MecatronicaFacil 52

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editorialAlguns dos leitores j devem ter ouvido

falar do Homem de Seis Milhes de Dlares e da Mulher Binica, dois seriados que fize-ram bastante sucesso na dcada de 60 cujo mote era o aprimoramento de seres humanos por equipamentos mecnicos implantados em seus corpos.

Naquela poca, os conceitos de binica pareciam mais delrios futuristas do que uma realidade possvel como vemos hoje, com a quantidade de prteses e at mesmo r-gos artificiais que esto em desenvolvimen-to, sendo que alguns j esto no mercado, devolvendo a chance de uma vida normal muitas pessoas.

Por isso, dedicamos a maior parte deste n-mero da Mecatrnica Fcil ao assunto binica e fomos em busca de conceitos e projetos que mostrassem ao nosso leitor o que a Cincia es-t fazendo para melhorar o que j se considera uma mquina perfeita: o corpo humano.

Carlos Eduardo Bazela

Editora Saber Ltda.DiretorHlio Fittipaldi

www.mecatronicafacil.com.br

MECATRNICA FCIL

ndice

Parte Homem, Parte MquinaMas em qual proporo? Descubra aqui.

04

PitgorasSaiba mais sobre este gnio da Matemtica.

10

Trigonometria na RobticaA importncia desta disciplina na programao dos robs. 12

Rob-VigiaEmule sentimentos em um rob construdo com Modelix.

18

Viso ArtificialMonte um circuito para auxiliar deficientes visuais.

16

04

Editor e Diretor ResponsvelHlio Fittipaldi

Conselho EditorialLuiz Henrique C. Bernardes,Newton C. Braga,Renato Paiotti

Editor TcnicoCarlos Eduardo Bazela

Reviso TcnicaEutquio Lopez

Design GrficoCarlos C. Tartaglioni

ColaboradoresDiego Arajo AlvesMauro Ferreira de LimaMonique SouzaNewton C. BragaRenato Paiotti

CapaArquivo

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Associado da:

Associao Nacional das Editoras de Publicaes Tcnicas, Dirigidas e Especializadas.

Equipamentos ValvuladosAntes do transstor, a vlvula j movia o mundo.

30

Sirene para Uso GeralUm dispositivo til para diversas aplicaes. 34

Timer de BancadaMonte este simples projeto para sua feira de cincias.

36

ModelixDesta vez construiremos um elevador microcontrolado com o kit.

22

Robonews02

n notcias

Mecatrnica Fcil n522

Robo

No so apenas os robs que imi-tam os movimentos dos seres huma-nos. Este ms, a Honda apresentou o U3-X, um sistema de mobilidade indivi-dual com apenas uma roda, capaz de se mover em todas as direes e que foi inspirado no sistema de locomoo mais rudimentar do mundo: os nossos ps.

Com forma semelhante de um banquinho com apoio para os ps, o equipamento foi projetado para fi-car entre as pernas do usurio e, por meio de uma interface de comando simples, se mover para todas as dire-es incluindo diagonais, e concebido utilizando as tecnologias de equilbrio e movimentao que foram desenvol-vidas no ASIMO, rob humanide fa-bricado pela marca. Alm de permitir que o usurio controle a velocidade na qual se movimenta, o U3-X apresenta tamanho compacto para que no haja diferena significativa de altura entre uma pessoa em p e outra que esteja usando o dispositivo.

Honda apresenta sistema de mobilidade pessoal

Todo o projeto, que ser o grande destaque do stand da Honda na edio deste ano da Tokyo Motorshow, reali-zada na cidade de Chiba, ainda total-

mente conceitual e no h sequer uma previso de quando o U3-X, ou algum produto derivado dele, estar disponvel no mercado para o consumidor final.

Pesquisadores do Virtual Re-ality Research Center / Centro de Pesquisa de Realidade Virtual da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, esto aplicando a Realidade Virtual para diminuir a dor causada por alguns tipos de tratamento mdico.

Para Hunter Hoffman, natural ter vontade de sair de uma sala ou de um determinado ambiente quando

Saindo da Real

estamos sentido dor e a Realidade Vir-tual oferece um lugar para onde a mente possa fugir e no precise se concentrar na dor que o corpo est sentindo.

o caso de Jordan Robinson, que um dia resolveu atirar flechas em chamas contra sacos cheios de gaso-lina em seu quintal e acabou sofrendo queimaduras graves nas duas pernas e, consequentemente passou a sentir fortes dores durante as sesses de fi-

sioterapia. Agora, todavia, no sofre tanto porque enquanto se recupera das queimaduras, Robinson est ati-rando bolas de neve em pinguins e homens de neve em um outro mundo gerado por computador, chamado apropriadamente de SnowWorld. Em entrevista para a Reuters TV, ele se mostrou surpreso ao comentar o quanto a tecnologia ajudou a tornar menos torturantes suas sesses.

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notcias n

Mecatrnica Fcil n52

Depois de criar avies-bombar-deiros no tripulados e robs ter-restres armados com metralhadoras, o Exrcito Americano apresentou mais um autmato para aplicaes militares. O Precision Urban Hopper, que em portugus pode ser traduzido como Saltador Urbano de Preciso, se assemelha a um pequeno carro de controle remoto e um detalhe: capaz de pular literalmente uma cerca ou um muro de at 7,5 m de altura com um nico impulso e ainda chegar in-tacto ao outro lado.

O Hopper guiado por GPS e uti-liza para saltar um sistema composto por uma perna que, por sua vez, acionada por um pisto instalado no centro de sua estrutura e carrega combustvel suficiente para executar at 30 saltos.

Criado pela Boston Dynamics, a mesma que desenvolveu o rob mili-

Rob Saltador: mais uma dos militares americanos

tar para transporte de cargas chama-do Big Dog (que conhecemos melhor na MF N 50), o projeto foi financiado pelo DARPA - Defense Advanced Re-search Projects Agency / Agncia de

Pesquisa Avanada de Projetos Mili-tares e possui aplicaes de vigilncia que vo desde os campos de batalha at busca e salvamento em reas ur-banas.

Falamos sempre sobre as inme-ras aplicaes dos robs em nosso cotidiano, indo das mais teis at as mais inusitadas. Esta com certeza se encaixa no segundo grupo. Um americano chamado Carl desenvol-veu um rob para uma nica tarefa: acompanh-lo em seus passeios de bicicleta. Joules, como foi chamado pelo seu criador, fazendo claramente uma aluso unidade de medida que determina a quantidade de energia utilizada para se realizar um traba-lho, movido por um motor PMG e, quando devidamente acomodado em

Pedala, Rob!um dos assentos daquelas bicicletas para duas pessoas, capaz de for-necer um apoio considervel para o ciclista, e seus mecanismos imitam com perfeio as articulaes de uma perna humana ao pedalar.

Uma vez que um rob no se can-sa ou sofre de cimbras, Joules pode acompanhar Carl em passeios de longa distncia, o que se mostra uma boa alternativa para conduo auto-matizada de meios de transporte de pequeno porte. J imaginou o Joules entregando jornais de bicicleta na sua rua, por exemplo?

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ParteHomem

ParteMquina

Parte Parte Parte Parte Parte ParteHomem Homem Homem Homem Homem Homem

Parte Parte Parte Parte Parte ParteMquina Mquina Mquina Mquina Mquina Mquina Mquina Mquina Mquina

Tema recorrente em vrios livros e filmes de

Fico Cientfica, se procurarmos uma definio

de Binica no dicionrio, encontraremos algo

parecido com: implantao de movimentos

encontrados nos seres vivos em equipamen-

tos industriais ou que simulem o papel de par

tes orgnicas. Nas linhas a seguir, ire

mos conhecer alguns dos diversos campos nos

quais a Binica se aplica e ver o quanto a tecno

logia pode evoluir imitando a natureza.

Carlos E. Bazela

Parte HomemParteMquinaTema recorrente em vrios livros e filmes de Fico Cientfica, se pro-curarmos uma definio de Binica no dicion-rio, encontraremos algo parecido com: implan-tao de movimentos encontrados nos seres vivos em equipamentos industriais ou que simu-lem o papel de partes orgnicas. Nas linhas a seguir, iremos conhecer alguns dos diversos campos nos quais a Binica se aplica e ver o quanto a tecno-logia pode evoluir imi-tando a natureza.

Carlos E. Bazela

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1Fibras do velcro em um microscpio

2Sistema de sonar dos morcegos

reportagemr

Mecatrnica Fcil n52

Ao contrrio do que se pen-sa, o termo Binica no se aplica apenas criao de estruturas me-cnicas artificiais feitas para substituir membros perdidos por humanos ou animais. Uma das aplicaes mais antigas deste conceito pode ser en-contrada nas nossas roupas h scu-los: o velcro.

Criado pelo engenheiro suo Ge-orges de Mestral em 1941, o velcro nada mais do que uma imitao sinttica da planta Arctium, popular-mente conhecida como carrapicho. Mestral percebeu como as semen-tes de carrapicho aderiam s suas roupas e aos pelos do seu cachorro aps coloc-las sob a lente de um microscpio. Ele viu que as semen-tes eram compostas de diversos filamentos entrelaados com pontas salientes que se dobravam, lembran-do pequenos ganchos.

