Protetor Para Baterias Gel

 

    Há vários tipos de baterias  disponíveis no mercado, de pequenas a grande porte. Nesse contexto, é frequente empregar tecnologias capazes de atender a uma ampla variedade de aplicações que necessitam de uma fonte de energia confiável . Baterias de gel são facilmente encontradas em patinetes, nobreaks,  bikes e cadeiras de rodas motorizadas, principalmente devido ao fato de serem leves e relativamente baratas. Este modelo de bateria pode ser instalado em qualquer posição, exibindo maior resistência a temperaturas extremas e suporta bem impactos e vibrações.

   Mas para nos servir o maior tempo possível, não devemos permitir que a tensão em seus terminais caia muito. Descarregar a bateria muito profundamente causa sulfatação, o que resulta em perda irreversível de capacidade. Aqui vai uma ideia para evitar que a bateria se descarregue a um nível crítico e , ao mesmo tempo, impede que a carga deixe de receber alimentação. 

   O sistema é baseado no amplificador operacional TL081 na configuração de um comparador de tensão. A tensão de referência construída nos elementos R1, Z1 e definida através do trimpot de 5k é comparada com a tensão que aparece sobre o resistor R4. Quando a tensão no resistor R4 cai abaixo da tensão pré-definida ( ajustada no trimpot ) , um estado alto aparece na saída do amplificador operacional, que então, comuta a alimentação da carga através do relé. Neste ponto, a carga passa a funcionar com a bateria de reserva. O diodo D1 impede que a carga fique sem alimentação durante a comutação dos contatos do relé.

   Antes de conectar as baterias é preciso ajustar o circuito. Para ajustar , conecte uma fonte de alimentação regulável no lugar da bateria principal e regule a saída para 10,2V . Agora ajuste o trimpot até que o led acenda e o relé arme. 

Faça Um Circuito Integrado E Use em Cinco Projetos

   Nos anos 40 surgiu o primeiro computador eletrônico da história . O projeto foi financiado pelo governo dos EUA e demandava um hardware com 70 mil resistores, 18 mil válvulas eletrônicas , 10 mil capacitores, 6 mil interruptores e ainda utilizava 1500 relés. Chamado de ENIAC , esse sistema consumia quase 200 quilowatts de energia e era capaz de realizar quase 5000 cálculos por segundo.  Muito para a época mas nem perto de ser poderoso quando comparado com uma simples calculadora  moderna. 

   A chegada dos transistores,  permitiu a criação de circuitos eletrônicos muito menores, mais eficientes e confiáveis em comparação com as válvulas eletrônicas. Os circuitos integrados, por sua vez, possibilitaram a integração de milhões, e até bilhões, de transistores em um único chip de silício, gerando  a base para muitos equipamentos eletrônicos modernos, como dispositivos móveis, computadores, sistemas de comunicação, eletrônicos de consumo e muito mais.  O desenvolvimento de técnicas avançadas de fabricação, permitiram que esses dispositivos se tornassem cada vez menores e mais poderosos. O silício é o material mais comumente usado na fabricação de circuitos integrados devido às suas propriedades semicondutoras e à capacidade de controlar a condutividade elétrica por meio de dopagem controlada.

  Um circuito integrado (CI) é um componente que consiste em um conjunto de circuitos eletrônicos interconectados em um único chip de silício ou outro material semicondutor tudo encapsulado no mesmo invólucro. Estes circuitos são colocados dentro de encapsulamentos resistentes e ligados através de fios condutores muito finos até os pinos de conexão externos . Veja:

   Existem vários tipos de encapsulamentos desenvolvidos para as placas de circuito impresso, os quais são usados dependendo do hardware em questão. Assim temos, por exemplo, o PGA (Pin Grid Array)  usado bastante em microprocessadores, e o DIL ou DIP (Dual In-Line Package) usado no modelo de circuito integrado mostrado acima.  

