Robô para trabalhos escolares (MEC141)

Muitas escolas estão incluindo em seus currículos trabalhos que envolvam tecnologias modernas como a eletrônica, a mecatrônica e mesmo a informática. A educação tecnológica, quando faz uso de trabalhos manuais tem a vantagem de melhorar a coordenação motora fina, que os alunos que não usam as mãos com ferramentas do uso diário tendem a perder. Os trabalhos manuais para feiras de ciências, como parte do currículo ou exposições que envolvam habilidades dos alunos podem ser melhorados com a utilização de recursos eletrônicos. E, ao contrário do que os leitores possam pensar, um circuito simples como o que descrevemos neste artigo pode significar muitos pontos adicionais para seu trabalho e não é difícil de se montar.

O que descrevemos neste artigo é um pisca-pisca que aciona dois LEDs (que podem ser os olhos do robô) e que são acionados quando escurece.

Um sensor de luz se encarrega de acionar o circuito pisca-pisca.

Uma ideia para os que realizam um trabalho prático com este circuito é demonstrar como funcionam os sensores fotoelétricos e depois usá-lo como decoração no seu quarto.

Os leitores podem ainda usar este robô colocando-o na janela de seu quarto como uma forma de sinalização secreta para seus amigos para indicar que você se encontra em casa.

Finalmente, o circuito pode ser instalado em outros locais como, por exemplo, colocado numa bicicleta para servir de sinalização noturna.

O circuito exige uma alimentação de 6 volts que pode ser obtida de 4 pilhas comuns.

O consumo ‚ pequeno o que permite que ele fique ligado por longos intervalos de tempo.

COMO FUNCIONA

Podemos separar este circuito em dois blocos, de modo a facilitar sua análise.

O primeiro bloco corresponde ao pisca-pisca propriamente dito que nada mais é do que um multivibrador astável.

Temos então dois transistores (Q1 e Q2) que conduzem alternadamente a corrente, ora acendendo um LED (LED1) ora o outro (LED2).

Os LEDs piscarão numa velocidade que dependerá dos valores dos capacitores C1 e C2.

Para piscadas mais rápidas o leitor poder  usar valores menores para estes componentes como, por exemplo, 4,7 µF ou 10 µF.

Para piscadas mais lentas valores maiores como 47 µF ou 100 µF podem ser experimentados.

Este multivibrador é controlado por um terceiro transistor que forma o sistema sensor.

Na base deste transistor temos ligado um LDR ou Light Dependent Resistor (foto-resistor) que é um dispositivo cuja resistência varia com a quantidade de luz que incide na sua parte sensível, que é feita de um material chamado sulfeto de cádmio (CdS).

Conforme mostra o gráfico da figura 1, a resistência deste dispositivo cai de muitos milhões de Ω no escuro para algumas centenas ou mesmo dezenas de Ω no claro.

 

Ligado entre a base e o emissor de um transistor ele "corta" a corrente no claro mas deixa-a passar no escuro.

Veja que é o transistor que faz este controle de corrente comandado pelo LDR.

Com isso, ao receber luz o multivibrador não funciona e os LEDs permanecem apagados.

No entanto, no escuro o circuito entra em funcionamento e os LEDs piscam.

O resistor R5 determina o nível de iluminação em que ocorre o disparo do circuito, ou seja, em que o multivibrador entra em ação.

Se o leitor quiser, poderá ligar em série com R5 um potenciômetro ou trimpot de 100 k Ω para poder controlar a sensibilidade do circuito.

MONTAGEM

Na figura 2 temos o diagrama completo da parte eletrônica do projeto.

 

Como se trata de um projeto muito simples podemos fazer sua montagem com base numa ponte de terminais isolados conforme mostra a figura 3.

 

Os leitores que desejarem também podem fazer a montagem numa matriz de contatos ou ainda numa placa de circuito impresso.

Os transistores Q1 e Q2 são NPN de uso geral admitindo-se equivalentes, enquanto que Q3 ‚ um PNP que também admite equivalentes.

Observe com cuidado a posição destes componentes na montagem.

O LDR pode ser de qualquer tipo recomendando-se o redondo comum ou miniatura.

Os LEDs podem ser ambos vermelhos ou ainda um vermelho e outro verde.

Para o caso de LEDs verdes, o resistor ligado em série poderá ser alterado para se manter a mesma intensidade de luz.

Um resistor de 330 Ω pode ser usado.

Os capacitores podem ter valores numa ampla faixa e até sugerimos que os leitores façam experiências no sentido de obter as piscadas no rítmo desejado.

PROVA E USO

Coloque as pilhas no suporte e faça sombra sobre o LDR.

Imediatamente os LEDs devem piscar.

Se nada acontecer ou se apenas um LED acender verifique a montagem.

Se quiser economizar mais as pilhas, desligando o aparelho à noite um interruptor deve ser acrescentado.

A instalação no modelo pode ser feita de diversas formas, sempre lembrando que o LDR deve receber luz externa para o acionamento.

No claro, o circuito permanece inativo, entrando em ação quando fazemos sombra no LDR ou quando o ambiente é escurecido.