Foi da que surgiu a idia de repro-duzir o processo de agarrar da planta com a juno de pequenos ganchos de plstico a filamentos enrolados, fei-tos na mesma proporo de tamanho e tambm feitos em plstico.

O processo, alm de reversvel, uma maneira prtica e eficaz de se unir duas extremidades, principal-mente em peas de vesturio, tais como camisas, casacos e chegando at mesmo aos tnis e luvas.

Hoje, o nome velcro, originado pela juno das palavras em francs veludo (velours) e gancho (crouchet) um termo comum que designa qual-quer pea que seja composta pelo

material citado acima (pequenos gan-chos unidos com filamentos de plsti-co). (figura 1)

Mesmo com o velcro datado dos anos 40 e alguns registros que relatam estudos na rea durante a II Guerra Mundial, a Binica apenas passou a ser considerada uma disciplina, re-cebendo ateno, na dcada de 60 com investimento das universidades e criao de laboratrios especficos para esse fim.

Qual o objetivo?Antes de mais nada, a necessida-

de da criao de uma disciplina que

estudasse os processos da natureza se imps porqu muitos problemas do nosso cotidiano j foram, muitas vezes, resolvidos por ela prpria.

Os morcegos, por exemplo, so animais que no possuem uma viso desenvolvida por estarem acostuma-dos a viver em cavernas e ambientes com pouca luz. No entanto, para com-pensar sua deficincia visual, esses animais desenvolveram um poderoso sentido de sonar que lhes permite vo-ar e caar no escuro e se mover com destreza dentro das cavernas sem se chocarem com as paredes ou terem problemas para localizar suas presas.

Box 1:

O termo Ciborgue (Cyborg, em ingls) uma juno das palavras Organismo Ciberntico (Cybernetic Organism) foi criado em 1960 pelos cientistas Manfred E.Clynes e Natham S. Kline ao fazerem um estudo sobre um ser humano melhorado artificialmente para poder sobreviver em condies extremas como, por exemplo, no espao sideral.Este estudo foi publicado em 1965 no livro Cyborg: evolution of the superman, poca na qual todos os assuntos ligados explorao do espao estavam em evi-dncia devido Corrida Espacial promo-vida pela Unio Sovitica e pelos Estados Unidos que culminou com a chegada do primeiro homem Lua em 1969.

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3Antena de radar

4Prtese de dedo egpcio

5Pino de ligao para prtese de bacia

6A Power Knee

7O norte-americano Jesse Sullivan

reportagem r

Mecatrnica Fcil n52

Para se orientarem, os morcegos emitem um som em uma frequncia ultrassnica que ecoa pelo ambien-te, bate em qualquer superfcie que esteja sua frente e novamente captado pelas suas orelhas, o que permite ao animal calcular, pela in-tensidade e tempo que o som demo-ra para ser captado, a distncia que ele est daquele determinado objeto, ou mesmo da sua presa, guiando as-sim o seu vo. (figura 2)

O radar, equipamento utilizado para localizar os avies no cu na-da mais do que uma aplicao do sentido dos morcegos, pois consis-te na projeo em uma tela de algo encontrado no ar por um sinal que emitido e depois captado pela mes-ma antena.

Podemos dizer que sem o radar seria impossvel termos um trfego areo como existe hoje, pois a pro-babilidade de acidentes o tornaria invivel. (figura 3)

CibernticaQuando tocamos no assunto Bi-

nica hoje, de pronto relacionamos a palavra a um ser humano composto por partes humanas e mecnicas.

Na verdade, esses conceitos fazem parte de um outro campo, a Ciberntica, termo este que, tambm contrariando o que a maioria acredita, no uma palavra especificamente relacionada tecnologia, porque seu significado remete a um sistema que

funcione de maneira autnoma, seja ele orgnico, mecnico ou mesmo econmico.

Toda essa confuso se d por uma questo de palavras parecidas, uma vez que este ser humano hbrido mencionado acima recebe o nome de Ciborgue. (Box 1)

Na poca, Clynes era diretor cien-tfico do Laboratrio de Simulao Dinmica de Rockland State Hospital, em Nova Iorque, e levantou uma srie de questes ticas com seu estudo que so debatidas at hoje, como onde termina o homem e a mquina comea e vice-versa, indagando at que ponto a implantao de rgos e membros mecnicos pode interferir no livre arbtrio, nas emoes humanas e quantos pontos um ser que fosse constitudo de, digamos, 70% ou mais de matrial mecnico, conseguiria no Fator Silva (Box 2) para ser classifi-cado como homem ou rob.

Embora os livros e filmes de fico cientfica nos deixem maravilhados (e s vezes at assustados) com a ideia de seres humanos melhorados por implantes cibernticos, isso j existe e est mais prximo de ns do que imaginamos.

As Prteses Um dos campos mais beneficia-

dos pela Binica a medicina. Mais precisamente a rea da ortopedia, pois observando e estudando os tipos de movimentos dos seres humanos,

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8O velocista Oscar Pistorius

reportagemr

Mecatrnica Fcil n52

podemos desenvolver prteses e tra-tamentos mais eficazes para pessoas que tenham sofrido alguma espcie de trauma fsico.

Em 2007, a revista Scientific Ame-rican publicou a foto de uma rplica de um dedo do p feita em madeira e couro (figura 4), encontrada pelos pesquisadores da Universidade de Manchester que, acredita-se, ser a primeira prtese da histria.

O dedo foi encontrado em uma mmia egpcia de 2400 anos e chama a ateno por estar em timo estado de conservao depois de tanto tem-po e ser bem trabalhado, o que de-monstra que, mesmo na antiguidade, a esttica era to importante quanto a funcionalidade da prtese.

Atualmente, com a evoluo dos processos industriais e o emprego de novos materiais (Box 3), as prteses conciliam a questo esttica com a funcionalidade e utilizam os conceitos de Binica para emular o movimento dos seres humanos e deix-los mais fluidos e naturais.

Um bom exemplo disso o siste-ma de articulao que h em prteses colocadas na bacia (figura 5), onde pinos de ponta esfrica reproduzem

de maneira quase perfeita o encaixe do osso e sua movimentao.

A ciberntica tem ajudado a me-lhorar consideravelmente a qualidade das prteses que vm sendo produzi-das em carter experimental h algum tempo e j esto chegando ao alcance do pblico, como o caso da Power Knee, vista na figura 6, uma prtese femural (para amputaes que acon-teceram do joelho para baixo) fabrica-da pela canadense Victhom.

Este equipamento conta com um sistema composto por um motor eltrico, sensores e amortecedores comandados por uma inteligncia artificial que se adapta ao perfil do usurio, lhe permitindo executar mo-vimentos como correr, subir e descer escadas - o que com outras prteses

seriam considerados difceis natu-ralmente, sem que os movimentos paream muito mecnicos, ainda que no estejam no nvel de perfeio dos membros originais.

O norte-americano Jesse Sullivan foi o primeiro a receber um exemplar dessa nova gerao de prteses. Um no, dois. Aps um acidente que amputou seus dois braos, Sullivan ganhou um par de braos binicos desenvolvidos pelo Instituto de Rea-bilitao de Chicago, cujo controle feito diretamente por seu crebro por meio dos nervos que moviam os mem-bros originais e agora comandam as interfaces cibernticas.(figura 7)

Entretanto, as prteses binicas no se limitam a membros perdidos. Pessoas que sofrem de surdez total

Box 2:

Com a crescente evoluo da robtica, o cientista brasileiro Carlos Ferreira da Sil-va criou um clculo que ficou conhecido com Fator Silva (FS) que, segundo ele, capaz de medir o ndice de Humanidade (IH) de uma mquina (ou mesmo em um ser humano, por que no?) em uma es-cala onde 0 equivale a total ausncia de humanidade e 1 seria o mesmo que uma Madre Teresa de Calcut.Para que o leitor possa ter uma base, Andrew, o personagem do ator Robin Williams em O Homem Bicentenrio possui um FS de 0,7239, enquanto seres humanos normais atingem, em mdia, uma pontuao que varia entre 0,84 e 0,94 na escala. So considerados os quesitos: intelectual, fsico, espiritual e sentimental que, soma-dos, revelam o IH de quem ou do qu - est sendo analisado. Para quem quiser fazer as contas e desco-brir o Fator Silva das pessoas e objetos ao redor, acesse a planilha completa dis-ponvel para download em: www.meca-tronicaatual.com.br/files/file/ed_28/fs_silf.xls

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9Cheetah Flex Foot

reportagem r

Mecatrnica Fcil n52

ou parcial esto sendo beneficiadas por um equipamento eletrnico que substitui totalmente o ouvido humano por meio de eletrodos implantados na cclea, que captam a vibrao sonora e mandam os impulsos diretamente ao crebro pelos nervos auditivos. No mundo todo, mais de 150.000 pesso-as j utilizam o ouvido binico, sendo que 2.000 delas esto no Brasil.

