plateia objetos, como relógios, canetas,
bolsas, etc. e levante-os, simplesmente perguntando “O que eu
tenho na mão”, para que o parceiro n° 2.os veja bem e possa
passar a mensagem à parceira n°1
6. No final do número, ao tirar as vendas da parceira,
tome cuidado para não deixar aparecer o “Orelhinha”.
LISTA DE MATERIAL
Q1, Q2 - BC548 ou equivalentes – Transistores NPN
Q3 - TIP31 ou equivalentes - transistor de potência NPN
L1 - Bobina de antena (ver texto)
CV - Capacitor variável para AM
S1 - Interruptor de pressão (ver texto)
S2 - Interruptor simples
B1 – 6 V - 4 pilhas pequenas
R1, R4 - 2k2 x 1/8 W - resistores (vermelho, vermelho, vermelho)
R3, R2 – 47 k x1/8 W - resistores (amarelo, violeta, laranja)
R5 - 8k2 x 1/8 W - resistor (cinza, vermelho, vermelho)
C1, C2 – 22 nF - capacitores cerâmicos (223)
C3 – 47 nF - capacitor cerâmico (473)
C4 – 100 nF - capacitor cerâmico (104)
Diversos: 1 rádio “Orelhinha“, ponte de terminais, suporte para 4
pilhas pequenas, caixa para montagem, solda, bastão de ferrite, fios
esmaltados ou comuns para enrolar a bobina, radiador de calor para
Q3 (optativo), etc.
Obs. O rádio de ouvido Orelhinha não existe mais. O leitor
pode pensar em soluções alternativas.
58
NEWTON C. BRAGA
PISCA-PISCA MISTERIOSO
Existem muitos circuitos de pisca-pisca para o leitor
montar. O que oferecemos neste artigo, entretanto, é algo
interessante: um circuito experimental de potência que pode
alimentar lâmpadas de até 100 W que apresenta uma
característica incomum para o leitor estudar. Mesmo sem usar
foto-células ou transdutores semelhantes este circuito é sensível
à luz.
Obs. Este é um truque para ser aplicado aos
que estudam eletrônica ou se julgam entendidos
onde eles têm de explicar como o fenômeno
ocorre. Onde está o sensor?
Um pisca-pisca comum de potência pode servir para
muitas aplicações interessantes: alarmes, decorações de vitrines
e árvores de natal, alertas de saídas de garagens, etc.
Entretanto, um pisca-pisca com características incomuns
como este, que é sensível à luz, vai muito mais além.
Partindo das aplicações acima citadas podemos ainda
sugerir aos leitores que os usem em trabalhos escolares, feiras de
ciências, demonstrações, como sensores de luz, como simples
curiosidade, etc.
De fato, o que é curioso neste circuito é que ele não usa
qualquer sensor especifico para luz como, por exemplo, fototransistores, foto-células, LDRs e, no entanto, muda de
frequência em função da iluminação ambiente. (figura 1)
59
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 1 – sensibilidade à luz
O leitor pode estar muito curioso para saber como isso é
possível, mas não adianta nada ler apenas esta introdução.
Vá até o fim, monte este aparelho e veja você mesmo,
pois somente no final do artigo é que daremos as explicações
para este comportamento inusitado.
É justamente por este comportamento diferente que
podemos dar uma indicação básica para ouso deste aparelho:
montagem experimental.
Se o leitor se sente atraído por comportamentos diferentes
dos aparelhos que monta e gosta de fazer suas próprias
“investigações" que tal esta sugestão.
Podemos dar então as seguintes características para este
pisca-pisca:
- Pode ser alimentado tanto com tensões de 110 V como
220 V.
- Sua frequência pode variar entre algumas piscadas por
segundo (no escuro) até uma piscada em cada 2 ou 3 segundos
(no claro).
- Pode controlar cargas de até 100 W (lâmpadas
incandescentes ou outros aparelhos resistivos).
60
NEWTON C. BRAGA
- Possui dois ajustes de funcionamento.
- Usa poucos componentes de baixo custo.
Passemos ao seu funcionamento:
É claro que nos$a descrição de funcionamento não
abrangerá a parte referente ao estranho comportamento em
relação à luz, que ficará para depois.
A base deste circuito é um oscilador bastante antigo,
talvez desconhecido dos novos praticantes da eletrônica, mas
familiar aos veteranos do tempo das válvulas.
Trata-se do oscilador de relaxação com lâmpada neon.
Na figura 2 mostramos o aspecto e o símbolo do
componente básico usado neste circuito que é a lâmpada neon.
Figura 2 – A lâmpada neon
Trata-se de um pequeno bulbo de vidro cheio de gás neon
com dois eletrodos metálicos.
Quando a tensão entre os dois eletrodos atinge um certo
valor, normalmente em torno de 80 V o gás se ioniza, acendendo
com luz alaranjada, e a resistência da lâmpada que até então era
muito elevada cai abruptamente.
Se a tensão entre os eletrodos cair abaixo da tensão de
manutenção da ionização, um pouco abaixo da tensão de
ionização, portanto, o gás volta a sua situação inicial e a lâmpada
deixa de conduzir a corrente apagando, portanto.
61
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Este comportamento elétrico pode ser usado para formar
um interessante e simples oscilador cujo diagrama é mostrado na
figura 3.
Figura 3 – O oscilador de relaxação
Neste circuito, o capacitor carrega-se pelo resistor de
modo que a tensão entre suas armaduras cresce gradativamente.
A lâmpada neste intervalo inicial de funcionamento não
influi na carga do capacitor por se encontrar apagada.
Uma vez, entretanto, que a tensão de disparo da lâmpada
é atingida no capacitor, esta muda bruscamente de resistência
curtocircuitando este componente que se descarrega.
A lâmpada neon acende, e o capacitor se descarrega até
que entre suas armaduras a tensão caia abaixo do valor de
manutenção.
Com a descarga do capacitor, um novo ciclo se inicia até
ser atingida novamente a tensão de disparo da lâmpada. Veja na
figura 4 que este circuito produz uma forma de onda “dente de
serra" com um funcionamento bastante semelhante ao oscilador
de relaxação com transistor unijunção já conhecido dos leitores.
62
NEWTON C. BRAGA
Figura 4 – A forma de onda do sinal
A duração de cada ciclo depende do valor do resistor R e
do capacitor C do circuito. Veja que, para que o funcionamento
deste oscilador ocorra normalmente sua alimentação deve ser
feita com uma tensão maior que 80 V.
É claro que, a descarga do capacitor através da lâmpada
neon só permite obter uma corrente muito pequena, muito fraca
para acender uma lâmpada ou comandar qualquer outro
aparelho.
No entanto, podemos usar esta corrente para fazer o
disparo de um SCR.
O SCR ou diodo controlado de silício é um componente que
funciona como uma “chave" controlada eletronicamente cujo
símbolo e aspecto aparecem na figura 5.
Figura 5 – O SCR
63
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Se a lâmpada neon for ligada no oscilador de relaxação na
comporta do SCR, podemos fazer com que ela controle através
deste componente uma lâmpada muito maior, de 110 V ou 220 V
com potência de até mais de 100 W sem problema. Assim, cada
vez que o capacitor se descarrega através da lâmpada neon, esta
ligará o SCR fazendo com que a lâmpada incandescente a ele
ligada também pisque, conforme sugere o circuito da figura 6.
Figura 6 – Disparando o SCR
Temos então a versão final do nosso aparelho,
acrescentando-se a parte que fornece a alta tensão contínua que
a lâmpada neon precisa para funcionar.
O porquê ao iluminarmos os componentes deste circuito a
frequência das piscadas diminui e ao fazermos sombra sobre os
seus componentes a frequência aumenta é algo em que o leitor
deve pensar...
-Os
Componentes
Os componentes usados nesta montagem são comuns,
não oferecendo dificuldade alguma de obtenção mesmo pelos
menos experientes.
Se a montagem for experimental, ela pode ser realizada
numa base de material isolante na qual serão fixados os
componentes.
64
NEWTON C. BRAGA
Em outro caso fica a cargo do montador a escolha de
melhor técnica, assim como a obtenção do material não
eletrônico para isso.
O primeiro componente a ser analisado é a, lâmpada neon.
Sugerimos o tipo NE-2H de fácil obtenção que não possui
resistência interna incorporada e que tem terminais paralelos.
Na verdade, qualquer tipo de lâmpada neon equivalente a
esta poderá ser usado.
O SCR utilizado deve ser do tipo MCR106, TIC106 ou então
C106.
Não recomendamos a' utilização de outros que neste
circuito podem nâo funcionar como o esperado.
São usados dois diodos que podem ser do tipo 1N4004 ou
seus equivalentes de maior tensão como o 1N4005, 1N4007,
BY127, etc.
Os resistores são todos de 1/8 W com tolerância de 10%
ou 20% e o capacitor deve ser de ou 1,5 uF de poliéster
metalizado com tensão de trabalho de pelo menos 250 V.
Os potenciômetros têm valores diferentes: um pode ter
valores entre 10 k e 22 k de qualquer tipo, e o outro pode ter
valores entre 1 M e 4,7 M. Este último é que determinará a faixa
de frequências das piscadas.
Em especial recomendamos o maior valor por permitir que
maiores tempos entre as piscadas possam ser conseguidos.
A carga sugerida para a montagem experimental é uma
lâmpada incandescente de 40 W devendo então o leitor também
adquirir seu suporte.
Como componentes adicionais o leitor precisará de uma
ponte de terminais, cabo de alimentação e fios.
-Montagem
Para a montagem o leitor não precisará de nenhum
equipamento especial. As ferramentas são comuns: um soldador
de pequena potência (máximo 30 W), um alicate de corte lateral,
um alicate de ponta fina, chave de fendas e o que for necessário
para a realização da parte mecânica.
65
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Sugerimos a utilização de uma base de madeira ou acrílico
com as dimensões indicadas na figura 7, na qual será fixada a
ponte de terminais e o suporte da lâmpada.
Figura 7 – Base para a montagem
O leitor deve seguir o diagrama da figura 8.
Figura 8 – Diagrama do aparelho
A disposição real dos componentes é mostrada na figura 9.