   Sendo um modelo mais antigo, o DIL foi um dos encapsulamentos mais usados  desde a década de 70 e continua sendo usado até os dias de hoje . Seu uso é recomendado para módulos menores, utilizando de uma quantidade reduzida de pinos, normalmente em formato de bloco com duas fileiras paralelas de terminais.   

  Devido à posição e ao espaçamento entre os pinos, os circuitos integrados DIP são especialmente práticos para a construção de protótipos em placas padronizadas ou protoboards. Por isto escolhemos este formato para nosso projeto.

   A escolha do encapsulamento depende das necessidades de design do dispositivo, incluindo fatores como densidade de pinos, dissipação de calor, tamanho e aplicação específica. À medida que a tecnologia avança, novos tipos de encapsulamentos continuam a ser desenvolvidos para atender às demandas em constante evolução.

  Chega de conversa e passemos a construção do nosso circuito integrado fajuto.  Digo isto porque nosso dispositivo  está mais para um circuito híbrido do que para um circuito integrado convencional. Trata-se de construir no mesmo invólucro dois transístores bipolares associados a três resistores . Através de 16 pinos dispostos em formato DIP,  teremos acesso ao mundo exterior onde poderemos criar diferentes circuitos com funções diferentes . 

   Para ficar chique, vou batizar como XYZ0001A. Observe como serão as conexões internas e contagem dos pinos.

    Para a montagem vamos precisar de 1 placa padrão cortada no tamanho de 1,7cm x 2,3 cm , 1 transistor BC337, 1 transístor BC327, uma barra com 16 pinos , 3 resistores de 1K e  algum material para encapsular tudo isso. Eu utilizei um reservatório de apontador escolar. Se não achar nada que sirva, use durepóxi para  moldar um encapsulamento.

   Em uma pequena placa padrão , inserimos barras de pinos que servirão como terminais do ci.  Depois montamos o circuito como faríamos normalmente, soldando as peças de acordo com o diagrama interno do nosso componente, como mostrado acima.

  Depois de tudo é só encapsular

Agora vamos fazer cinco projetos usando  nosso CI  caseiro.

1 -  Pisca led 

Este é o Hello World!  na eletrônica, então não podia faltar.

2 -  Sirene

Aperte o botão, segure e a tonalidade vai mudando com o tempo.

3 - Oscilador controlado pela luz

Passe a mão sobre o LDR e ouça o som variar.

4 - Luz Noturna Automática

Escureceu, acende uma lâmpada automaticamente. 

5 -  Sensor de aproximação

Sensor de múltiplos usos. Aciona um relé quando sente a aproximação da mão ou de outros objetos.

Foi usado para acionar a abertura de uma porta quando aproximar a mão da fechadura.

Detector De Curtos e Más Conexões

       Às vezes, durante a pesquisa de defeitos, encontramos situações em que não sabemos se estamos diante de um curto-circuito ou de uma baixa resistência intrínsica ao circuito analisado. Isso é uma ocorrência frequente em fontes de alimentação comutadas e circuitos contendo indutores. Em outras situações, encontramos componentes que deveriam oferecer uma resistência elétrica reduzida, mas, de fato, não o fazem, como interruptores e conectores que se oxidaram.

        Este circuito pode ser um grande aliado nestas ocasiões, já que é capaz de identificar resistências tão baixas como 0,1 ohm.

   Para bom funcionamento o circuito precisa de um pequeno ajuste. Conecte um resistor de 0,1 ou 0,22 ohm às pontas de prova e ajuste o trimpot até o limiar de acendimento do led, ou seja, um ponto em que o led está "quase" acendendo mas não acende . Depois disso junte as pontas de prova e o led deverá acender ao mesmo tempo que o buzzer emite som. Ajustado desta forma, valores maiores que 0,22 ohm não devem acionar o led/buzzer.

   O ajuste é meio critico. Usar um trimpot multivoltas vai ajudar bastante.