O caso PistoriusOscar Pistorius um velocista

sul-africano de 22 anos que perdeu as pernas na altura do joelho ainda beb devido a um problema de m formao dos ossos, e participa de corridas graas ao seu par de prte-ses especiais fabricadas na Islndia (Box 4).

Embora seja considerado um grande talento das para-olimpadas, algo que lhe valeu o apelido de Blade Runner, Pistorius foi proibido de com-petir nas Olimpadas de Pequim (as convencionais) por ser considerado acima do nvel dos outros atletas.

De acordo com a Associao In-ternacional de Federaes de Atletis-mo (IAAF), as prteses usadas pelo corredor so capazes de poupar 30% de energia para impulsionar o corpo comparando-se com uma pessoa normal, o que lhe concederia van-

Box 3:

Para se definir o material a ser emprega-do em uma prtese deve-se considerar sua resistncia ao atrito e a choques em relao regio do corpo onde ela ser colocada. Uma nica prtese pode ser composta por mais de um material que, em geral, consistem de:

Metais: normalmente representados pelo ao-inox, cromo-cobalto e ligas a base de titnio que so leves e re-sistentes.

Cermicos: as prteses utilizam ma-teriais cermicos como o zircnio e existem alguns materiais biolgicos que tambm se enquadram nesta classificao, como a hidroxiapa-tita, presente em nossos ossos e, at mesmo, o coral, que uma cermica natural porosa.

Polmeros: prteses no joelho e quadril, por exemplo, utilizam polie-tileno, enquanto polmeros como o silicone so usados para o acabamen-to e fins estticos.

Box 4:

Com a forma de duas lminas curvadas, o equipamento feito em fibra de carbono pouco se assemelha a um par de pernas e foi desenvolvido especificamente para garantir alta performance em pistas de corrida para os deficientes fsicos.O conjunto todo, batizado de Cheetah Flex Foots (Ps de Guepardo Flexveis, em portugus), composto basicamente das lminas e tiras de fixao e, como o prprio nome deixa claro, foi desenvolvi-do com base no sistema de locomoo desse felino, considerado o mais rpido dos animais terrestres.

tagem considervel sobre os outros competidores. Em maio do ano pas-sado, Pistorius recorreu da deciso e foi autorizado a competir, mas acabou no conseguindo se classificar para o evento. (figura 8)

Concluso

Como vimos, os conceitos de Bi-nica so muito mais do que a substi-tuio de membros perdidos do corpo por partes mecnicas de alta tecno-logia, sendo um estudo profundo de como ns podemos resolver situa-es complexas utilizando solues simples que apenas imitam o que a natureza faz com perfeio. f

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eMecatrnica Fcil n52

escola

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No fcil afirmar muita coisa sobre a biografia de Pitgoras, uma vez que sua vida est envolta em lendas. Ele foi objeto de uma srie de relatos tardios e fantasiosos, como os referentes s viagens e aos contatos com as culturas orientais. Entretanto, parece certo que ele fundou uma es-cola mstica e filosfica em Crotona (colnia grega na Pennsula Itlica), cujos princpios foram determinantes para a evoluo geral da matemti-ca e da filosofia ocidental, onde os principais enfoques eram: harmonia matemtica, doutrina dos nmeros e dualismo csmico essencial. Acredita-se que ele tenha sido casado com a f-sica e matemtica grega Theano, que foi sua aluna. Supe-se que ela e as duas filhas tenham assumido a escola pitagrica aps a morte do marido.

Os pitagricos interessavam-se pelo estudo das propriedades dos n-meros - para eles o nmero era sinni-mo de harmonia e considerado como essncia das coisas - constitundo-se ento da soma de pares e mpares, noes opostas (limitado e ilimitado): respectivamente nmeros pares e m-pares expressando as relaes que se encontram em permanente processo de mutao, criando a teoria da har-monia das esferas (o cosmos regido por relaes matemticas).

Alguns pitagricos chegaram at a falar da rotao da Terra sobre o eixo, mas a maior descoberta de Pitgoras ou dos seus discpulos (uma vez que h obscuridades que cercam o pita-

A soma dos quadrados dos catetos igual ao...

Monique Souza

Quem gosta (ou no) de matemtica, com certeza j ouviu esse nome: Pit-goras. O filsofo e matemtico grego nasceu em Samos a cerca do ano 570 a.C. e morreu em Metaponto a cerca do ano 496 a. C..

gorismo devido ao carter esotrico e secreto da escola) deu-se no domnio da geometria e se refere s relaes entre os lados do tringulo retngulo. A descoberta foi enunciada no teore-ma de Pitgoras.

O smbolo utilizado pela escola era o pentagrama, que, como descobriu Pitgoras, possui algumas proprie-dades interessantes. Um pentagrama obtido traando-se as diagonais de um pentgono regular; pelas inter-seces dos segmentos destas dia-gonais, obtido um novo pentgono regular, que proporcional ao original exatamente pela razo urea.

Pitgoras descobriu em quais pro-pores uma corda deve ser dividida para a obteno das notas musicais no incio, sem altura definida, sendo uma tomada como fundamental (pen-semos numa longa corda presa a duas extremidades que, quando tan-gida, nos dar o som mais grave) e a partir dela, gerar-se- a quinta e tera atravs da reverberao harmnica. Os sons harmnicos. Prendendo-se a metade da corda, depois a tera parte e depois a quinta parte conse-guiremos os intervalos de quinta e tera em relao fundamental. A chamada Srie Harmnica. medida que subdividimos a corda, obtemos sons mais altos e os intervalos sero diferentes. E assim sucessivamente. Ele tambm descobriu que fraes simples das notas, tocadas juntamen-te com a nota original, produzem sons agradveis. J as fraes mais com-

plicadas, tocadas com a nota original, produzem sons desagradveis.

O nome est ligado principalmen-te ao importante teorema que afirma: Em todo tringulo retngulo, a soma dos quadrados dos catetos igual ao quadrado da hipotenusa.

Nmeros figuradosOs pitagricos estudaram e de-

monstraram vrias propriedades dos nmeros figurados. Entre estes o mais importante era o nmero trian-gular 10, chamado pelos pitagricos de tetraktys, ttrada em portugus. Este nmero era visto como um n-mero mstico uma vez que continha os quatro elementos fogo, gua, ar e terra: 10 = 1 + 2 + 3 + 4, e servia de representao para a completude do todo.

Nmeros perfeitosA soma dos divisores de determi-

nado nmero com exceo dele mes-mo, o prprio nmero. Exemplos:

1. Os divisores de 6 so: 1,2,3 e 6. Ento, 1 + 2 + 3 = 6.

2. Os divisores de 28 so: 1, 2, 4, 7, 14 e 28. Ento, 1 + 2 + 4 + 7 + 14 = 28.

Teorema de PitgorasUm problema no solucionado na

poca de Pitgoras era determinar as relaes entre os lados de um trin-gulo retngulo. Pitgoras provou que a soma dos quadrados dos catetos igual ao quadrado da hipotenusa.

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escola e

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Monique Souza

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mecnicam


Pode parecer massante apren-der trigonometria, principalmente quan-do nos ensinam diversas frmulas para que apenas possamos memoriz-las para um dia aplicarmos na prova do vestibular. Dependendo do que esco-lhemos como profisso isso pode at ser til, mas para quem deseja ingres-sar na rea tecnolgica, os clculos so o alicerce de qualquer projeto, mesmo para uma simples regra de trs, os cl-culos so necessrios.

Veremos nas linhas seguintes al-gumas aplicaes e como chegar a aquela concluso, no s aplicando os teoremas mas entendendo-os.

Caso 1: Movendo um brao robtico com aplicao do teorema de Pitgoras.

Imagine o seguinte: Voc tem um brao robtico, mas o seu aciona-mento feito com eixo de rosca sem fim, conforme mostra o desenho da figura 1. Note que a dobra do brao mecnico, a haste que puxa o brao, e o eixo da rosca sem fim formam um tringulo, e quando totalmente puxa-do trata-se de um tringulo retngulo (um dos ngulos tem 90).

Uso da trigonometria na robticaProjetar robs sem usar clculos igual a ir a um lugar onde voc nunca foi sem usar mapas ou perguntar a algum como chegar, ou seja, se acertar na primeira ser por acaso.

Sabemos que da dobra do brao at o parafuso temos 1 cm, e o eixo da rosca sem fim tem 1 cm no seu li-mite final. Porm uma dvida fica no ar, qual ser o tamanho da haste que ir puxar o brao mecnico?

Segundo Pitgoras, a soma dos catetos elevados ao quadradro igual hipotenusa elevada tambm ao quadrado. At aqui so frmulas aplicadas, mas como ele chegou a esta concluso?

1O brao robtico

2Notem que as reas dos quadrados so iguais

Renato Paiotti

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mecnica m


Para sabermos como ele pode ter descoberto esta frmula vamos fazer o seguinte: seguindo a ideia da figura 2, temos um tringulo retngulo, onde supostamente Pitgoras, por algum motivo, precisou descobrir a medida de um dos lados de um tringulo, en-to nada melhor de que trabalharmos em um tringulo de exemplo.