66
NEWTON C. BRAGA
Figura 9 – Montagem usando ponte de terminais
Alguns cuidados devem ser tomados na montagem pelo
que recomendamos a sequência de operações conforme se
segue:
a) Solde em primeiro lugar o SCR observando bem a sua
posição. A soldagem deste componente deve ser feita
rapidamente para que o excesso de calor não o danifique. Se o
leitor for controlar lâmpadas de potências superiores a 100 W
(máximo de 400 W na rede de 110 V), o SCR precisará ser
montado num dissipador de calor conforme sugere a figura 10.
67
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 10 – O dissipador para o SCR
Para potências até 60 W não será preciso este acessório.
b) Para soldar os diodos você precisa observar bem a
polaridade deste componente a qual é dada pela posição do anel.
No caso do BY 127 0 símbolo do componente é gravado em seu
corpo indicando a posição de sua ligação, de acordo com o
diagrama.
c) A lâmpada neon é soldada diretamente por seus fios
terminais. Se o leitor quiser pode cortá-los um pouco mas nunca
deixando menos de 2 cm do corpo da lâmpada pois isso poderia
causar problemas com uma eventual quebra. Esta lâmpada não
tem polaridade para ligação.
d) Solde os resistores observando seus valores que são
dados pelas faixas coloridas em seu corpo de acordo com a lista
de material. A operação deve ser feita rapidamente por causa do
calor gerado.
e) O próximo componente a ser soldado será o capacitor.
Este componente tem seu valor dado pelas faixas coloridas,
podendo ser de 1 ou 1,5 uF (marrom, preto, verde ou marrom,
verde, verde) não havendo posição certa para sua colocação.
Corte um pouco seus terminais para que sua colocação possa ser
feita com mais facilidade mas não demore na soldagem para que
o Calor não chegue ao seu corpo a ponto de estragá-lo.
f) Os potenciômetros podem ser fixados em um de
madeira ou de metal, conforme sugere a própria figura 9, ou
68
NEWTON C. BRAGA
simplesmente ficarem soltos na base de madeira, o que não é
recomendado se o leitor não tiver muito cuidado no manuseio do
aparelho. Observe os valores dos componentes e os terminais
que são usadas nas ligações. Se o leitor usar potenciômetros com
chaves, pode ser esta aproveitada para ligar e desligar o piscapisca.
g) Complete a montagem fazendo a conexão do cabo de
alimentação tendo cuidado para deixar bem afastados seus
extremos, a colocação e ligação do suporte da lâmpada e as
interligações na ponte de terminais, estas feitas com fio flexível
de capa plástica.
Terminadas as conexões, confira toda a montagem antes
de fazer uma prova de funcionamento.
-Prova
e Operação
Estando o aparelho em perfeitas condições e não faltando
nada, coloque no suporte uma lâmpada de até 100 W e ligue o
cabo de alimentação à tomada.
Conforme os pontos em que os potenciômetros estiverem
ajustados o aparelho já poderá entrar em funcionamento com a
lâmpada
neon
e
a
lâmpada
incandescente
piscando
ritmadamente.
Se isso não acontecer, ajuste inicialmente o potenciômetro
P2 de 10 k até obter as piscadas da lâmpada neon e da lâmpada
principal. A seguir, ajuste o outro potenciômetro para obter a
frequência desejada para as piscadas.
Se apenas a lâmpada neon piscar, não se obtendo a
piscada da lâmpada incandescente que permanece acesa
continuamente é indicativo de que o SCR se encontra com
problemas devendo ser substituído.
Para obter maior frequência das piscadas o leitor pode
ligar em paralelo com o capacitor outro de mesmo valor, obtendo
com isso maior capacitância total.
Comprovado o funcionamento perfeito, ajuste o aparelho
para piscar a uma velocidade de uma piscada por segundo
aproximadamente.
69
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
A seguir, faça sombra sobre o aparelho, verificando de que
modo isso interfere na velocidade das piscadas. Procure descobrir
qual é o componente sensível à luz.
Descoberto este componente, aproxime sua mão deste
componente. Você verá que ao tocar nele ou mesmo chegar
perto, isso também influi na frequência das piscadas.
Inverta a posição da tomada se não notar sensibilidade
deste componente.
-A
Origem do Mistério
Já descobriu qual é o componente sensível à luz neste
pisca-pisca? Poderia o prezado leitor me dizer por que isso
acontece? Não? Então, neste caso aqui vão as explicações:
Sim, realmente, é a lâmpada neon que manifesta
sensibilidade à luz modificando o comportamento do circuito. A
razão disto está no seu próprio princípio de funcionamento, não
se constituindo mistério a não ser para os que não estejam
familiarizados com este componente.
A lâmpada neon ioniza e, portanto, acende porque a
tensão entre os eletrodos em seu interior atinge o valor
necessário a liberação dos elétrons do gás inerte (neon) existente
em seu interior.
Ora, a tensão que o gás precisa para ionizar depende
fundamentalmente da energia de ligação dos elétrons aos
átomos.
Esta energia, entretanto, pode não só ser suprida pela
tensão que é aplicada à lâmpada como também pela luz. Assim,
quando o gás se encontra iluminado, a tensão para ionizá-lo de
origem elétrica pode ser menor o que significa uma mudança nas
características elétricas do circuito, ou seja, em sua frequência.
Lista de Material
SCR - MCR106, IR106, TIC106 ou C06 -para 200 V se a rede for de
1110 V ou para 400 V se a rede for de 220 V.
NE-1 - lâmpada neon NE-2H ou equivalente
D1, D2 - 1N4004 ou BY127- diodos de silício
C1 - capacitor de poliéster metalizado 1 ou 1,5 uF x 250V
70
NEWTON C. BRAGA
R1 – 220 k x 1/8 W - resistor ( vermelho, vermelho, amarelo)
R2 - 4k7 x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, vermelho)
P1 - potenciômetro de 1 M à 4M7
P2 - potenciômetro de 10 k à 22 k
Diversos: cabo de alimentação, base de montagem, ponte de
terminais, lâmpada de 5 à 100 W de acordo com a rede local,
suporte para a lâmpada, fios, parafusos e porcas, "L” ara a
montagem dos potenciômetros, knobs plásticos para os
potenciômetros, etc.
71
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
ROLHA MÁGICA
Mágicas e truques interessantes podem ser feitos com a
ajuda da eletrônica. Se você gosta de impressionar seus amigos
com truques e mágicas, por que não utilizar recursos eletrônicos?
Simples de montar, esta “mágica” sem dúvida deixará seus
amigos impressionados. Uma rolha que salta com um gesto seu,
mas que não obedece outras pessoas que não conhecem o
segredo.
Obs. O artigo é de 1982 ma ainda pode ser
montado com facilidade.
Uma das vantagens da eletrônica na realização de truques
e mágicas é que, não sendo técnicos, dificilmente os assistentes
chegam a desconfiar do segredo que os envolve.
Ao contrário das mágicas comuns que usam objetos, como
linhas, lenços, argolas, cartas, etc., que são objetos que todos
conhecem, a eletrônica pode não fazer uso de coisas conhecidas,
tornando muito mais difícil a descoberta do funcionamento.
A brincadeira que descrevemos, que pode ser usada como
"mágica" eletrônica, é bastante simples, mas não será facilmente
desmascarada" por quem não entenda de eletrônica.
O leitor, sem dúvida, poderá usá-la em reuniões
familiares, brincadeiras e até ganhar algumas apostas com seus
amigos.
A ideia básica é mostrada na figura 1.
72
NEWTON C. BRAGA
Figura 1 – A rolha mágica
Trata-se de uma caixinha de qualquer material (madeira,
plástico ou metal), em cuja parte superior existe uma pequena
taça de plástico na qual é colocada uma rolha.
A aproximação da mão do mágico a uma distância de até
70 cm faz com que a rolha salte.
O segredo está no modo como o “mágico" aproxima sua
mão da caixinha, que provoca o disparo do circuito existente no
seu interior.
A montagem do aparelho de mágica é muito simples,
podendo ser realizada até pelos leitores que pouca ou nenhuma
experiência tenham em eletrônica.
Podemos dizer que basta ter um ferro de soldar e algumas
ferramentas comuns para que o equipamento básico seja
construído com sucesso.
-Como
Funciona
O segredo do salto da rolha está num dispositivo
denominado "solenoide", que nada mais é do que uma bobina
com muitas voltas de fio esmaltado fino enrolado em um núcleo
de metal livre, conforme mostra a figura 2.
73
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 2 – O solenoide
O núcleo fica na posição de repouso praticamente fora da
bobina.
Quando uma corrente elétrica é aplicada à bobina, esta
cria um forte campo magnético que atrai violentamente o núcleo
para seu interior. O resultado é um movimento de "soco".
Colocando sobre a bobina uma rolha, com este
movimento, ela é atirada com força para o alto, conforme ilustra
a figura 3.
74
NEWTON C. BRAGA
Figura 3 – Lançando a rolha
Mas, importante além do segredo do salto é como o
mágico consegue fazer a rolha pular no momento em que ele
quer.
Isso é conseguido com um circuito eletrônico que usa dois
componentes interessantes que são mostrados na figura 4.
75
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 4 - O SCR e o LDR
O primeiro é denominado SCR e funciona como uma chave
que liga quando um pequeno impulso elétrico é aplicado à sua
comporta (G). O segundo é um LDR que consiste num dispositivo
sensível à luz.
O LDR tem sua resistência diminuída quando incide luz em
sua face sensível.
No escuro sua resistência é de milhões de ohms, e este
valor cai para algumas dezenas ou centenas de ohms quando
iluminado.
O circuito básico é então mostrado na figura 5.
76
NEWTON C. BRAGA
Figura 5 – Circuito básico
Neste circuito, um diodo retificador permite obter uma
tensão contínua a partir da rede local de energia elétrica que
fornece tensões alternantes. Um resistor em série com o díodo
limita a corrente do circuito a um valor relativamente baixo, para
maior segurança de funcionamento.
No caso da rede de 110 V, obtemos após o diodo uma
tensão retificada cujo valor de pico é da ordem de 150 V. Esta
tensão é usada para carregar um capacitor eletrolítico.