 

Sequencial De 4 Canais e 2 Efeitos

 

      Circuitos de acionamento sequencial são projetos que iniciantes adoram  . Deve ser pelo belo efeito que produzem quando em funcionamento . Aqui um circuito clássico e muito simples de um sequencial de 4 canais. 

      Apenas com a inserção de uma chave HH ( dessas que fazem a troca 127/220V  em aparelhos) conseguimos obter 2 efeitos :  de um lado para outro e do outro para um ( essa frase não ficou boa...).

    O fato é que distribuindo os leds em posição horizontal, numa posição da chave,  a sequencia vai da esquerda para a direita e na outra da direita para a esquerda.

            Abaixo dois modelos de chave. As duas servem no projeto. Veja na esquerda como deve ser feita a ligação.

    No projeto só leds são acionados , mas nada impede de usar drivers ( relés ou tiristores) e acionar cargas de maior potência.  Tensões acima de 9V exigem resistores nos led . Pode usar 470R ou 1K.

    

Usando Um Encoder Rotativo Sem Microcontrolador

  Atualmente, devido à crescente acessibilidade e potência dos microcontroladores, muitos entusiastas e profissionais da eletrônica tendem a incorporá-los em praticamente todos os seus projetos para resolver problemas simples. É claro que que abdicar de um microcontrolador pode resultar em soluções mais dispendiosas e demoradas, sobretudo quando envolvem a utilização de componentes individuais. Entretanto , devemos lembrar que os componentes discretos também possuem um grande potencial.  

  Se você ainda é novo no campo da eletrônica, é aconselhável dedicar um tempo ao estudo e reavaliar a necessidade de incorporar microcontroladores em circuitos mais básicos.

  Um exemplo onde praticamente todos usam Arduíno: a leitura de encoders.

 Encoders são dispositivos eletromecânicos que podem registrar ou reproduzir pulsos elétricos em resposta ao movimento rotativo do seu eixo .  A sua finalidade é justamente esta , ou seja, fazer a conversão de movimentos ou deslocamentos lineares em sinais elétricos . Posteriormente por meio da leitura e tratamento destes sinais, podemos facilmente calcular deslocamentos, determinar posições e também a direção da rotação imposta ao seu eixo.

  Nas próximas linhas vou  mostrar como é possível manipular os dados enviados por um tipo de encoder muito comum no mercado e construir um simples "cofre" eletrônico . Através da quantidade de voltas para a esquerda e para a direita inserimos um código que, quando correto, acionará um solenóide que por sua vez destravará a porta do cofre. 

    Veja o  Encoder Rotativo KY-040 :

  Este é um dispositivo eletromecânico que fornece saídas digitais nos pinos CLK e DT.   Além disso, também possui a capacidade de ser pressionado, o que o torna útil para a seleção de opções.

  O funcionamento desse codificador rotativo é simples: quando o eixo do encoder incremental é girado, são gerados  impulsos elétricos de onda quadrada através dos pinos CLK e DT  defasados  90° entre si .  Neste modelo são gerados 20 pulsos a cada giro de 360°.  Além destes, é gerado um pulso de nível baixo pelo pino  SW sempre que for pressionado o seu eixo.   O módulo já vem com dois resistores SMD de pull-up incorporados, garantindo um sinal alto  nas saídas, que caem para nível baixo (0V) quando ativadas. 

    Vamos ao circuito:

    Os sinais do encoder são injetados nos flip flops internos do 4013 . Os capacitores de 100nF são usados para efeitos de "debounce" para que não sejam interpretados mais de um pulso por vez.  Com esta disposição circuital conseguimos que giros para a direita ativem somente o CI2 e giros para a esquerda somente o CI3 . 

   Independente do sentido de giro do eixo do encoder, são gerados  pulsos  através do pino DT do encoder.  Estes pulsos são injetados como sinais de clock para os dois 4017 . A cada pulso injetado é incrementada a contagem no CI 4017 que estiver ativo no momento, sendo o outro bloqueado.