Ele chegou concluso que se multiplicasse um dos lados do trin-gulo por ele mesmo teria uma rea quadrada (por isso elevar ao qua-drado). Depois ele fez isso com os outros dois lados, foi a que ele so-mou os dois lados que ficam unidos pelo ngulo de 90 graus e notou que o resultado obtido era igual ao lado oposto ao ngulo de 90 graus. Para simplificar ainda mais as coisas, ele resolveu chamar as retas que se uniam ao ngulo de 90 graus de ca-tetos, e o lado oposto de hipotenusa. Colocando o seu raciocnio em uma frmula, Pitagoras descreveu: a = hipotenusa, b = cateto e c = cateto, logo a2 = b2 + c2.

Esta lgica pode ser notada na figura 2, onde temos a distribuio feita em quadrados, as laterais do tri-ngulo so elevadas ao quadrado e depois comparadas, os catetos com a hipotenusa.

Agora fica fcil resolver o nosso problema do brao robtico, vemos que a dobra do brao cria um ngulo de 90 graus quando totalmente puxa-do, se ele tem a distncia de 1 cm da dobra at o parafuso de fixao e de

1 cm da dobra at o trmino da rosca sem fim, vamos descobrir a haste (hi-potenusa), aplicando a frmula:

Haste2 = brao2 + rosca sem fim2

Trocando pelos nmeros temos:

Haste2 = 12 + 12

Haste2 = 1 + 1Haste = 2

E agora Pitgoras? Haste multipli-cado pela Haste no igual a 2?

Os gregos na poca de Pitgoras no conheciam a Raiz Quadrada, ento eles diziam que a Haste pre-cisaria ter um valor onde um nmero multiplicado por ele mesmo deveria ser igual a 2. Ns da sociedade mo-derna conhecemos a raiz quadrada, mas na poca de Pitgoras os clcu-los eram feitos passo a passo, o que explicaremos em outra oportunidade. Por enquanto vamos utilizar a calcu-ladora, onde temos o resultado de Haste 1,41.

Caso 2: Calculando a traje-tria do rob usando Seno, Cosseno e Tangente

Imagine um rob que tenha em sua central de processamento um programa que controla os motores e servomotores; conforme o mapa

3Plano de trajetria do rob

4Traando uma reta perpendicular

Renato Paiotti


mecnicam


configurado em sua memria ele faz a sua trajetria, porm um obstculo ou uma mudana de planos faz com que ele mude o destino final. Quantos graus o rob ter que mudar a sua trajetria para alcanar o destino B ao invs do A, sendo que o ponto B est mesma distncia que o ponto A?

Na figura 3 temos uma ilustrao que mostra bem essa cena, note que o rob estava indo para o ponto A quando, por algum motivo ele teve

ngulo Seno Cosseno Tangente45 0,707107 0,707107 146 0,71934 0,694658 1,0355347 0,731354 0,681998 1,07236948 0,743145 0,669131 1,11061349 0,75471 0,656059 1,15036850 0,766044 0,642788 1,19175451 0,777146 0,62932 1,23489752 0,788011 0,615661 1,27994253 0,798636 0,601815 1,32704554 0,809017 0,587785 1,37638255 0,819152 0,573576 1,42814856 0,829038 0,559193 1,48256157 0,838671 0,544639 1,53986558 0,848048 0,529919 1,60033559 0,857167 0,515038 1,66427960 0,866025 0,5 1,73205161 0,87462 0,48481 1,80404862 0,882948 0,469472 1,88072663 0,891007 0,45399 1,96261164 0,898794 0,438371 2,05030465 0,906308 0,422618 2,14450766 0,913545 0,406737 2,24603767 0,920505 0,390731 2,35585268 0,927184 0,374607 2,47508769 0,93358 0,358368 2,60508970 0,939693 0,34202 2,74747771 0,945519 0,325568 2,90421172 0,951057 0,309017 3,07768473 0,956305 0,292372 3,27085374 0,961262 0,275637 3,48741475 0,965926 0,258819 3,73205176 0,970296 0,241922 4,01078177 0,97437 0,224951 4,33147678 0,978148 0,207912 4,7046379 0,981627 0,190809 5,14455480 0,984808 0,173648 5,67128281 0,987688 0,156434 6,31375282 0,990268 0,139173 7,1153783 0,992546 0,121869 8,14434684 0,994522 0,104528 9,51436485 0,996195 0,087156 11,4300586 0,997564 0,069756 14,3006787 0,99863 0,052336 19,0811488 0,999391 0,034899 28,6362589 0,999848 0,017452 57,28996

que refazer a rota para o ponto B. Pa-ra isso temos que mandar o servo ro-tacionar tantos graus para que o rob tome a direo correta at o ponto B, mas quantos graus?

Para fazer este clculo precisa-mos coletar os dados necessrios pa-ra resolvermos a questo. O primeiro saber a distncia entre o ponto onde est o rob e o ponto A, a segunda informao seria a distncia entre o ponto A e o ponto B, ou do ponto on-

ngulo Seno Cosseno Tangente1 0,017452 0,999848 0,0174552 0,034899 0,999391 0,0349213 0,052336 0,99863 0,0524084 0,069756 0,997564 0,0699275 0,087156 0,996195 0,0874896 0,104528 0,994522 0,1051047 0,121869 0,992546 0,1227858 0,139173 0,990268 0,1405419 0,156434 0,987688 0,15838410 0,173648 0,984808 0,17632711 0,190809 0,981627 0,1943812 0,207912 0,978148 0,21255713 0,224951 0,97437 0,23086814 0,241922 0,970296 0,24932815 0,258819 0,965926 0,26794916 0,275637 0,961262 0,28674517 0,292372 0,956305 0,30573118 0,309017 0,951057 0,3249219 0,325568 0,945519 0,34432820 0,34202 0,939693 0,3639721 0,358368 0,93358 0,38386422 0,374607 0,927184 0,40402623 0,390731 0,920505 0,42447524 0,406737 0,913545 0,44522925 0,422618 0,906308 0,46630826 0,438371 0,898794 0,48773327 0,45399 0,891007 0,50952528 0,469472 0,882948 0,53170929 0,48481 0,87462 0,55430930 0,5 0,866025 0,5773531 0,515038 0,857167 0,60086132 0,529919 0,848048 0,62486933 0,544639 0,838671 0,64940834 0,559193 0,829038 0,67450935 0,573576 0,819152 0,70020836 0,587785 0,809017 0,72654337 0,601815 0,798636 0,75355438 0,615661 0,788011 0,78128639 0,62932 0,777146 0,80978440 0,642788 0,766044 0,839141 0,656059 0,75471 0,86928742 0,669131 0,743145 0,90040443 0,681998 0,731354 0,93251544 0,694658 0,71934 0,96568945 0,707107 0,707107 1

de o rob se encontra at o ponto B. Vamos partir do princpio que temos a distncia entre o ponto A e o ponto B. Ento temos os seguintes dados:

Distncia entre o PA (ponto atu-al) e o ponto A = 1 m.

Distncia entre o ponto A at o ponto B = 1 m.

Para auxiliar no clculo, traamos uma reta perpendicular distncia do ponto A e o B, de forma que tenha-mos dois tringulos retngulos (com

T1


mecnica m

Mecatrnica Fcil n51

f

15

sen do ngulo = Cateto oposto

Hipotenusa

cos do ngulo = Cateto Adjacente

Hipotenusa

tg do ngulo =Cateto Oposto

Cateto Adjacente

ngulo Seno Cosseno Tangente45 0,707107 0,707107 146 0,71934 0,694658 1,0355347 0,731354 0,681998 1,07236948 0,743145 0,669131 1,11061349 0,75471 0,656059 1,15036850 0,766044 0,642788 1,19175451 0,777146 0,62932 1,23489752 0,788011 0,615661 1,27994253 0,798636 0,601815 1,32704554 0,809017 0,587785 1,37638255 0,819152 0,573576 1,42814856 0,829038 0,559193 1,48256157 0,838671 0,544639 1,53986558 0,848048 0,529919 1,60033559 0,857167 0,515038 1,66427960 0,866025 0,5 1,73205161 0,87462 0,48481 1,80404862 0,882948 0,469472 1,88072663 0,891007 0,45399 1,96261164 0,898794 0,438371 2,05030465 0,906308 0,422618 2,14450766 0,913545 0,406737 2,24603767 0,920505 0,390731 2,35585268 0,927184 0,374607 2,47508769 0,93358 0,358368 2,60508970 0,939693 0,34202 2,74747771 0,945519 0,325568 2,90421172 0,951057 0,309017 3,07768473 0,956305 0,292372 3,27085374 0,961262 0,275637 3,48741475 0,965926 0,258819 3,73205176 0,970296 0,241922 4,01078177 0,97437 0,224951 4,33147678 0,978148 0,207912 4,7046379 0,981627 0,190809 5,14455480 0,984808 0,173648 5,67128281 0,987688 0,156434 6,31375282 0,990268 0,139173 7,1153783 0,992546 0,121869 8,14434684 0,994522 0,104528 9,51436485 0,996195 0,087156 11,4300586 0,997564 0,069756 14,3006787 0,99863 0,052336 19,0811488 0,999391 0,034899 28,6362589 0,999848 0,017452 57,28996

um dos ngulos de 90 graus). Vamos dar ateno reta at o ponto A, pois sabemos a distncia: como a reta per-pendicular passou no meio da distn-cia entre o ponto A e B, que sabemos ter 1 m de distncia, temos 50 cm na reta oposta ao ngulo que estamos querendo descobrir.