Os capacitores são componentes que armazenam energia
elétrica, mas em quantidade não muito grande. No nosso caso, a
energia armazenada serve perfeitamente para energizar o
solenoide.
Pois bem, o SCR é quem controla a corrente que vai do
capacitor para o solenoide.
Ligado à comporta do SCR está o LDR de tal modo que ele
mantém o solenoide desligado enquanto estiver iluminado.
Ao incidir uma pequena sombra no LDR, sua mudança de
resistência faz o SCR disparar, energizando p solenoide que atira
a rolha para cima.
77
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Veja o leitor que a sombra que incide sobre o LDR é
justamente da mão do mágico, conforme mostra a figura 6.
Figura 6 – Acionamento pela sombra
A energia para o solenoide vem justamente da descarga
do capacitor.
Assim, tão logo ocorra a descarga, o circuito volta em sua
situação inicial, com nova carga do capacitor. Uma nova operação
de “mágica" pode então ser feita.
A força do solenoide ao atirar a rolha para cima depende
basicamente da carga do capacitor.
Existe um ajuste que permite colocar o circuito em ponto
de funcionamento, conforme a iluminação ambiente.
-Material
O solenoide é o único componente que deve ser montado
pelo leitor.
Este solenoide consiste em aproximadamente 400 voltas
de fio esmaltado 28 enrolado em um carretel com as dimensões
dadas na figura 7.
78
NEWTON C. BRAGA
Figura 7 – O solenoide
O carretel é de material não ferroso, ou seja, não pode ser
de metal, e as pontas do fio esmaltado devem ser raspadas no
local
da
soldagem
no
aparelho,
conforme
veremos
posteriormente.
Os demais componentes são todos comprados.
Veja o leitor que o fio esmaltado pode ser aproveitado de
velhos transformadores ou bobinas.
O SCR é do tipo MCR106, IR106 ou TIC106 para 400 V,
enquanto que o LDR é do tipo redondo comum.
O capacitor eletrolítico deve ter valores entre 16 uF e 50
uF e uma tensão de trabalho de pelo menos 250 V se sua rede for
de 119 V e 350 V se sua rede for de 220 V.
O potenciômetro é comum de 470 k e os resistores não
oferecem dificuldades de obtensão. Veja que R1 é de fio com 5 W
de dissipação.
A caixa deve ser elaborada com cuidado, observando-se a
posição do furo do solenoide e do LDR. O furo para a saída do
cabo de alimentação e o ajuste de funcionamento fica na parte
traseira.
Na figura 8 damos a nossa sugestão de caixa.
79
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 8 – Sugestão de caixa
Como chassi para a montagem usamos uma pequena
barra de terminais que pode ser adquirida em tiras.
-Montagem
Para a montagem tudo que o leitor precisa é de um bom
soldador e algumas ferramentas adicionais comuns, conforme
dissemos na introdução.
Na figura 9 temos então o diagrama completo do aparelho.
80
NEWTON C. BRAGA
Figura 9 – Diagrama do aparelho
A montagem feita na ponte de terminais é mostrada na
figura 10.
Figura 10 – Montagem em ponte de terminais
81
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
São os seguintes os cuidados que devem ser tomados
durante a montagem:
a) Solde em primeiro lugar o diodo D1 observando sua
polaridade que é dada pelo seu anel. Este diodo pode ser do tipo
1N4004 ou 1N4007 ou ainda BY127.
b) Em seguida, solde o resistor R1. Este componente não
tem polaridade para ser observada, mas deve ser mantido
conforme mostra o desenho, com os terminais longos, pois é
através dele que boa parte do calor desenvolvido em
funcionamento se dissipa.
c) O próximo componente a ser soldado é o SCR que deve
ter sua posição observada. Abra um pouco seus terminais para
que se ajustem à ponte e faça a soldagem rapidamente, pois este
componente é sensível ao calor.
d) Para soldar o capacitor eletrolítico C1 você deve
observar sua polaridade e isso é muito importante. Se este
componente for invertido ele pode até explodir!
e) Solde agora o resistor R2 para o qual não é preciso
observar a polaridade.
f) Faça as interligações entre os componentes da ponte e
solde o cabo de alimentação, tendo o cuidado de antes passá-lo
pelo furo da caixa.
g) Fixe o solenoide na posição indicada na figura 11.
82
NEWTON C. BRAGA
Figura 11 – Montagem do solenoide
Solde seus fios de ligação à ponte. Estes fios podem ter
aproximadamente 30 cm de comprimento.
h) Fixe o potenciômetro e o LDR nas posições indicadas e
faça sua ligação à ponte usando pedaços de fio flexível.
-Prova
e Uso
Coloque o aparelho em funcionamento, deixando como
núcleo do solenoide um parafuso de 2,5 cm x 1/8, o qual deve
correr livremente no seu interior. O parafuso fica apenas com uns
0,5 cm de sua ponta para dentro do solenoide na posição de
repouso.
Ligue o aparelho na tomada e veja se o núcleo (parafuso)
do solenoide vibra.
Coloque o aparelho sob uma lâmpada na sala, de modo
que a luz incida quase verticalmente no LDR.
Ajuste o potenciômetro até que o parafuso pare de vibrar,
ficando em repouso, apoiado na parte inferior da peça que o
segura.
Passando a mão na frente do LDR de modo a fazer
sombra, o parafuso deve saltar. Colocando uma rolha no pequeno
83
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
copo na parte superior da caixa, com o salto do parafuso, ela
deve ser jogada longe.
Ajuste o potenciômetro para máxima sensibilidade, de
modo que a rolha seja jogada mesmo quando passamos a
sombra bem longe do LDR.
Para fazer a mágica, deve ser levada em conta a
habilidade do leitor em convencer a plateia que se trata de "rolha
encantada" que obedece à sua ordem de saltar.
Passe a mão longe da caixa, mas fazendo a sombra incidir
no LDR. Procure uma posição em local que a iluminação permita
isso.
Lista de Material
SCR - MCR106, C106, TIC106 ou IR106 para 400 V
D1 - 1N4004 ou 1N4007 - diodo de silício
LDR - LDR comum redondo
C1 - 16 ou 32 uF x 350 V - capacitor eletrolítico (para baixo de
chassi)
RI - 1k x 5 W - resistor de fio
R2 - 1M5 x 1/8 W - resistor (marrom, verde, verde)
P1 – 470 k potenciômetro
X1 - solenoide (ver texto)
Diversos: ponte de terminais, fio esmaltado, cabo de alimentação,
parafusos, porcas, caixa para montagem, etc.
84
NEWTON C. BRAGA
GRILO ELETRÔNICO
Eis mais uma versão de um circuito que emite um som
semelhante ao grilo e que pode ser usado em brincadeiras,
brinquedos, animações, etc. Com ele podemos fazer brincadeiras
como deixá-lo nas proximidades de um vaso de flores ou mesmo
no jardim que todos terão a impressão de que existe um grilo de
verdade escondido. Se o vaso estiver numa sala, certamente
todos procurarão localizar o grilo e ficarão surpresos em descobrir
que se trata de um aparelho eletrônico.
Além desta simples brincadeira, este circuito também tem
outras finalidades práticas, que podem ser interessantes, como
por exemplo, ajudar na obtenção de efeitos sonoros num teatro,
onde haja uma cena noturna e seja preciso um fundo com o som
de grilos, ou ainda para fazer parte de um brinquedo, instalandoo dentro de um inseto de madeira ou plástico.
Alimentado com uma bateria de 9 V, este grilo apresenta
um consumo de corrente muito baixo, o que representa uma boa
durabilidade para a fonte de energia.
Usamos dois 'integrados e o transdutor é um buzzer
cerâmico de pequenas dimensões, o que permite uma montagem
muito compacta para a unidade.
-Como
Funciona
São usados dois integrados 555, que funcionam como
osciladores sendo que, um opera numa frequência muito baixa,
determinando os intervalos entre as emissões de som pelo
grilinho, e o outro, numa frequência da faixa de áudio no limite
superior, bastante agudo portanto, imitando, assim, o inseto.
No primeiro oscilador a duração do sinal e a interrupção
são dadas por R1, R2 e C1.
Alterações nos valores destes componentes podem ser
feitas de acordo com o som desejado.
Não deixe, entretanto, que R1 ou R2 seja menor que 2k2.
85
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
No segundo integrado, a frequência do som é dada
basicamente por C2.
Este componente também pode ser alterado na faixa de
4n7 até 22 nF, lembrando apenas que os 'valores menores
produzem sons mais agudos.
Os resistores R3 e R4 também influem no timbre,
podendo, eventualmente, ser alterados, mas nunca reduzidos
para valores abaixo de 2k2.
-Montagem
Na figura 1 temos o diagrama completo do aparelho.
Figura 1 – Diagrama completo do grilo
Na figura 2 temos a disposição dos componentes numa
matriz de contatos, caso você queira fazer uma montagem
experimental.
86
NEWTON C. BRAGA
Figura 2 – Montagem em matriz de contatos
Para uma montagem definitiva, sugerimos a utilização de
placa universal de mesmo traçado, pois bastará fazer a
transferência dos componentes, soldando-os.
Os resistores são todos de 1/8 W com 5 ou 10% de
tolerância.
Os capacitores C1 e C3 são eletrolíticos para 9 V ou mais.
C2 pode ser tanto cerâmico como de poliéster.
Os integrados poderão ser montados em soquetes DIL de
8 pinos e o buzzer é do tipo cerâmico.
A instalação do aparelho pode ser feita numa pequena
caixa plástica, que deve prever furos para a saída do som
emitido, e onde, justamente, deve ser colocado o buzzer.
Para a alimentação, podemos usar tanto uma bateria de 9
V, que nos dará maior potência de áudio, como uma de 6 V,
formada por 4 pilhas.
87
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Prova
e Uso
Ligando S1 deve haver emissão de som.
Não há qualquer ajuste a ser feito.
Se quiser alterar o som, mude os valores dos capacitores
C1 e C2.
Comprovado o funcionamento, basta fazer a instalação
definitiva e utilizar da melhor maneira o aparelho, lembrando que
o consumo de corrente é baixo e que ele pode ficar bastante
tempo ligado, sem problemas.