    Assim giramos para um lado até que a saída do primeiro 4017 fique alta . depois giramos em sentido oposto para que o outro 4017 apresente nível alto em sua saída.

   A saídas dos dois CI's 4017 são ligadas a uma porta NAND que detecta quando as duas estiverem ativas ao mesmo tempo. Neste momento deveria ser acionado o transístor. Entretanto nada acontece porque o emissor está desconectado ( chave SW aberta). A partir de agora, se não for modificada a posiçãodo  encoder, basta pressionar o seu eixo para que o solenóide acione.

 

   Deve-se escolher quantas voltas se deseja para cada lado e conectar os pinos 8 e 9 do CI 4011 nas saídas correspondentes dos 4017 . 

   No caso do diagrama deve ser conectado o pino 8 do CD 4011 à  4ª saída do primeiro 4017 ( CI2 pino 7 ) e deve ser conectado o pino 9 do CD4011 à  7ª saída do segundo 4017 ( CI3 pino 5 ).  Neste caso teremos  6 voltas para a direita e 3 voltas para a esquerda. 

   Os capacitores de 100nF são usados para efeitos de "debounce", de maneira que seja contabilizado um único pulso a cada passo para os três pinos de saída do módulo (DT e  CLK ).

   Se ainda não ficou claro, o uso é assim:

•   Apertar tecla reset.
•  Girar lentamente 6 voltas para a direita
•  O led vermelho vai piscar 6 vezes
•  Girar  lentamente 3 voltas para a esquerda
•  O led vermelho vai piscar 3 vezes
•  Pressionar o eixo do encoder
•  O led verde acende e o solenóide aciona

Alarme Para Vara De Pescar

    Se você gosta  de pescar à noite ou simplesmente é daqueles que fixam a vara na beira do rio  e vai fazer outras coisas,  este circuito pode ser útil. 

   Pequenino, ele pode ser fixado na vara de pescar e  qualquer fisgada vai disparar um alarme com volume suficiente para te acordar , ou não , dependendo do seu nível de combustível. 

   O sensor é feito com uma  argola  metálica ( sensora ) por onde passamos a linha de pesca. Uma outra argola ( auxiliar ) é fixada do outro lado apenas  para  dar apoio. 

    Quando ocorrer um puxão, argola sensora encosta em um arame de aço,  fechando o circuito  que então aciona  o buzzer. 

   

    Claro que o sensor feito desta maneira é só uma ideia.  Você pode adaptar outros modos de detectar o movimento .  Pode tentar um sensor magnético   ou até mesmo um sensor de balanço comercial ( tilt ). 

    O importante é fazer de modo que qualquer puxão seja suficiente para encostar os dois terminais do sensor e assim acionar o alarme.

10 Circuitos Com o 4017

   Existem componentes eletrônicos que se tornam extremamente populares, seja pela simplicidade de uso, seja pela versatilidade , seja pelo baixo custo , seja pelo baixo consumo ou seja por todas estas características juntas. O circuito integrado 4017 é um destes. 

    

    Para provar isto vou mostrar dez circuitos simples onde o 4017 é o protagonista. Mas, antes disso , o que é o 4017 ?

   Trata-se de um contador/divisor com 10 saídas. Estruturalmente, consiste em um contador Johnson de 5 estágios que pode dividir ou contar por qualquer valor entre 2 e 9, com recursos para continuar ou parar ao final do ciclo.

    Para compreender o funcionamento do CD4017, é necessário conhecer seus pinos individuais. Ele tem 3 pinos de entrada  , 10 pinos de saída , dois para  alimentação e um para acoplar a outro 4017, se for preciso.  Veja abaixo :

      O coração do CD4017 é o pulso do clock  que entra pelo seu pino 14.  A cada pulso de clock  que ele recebe, muda o estado de  " baixo"  para "alto" em cada pino de saída, criando a contagem de 0 a 9. Este pulso precisa ser de borda ascendente, ou seja, variar de negativo para positivo. 