S pelo fato de sabermos duas das medidas do tringulo podemos aplicar a teoria de Pitgoras, onde a distncia do ponto atual ao ponto A a hipotenusa; a distncia do ponto A ao ponto D o cateto, que est no oposto do ngulo que precisamos descobrir; a reta perpendicular, do ponto atual ao ponto D o cateto ad-jacente ao ngulo.

Independentemente do formato do tringulo, a soma dos ngulos internos no pode ser diferente de 180 graus. Para acharmos quantos graus temos neste tringulo precisamos consultar a tabela 1, onde temos todos os cl-culos de seno, cosseno e tangente, baseados nas suas medidas. Existem frmulas para encontrarmos estes valores, mas por enquanto neces-srio entendermos como achamos os graus correspondentes.

Para o nosso caso, temos o seno do ngulo a/2 que de 0,5 e o cos-seno que de 0,86, a s procurar na tabela 1 os valores corretos e ve-rificarmos que o ngulo a/2 tem 30 graus. Logo temos um ngulo de 30 graus, outro de 60 graus e o ngulo reto de 90 graus, se somarmos todos eles temos 180 graus.

Agora que temos o valor em graus de um dos tringulos, pois tivemos que dividir o mesmo para obtermos um tringulo retngulo, s multi-plicar por dois e teremos os graus necessrios para rotacionar o servo, que de a= 60 graus.

ConclusoCertamente o leitor encontrar

situaes bem mais difceis do que esta apresentada no artigo, onde utili-zamos medidas de 1 cm para facilitar os clculos, mas ele poder alterar os valores e ver se realmente acertou no seu clculo, de preferncia utili-zando uma rgua e traando rotas sobre a mesa e vendo se conferem as medidas feitas com os resultados dos clculos. Com dedicao e pr-tica voc poder at resolver situa-es como estas s vendo os dados sem fazer os clculos, isso significa que voc estar desenvolvendo em sua mente a memria virtual, muito til para o tcnico de automao e mecatrnica.

Logo:12 = 0,52 + Cateto Adjacente2

1 = 0,25 + Cateto Adjacente2

1 0,25 = Cateto Adjacente2

0,75 = Cateto Adjacente2

Cateto Adjacente = 0,75Cateto Adjacente = 0,86

Descobrimos aqui a distncia en-tre o ponto atual e o ponto D, mas pra que serve isso? Fica mais fcil de acharmos o ngulo baseado num triangulo retngulo (figura 4).

Com todas as medidas em mos, poderemos achar os graus corres-pondentes aplicando de forma correta os clculos do seno, cosseno e tan-gente.

Para se achar o seno de um deter-minado ngulo s precisamos dividir o cateto oposto pela hipotenusa, o cos-seno s dividir o cateto adjacente pela hipotenusa, e finalmente, achar a tangente de um determinado ngulo s dividir o cateto oposto pelo cateto adjacente.

Tomando o nosso exemplo vamos achar o seno de a/2, onde o cateto oposto (0,5) precisa ser dividido pe-la hipotenusa (1), logo temos 0,5. Se calcularmos a tangente deste mesmo ngulo, temos que dividir o cateto oposto (0,5) pelo cateto adjacente (0,86), logo temos um valor aproxi-mado de 0,58, que teremos o mesmo resultado na tabela 1.

Seria importante para aprimorar os seus conhecimentos, aplicar estes mesmos clculos aos demais ngulos, mesmo que voc saiba o resultado.


montagemm


Newton C. Braga*

Acesse:www.newtoncbraga.com.br

Lentes de Contato Binicas Nos anos 60, a srie O Homem de

Seis Milhes de Dlares, cujo perso-nagem era vivido pelo ator Lee Majors fazia sucesso ao contar as aventuras de um piloto que possua partes do corpo binicas. No entanto, o que na-quela poca era fico, agora comea a se tornar realidade, como mostram os pesquisadores da Universidade de Washington que desenvolveram uma lente de contato binica. Essa lente especial possui um circuito eletrnico que projeta imagens de forma sobre-posta ao que estamos vendo. Em outras palavras, voc ver duas ima-gens simultneas, sem a necessidade de qualquer acessrio adicional.

Desta forma, ao andar na rua, vo-c estar vendo o ambiente em que caminha ao mesmo tempo em que navega na Internet e l seus e-mails, por exemplo, projetados no seu cam-po de viso. possvel tambm en-trar em um mundo totalmente virtual, como um videogame, sem precisar de qualquer outro elemento, ou mesmo monitorar o que se passa na rua em frente a sua casa pela imagem obti-da de uma cmera colocada em local estratgico.

Tudo isso poder ser feito, inclusi-ve, com o usurio de olhos fechados, uma vez que, como qualquer lente de contato convencional, ela estar sobre o globo ocular e abaixo da plpebra.

Viso binica para

Deficientes VisuaisUtilizando os conceitos de Binica, aprenda a construir o projeto de um sensor que pode ajudar muito no cotidiano dos deficientes visuais, alm de ser um timo trabalho para ser apresentado em feiras de cincias e tecnologia.

A lente fabricada com materiais e circuitos feitos em escalas nanom-tricas e ainda est em fase de testes, mas no vai demorar muito at que ela se torne disponvel. Est no fim o tempo em que uma lente de contato era usada para corrigir defeitos da vi-so ou para mudar a cor dos olhos... Coisas da tecnologia.

Circuito de Ajuda VisualO projeto descrito a seguir faz

uso desses conceitos e, embora se-ja bastante simples, pode ajudar um deficiente visual a se integrar com o meio em que vive.

Trata-se de um conversor ima-gem-som que, aproveitando a audi-

o do deficiente, converte padres de imagens em tons de pulsos que podem ser interpretados pela pessoa. Apontando o sensor para diversos lo-cais, ou simplesmente deixando-o em repouso, o aparelho produz pulsos que dependem da luz que incide em um sensor.

Esta luz altera a frequncia dos pul-sos, o que permite ao deficiente inter-pretar o sinal podendo saber se algum entrou no local, se uma porta aberta, se uma luz acesa, se j noite ou dia l fora, se ocorreu um relmpago, etc. O circuito pode ser melhorado para produzir padres complexos de sons, possibilitando assim interpretaes de imagens muito melhores.

1Incidncia de luz no tubo com sensor

2Diagrama de blocos

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montagem m

Mecatrnica Fcil n52

f

17

Lista de materiais:CI1 4093 circuito integrado CMOSBZ Transdutor piezoeltricoLDR Fotorresistor comum redondo pequenoB1 6 ou 9 V 4 pilhas ou bateriaP1 100 k trimpotR1 10 k resistor marrom, preto, laranjaC1 1 a 4,7 F capacitor eletrolticoC2 22 nF a 47 nF capacitor cermico ou polisterS1 Interruptor simples

Diversos:Suporte de pilhas ou conector de bateria, matriz de contatos ou placa de circuito impresso, lente convergente de 1 a 3 cm de dimetro (vidro ou plstico), tubinho de acordo com a lente, caixa de plstico, boto para o potencimetro, fios, solda, etc.

Como FuncionaConforme mostra a figura 1, a

ideia bsica consiste em se ter um oscilador controlado pela luz captada por um sensor direcional. Esse sensor consiste em um LDR montado dentro de um pequeno tubo com uma lente convergente.

Ele controla um oscilador acopla-do a um gerador de pulsos de modo a produzir bips intervalados. A taxa de produo, assim como o volume destes bips, pode ser ajustada para que o som se torne agradvel e no seja irritante. O diagrama de blocos do aparelho ilustrado na figura 2.

Os dois osciladores, de tom e de intermitncia, so construdos em torno de duas portas disparadoras NAND de um circuito integrado 4093. C1, P1 e R1 controlam a intermitncia, enquanto que o sensor LDR e C2 con-trolam a tonalidade dos pulsos. Tanto C1 como C2 podem ser alterados para que o funcionamento seja feito com os tons mais agradveis.

Os sinais destas duas portas so combinados pelas outras duas portas resultando no tom final, que aplica-do a um pequeno transdutor piezoel-trico. O circuito poder ser alimentado por 4 pilhas pequenas ou uma bateria de 9 V. Como seu consumo muito pequeno, as pilhas ou bateria duraro muito tempo, ainda que se mantenha o aparelho ligado constantemente.

Outras alteraes permitidas refe-rem-se possibilidade de se trabalhar com dois sensores, ficando o outro em lugar de P1, caso em que tambm teremos um padro de intermitncia varivel.