LISTA DE MATERIAL
CI-1, Cl-2 - 555 - circuitos integrados - timer
Buzzer - buzzer cerâmico comum
S1 - interruptor simples
Bi- 9 V - bateria
C1, C3 – 10 uF - capacitores eletrolíticos
C2 – 10 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
R1, R3, R4 - 22k - resistores (vermelho, vermelho, laranja)
R2 - 27k - resistor (vermelho, violeta, laranja)
Diversos: placa de circuito impresso ou matriz de contatos,
conector para bateria de 9 V, soquetes DlL de 8 pinos para os
integrados, caixa para montagem, fios, solda etc.
88
NEWTON C. BRAGA
MOVIMENTO MISTERIOSO
Aperte um botão (S1) e uma agulha sem conexão elétrica
alguma se move misteriosamente. Esta montagem, baseada na
Experiência de Oersted pode servir como curiosidade ou em
demonstrações em feiras de ciências.
Quando S1 é pressionado, o capacitor que se carrega via
R1 se descarrega através de uma bobina criando assim um forte
campo magnético capaz de movimentar uma agulha colocada a
alguma distância.
Se o capacitor tiver um valor elevado e o circuito
alimentado com tensões de 6 a 9 V, o movimento pode ser
brusco mesmo a uma boa distância e a agulha pode dar diversas
voltas, numa espécie de motor magnético.
A bobina é formada por dois enrolamentos com 20 a 100
espiras de fio esmaltado fino numa pequena caixa que poderá ser
vista nas figuras seguintes. A agulha pode ser uma pequena
bússola. Assim, na figura 1 temos o diagrama para o
experimento.
Figura 1 – Circuito para o movimento misterioso
A montagem pode ser feita soldando-se os principais
componentes numa pequena ponte de terminais, conforme
mostra a figura 2.
89
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 2 – Aspecto da montagem
Lista de Material
B1- 3 V – duas pilhas pequenas
R1 – 1 k ohms x 1/8 W- resistor – marrom, preto, vermelho
C1 – 470 uF a 1 500 uF (ou mesmo 2 200 uF) x 6 V ou mais –
capacitor eletrolítico
S1 – Interruptor de pressão
L1 – Bobina – ver texto
Diversos: ponte de terminais, agulha imantada, fios, suporte de
pilhas, solda, etc.
90
NEWTON C. BRAGA
SALTO MISTERIOSO
Nesta experiência demonstramos de uma maneira curiosa
a conversão de energia elétrica em energia mecânica. Bolinhas de
papel são jogadas para cima na conversão da energia, obtida a
partir de uma pilha comum.
Na verdade, o ciclo de conversão de energia é maior com
a conversão de energia química em elétrica, elétrica em mecânica
no alto-falante, jogando bolinhas para cima e também com o
estalo audível que é produzido.
Temos ainda o armazenamento de energia elétrica num
capacitor, numa etapa intermediária.
-Funcionamento
No circuito apresentado, a pilha fornece energia elétrica a
um capacitor que então se carrega. Quando S é pressionado, a
energia armazenada no capacitor é transferida para o alto-falante
por uma forte corrente.
O resultado é o surgimento de uma força que impulsiona o
cone do alto-falante, fazendo com que ele lance pelotinhas de
papel ou grãos de feijão para cima e ainda produza som.
-Montagem
Na figura
experiência.
1
temos
o
91
circuito
eletrônico
usado
na
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 1
Na figura 2 temos o aspecto real da montagem.
Figura 2
O alto-falante pode ser aproveitado de um velho rádio ou
amplificador, sendo apoiado na mesa com o cone para cima. Nele
são jogadas bolinhas de papel ou grãos de feijão. O capacitor
deve ser de 470 uF ou 1 000 F x 6 V ou mais.
92
NEWTON C. BRAGA
Para S1 usamos um interruptor de pressão, mas na sua
falta podemos encostar um fio no outro.
-Demonstração
Encostando um fio no outro ou pressionando S1 deve
haver um estalido no alto-falante e as bolinhas devem saltar. Se
o salto for muito pequeno, inverta as ligações do alto-falante.
 Faça um diagrama do aparelho e explique seu
funcionamento
 Explique como funcionam os alto-falantes
Lista de Material:
C1 – 470 uF a 1 000 uF- capacitor eletrolítico
S1 – Interruptor de pressão
R1 – 470 ohms x 1/8 W- resistor – amarelo, violeta, marrom
B1- 4 pilhas pequenas
FTE- alto-falante de 4 ou 8 ohms,
Diversos:
Ponte de terminais, suporte de pilhas, fios, solda, bolinhas de papel,
isopor ou grãos de feijão.
93
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
O QUE FAZER COM UM ALTO-FALANTE
VELHO
Para os muito jovens que estão começando a se interessar
agora pela eletrônica, aproveitar um alto-falante velho de uma
sucata pode trazer muitas surpresas. Os mesmos projetos
também podem ser usados nos cursos de iniciação tecnológica no
nível fundamental com muito sucesso.
Um alto-falante velho, mas que ainda funcione, obtido de
um antigo amplificador, rádio ou televisor pode servir para muitos
experimentos interessantes envolvendo sons, efeitos, conversão
de energia, brincadeiras e muito mais.
Através destes experimentos podemos aprender como
funciona o próprio alto-falante e ainda alguns fenômenos e
circuitos importantes, ideais para quem está começando.
O alto-falante é um transdutor eletroacústico que tem a
estrutura mostrada na figura 1.
94
NEWTON C. BRAGA
Figura 1 – Um alto-falante em corte
Quando uma corrente elétrica circula através de sua
bobina, o campo magnético criado interage com o campo do imã
surgindo uma força que empurra ou puxa o cone.
Com este movimento, o cone cria ondas sonoras que se
propagam pelo espaço.
Se a corrente aplicada à bobina for um sinal de áudio, ou
seja, corresponder a um som complexo como a música ou a voz,
teremos a sua reprodução.
Os alto-falantes são dispositivos de baixa impedância, ou
seja, sua bobina tem uma resistência elétrica muito baixa,
exigindo cuidados especiais no seu uso.
Veremos, a seguir, alguns experimentos interessantes que
poderemos programar usando um alto-falante comum de 10 cm a
30 cm de diâmetro.
95
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Som
Misterioso
Este experimento também serve para verificar se o altofalante está em condições de funcionamento.
Conforme mostra a figura 2, se tocarmos com os terminais
de uma ou mais pilhas nos terminais do alto-falante por um curto
intervalo de tempo, teremos a reprodução de um estalo.
Figura 2 – Produzindo som
Um som mais complexo, semelhante ao de raspar de um
objeto pode ser obtido com o arranjo mostrado na figura 3.
96
NEWTON C. BRAGA
Figura 3 – Um som prolongado
Raspamos o fio numa lima para obter este som estranho.
Podemos fazer uma brincadeira, “assombrando” um local,
ligando ao alto-falante um fio comprido para produzir o som a
uma distância segura, conforme mostra a figura 4.
Figura 4- O som fantasma
97
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Telégrafo
Na figura 5 temos o modo de se montar um telégrafo
experimental de duas vias usando dois alto-falantes.
Figura 5 – Telégrafo experimental
Quando uma estação transmitir, a outra deve estar com o
fio encostado na lima de modo a manter a continuidade do
circuito.
Na tabela abaixo, temos o código Morse, usado nas
transmissões telegráficas.
Uma raspada longa na lima significa um traço e raspada
curta, um ponto.
Combinando pontos e traços formamos letras e números e
também as palavras.
É preciso ter um ouvido bem treinado para entender as
transmissões, mas o sistema é ideal para demonstrações em
feiras de ciências.
-Adivinhação
do Pensamento
Com o arranjo mostrado na figura 6 podemos fazer uma
mágica que consiste em adivinhar o número que uma pessoa
escreve num quadro, mesmo estando de olhos vendados.
98
NEWTON C. BRAGA
Figura 6 – A mágica da adivinhação do pensamento
O truque consiste em se esconder sob a cadeira em que
sentará o adivinho um pequeno alto-falante.
Um assistente escondido lê o número escrito pelo mágico e
o transmite através de fios que vão até o alto-falante.
Com os dedos no alto-falante o adivinho recebe a
informação na forma de vibrações.
Pode ser necessário ligar em série um resistor de 10 a 100
ohms para reduzir o ruído de modo que a plateia não o ouça.
-Pula-Pula
Este arranjo demonstra as vibrações do alto-falante
utilizando bolinhas de isopor ou ouro material leve no arranjo
mostrado na figura 7.
99
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 7 – O pula-pula
O recipiente em torno do alto-falante, se o leitor o usar um
alto-falante de tamanho apropriado, é uma garrafa PET cortada.
Raspando o fio na lima, o movimento do cone faz com que
as bolinhas de isopor saltem.
-Testando
Capacitores Eletrolíticos
Podemos verificar se um capacitor eletrolítico acima de 1
uF retém a carga e, portanto, está em bom estado com o
procedimento mostrado na figura 8.
100
NEWTON C. BRAGA
Figura 8 – Testando eletrolíticos
Encoste os terminais do capacitor nos terminais do suporte
de pilha para que ele se carregue.
Depois, ligue o capacitor eletrolítico por um instante no
alto-falante, conforme mostra a mesma figura.
Se o capacitor reteve a carga e, portanto, está em bom
estado, ocorre sua descarga com a produção de um estalo.
Para repetir o teste, o capacitor deve ser carregado
novamente.
-Alto-Falante
de Prova
Finalmente, você pode instalar seu alto-falante numa
pequena caixa acústica e ligar fios com garras aos seus terminais,
conforme mostra a figura 8.
101
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 9 – Alto-falante de testes
Você poderá usar então este alto-falante para testes de
pequenos amplificadores e rádios experimentais que você montar
e em outros experimentos que você criar.