      O pino Clock enable ( 13 ), quando levado a nível alto,  desativa o contador, fazendo com que ele ignore qualquer pulso de clock no pino 14. Assim se a contagem estiver em 6 e este pino for positivado neste momento,  a contagem não avança e os pulsos de clock são ignorados . Para ativar o contador defina este pino como baixo. 

     Outro recurso é o pino de reset ( 15 ) . Quando levado ao nível alto, ele força a  contagem a ir  para o início ( saída "0" ) . Quando em nível baixo, a sequencia ocorre normalmente de 0 a 9  enquanto houver um sinal de clock presente e o pino 13 estiver negativado.

   Quando o contador atingir 10, o pino Carry out ( 12 ) comuta  de baixo para alto . Ele permanece alto por 5 pulsos de clock antes de retornar ao nível baixo. Este pino pode ser conectado à entrada de clock de outro 4017 e assim fazer contagens maiores que 10.  Não vamos usar desta vez...

    Para os próximos circuitos, garanta uma tensão de alimentação  de 3 a 15V  .  Por padrão vou usar 9V .  Conecte o pino Vdd  ao terminal positivo da bateria e o pino Vss ao terminal negativo.

   

   

Circuito 1  -  Liga /desliga no mesmo botão 

     Um toque no botão " On/Off liga o led.  Um outro toque, desliga . Pode ser ligado um relé ( via transistor) no lugar do led para acionar qualquer tipo de carga. 

     Neste circuito , o 4017 está contando até 3 . Então fica assim:

• Assim que ligar a alimentação,  a saída "0" ( pino 3 ) fica positiva. Não tem nada ligado nela então nada acontece. 
• Quando se aperta o botão, é gerado um pulso positivo na entrada de clock fazendo o ci comutar para a saida "1" ( pino 2 ) . Agora o led acende. 
• Mais um pulso e a saída " 2" ( pino 4 ) é que agora fica ativa  ( positiva) . Duas coisas acontecem:

     O led apaga, e como é o pino 4 que está ativo, ele envia este sinal positivo ao pino 15  forçando a saída "0" a ficar ativa novamente  . Tudo fica como no inicio, podendo ser repetido quantas vezes quiser.

 Circuito 2  -   Detector de cabo energizado

         Devido à grande sensibilidade de entrada do 4017, é possível captar a frequência da rede doméstica apenas aproximando um fio a um ponto energizado. Neste caso como a frequência é de 60hz, aparecerá dividida por 10 na saída fazendo com que o led pisque à razão de 6hz. 

          Apenas aproxime o fio, que servirá de antena. Para sua segurança ( e do 4017 )  JAMAIS encoste a parte metálica do fio em um ponto energizado.

 Circuito 3  - Sequencia de leds efeito colisão

      Aqui todas as saídas são utilizadas . Com  diodos  estrategicamente colocados , conseguimos um efeito interessante simulando leds colidindo no centro  e voltando para  a posição inicial.  Uma das portas de um ci 4093 é usada para gerar o clock que faz com que as saídas acionem sequencialmente. se quiser alterar a velocidade de deslocamento precisa mudar a frequência do clock.   É só trocar o resistor de 220k por um potenciômetro de 1M em série com um resistor de 10k.

 Circuito 4  -  Dado eletrônico

    Com uma correta disposição dos leds temos o visual da face de  um dado convencional. Assim, dependendo de qual saída estiver ativa no momento, teremos 1 ou mais leds acesos.

     O 4017 continuará contando em sequência até 6 ( veja que o pino 5 está ligado ao reset ) , mas a utilização de uma chave de balanço ( tilt ) para gerar o clock , faz com que a saída fique em um valor aleatório.