MontagemO diagrama completo do apa-

relho dado na figura 3, e a montagem pode ser facilmente im-plementada numa matriz de contato para testes e melhorias no circuito (como a troca de valores de com-ponentes) at se obter o funciona-mento ideal.

claro que uma verso em placa de circuito impresso poder ser feita depois, ocupando assim menos es-pao e instalada numa caixa plstica. Sugerimos uma caixa Patola (www.patola.com.br) que pode ser encon-trada com facilidade e se adapta per-feitamente a este projeto.

Na montagem, observe cuidadosa-mente a posio do circuito integrado e a polaridade das pilhas/bateria. Uma inverso acidental destes componen-tes pode danificar o circuito integrado. Os valores dos componentes, inclusi-ve, devem ser observados. O transdu-tor pode ficar do lado interno da caixa, desde que sejam feitos furos para a sada do som. Este transdutor deve ser piezoeltrico, de alta impedncia e sem o oscilador.

Teste e Uso

Para testar, aponte o sensor para uma parede com pouca iluminao e ajuste P1 para ter bips intervalados numa taxa agradvel (1 a cada 1 ou 2 segundos). Depois, movimentando o aparelho de modo que o sensor apon-te para regies claras e escuras, ob-serve as variaes de tom dos bips.

Para usar, explique ao deficiente que o tom mais agudo corresponde a regies claras, os tons graves a regies escuras e variaes de tom indicam movimento de pessoas ou variao de luz.

3Diagramam esquemtico do aparelho

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montagemm


Renato Paiotti

A montagem que descrevo neste artigo mostra de uma forma sim-ples, como adicionar uma lgica que se parece com sentimentos humanos, apli-cados em sistemas robticos. Conforme visto no artigo desta mesma edio - Parte Homem, parte Mquina - temos o fator Silva em que se calcula o grau que uma mquina est entre a total falta de sentimentos humanos e a total seme-lhana que ela tem com o ser humano.

Para criarmos um rob que se as-semelhe aos sentimentos humanos, precisamos de uma lgica de progra-mao, um poder de processamento e uma quantidade de sensores muito grande, mas independentemente da quantidade de recursos, cada senti-mento que ser implementado numa mquina dever ser criado e testa-do separadamente. Por este motivo passo neste artigo a insero de um nico sentimento, ou seja, de um nico sensor, e as atualizaes e up grade ficam a cargo do projetista.

A ideia tampar os olhos do rob e ele ficar nervoso, acendendo um LED RGB no tom vermelho, e caso os olhos do rob fiquem destampados, ele mu-dar para o azul. possvel imaginar a quantidade de respostas sensitivas que podemos aplicar utilizando um LED RGB.

O que faz o reconhecimento dos olhos do rob serem tampados um LDR (sensor de luz), aplicado entre os dois olhos falsos no rob (rodinhas).Veja a figura 1.

A parte mecnicaUtilizei neste projeto um motor que

vem no kit, de onde retirei a rodinha, pois este motor mais forte.

Programando sentimentos norob-vigiaApresento aqui uma montagem didtica utilizando o kit RS55 da Modelix, que tem como central de controle o Modelixino.

Este motor gira um conjunto de en-grenagens que servem para reduo ou aumento de torque. Alm de usar o recurso de engrenagens para aumen-tar o torque, utilizei o recurso PWM no controle de alimentao do motor.

A montagem das engrenagens est disposta numa estrutura quadrada pa-ra que tenha a aparncia de uma pe-quena coruja, que possa ser colocada sobre a mesa ou computador. Caso o leitor prefira, poder colocar sobre ro-das, como foi apresentado no projeto do Rob-Garra. Observe a figura 2.

Notem que os olhos esto presos na ltima engrenagem, eles ficam gi-rando de um lado para o outro como

se estivessem vigiando o local, porm eles giram somente quando o rob tem vontade de faz-lo.

A parte eletrnicaO kit possui o Modelixino, que

composto por uma matriz de contatos unida com um Arduno (veja nas edi-es anteriores mais detalhes sobre este equipamento).

Conforme possvel ver na figura 3, temos o circuito eletrnico do nosso rob. Note que o circuito composto de trs etapas. A primeira o sistema que movimenta os olhos do rob, on-de um rel comuta a direo de giro atravs dos sinais recebidos do pino

1Os olhos do rob e o sensor de luz entre eles

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montagem m


Renato Paiotti

13 do Arduno. O pino 6, que ligado ao TIP122 (Darlingthon de potncia) que amplifica os sinais PWM vindos do Arduno, mantm a alimentao constante.

A segunda parte o sensor LDR que fica entre os olhos do rob. Como este sensor j vem montado em uma placa do prprio kit, o utilizamos ligado diretamente ao pino 3 do Arduno.

A terceira parte deste circuito a alimentao do LED RGB, e alimentar este dispositivo merece um detalhe importante, pois este componente possui 4 terminais, sendo um o catodo e 3 anodos. Cada um dos anodos cor-responde a uma cor (RED, GREEN, BLUE);

Para acendermos o vermelho no LED, aplicamos uma tenso varivel no pino que corresponde o vermelho, o mesmo acontece para as demais co-res. Podemos efetuar uma mistura de cores e, assim, obter uma gama maior de cores, onde podemos mesclar o vermelho com o azul e criar um roxo, e assim por diante. Vale a pena o leitor perder um tempo testando somente as cores que o LED RGB pode produzir. Seria interessante o leitor acessar o artigo http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/1429 para co-nhecer mais detalhes de funcionamen-to deste componente.

O motor alimentado por um con-junto de 6 V, quatro pilhas de 1,5 V tamanho AA. Os demais componentes so alimentados diretamente dos pi-nos do Arduno.

Aconselho o leitor a montar os mdulos, um por um, para entender o funcionamento do sistema, e tambm modificar as linhas do programa para

ver o que acontece quando mudamos os valores de algumas variveis ou da lgica em si. No sensor LDR, possvel ainda adicionar um potencimetro para regular a sensibilidade do mesmo, pois dependendo do ambiente poder ser necessrio diminuir a sensibilidade, ou de aument-la ligando-se um transis-tor na sada.

O programaO programa completo fornecido

no box 1. Nele, possvel observar logo nas primeiras linhas as variveis que adotamos para monitorar e fazer funcionar todas as sadas que utiliza-remos no projeto, onde temos o pino

13 como sinal de sada para dar dire-o ao motor, ele faz isso armando ou desarmando o rel. Temos tambm a varivel out PWM para o pino 6, uma sada PWM para ativarmos o funcio-namento do motor, no importando o lado para o qual ele gire.

Criamos uma varivel chamada direcao, que tem como finalidade se-tar no programa a atual direo que o motor est girando.

Para alimentar o LED RGB cria-mos 3 variveis: o greenPIN, o bluePin e o redPin, cada um deles conectado sua porta ligada aos terminais do LED. Criamos uma varivel inPin que setamos como pino de entrada para a

2Motor e caixa de reduo, todos juntos em uma nica estrutura quadrada

3Esquema eltrico do rob


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plaquinha do LDR. E, finalmente, cria-mos uma varivel tipo Long chamada rand Number, que tem por finalidade armazenar valores gerados randomi-camente pela funo random(), onde colocamos o nmero 20 para que o sistema gere nmeros aleatrios de 0 a 20. Este nmero pode mudar, de-pendendo do projeto.

O motivo de criar nmeros rand-micos pelo fato de termos uma va-rivel em constante mudana. Para que o sistema fique monitorando esta varivel at que ela tenha um valor de-terminado, neste caso na condio if (randNumber

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S na questo de manter a leitura do LDR sempre constante num sis-tema de leitura do programa, linha a linha, o leitor ir notar a necessidade de processamento destas mquinas robticas. Em muitos casos, multipro-cessadores se fazem necessrios co-mo tambm circuitos dedicados para determinado tipos de sensores, onde estes circuitos passam a informao pronta para o sistema de processa-mento formular uma ao.

Outro fator a capacidade de arma-zenamento de um programa, depen-dendo do microcontrolador aplicado o mximo pode chegar a pouco mais de 7000 bytes. Para o nosso exemplo h espao de sobra, pois utilizamos algo em torno de 1200 bytes, mas quando aumentamos os nmeros de variveis e de condies e controles que o mi-crocontrolador dever armazenar e controlar, esse espao pouco.

A varivel direcao uma varivel que no liga ou l porta nenhuma, ela uma varivel interna que controla o estado de direo do motor. Esta vari-vel comea com o valor 0; e quando a condio if for verdadeira ela aciona outra condio if, s que desta vez analisa a condio da prpria varivel direcao, que neste caso 0, corta a corrente do rel e muda o seu pr-prio valor para 1, para que, depois, na prxima volta a condio if ler o seu valor, armar o rel e voltar com o seu valor para 0.

ConclusoA possibilidade de programar sen-

timentos em uma mquina, ou pelo menos simular algo parecido a sen-timentos pode ser feito, porm h a necessidade de recursos tais como processamento, velocidade deste processamento que est vinculado ao clock do sistema, e tambm de me-mria ou espao de armazenamento dos programas e dados.