102
NEWTON C. BRAGA
LÂMPADA DE RAIOS
Uma montagem extremamente atraente quanto aos
efeitos, é a lâmpada ou abajur de raios. Uma lâmpada comum de
alta potência "gera" campos de alta tensão capazes de produzir
faíscas de grande porte, e até acender uma lâmpada fluorescente
sem contacto algum, pela simples aproximação! Esse verdadeiro
efeito "mágico" é excelente para demonstrações em palestras,
aulas, feiras de ciências e mesmo em festas. Já publicamos este
circuito em diversas versões, mas com a que apresentamos agora
é a que, mesmo usando componentes tradicionais, usamos em
nossas aulas e demonstrações. Assim, o que descrevemos é uma
versão bipolar tradicional da lâmpada de raios.
Obs. Este projeto é de 1983. Uma dificuldade
para sua montagem em nossos dias é anão
disponibilidade da lâmpada incandescente usada
nos efeitos, pois elas deixaram de ser
fabricadas.
Em diversas palestras que realizamos demonstramos os
efeitos dos campos de alta tensão acendendo lâmpadas
fluorescentes comuns sem contacto, além de fazermos com que
potentes faíscas, de dezenas de milhares de volts, saltem para
nossos dedos sem perigo algum de choque.
Evidentemente, os efeitos dessas demonstrações sempre
foram grandes, principalmente nas plateias leigas.
Para os que dominam as técnicas de montagem, possuir
um aparelho desse tipo, pode ser muito interessante, e é isso
justamente o que vamos descrever neste artigo.
Ensinaremos o leitor a montar um circuito inversor de alta
tensão, que gera algumas dezenas de milhares de volts.
Aplicados numa lâmpada comum tem por resultado o
aparecimento de faíscas luminosas de grande efeito visual.
Lembramos, entretanto, que as altas tensões geradas por
este aparelho têm certo grau de perigo e que, por este motivo,
103
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
todos os cuidados citados no texto devem ser tomados no seu
manuseio e na realização das experiências que descreveremos.
O importante do projeto é que a lâmpada de raios não tem
nada de especial: usamos uma lâmpada incandescente comum de
150 a 300 watts (quanto maior, melhor) do tipo "de filamento"
para a rede local de energia.
Essa lâmpada não vai funcionar do modo normal, com a
corrente passando pelo seu filamento para aquecê-lo, mas de um
modo diferente, devido à presença de gás no seu interior, e que
ficará patente nas nossas explicações.
Características:
Tensão de alimentação: 110/220 VCA
Frequência de operação (alta tensão): 100 Hz a 10 kHz
Tensão na lâmpada (raios): 15 000 a 40 000 volts
Tensão no setor de baixa potência: 12 a 16V
Consumo: 50W (tip)
-Como
Funciona
As lâmpadas incandescentes modernas (que já estão se
tornando obsoletas), para não se tornarem muito frágeis devido à
pressão atmosférica (externa), não têm o vácuo no seu interior.
Essas lâmpadas, em lugar disso, são cheias com uma
mistura de gases inertes como o neônio, argônio, e outros.
O resultado disso, é que, estando com uma pressão algo
baixa, esses gases se ionizam com certa facilidade quando
submetidos à alta tensão, quando então se tornam condutores
emitindo uma luminosidade cuja coloração depende de sua
natureza.
Assim, conforme a lâmpada, na ionização os "filetes" ou
raios ionizados podem ter coloração que vai do vermelho,
passando pelo verde e até chegando ao amarelo e azul.
Se a tensão aplicada nessa lâmpada for baixa, a corrente
só pode passar pelo seu filamento, aquecendo e havendo então a
emissão de luz, da forma convencional.
104
NEWTON C. BRAGA
No entanto, se aplicarmos uma tensão muito alta no
filamento, apenas um polo, para que não tenhamos corrente
entre as extremidades desse filamento, ocorre um fenômeno
interessante: a corrente, em lugar de percorrer o filamento
aquecendo-o, tenderá a "escapar" formando "fluxos" de cargas
que tendem a sair para o exterior, dirigindo-se para o vidro que
envolve a lâmpada, conforme mostra a figura 1.
Como estas cargas percorrem um gás que se ioniza, e elas
se movimentam com grande velocidade, forma-se um
turbilhonamento no gás fazendo com que as trajetórias variem
constantemente de uma forma mais ou menos imprevisível.
Temos então raios saltando de forma desordenada, em
várias direções com um efeito de luz muito interessante.
O leitor verá então que as cargas escapam do filamento
justamente pelos seus suportes, que possuem pontas e,
dirigindo-se para o vidro formam verdadeiros chuveiros de luz e
cor.
Colocando a mão no vidro da lâmpada, o fluxo de cargas
tende a se concentrar e passar para nosso corpo, mas como o
105
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
vidro é um isolante, existe uma limitação para a intensidade da
corrente, o que evita que levemos um choque desagradável ou
perigoso.
O que vamos sentir nestas condições é apenas uma
espécie de leve "formigamento".
O campo elétrico produzido por tão alta tensão, da ordem
de centenas de volts por centímetro, faz com que os gases de
uma lâmpada fluorescente que se aproxime, ionizem.
O resultado é que, se aproximarmos da lâmpada de raios
uma lâmpada fluorescente comum, mesmo que enfraquecida pelo
uso, ocorre a ionização do gás no seu interior e ela acende,
conforme mostra a figura 2.
O efeito obtido é muito interessante, pois as pessoas se
surpreendem ao ver uma lâmpada na sua mão, sem ligação
alguma com qualquer fonte de energia, acender como que "por
mágica". Evidentemente, o brilho da lâmpada fluorescente não é
106
NEWTON C. BRAGA
máximo o que exige que a experiência não seja feita em local
muito claro.
Para gerar as altas tensões, o que usamos é um inversor
que tem por componente básico um flyback (transformador de
saída horizontal) do tipo encontrado em televisores comuns
antigos, para produzir a alta tensão do cinescópio.
Temos então um oscilador elaborado em torno de uma das
quatro portas do circuito integrado 4093B, cuja frequência pode
ser ajustada pelo potenciômetro P1.
O ajuste da frequência é importante para se conseguir o
ponto de maior rendimento do circuito.
Os sinais retangulares gerados por este oscilador são
levados às outras portas do mesmo circuito integrado que
funcionam como amplificadores - isoladores (buffers). A partir
destas portas, o sinal vai para uma etapa de amplificação de alta
potência.
Nessa etapa encontramos inicialmente um transistor
TIP32C que funciona como excitador e, na saída final um
transistor NPN de potência de alta tensão do tipo BUY69A ou
equivalente.
Este transistor de alta potência excita diretamente o
enrolamento de baixa tensão de um transformador de saída
horizontal (flyback).
Aparece então, no secundário de alta tensão do
transformador, uma tensão muito alta (MAT) que pode variar
entre 15 000 e 40 000 volts, conforme as características dos
componentes usados.
Essa altíssima tensão (MAT) é então aplicada à lâmpada,
de modo a se produzir o efeito descrito na introdução.
O circuito de retorno da alta tensão é um dos polos da
rede de energia.
Como em muitos casos, essa conexão não é segura,
sugerimos usar uma garra jacaré que possa ser ligada a uma boa
terra no local da demonstração.
107
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Montagem
O diagrama completo do aparelho é mostrado na figura 3.
O protótipo foi montado numa caixa de madeira do tipo
usado para arquivar fichas em escritórios, com aproximadamente
22 x 22 x 14 cm de dimensões.
Na figura 4 temos a disposição dos componentes do
oscilador e do setor de excitação do flyback, que são montados
numa placa de circuito impresso.
108
NEWTON C. BRAGA
O tamanho do transformador influi bastante na escolha da
caixa, devendo eventualmente ser usada uma maior, conforme as
dimensões dos componentes usados.
109
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
110
NEWTON C. BRAGA
O transistor BUY69A deve ser montado num excelente
radiador de calor, dada a intensidade da corrente com que
trabalha, e que resulta num bom aquecimento.
O transformador de alimentação tem um enrolamento
primário de acordo com a rede local de energia. O secundário
pode ser de 12+12 ou 15 +15 V com uma corrente de 2 a 3
ampères.
Na versão com transformador de 15 V teremos maior
rendimento com maior tensão na lâmpada.
O transformador de saída horizontal (flyback) pode ser
aproveitado de algum velho televisor fora de uso, já que qualquer
tipo serve. Devemos apenas ter certeza de que ele se encontra
em bom estado. Umidade ou sinais de deterioração impedem o
uso.
Enrolaremos de 22 a 35 espiras de fio comum na parte de
baixo do núcleo deste componente, conforme mostra a figura 6,
obtendo assim o enrolamento primário.
O circuito integrado CI-2 não precisa de radiador de calor
e o resistor R3 deve ser de fio de 27 ohms ou 33 ohms com pelo
111
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
menos 5W de dissipação, já que este componente deve trabalhar
algo quente.
Para maior segurança será interessante usar um circuito
integrado para CI-1. O fusível será importante para a proteção do
aparelho.
A lâmpada incandescente é do tipo comum de filamento de
150 a 300 watts. Como não vai haver a circulação da corrente
normal de filamento, e com isso seu aquecimento, ela pode ser
tanto de 110 V como de 220 V, independentemente da tensão
usada na alimentação do aparelho.
O potenciômetro P1 pode conjugar o interruptor geral que
liga e desliga a alimentação.
As tensões mínimas de trabalho dos capacitores
eletrolíticos são as especificadas na relação de material.
Os diodos admitem equivalentes, desde que sejam
capazes de operar com correntes de 2 ampères e tenham uma
tensão inversa de pico de pelo menos 50 V.
O potenciômetro P1 pode ter valores na faixa de 220 k
ohms a 1 M ohm. Potenciômetros de valores maiores permitem
alcançar frequências mais baixas de operação.
-Prova
e Uso
Confira bem a montagem e, se tudo estiver em ordem,
coloque no soquete uma lâmpada de 150 W a 300 W comum. (*)
(*) Não mais fabricadas em nossos dias.
Ligue o aparelho a uma tomada da rede de energia e
acione S1. Deve haver um leve ruído de oscilação indicando que o
circuito está em funcionamento.
Aproxime a mão da lâmpada a alguns milímetros, mas
sem tocar e ajuste vagarosamente P1 até obter a emissão de
raios, conforme mostra a figura 7.