 

   Circuito 5  -  Jogo da mão firme

  Tente passar uma argola de metal por um caminho sinuoso sem encostar.  A cada toque irá acender um led  de erro. Quando os três leds de erro estiverem acesos, no próximo toque será disparado um led de perda ( led " fim " ). Use um led piscante nesta função se preferir . O botão "inicio" positiva o pino de reset acendendo o led de início.

Circuito 6  -  Temporizador 

     Uma aplicação inusitada para o 4017. Isso mesmo, este circuito é um temporizador para períodos curtos.

     Quando é ligada a alimentação a saída " 0 " estará ativa.  Nada acontece por não ter nada conectado nesta saída. 

    Ao se pressionar o botão, é gerado um pulso no pino 14, fazendo com que a próxima saída , pino 2 , fique ativa.  Neste momento o led acende e o capacitor de 47uF começa a se carregar via resistor ligado ao pino 2.  Passado algum tempo, determinado pelos valores dos resistores , o capacitor atinge uma carga suficiente para fazer com que o pino 15 reconheça um nível alto. Neste momento ocorre o reset, a saída " 0 " volta a ficar ativa , o led apaga e o capacitor se descarrega via diodo e resistor de 1k, já que não há mais polarização positiva para carregá-lo , lembre-se : o pino 2 voltou a zero.

                                                                  

      Circuito 7  -   Alarme para 4 zonas

  Um simples sistema de alarme para quatro zonas   ou ambientes.  Aproveita-se de um led tipo piscante para gerar os pulsos de clock.  Assim cada vez que o led pisca, as saídas vão sendo ativadas  em sequência . Como todas as saidas estão aterradas via sensores NF , o sistema fica em espera.

  Supondo que o sensor de zona 3 seja violado, assim que a sequencia chegar ao pino 2 o led "Z3" consegue ser polarizado e acionar o transistor , que dispara o sinal sonoro do buzzer.  O mesmo vai acontecer para todos os outros sensores.

     Circuito 8  -   Controlando o brilho  de um led  em 5 níveis

      Se já entendeu como o 4017 funciona , facilmente entenderá o próximo circuito. A cada pulso muda a saída ativa. Cada saída aciona o mesmo led através de resistores de valor diferentes. Assim dependendo de qual saída estiver ativa o led vai brilhar em intensidade diferente. 

    Circuito 9  -  Um led que pisca só no escuro

    Usando um sensor dependente da luz ( LDR ) conseguimos que o 4017 seja responsivo à iluminação ambiente . De fato, com baixa iluminação o LDR oferece alta resistência e o pino 15 fica polarizado negativamente. Com isso ele fica contando até 3 . A cada passagem da contagem  pelo pino 2 o led acende . Sob alta iluminação o LDR reduz bastante a sua resistência , assim o pino 15 fica positivado e o circuito reseta, mantendo o pino 3 ativo. Como não tem nada ligado neste pino,  o led fica apagado.

O led piscante está novamente servindo como o mais simples gerador de clock possivel.

  Circuito 10  -  Controle de nível de água

       Uma aplicação bastante interessante para o 4017, o controle de nível de um reservatório . Partindo do desenho abaixo, temos que o clock está inibido pelo transistor porque ele está em condução através da polarização da sua base via resistência da água. Deste modo a bomba está desligada .  

     Quando o nível baixar para um ponto em que a sua base fique sem contato com a água,  o transistor vai entrar em corte, liberando o led para piscar.  Isto fará com que o 4017 comece a contar. Quando o pino 2 ficar em nível alto a bomba vai ligar , via TIP122, iniciando o enchimento do reservatório. Como o pino 13 está ligado ao pino 2 , o clock será inibido e a contagem vai parar neste momento . A  bomba ficará ligada direto .

     Entretanto quando a água atingir o contato de nível máximo, o pino 15 vai ficar positivado e o circuito reinicia,  desligando a bomba.  A bomba somente acionará quando o nível da água novamente ficar abaixo do mínimo.