Programar algo complexo com recursos limitados uma arte, e somente montando e programando um exemplo como este, o leitor no-tar as dificuldades de manipulao destes itens que compem a lgica de funcionamento, e com isso ficar admirado quando se deparar com projetos robticos avanados como o Asimo (e outros) que muito se pa-recem ao ser humano. f


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Montando o Circuito no Protoboard

A primeira etapa do nosso projeto a montagem e teste dos compo-nentes na protoboard que acompa-nha o kit.

Neste projeto houve a necessida-de de utilizarmos dois protoboards para podermos distribuir os fios de maneira mais segura e para facilitar a visualizao pelo leitor, lembrando que a disposio dos componentes no uma regra e pode ficar a critrio do prprio esquema de montagem do leitor. Para facilitar ainda mais esta etapa, dividiremos o protoboard em duas sequncias: primeiro as cone-xes do CI e depois a sequncia dos componentes externos (interruptores e sensores).

Para comear, descrevemos o conceito e montagem do Circuito Integrado L293D de uma ponte H, um pequeno circuito eletrnico que permite que um motor de corrente contnua (DC) gire tanto para um sentido quanto para o outro, ou seja, o usaremos para movimentar nosso elevador para cima e para baixo sem a utilizao de rels, seguindo os comandos enviados pelo controlador do Modelixino. O nome ponte H da-do pela forma que assume o circuito quando montado.

Elevador Microcontrolado com Modelix

Diego A. Alves

Mauro F. de Lima

Apresentamos aqui um elevador com caixa de reduo e cinco andares, similar aos elevadores de carga que vimos em nosso cotidiano. Este projeto emprega uma quantidade maior de peas do que os outros que vnhamos desenvolvendo, justamente para mostrar que possvel criar projetos maiores e mais complexos com os kits Modelix.

A ponte construda com quatro chaves (S1-S4) que so acionadas de forma alternada (S1 e S4 ou S2 e S3). Para cada configurao das cha-ves o motor gira em um sentido. As chaves S1 e S2 assim como as cha-ves S3 e S4 no podem ser ligadas ao mesmo tempo, pois iro gerar um curto-circuito.

Para construo da ponte H po-de ser empregado qualquer tipo de componente que simule uma chave liga-desliga, em todo caso usaremos interruptores de presso.

A fim de eliminar curto-circuito, recomendada a utilizao de portas lgicas como, por exemplo, os com-ponentes 7408 e/ou 7406. Outro me-lhoramento que pode ser feito ponte H a colocao de diodos entre as chaves, pois quando a corrente no tem para onde circular no caso de o motor parar, ela volta para a fonte de alimentao, o que evita desperdcio de energia de uma bateria.

Diagrama eltrico bsico de funcionamento da ponte H

Na figura 1, podemos observar que o motor efetuar seu sentido de rotao de acordo com a sua polari-zao proveniente da fonte.

Figura 2: Os terminais do motor em um primeiro momento so ali-

1Esquema do sistema de rotao do motor

2Polarizao do motor

3Inverso da polarizao do motor

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mentados pelos polos positivo e ne-gativo, assim efetuando um sentido de giro;

Figura 3: Neste segundo estgio ocorre uma inverso na polarizao executada pela ponte H, sendo ali-mentado pelos polos negativo e posi-tivo, ou seja, revertendo o sentido de giro do motor.

Nosso elevador composto por cinco andares e cada um deve conter um conjunto de componentes exter-nos que compreende um interruptor de presso e um sensor analgico LDR.

No esquema da figura 4 temos a montagem do circuito integrador, com o microcontrolador

Na figura 5, observamos o proto-board completo com todas as cone-xes instaladas: isto somente um dos diversos exemplos que podemos montar, como mencionamos anterior-mente. No necessrio se prender a este esquema, apenas siga-o como exemplo.

Observando a figura 6, temos um zoom sobre o CI, representando suas conexes instaladas. Seguindo o layout do esboo acima, podemos efetuar estas conexes, a ponte H nos possibilita alimentarmos dois motores DC, mas como nosso projeto com-posto por um motor DC, as duas sa-das sero ligadas diretamente neste motor com auxlio de um componente

4Circuito integrador do microcontrolador

5Protoboard completo

6Montagem do CI no protoboard

7Entrada da Fonte de Alimentao na protoboard

8Fios de ligao dos sensores

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externo chamado HUB. Veremos logo frente este detalhe.

Com o CI j previamente conecta-do, passamos para outra sequncia de montagem no protoboard, que se-r a das conexes dos componentes externos:

Para realizar as conexes dos interruptores so necessrias cinco portas digitais do microcontrolador e cinco resistores de 10 k. As portas digitais a serem utilizadas sero, de acordo com o programa, (8, 9, 10, 11 e 12) para os respectivos interruptores (bot0, bot1, bot2, bot3, e bot4), mas podem ser substitudas de acordo com seu critrio de montagem, lembrando que neste caso o diagrama tambm ser alterado. Na figura 7 a entrada da Fonte de alimentao do motor (externa 6 V) na protoboard. Note que a polarizao deve ser respeitada pa-ra que no ocorram falhas..

Enquanto os fios marrons so os responsveis pelo sinal do micro-controlador, uma ponta do resistor encontra-se conectada ao sinal do interruptor e sua outra extremidade no ponto do negativo do protoboard. Para a energizao utilizamos os fios cor de rosa, com carga transferida do microcontrolador de 5 V.

Para os sensores separamos em um outro protoboard com uma melhor visibilidade das conexes e identifica-mos os fios pretos como negativos e os rosas como positivos,como ilustra a figura 8. Neste caso, pelo fato dos componentes serem analgicos, uti-lizaremos cinco entradas analgicas, mas, da mesma forma que os interrup-tores, as portas usadas sero de acor-do com o programa sendo (0, 1, 2, 3, 4) para os respectivos sensores (ldr0, ldr1, ldr2, ldr3, e ldr4), podendo haver mudanas conforme sua montagem.

Como os sensores possuem resis-tncia prpria em sua placa, no h a necessidade de complementar no protoboard. Contudo, a alimentao dos sensores feita do micro contro-lador e no da fonte externa.

Na figura 9 encontram-se o as co-nexes completas.

Antes de comearmos a construir a parte fsica do elevador e programar o Arduino, precisamos testar senso-res e interruptores para substitu-los, se necessrio, o quanto antes e elimi-nar problemas futuros.

9Detalhe das conexes na protoboard

10Plataforma de testes

Para isso, apresentamos na figu-ra 10 uma plataforma de testes (com os detalhes de montagem na proto-board exibidos nas figuras 11 a 14) que consiste em fazer dois outros pro-gramas sem ligao com o elevador para testar os componentes. Vamos ao programa de teste:

Primeiro testaremos os sensores, a lgica do programa ser o aciona-mento do LED que se encontra na pr-pria placa pela porta digital 13. Como os sensores so analgicos, ou seja, baseiam-se em alguma variao, utili-zaremos a iluminao ambiente para

o acionamento do LED e, com a in-terrupo da iluminao ambiente, o mesmo piscar.

Com este procedimento teremos certeza se todos os sensores esto funcionando. Cabe lembrar que a taxa que utilizaremos depender de cada ambiente e no ser exata. Contudo, inicie seus testes com a mesma varia-o, conforme mostra a figura 15.

Aps efetuar os testes com os sen-sores chegamos ao teste dos interrup-tores. Vejamos o programa de teste:

Com o mesmo propsito do teste anterior, este sketch, exibido na fi-

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gura 16 ter as mesmas finalidades, somente com a mudana no valor que ir atuar no LED, pois os interruptores obtm um sinal digital (nvel alto e n-vel baixo), diferente dos sensores que avaliam a intensidade da iluminao do ambiente (sinal analgico).

Depois de analisar estes parme-tros, vamos ao desenvolvimento do programa original que utilizaremos para o elevador.

Ainda na plataforma de testes, acoplamos o motor em uma base pa-ra sustent-lo juntamente com uma hlice fixada em seu eixo de movi-mento, tudo alimentado por uma fonte externa de 6 Volts. Observe a figura 17 para a realizao dos teste antes de acrescentar os componentes no elevador e as figuras 18 a 19 para visualizar os detalhes da montagem.

Programao do ArduinoCompile para a placa e comece a

efetuar os testes de cada andar, e ob-tendo sucesso nos testes o processo de criao da lgica estar concludo. Mas se houver algumas divergncias neste procedimento, fica a dica no sentido de rever tudo o que foi apre-sentado at a chegada deste estgio, pois alguma passagem mal entendida poder comprometer todo o projeto. Seja criterioso com estes processos.

A Estrutura do ElevadorPara fecharmos o ciclo de mon-

tagem, faremos uma prvia sobre o desenvolvimento da estrutura do elevador. Entretanto vale lembrar que no apresentaremos uma montagem passo a passo, pois o intuito deste ar-tigo fornecer um exemplo de aplica-o prtica do Modelix e estimular a

criatividade de quem est montando, para que a pessoa no fique presa a um determinado padro.

A estrutura responsvel pela sustentao da cabine e est interli-gada com o contrapeso, por meio de um barbante.