112
NEWTON C. BRAGA
A garra jacaré do fio terra deve estar em algum objeto de
metal de grande porte ou simplesmente com o fio esticado e
solto.
Dependendo da montagem e da umidade, os raios podem
ser manter mesmo depois quando você afastar a mão.
Se tocar na lâmpada faça-o com a palma da mão, ou com
a parte que tenha pele mais grossa, pois tocando com as pontas
dos dedos a concentração de cargas pode ser maior dando assim
uma sensação desagradável de choque, se bem que algo leve.
Nunca faça experiências ou demonstrações descalço.
Esteja sempre com sapatos bem isolados e preferivelmente sobre
material isolante como, por exemplo, assoalho de madeira,
tablado, tapete de borracha ou carpete.
Quando estiver tocando na lâmpada ou segurando a
fluorescente não toque em nada com a outra mão, pois isso vai
criar percurso para a descarga causando assim choques
perigosos.
Segurando uma lâmpada fluorescente, aproxime-a da
lâmpada de raios. A uma distância de alguns centímetros ela
deve acender com um brilho menor que o normal.
113
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Se você subir num banquinho, ou estiver sobre um tapete
de borracha ou plástico, faça a experiência mostrada na figura 8.
Segure a lâmpada com uma das mãos e com a outra,
toque na lâmpada de raios de modo a haver um fluxo de cargas.
A lâmpada na outra mão deve acender pela corrente que
passa através de seu corpo que, no entanto, pela sua baixíssima
intensidade não lhe causa qualquer sensação.
Não use o aparelho por tempos prolongados. Deixe-o
ligado apenas por alguns minutos de cada vez, para não haver
sobrecarga com aquecimento excessivo dos componentes
internos.
Nunca toque diretamente em qualquer parte do aparelho
diretamente submetida a alta tensão.
114
NEWTON C. BRAGA
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - 7812 - circuito integrado, regulador de tensão
CI-2 - 4093B - circuito integrado CMOS
Q1 - TIP31C - transistor NPN de potência
Q2 - BUY69A - transistor NPN de alta potência
D1, D2 - 1N5402 ou 1N5404 - diodos retificadores
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 4,7k ohms (amarelo, violeta, vermelho)
R2 - 10 k ohms (marrom, preto, laranja)
R3 - 27 ohms x 5 W - fio
P1 - 470 k ohms - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 4 700 uF/50V - eletrolítico
C2 - 100 uF/16V - eletrolítico
C3 - 10 nF - poliéster ou cerâmico
Diversos:
S1 - Interruptor simples
F1 - 2 A - fusível
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede de energia
e secundário de 12+12 V ou 15+15 V com pelo menos 2A
T2 - Transformador de saída horizontal (flyback) de qualquer tipo ver texto
Placa de circuito impresso, cabo de alimentação, suporte de fusível,
soquete DIL para o circuito integrado CI-2, soquete para a lâmpada,
caixa de madeira de 22 x 22 x 16 cm, radiador de calor grande para
Q2, fio rígido, fio comum, botão para o potenciômetro, radiador
pequeno para Q1, solda, material para experiências (fluorescente,
lâmpada neon), etc.
115
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
O JOGO DA TRAVESSIA
Um homem, levando um lobo, uma cabra e um pé de
alface deseja atravessar um rio. Entretanto, só dispõe de um
barco que pode levar um dos "passageiros" de cada vez. Se levar
o lobo, a cabra come o pé de alface; se levar o pé de alface, o
lobo come a cabra. Como fazer para atravessar os três? Na
introdução resumimos o que se deseja desse jogo, na sua versão
original. Com o circuito que descrevemos, temos uma versão
eletrônica em que um circuito lógico dispara um alarme sempre
que uma situação indesejada for alcançada. Em suma, quando
houver a possibilidade de um comer o outro, o alarme tocará. A
função do jogador é, portanto, atravessar os três "passageiros"
sem deixar um comer o outro, levando apenas um de cada vez.
(figura 1)
Observação:
Este
artigo
foi
publicado
originalmente
no
livro
Experiências
e
Brincadeiras com Eletrônica – Volume 3, que
agora reeditamos em segunda edição atualizada
e modificada para atender os montadores de
nossos dias. Nela, conforme as observações
dadas
neste
artigo,
trocamos
alguns
componentes por outros que são mais fáceis de
obter.
O projeto é bastante atual e interessante, podendo ser
usado como base para um interessante trabalho escolar. Temos
no site WWW.newtoncbraga.com.br uma versão com chaves que
opera exatamente sobre o mesmo princípio.
116
NEWTON C. BRAGA
Figura 1 – O problema
Cada um dos quatro personagens de nosso problema
consiste num potenciômetro do tipo deslizante que pode se
deslocar de uma margem para outra do nosso rio. Assim, o
jogador, sempre tomando dois de cada vez ou um só, pode
realizar a travessia levando-o para uma ou outra margem do rio.
Se uma situação em que o lobo coma a cabra, ou que a cabra
coma a alface seja alcançada, o circuito a detectará acionando
um oscilador. (figura 2). Lembramos evidentemente, que os
lobos não são vegetarianos, isto é, não comem alface!
117
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 2 – O aparelho montado e a situação de alarme
Se bem que a versão usando potenciômetros do tipo
"slide" seja a mais interessante pelo realismo que pode
proporcionar, na falta desse componente, podem ser usadas
chaves reversíveis. Para facilitar os leitores daremos os
diagramas para as duas montagens.
Do mesmo modo, no final, daremos a solução para o
problema, para que o leitor que montou o aparelho não passe
nenhum vexame diante de seus amigos!
-Como
Funciona
Podemos dizer que o nosso circuito consta basicamente de
um sistema lógico capaz de fornecer uma saída quando uma
situação indesejada é estabelecida, acionando com isso um
circuito oscilador que emite o som de alarme.
Cada potenciômetro pode ser deslocado para cima ou para
baixo, colocando suas extremidades num potencial bastante
baixo, já que os cursores se encontram ligados à terra (figura 3).
118
NEWTON C. BRAGA
Figura 3 – Os potenciômetros slide
Com isso, os diodos ligados de tal modo a conduzirem
somente quando situações indesejadas são alcançadas, podem
acionar ou não o sistema de alarme. Assim, a disposição dos
diodos e a ligação dos potenciômetros são feitas de tal modo que,
não há sinal na saída a não ser quando uma situação em que um
"passageiro" possa comer o outro seja alcançada. Em suma, a
disposição dos diodos é feita de modo que temos na comporta de
um SCR, ou seja, na saída do circuito um sinal quando a cabra se
encontra sozinha com a alface numa margem do rio, ou quando o
lobo se encontra sozinho com a cabra numa margem do rio. O
mesmo sistema impede que haja uma saída, inibe, quando o
homem se encontra perto. Deste modo o alarme não tocará
quando na mesma margem se encontra o homem, a cabra e o
lobo, o que equivale a dizer que "o homem não deixa a cabra
comer o pé de alface".
A saída do circuito é aplicada diretamente à comporta de
um SCR que, portanto, será disparado quando qualquer sinal de
situação proibida for alcançado. Conforme já sabemos, de outras
montagens, um SCR, ou diodo controlado de silício consiste num
dispositivo que conduz intensamente a corrente quando um sinal
é aplicado à sua comporta. (figura 4)
119
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 4 - O SCR
Esse SCR está ligado em série com um circuito oscilador
cuja função é produzir um sinal de alarme quando a situação
proibida for estabelecida. Trata-se de um oscilador Hartley, um
circuito dotado de um transistor e de um transformador com uma
tomada central. Através da derivação do transformador é feita a
realimentação de sinal que mantém o circuito em oscilação
(figura 5). A frequência de operação deste oscilador e, portanto,
o timbre do sinal de alarme, pode ser ajustado ligeiramente pela
realimentação feita por meio do resistor de base, que no nosso
projeto será do tipo variável (trimpot).
120
NEWTON C. BRAGA
Figura 5 – O oscilador Hartley
Obs. Outros osciladores com configurações mais
modernas podem ser usados como os que fazem
uso do 555 ou mesmo 4093. Diversos deles estão
disponíveis no site do autor.
O circuito todo será alimentado por uma tensão contínua
de 6 Volts, e neste ponto deve ser feita uma observação em
relação ao único ponto crítico de seu funcionamento:
Os SCRs só "desligam" quando a tensão entre seu anodo e
catodo cai a um valor suficientemente baixo, depois de um pulso
de excitação. Assim, no nosso caso, essa tensão é obtida pelo
comportamento "indutivo" do transformador do oscilador. Se o
transformador não for do tipo recomendado na lista de material,
pode ocorrer que após um jogador errar na travessia e o alarme
ser acionado, voltando à posição inicial o aparelho não desligue.
Neste caso, deve-se procurar substituir o transformador por um
de tipo que leve aos resultados.
121
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Montagem
e Componentes
Para a montagem deste jogo, o leitor necessitará das
ferramentas que normalmente são empregadas nos trabalhos de
eletrônica, ou seja, um ferro de soldar de pequena potência
(máximo de 30 Watts), solda de boa qualidade, um alicate de
corte, um alicate de ponta e chaves de fenda. As ferramentas
para a elaboração da caixa que alojará o aparelho também devem
ser consideradas neste caso.
Com relação aos componentes usados temos duas
observações a ser feitas:
a) Os potenciômetros "slide" ou deslizantes.
Esses potenciômetros, se bem que já possam ser
encontrados com facilidade em cidades de comércio eletrônico
mais intenso, como São Paulo e Rio, talvez não o possam em
cidades menores, já que são componentes relativamente novos.
(figura 6) Assim, se houver dificuldade em sua obtenção, o leitor
deve optar pelo circuito que usa chaves reversíveis á que estas
são mais comuns, podendo ser encontradas com muito maior
facilidade. Os circuitos para as duas versões serão dados.
Figura 6 – Os potenciômetros tipo deslizante (slide) e as chaves
Obs. Hoje, estes componentes são comuns e
podem ser adquiridos de diversos fornecedores
pela internet.
122
NEWTON C. BRAGA
b) O transformador do oscilador.
