Animação de Bonecos com Recursos Eletrônicos (ART2542)

Um presépio eletrônico. O Natal se aproxima e muitos leitores que têm o costume de montar presépios para esta ocasião podem querer mostrar suas habilidades na eletrônica. Por que não fazer um presépio mais dinâmico com figuras que se movimentam e Com efeitos luminosos, usando recursos eletrônicos? Mesmo fora do Natal, figuras que se movimentam podem Ser usadas na decoração de quartos de crianças ou vitrines de lojas com efeitos muito atrativos. Os leitores habilidosos que desejam isso terão neste artigo algumas sugestões bastante interessantes.

Visitando pessoas que têm o costume de fazer presépios na época de Natal, o leitor pode encontrar os mais diversos tipos de disposições: desde os mais simples que simplesmente focalizam as figuras centrais do acontecimento e normalmente dentro dos padrões de modéstia que nos é ensinado, até aqueles que procuram colocar figuras complementares e que em muitos casos nada tem a ver com o momento.

A verdade é que um presépio rico de figuras quando bem montado é algo muito interessante e realmente chama a atenção.

Figuras como o ferreiro, o pastor, o lavrador, etc., fazem parte das histórias bíblicas e normalmente não podem ser esquecidas.

Mas, se muitos apenas colocam figuras imóveis nestes presépios existem os casos em que a habilidade mecânica do montador permite dar movimento ao conjunto e aí temos as maravilhosas disposições que chegam a se tornar verdadeiras atrações.

Um museu de presépios existe e nele podemos encontrar verdadeiras obras de arte!

Se a eletrônica está ao nosso alcance, e em muitos casos também recursos mecânicos, por que não usá-los para fazer um presépio realmente diferente e rico? Ou ainda usar esses recursos em figuras de decoração?

Com circuitos relativamente simples e um pouco de habilidade o leitor pode fazer figuras que se movimentam e com isso ter uma atração a mais em seu presépio, ou em sua vitrine. Começando com poucas, pode chegar mesmo a ter uma verdadeira atração em sua casa e com pouco gasto.

O que levamos neste artigo são algumas técnicas e circuitos para dar movimento a bonecos. Os circuitos são simples e as montagens igualmente usam componentes comuns. Tudo dependerá fundamentalmente da habilidade mecânica do montador.

O SOLENOIDE

Como dar movimento às pequenas figuras que fazem parte de um presépio, ou figuras de decoração?

Para movimentar uma pequena figura construída de madeira, papelão ou outros materiais leves, um esforço muito pequeno é suficiente. Este esforço pode ser obtido de um dispositivo eletromecânico denominado solenoide.

Este dispositivo é a base de todas as figuras móveis que daremos neste artigo.

O solenoide consiste numa bobina enrolada com muitas voltas de fio fino conforme mostra a figura 1.

Figura 1 – O solenoide

No interior deste solenoide pode correr livremente um núcleo que nada mais é do que um pequeno parafuso, ou ainda um pedaço de metal ferroso (ferro, silício, etc.).

Se colocarmos na "boca" do solenoide um parafuso e fizermos uma corrente percorrer a sua bobina será criado um forte campo magnético no seu interior.

Este campo magnético atrairá então o parafuso que será puxado para o interior do solenoide (figura 2).

Figura 2 – A ação do solenoide

A força com que o parafuso é puxado é exatamente o que precisamos para os movimentos das figuras. Se, preso a uma mola, o parafuso voltará a sua posição na boca do solenoide quando a corrente na sua bobina for interrompida.

Fixando o solenoide em figurinhas, este pode ser usado para dar movimentos em seus braços, fazer “pequenas máquinas" operar, etc., desde que a sua corrente seja comandada por circuitos eletrônicos próprios.

O solenoide para nossas montagens precisa ter características especiais as quais são mostradas na figura 3.

Figura 3 – O solenoide que utilizamos

Ele consta de 1 000 voltas ou mais (até 1 200) de fio esmaltado 32 AWG e pode ser alimentado com tensões entre 12 e 18 V que vem de um pequeno transformador que alimentará todo o conjunto.

Cada solenoide deste tipo precisa de uma corrente de 300 mA de modo que se tivermos mais de uma “figura" o transformador deve ter capacidade compatível. Um transformador de 1 A alimenta 3 solenoides; um de 2 A “aguenta" 6 solenoides e assim por diante.

PULSADOR

Para dar movimento às figuras é preciso fazer o acionamento automático do solenoide em intervalos regulares. Num ferreiro, conforme mostra a figura 4, cada energização da bobina do solenoide significa uma martelada.

Figura 4 – O ferreiro

Para a produção de pulsos periódicos, damos o circuito da figura 5 em que os tempos de acionamento e os intervalos entre os acionamentos são determinados pelos valores dos capacitores.

Figura 5 – Circuito de acionamento

Com capacitores de 50 uF, por exemplo, obtemos intervalos de 5 segundos para o ciclo completo. Com 500 uF podemos ter intervalos de até perto de 1 minuto.