O transformador utilizado no circuito do oscilador é do tipo
miniatura encontrado normalmente nos circuito de saída de
rádios portáteis.
Esses transformadores possuem um primário com tomada
central com uma impedância entre 200 e 1.000 ohms e um
secundário de 8 ohms, ou seja, de acordo com o alto-falante
usado. (figura 7) Se na montagem, o oscilador' não desligar
quando volta de uma situação permitida, deve o leitor procurar
substituir um com características que melhor se adapte à
finalidade do projeto.
Figura 7 – Transformador de saída miniatura
Voltando à montagem, comece preparando a caixa para
receber os potenciômetros ou as chaves. Para o caso das chaves
estas podem ser montados lado à lado, conforme feito no
protótipo, realizando-se um orifício retangular no painel da caixa
do aparelho de 6 x 4 cm.
O alto-falante pode ser instalado internamente, se houver
espaço, ou externamente, ficando na parte lateral o interruptor
que liga e desliga o circuito.
Os diodos que formam o circuito detector da situação
proibida serão soldados diretamente nos terminais do
potenciômetro ou das chaves. Para esta finalidade siga o circuito
para as duas versões, dados nas figuras 8 e 9.
123
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 8 – Circuito com potenciômetros
124
NEWTON C. BRAGA
Figura 9 – Versão com chaves
Acompanhe a disposição
(chapeado) nas figuras 10 e 11.
125
na
ponte
de
terminais
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 10 – Montagem em ponte de terminais
126
NEWTON C. BRAGA
Figura 11 – Montagem das chaves
A alimentação será feita por meio de 4 pilhas pequenas
que serão instaladas num suporte apropriado colocado no interior
da caixa. Como o consumo do aparelho é muito pequeno, a
duração das pilhas será grande.
Completada a ligação dos diodos, trabalhe na ponte de
terminais, soldando em primeiro lugar o SCR, observando
cuidadosamente sua posição (o lado achatado deve ficar para a
direita, ou ainda, a parte plástica para cima). Em seguida solte o
transistor oscilador, observando também sua posição. Se este for
do tipo plástico, o lado achatado deve ficar para cima. Se for do
tipo de invólucro metálico, veja a identificação de seus terminais
na figura 12.
127
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 12 – Identificação dos transistores
Obs. Os tipos com invólucros metálicos quase
não mais são encontrados em nossos dias.
Se o transformador for do tipo com terminais rígidos, estes
poderão ser soldados diretamente na ponte mantendo em posição
esse componente. Se os terminais forem flexíveis, proceda a sua
soldagem, fixando depois o componente de modo apropriado.
Solde em seguida, em posição o trimpot e os demais
componentes, observando no caso do diodo sua posição.
Completada a soldagem dos componentes, proceda as
interligações entre estes, e entre os potenciômetros deslizantes, o
suporte de pilhas e o alto-falante com fio fino flexível. Os fios
podem ser comprimidos que não há problema.
A chave S1 serve para ligar e desligar o aparelho sendo
fixada na parte lateral da caixa que aloja o aparelho.
Complete a montagem recortando o painel frontal,
desenhando neste um rio, conforme sugere a figura na
introdução, e nos botões dos potenciômetros deslizantes desenhe
ou escreva o "passageiro" que representam.
No caso da montagem com chaves (em lugar dos
potenciômetros deslizantes), muda apenas o painel frontal
devendo no caso em cada uma ser indicada o "passageiro" que
representam.
128
NEWTON C. BRAGA
-Experimentando
e Usando o Jogo
Completada a montagem, confira todas as ligações, e se
tudo estiver em ordem ligue a chave que estabelece a
alimentação do circuito.
A seguir, coloque todas as chaves na posição que
corresponda a um lado do rio, ou seja, todas para cima ou para
baixo (o mesmo sendo válido para os potenciômetros slides), e
leve para o outro lado a chave correspondente ao homem. O
oscilador deve imediatamente emitir seu som característico, ou
seja, um apito. (figura 13)
Figura 13 – Testando o aparelho
Se isso não ocorrer, ajuste o trimpot para que haja
emissão do som.
Se, em nenhuma posição do trimpot houver emissão de
som, confira novamente a montagem, pois algo está errado.
Uma vez conseguido o ajuste, volte a chave ou
potenciômetro correspondente ao homem para a margem do rio
em que se encontram todos os "passageiros". O oscilador deve
parar de tocar. Se isso não ocorrer isso pode ser devido às
129
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
características impróprias do transformador, devendo ser
providenciada sua substituição por um equivalente.
Se tudo estiver em ordem, você pode ser o primeiro a
tentar a travessia "Sem deixar o alarme tocar, ou seja, sem
deixar um passageiro comer o outro".
Para isso, você deve empurrar para a margem oposta do
rio, somente dois potenciômetros ou chaves de cada vez, sendo
um deles obrigatoriamente o correspondente ao homem (pois só
ele sabe remar).
Na volta da outra margem, pode voltar o homem sozinho,
ou se ele quiser, com um único passageiro.
Experimente a travessia, e se não conseguir, veja a
solução abaixo.
-Solução
a) Leve o homem e a cabra para a outra margem do rio,
pois ficando de um lado o lobo e o alface não acontece nada,
porque o lobo não come alface!
b) A seguir, volte o homem.
c) O homem então passa para a outra margem levando a
alface. Ao chegar na outra margem não acontece nada porque a
presença do homem, impede que a cabra coma o alface.
d) Na volta, o homem deve trazer a cabra, pois se ela ficar
na outra margem, ela comerá o pé de alface.
e) Na margem de cá, deixe a cabra e leve o lobo, deixando
o 'lobo na outra margem, voltando o homem sozinho. Ficando o
lobo e o pé de alface na outra margem, não acontece nada,
porque como vimos, o lobo não come alface.
f) Voltando sozinho, o homem pode levar a cabra,
completando o transporte dos três passageiros como era
desejado. (figura 14)
130
NEWTON C. BRAGA
Figura 14 – A sequência para a solução
LISTA DE MATERIAL
R1, R2, R3, R4 - 22 K ohms x 1/4 W - resistor (vermelho, vermelho,
laranja)
R5 – 10 K ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, laranja)
R6 – 100 K ohms x 1/4 W - resistor (marrom, preto, amarelo).
R7 - 2,2 K ohms x 1/4 W - resistor (vermelho, vermelho, vermelho).
R8 – 47 K ohms - trimpot
P1, P2, P3, P4 - potenciômetros slide de 1M ohms ou 500 K ohms.
(470k)
D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9 - diodos de silício comum
(1N914 ou equivalente).
SCR - TIC1 O6, MCR106, C1O6 - diodo controlado de silício para 50
V ou mais.
Q1 - BC307, BC308, BC309 - transistor. (BC547, 548 ou BC549)
T1 - transformador de saída para transistores (ver texto).
FTE - alto-falante de 8 ohms.
B1 - 2 pilhas pequenas ligadas em série.
S1 - Interruptor simples.
131
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Diversos: caixa para alojar o conjunto, suporte de pilhas, ponte de
terminais, botões para os potenciômetros slide, parafusos, fios,
porcas, solda, etc.
OBSERVAÇÕES
a) No caso da versão com chaves reversíveis,
em lugar de P1, P2, P3 e P4, devem ser
adquiridas:
Sa, Sb, Sc, Sd - chaves reversíveis 2 polos x
2 posições ou 1 polo por duas posições,
alavanca, faca ou deslizantes.
b) Nos pontos A e B no circuito pode ser
ligada uma cigarra do tipo usada como buzina
de bicicleta, para 3 volts com os mesmos
efeitos do oscilador.
132
NEWTON C. BRAGA
QUEBRA-CABEÇAS ELETRÔNICO
Um jogo de paciência em que o competidor deve
encontrara combinação única de chaves que permita acender as
lâmpadas do painel. Para dificultar mais ainda o jogo, quando
você descobrir uma combinação, ela pode ser facilmente trocada.
Obs. Este artigo saiu originalmente no livro
Experiências e Brincadeiras com Eletrônica,
Volume 5 de 1979, sendo alterado, para
utilizar componentes mais modernos.
Existem diversos tipos de quebra-cabeças como, por
exemplo, os tipos em que peças devem ser encaixadas até formar
uma figura em que deve-se encontrar uma certa combinação de
letras ou números de acordo com regras pré-estabelecidas, etc.
O nosso quebra cabeças é diferente a partir do momento
que se trata de um quebra-cabeças eletrônico. O que temos é um
conjunto de chaves que devem ser acionadas de modo a se obter
o acendimento de um certo número de lâmpadas no painel.
Somente a combinação das chaves de determinada
maneira é que permite isso, o que leva o jogador à muitas
tentativas antes de conseguir o desejado.
Veja que, para cada chave usada multiplicamos por 2 o
número de tentativas que devem ser feitas antes de se conseguir
a combinação final.
Assim, para 3 chaves, a chance que o jogador tem de
acertar na primeira é de 1 em 8, para 4 chaves 1 em 16, para 5
chaves 1 em 32, etc.
No nosso quebra-cabeças usaremos então 6 chaves no
painel para a obtenção das combinações que fazem as 4
lâmpadas acender, e na parte posterior teremos mais 4 chaves
que permitem mudar a combinação.
133
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
-Montagem
O circuito completo do quebra-cabeças é mostrado na
figura 1.
Figura 1 – Circuito completo do quebra-cabeças
Se bem que pareça complicado, sua montagem é simples
se for feita com cuidado e ordem. Temos sempre os mesmos
tipos de componentes que podem ser facilmente tratados nos
momentos de se fazer as soldagens de suas ligações.
Na figura 2 é mostrado o aparelho visto por baixo, com a
colocação das chaves de codificação e as chaves do painel.
134
NEWTON C. BRAGA
Figura 2 – Visão da montagem
De preferência o leitor deve usar no painel chaves do tipo
alavanca, conforme mostrado na figura 3, pela maior facilidade
de manuseio.
135
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 3 – Chaves tipo alavanca
As chaves são todas tipo H (2 polos x 2 posições)
enquanto que as lâmpadas usadas são de 6 V x 50 ,A (*).
(*) Numa versão atual use LEDs em série com
resistores de 470 ohms em lugar de cada
lâmpada, observando sua polaridade.
A fonte de alimentação consiste em 4 pilhas médias
ligadas em série. Um suporte apropriado deve ser usado para
esta finalidade, não havendo necessidade de se observar sua
polaridade.
A caixa para o aparelho pode ser de madeira de uns 20
X15 X 10 cm tendo na parte superior as chaves de tentativa, e na
parte posterior, as chaves que permitem trocar a combinação
vencedora.
Uma vez montado o teste é muito simples pois já é um
quebra-cabeças: vá mexendo nas chaves do painel até conseguir
fazer todas as lâmpadas acenderem. Quando você conseguir,
136
NEWTON C. BRAGA
basta mudar a combinação mexendo aleatoriamente nas chaves
de codificação.
Se uma ou outra lâmpada negar-se a acender retire-a do
aparelho e teste-a.
Lista de Material
QUEBRA-CABEÇAS
L1 à L4 - lâmpadas de 6 V X 50 mA (Philips 7121 D ou equivalente)
(ver texto)
S1 à S10 - Chaves H deslizantes ou alavanca
S2- interruptor simples
B1 – 6 V - 4 pilhas médias
Diversos: caixa para a montagem, suporte para 4 pilhas, fios, solda,
etc.
137
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
LUZ DESVANESCENTE CÍCLICA
Este é um circuito de efeitos inéditos de luz - uma
lâmpada acende repentinamente com o máximo de brilho e
depois desvanece vagarosamente até apagar. Depois de alguns
segundos ela volta a acender, repetindo o ciclo. O sistema
suporta lâmpadas até 1600 W na rede de 220 V (metade na rede
de 110 V) e pode ser usado no lar, na decoração de vitrines ou
num interessante e misterioso abajur.
Obs. O circuito funciona apenas com lâmpadas
incandescentes.
Não se trata de um simples pisca-pisca pelo tipo de efeito
que descrevemos na introdução.
A lâmpada parece realmente que enfraquece até que toda
sua luz some, num processo suave.
O circuito utiliza como base um triac de 8A da Texas
lnstruments e um disparador com transistor unijunção, além de
um oscilador dente de serra com outro unijunção.
O único ajuste que existe é da frequência do efeito que
pode variar entre um ciclo por segundo até um ciclo em cada 30
ou 40 segundos.
Todos os componentes são pequenos, de modo que no
caso de um abajur nada impede que todos eles sejam instalados
na própria base do objeto.
No caso de controles de maior potência, como o triac
tende a aquecer e precisa ser montado num radiador de calor,
recomendamos a utilização de uma caixa com dimensões de belo
menos 10 x 6 x 5 cm.
Na figura 1 damos a forma de onda que ilustra o
comportamento deste circuito.
138
NEWTON C. BRAGA
Figura 1 – Formas de onda do circuito
-Suas
características:
Carga máxima: 800 watts (110 V) 1 600 watts (220 V)
Faixa de tempos: 1 a 40 segundos
Tensões de alimentação: 110 ou 220 V CA
-O
Circuito
O tempo que ocorre entre o início de um semiciclo da
alimentação e o ponto em que é gerado o pulso de disparo do
triac determina a potência que é aplicada à carga (lâmpada).
Se o pulso ocorrer com pequeno retardo, o disparo ocorre
no início do semiciclo e a maior potência é aplicada à carga.
No caso, esta carga é a lâmpada que acende com o
máximo brilho.
Se o pulso for aplicado no final do semiciclo, menos
potência é levada à carga e o brilho da lâmpada é menor (figura
2).
139
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 2 – Disparo em diversos pontos do semiciclo
Para controlar o disparo do unijunção que gera estes
pulsos utilizamos um segundo oscilador com outro unijunção
bastante lento (Q3).
À medida que capacitor C3 se carrega através de P2 e de
R8, a tensão no emissor do transistor Q3 também se eleva e com
isso a tensão de base de Q2.
A tensão aplicada à base de Q2 controla justamente ç
atraso na produção do pulso de disparo do triac pelo transistor
unijunção Q1.
Quando a tensão de base de Q2 é baixa (início da carga de
C3), a resistência representada por Q2 é alta, de modo que o
divisor formado por P1, R5, Q2 e R6 pode aplicar uma tensão
mais elevada no capacitor C2 logo no início do semiciclo e
provocar o disparo de Q1.
O pulso é produzido no início do semiciclo e a lâmpada tem
seu máximo brilho.
Este máximo brilho é justamente ajustado por P1.
À medida que a tensão no capacitor C3 se eleva pela sua
carga, aumenta a tensão de base de Q2 que o leva gradualmente
a apresentar menor resistência.
140
NEWTON C. BRAGA
Com isso é retardada a carga de C2 que vai atingir a
tensão de disparo de Q1 cada vez mais próxima do fim do
semiciclo.
A potência aplicada à carga reduz-se então lentamente
com a carga de C3 até o momento em que Q3 comuta.
Quando isso ocorre, repentinamente a tensão em C3 cai
praticamente a zero, e com isso a tensão de base de Q2.
Novamente o pulso de disparo passa a ser produzido no
início do semiciclo coma lâmpada acendendo e um novo ciclo
começando.
P2 pode ser aumentado para se obter um ciclo mais longo.
-Montagem
Na figura 3 temos o diagrama completo de nosso aparelho.
Figura 3 – Diagrama completo do aparelho
Na figura 4 damos a placa de circuito impresso para a
montagem.
141
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
Figura 4 – Placa para a montagem
As posições de todos os componentes polarizados, tais
como o diodo D1, os transistores unijunção, o triac e o transistor
Q2, devem ser observadas rigorosamente.
Os valores entre parênteses para R1 e R2 correspondem à
rede de 220 V.
Nesta tensão também é conveniente usar para D1 o
1N4007 ou BY127.
P1 e P2 podem tanto ser trimpots como potenciômetros,
tudo dependendo da necessidade de se alterar o comportamento
do aparelho com maior ou menor frequência.
C3 e C4 são capacitores eletrolíticos para 25 V ou mais e
os resistores podem ser de1/8 ou1/4 W.
O triac deve ser dotado de um bom radiador de calor,
principalmente se tiver que trabalhar com potências máximas.
C1 e C2 são de cerâmica ou de poliéster, com qualquer
tensão a partir de 25 V.
-Prova
e Uso
Para provar o aparelho, coloque uma lâmpada a partir de
5 watts como carga (L1), ligue a unidade e ajuste P1 para que
seja obtido o mínimo de brilho ou então aproximadamente 1/3 do
brilho máximo.
Depois ajuste P2 para obter ciclos de variação de brilho,
na frequência desejada.
Volte então a ajustar P1 para que a variação de brilho da
lâmpada ocorra entre o máximo e zero, com acendimento brusco.
142
NEWTON C. BRAGA
Comprovado o funcionamento, é só fazer a instalação
definitiva, lembrando que para cargas de alta potência os fios de
conexão devem ser grossos.
LISTA DE MATERIAL
Triac - TIC226 para 200 V se sua rede for de 110 V ou para 400 V
se sua rede for de 220 V
Q1, Q3 - 2N2646 - transistores unijunção
Q2 - BC548 ou equivalente - transistor NPN de uso geral
D1 - 1N4004 ou 1N4007 - diodo de silício
L1 - lâmpada até 800 watts na rede de 110 V e até 1600 watts na
rede de 220 V
P1, P2 - 100k - trimpots ou potenciômetros
F1 - fusível de 10 A
S1 - interruptor simples
R1, R2 – 33 k x 1 W - resistores (laranja, laranja, laranja) para a
rede de 110 V ou 56 k x 1 W - resistores (verde, azul, laranja) para
a rede de 220V
R3, R9 - 470 ohms x 1/8 W - resistores (amarelo, violeta, marrom)
R4 - 330 ohms x 1/8 W - resistor (laranja, laranja, marrom)
R5, R8 – 10 k x 1/8 W – resistores (marrom, preto, laranja)
R6 - 2k2 x 1/8 W - resistor (vermelho, vermelho, vermelho)
R7 – 100 k x 1/8 W - resistor (marrom, preto, amarelo)
R9 - 470 ohms x 1/8 W - resistor (amarelo, violeta, marrom)
Cl – 10 nF - capacitor cerâmico
C2 – 100 nF - capacitor cerâmico ou de poliéster
C3 – 1 000 uF x 25 V - capacitor eletrolítico
C4 – 100 uF x 25 V - Capacitor eletrolítico
Diversos: placa de circuito impresso, caixa para montagem, cabo
de alimentação, suporte para fusível, radiador de calor para o triac,
soquete para a lâmpada ou lâmpadas controladas, knobs para os
potenciômetros, fios, solda etc.
143
Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
QUEBRA CABEÇAS CMOS
A finalidade deste jogo é encontrar a combinação em
sequência de chaves que leve todos os três LEDs a acender. O
circuito pode ser alimentado por tensões de 5 a 9 V, com
alterações nos resistores em série com os LEDs.
144
NEWTON C. BRAGA
MOLA MÁGICA
Eis um circuito interessante para ser usado em
demonstrações de física envolvendo transformação de energia e
campos magnéticos. Na figura temos o diagrama de uma "mola
mágica" que funciona da seguinte maneira.
Quando o circuito é energizado a molda se encontra
distendida com a ponta encostando num sensor de metal. Nestas
condições o capacitor C carrega-se e o transistor é polarizado no
sentido de conduzir uma forte corrente que circula pela molda.
O resultado é que a mola se contrai, desfazendo o
contacto com o sensor. Depois de algum tempo, o capacitor que
retém a carga e polariza o transistor se descarrega cortando a
corrente no transistor. A mola se distende novamente e com isso
um novo contacto é estabelecido com nova contração.
Dimensionando bem o capacitor e a mola podemos fazê-la
contrair e distender num movimento contínuo. Uma mola típica
terá de 100 a 200 espiras de fio 28. Um resistor limitador de
corrente pode ser interessante para evitar o aquecimento tanto
do transistor como da própria mola.
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Mágicas, Truques e Quebra-Cabeças com Eletrônica
ONDE OBTER OS COMPONENTES
www.mouser.com
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