Para os efeitos luminosos acompanhantes o LED pode ser ligado em paralelo com a bobina, conforme mostra o mesmo circuito. Cada vez que ocorrer a energização da bobina o LED acenderá.

Colocado no ponto da martelada do pequeno ferreiro ele brilhará imitando a fagulha em cada batida.

A montagem completa do circuito em ponte de terminais é mostrada na figura 6.

Figura 6 – Montagem em ponte de terminais

A alimentação deste circuito vem de uma fonte com transformador, cujo circuito é mostrado na figura 7.

Figura 7 – Fonte de alimentação

A montagem em ponte da fonte é mostrada na figura 8.

Figura 8 – Montagem da fonte

Usando um transformador de 9 V x 1 A pode-se ter até 3 circuitos de tempos diferentes alimentados simultaneamente. Se os intervalos de tempos de acionamento forem curtos e bem distribuídos pode-se até colocar mais de 3 circuitos.

Na montagem do circuito de acionamento e da fonte são os seguintes os cuidados a serem tomados:

a) Observe bem a posição dos diodos e transistores que são componentes polarizados. Seja rápido na soldagem para que o calor não os afete.

b) Observe a polaridade dos capacitores eletrolíticos e também sua posição no circuito. C1 pode ser trocado com C2.

c) Os resistores têm valores certos que são dados pelos anéis coloridos no seu invólucro. Veja isso pela lista de material.

d) Cuidado com a ligação do transformador. Escolha os fios do enrolamento primário conforme sua rede seja de 110 V ou 220 V.

Terminada a montagem, para verificar o funcionamento basta ligar a unidade à tomada. O LED deverá piscar no ritmo de acionamento do solenoide.

Coloque um parafuso na “boca” do solenoide e verifique se ele é puxado no momento em que o LED acende.

O parafuso deve ficar com pelo menos 2 mm para dentro do solenoide para poder ser puxado convenientemente.

ACIONAMENTO SIMÉTRICO

Para controlar dois solenoides pelo mesmo circuito de modo que, quando um for ligado o outro esteja desligado e vice--versa, temos o circuito da figura 9.

Figura 9 – Acionamento simétrico

Este circuito pode ser usado para uma “bomba de água" conforme mostra a figura 10 ou ainda para controlar dois bonecos que "trabalhem" alternadamente.

Figura 10 – Animação para o acionamento duplo

Uma sugestão é o próprio ferreiro com o companheiro que acione o fole. Num momento o ferreiro bate ao voltar o martelo o companheiro pressiona o fole, isso num compasso perfeitamente controlado, conforme sugere a figura 11.

Figura 11 – O fole

MONTAGEM DAS FIGURAS

Para a montagem das figuras vale muito a imaginação de cada um e também a habilidade.

A ideia básica é que o puxão dado pelo solenoide no núcleo móvel serve de fonte de energia para movimentar o boneco.

Uma configuração simples é a mostrada na figura 4 em que temos o ferreiro tomado como exemplo. O núcleo do solenoide, no caso um pequeno parafuso é preso ao braço do boneco que deve ser móvel.

O retorno do braço é feito por meio de uma mola.

Já na figura 12 temos uma sugestão para um “socador de pilão" em que o solenoide é o próprio pilão, o pedaço de pau de socar é o núcleo do solenoide preso aos braços do boneco e o retorno é feito por meio de uma mola espiral feita com fio 28 AWG, por exemplo, presa no teto da casinha em que ele vai ficar.

Figura 12 – O pilão.

De qualquer modo, na montagem de qualquer figura o leitor deve ter em mente o tipo de movimento que deve ser feito para escolher o capacitor ou capacitores de valores apropriado.. Para isso nada melhor do que fazer experiências prévias.

ACIONAMENTO SEQUENCIAL

Para os que pretendem movimentos mais complexos, a sugestão é o circuito sequencial de controle que usa por base um integrado 4017.

Para este circuito, pode-se ter o acionamento em sequência de até 10 solenoides de modo que operações sucessivas das figuras sejam conseguidas.

A velocidade de acionamento do conjunto é dada pelo capacitor C1 que pode ser alterado no circuito da figura 13 segundo a vontade de cada um.

Figura 13 - Acionamento sequencial

A alimentação do integrado neste caso deve ser feita por um circuito separado, para maior estabilidade, ficando os solenoides com a fonte de maior corrente.

INSTALAÇÃO FINAL

O leitor que está pretendendo fazer o seu presépio com diversas figuras móveis, pode centralizar o circuito de alimentação e os circuitos de pulsação colocando uma chave separada em cada um.

Para as figuras sairão então apenas os fios dos solenoides, já que os LEDs serão ligados em paralelo, aproveitando-se o mesmo sinal, quando possível.

Essa centralização não só facilita a instalação das figuras como também a localização de problemas em caso de falhas de funcionamento.