Seu deslocamento responsvel por duas polias acopladas caixa de reduo, instaladas na extremidade superior do elevador que, por sua vez, tm a funo de uma distribuir velocidade e fora.

Criamos uma relao de transfe-rncia significativa com a diversidade de polias existentes para determinar a velocidade e a fora adequadas

ao movimento de descida e subida, tornando o projeto ainda mais com-pleto. Lembrando, a propsito, que essa relao tambm no padro e depende do tamanho da estrutura do elevador escolhida por quem est montando o projeto.

Vejamos os principais pontos para a montagem:

Quando montar a plataforma exibida na figura 20, a regra no esquecer de quantos andares o nos-so elevador composto, pois assim haver a possibilidade de criar uma simetria no tamanho de cada andar e tambm para se estabelecer a base que est na figura 21. Isso pode ser

15Programa de teste dos sensores

16Programa de teste dos interruptores

11Sensores ligados plata-forma de testes

13Conectores dos sensores ligados plataforma de testes

12Interruptores ligados plataforma de testes

14Conectores dos interruptores ligados plataforma de testes

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feito baseando-se por furos contidos na peas que servem como viga. No nosso exemplo, deixamos uma dis-tncia entre eles de exatos sete furos, como mostra a figura 22.

Para a construo da cabine, exemplificada na figura 23, sugeri-mos uma distncia relativa s paredes que a cercam, pois alm do barbante para deslocamento, haver mais dois

barbantes para gui-la, evitando que a mesma bata nas paredes do fosso do elevador. Nas figuras 24 a 27 vemos com detalhes o que descrito.

Como os barbantes nas laterais servem para guiar a cabine, selecione os furos que trabalham em paralelo entre as duas extremidades.

A figura 28 mostra como criar uma caixa de reduo, equipamento

que j utilizamos em outros projetos com Modelix, mas desta vez usando outros materiais como, por exemplo, elsticos, polias e eixos. Como o mo-tor empregado contm uma reduo prpria, ou seja, um torque elevado, desenvolveu-se uma relao, para que o peso da cabine e o contrapeso no desgastem o eixo do motor e o forcem. Logo, com isso ns obtive-

17Protoboard montada com a fonte de alimentao

18Detalhe da ligao da fonte na protoboard

19Instalao do interruptor na estrutura

20Ligao do interruptor na protoboard

21Torre do elevador com todos os interruptores instalados

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22Base da torre do elevador

23Detalhe do fosso do elevador

24Sistema de sustentao da cabine

25Base da cabine

26Cabos de sustentao da cabine

27Assoalho da cabine

28Caixa de reduo com polias

29Instalao do contra-peso no elevador

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mos menos velocidade, mas aumen-to no torque.

Com a relao estabelecida, preci-so determinar o contrapeso (o que des-tacamos nas figuras 29, 30 e 31) que ir fornecer sustentao cabine. Faa um contrapeso de acordo com a cabine montada para evitar erros de proporo e comprometer sua movimentao, de-talhada na figura 32.

Desenvolvemos um trilho para servir como guia do contrapeso e garantir que ele cumpra sua funo sem atrapalhar.

Nossa montagem est perto de ser concluda. Falta complementar com a colocao dos sensores, que servem para que a cabine pare em cada andar. Contudo, encontramos alguns problemas que podem compli-car um pouco nossa montagem, como acontece com os terminais de todos os sensores, que devem ser isolados com fita adesiva para que no entrem em contato com outros materiais con-

30Destaque do contra-peso na estrutura

33Material para isola-mento da placa

31Instalao do cabo no contra-peso

32Movimentao do contra-peso

35Torre do elevador com todos os sensores instalados

34Isolamento da placa

36Detalhe da Instalao do sensor na torre do elevador

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dutores e causem curtos-circuitos que danifiquem as placas, veja as figuras 33 e 34.

Com os sensores isolados, pren-da-os na estrutura do elevador como mostram as figuras 35 e 36.

Sugerimos que sejam fixados na parte frontal, pois sua regulagem se-r mais prtica, Lembrando que sua sensibilidade dever ser regulada de acordo com o ambiente.

Para efetuar a parada da cabine no respectivo andar, ser preciso instalar uma pea isolada da cabine, pois com sua regio escura fechar o contato nos sensores e interrompen-do, assim, o seu deslocamento.

Pegue quatro peas de trs furos e novamente a fita isolante (figura 37), isole somente uma pea (figura 38), a qual ficar na parte frontal cabine e prenda-as na viga da cabine que corresponde ao lado dos senso-res (figuras 39).

Aps a fixao da pea na cabine, regule os sensores de modo que sua regio de contato seja na mesma di-reo que a pea se encontra.

Depois de instalar e regular os sensores sugerimos que se desenvol-va uma maneira para que os fios no atrapalhem o desempenho do projeto, algo semelhante ao que visto nas figuras 40, mas que como mencio-

namos anteriormente, no precisa ser seguido risca.

Desta forma, encerramos a mon-tagem do nosso elevador microcon-

trolado com Modelixino. Esperamos ter contribudo com conceitos inte-ressantes e boas idias para seus futuros projetos de Mecatrnica. f

37Material para isolamento do contra ponto do sensor

38Isolamento do contra ponto do sensor

39Instao do contra ponto do sensor

40Sugesto de disposio dos fios no projeto

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Newton C. Braga*


A velha vlvula terminica, ou simplesmente vlvula, est sendo redescoberta por muitos adeptos da eletrnica. Este componente, volu-moso, consumidor de muita energia, frgil e at mesmo caro tem, entretan-to, atrativos que agora esto sendo observados com muito mais respeito pelos especialistas em eletrnica.

Se voc tem um velho rdio valvu-lado, relquia de muito tempo, que an-da sendo chutado em um canto mido da oficina, e at mesmo com a caixa quebrada, hora de olh-lo com mais ateno: ele pode ter muito mais valor do que voc pensa!

Mas, no s a recuperarao de aparelhos valvulados que pode ser um bom negcio para o leitor dos ve-lhos tempos ou que tenha habilidade para tanto. Equipamentos valvulados voltam a ser procurados em algumas partes do mundo pelas caractersticas que apresentam.

Os amplificadores valvulados

Nos anos 50 apareciam os am-plificadores ultralineares valvulados. Eles consistiam no que havia de mais avanado em matria de som de alta fidelidade. Com um circuito de sada com vlvulas em push-pull e pesa-dos transformadores com ncleos de

Trabalhando com equipamentos valvuladosEstamos na poca dos circuitos integrados que renem numa pequena pastilha de silcio milhes de transistores. No entanto, muitos adeptos da eletrnica esto redescobrindo o componente que deu origem a tudo isso e que se julgava enterrado h muitos anos: a vlvula. Equipamentos a vlvula, principalmente de som, esto sendo fabricados e vendidos com custos elevados, colecionadores esto pagando fortunas por amplificadores e outros equipamentos valvulados dos anos 30 aos 50, ou mesmo reprojetados, e muitos leitores procuram avidamente vlvulas de reposio para equipamentos antigos. O que est acontecendo o que veremos neste artigo.

materiais especiais, eles forneciam o som mais puro que era possvel obter naquela poca.

Na figura 1 mostramos o aspecto fsico de um desses amplificadores com destaque para os pesados trans-formadores drives de sada que, con-forme a potncia, chegavam a pesar mais de 5 kg cada um!

A configurao bsica era a ilustrada na figura 2 em que se uti-lizavam duas vlvulas - pentodo em contrafase de modo que cada uma amplificava metade do ciclo do sinal de udio.

O que chama a ateno nestes circuitos que as vlvulas possuem uma caracterstica linear de amplifica-o, diferentemente dos transistores comuns que tm um trecho no linear no ponto em que comeam a condu-zir, conforme indica a figura 3.

O resultado dessa linearidade maior da vlvula a reproduo de um som mais puro, livre praticamente da chamada distoro harmnica que ocorre nos circuitos transistorizados. Por mais elaborados que sejam os circuitos transistorizados, nunca se conseguiu eliminar completamente o problema da distoro causada por esta no linearidade dos transistores, e em vista disso que surgiram os descontentes.

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De fato, at hoje existem pessoas que no aceitam o som transistori-zado, afirmando que o som mais puro o produzido por amplificadores val-vulados. Para atender esses adeptos do som ultralinear valvulado, que j desapareceu na maioria dos pases, ficaram alguns fabricantes hiper-sofis-ticados que investiram na melhoria da velha vlvula para aplic-la em ampli-ficadores que, segundo os prprios fa-bricantes e usurios, so infinitamente melhores que os modernos transisto-rizados. Na figura 4 temos um destes amplificadores lineares, cujo custo dei-xa qualquer um abismado!

Alm de usarem pesadssimos transformadores ultralineares que, sem dvida alguma, impedem o uso porttil deste equipamento, as prprias vlvulas utilizam uma tec-nologia fantstica que nada lembra dos velhos rdios e amplificadores (vitrolas) dos anos 50 e 60. As vlvu-las, para reduo do nvel de rudo e melhora de suas caractersticas el-tricas, possuem eletrodos internos folheados a ouro!

No preciso dizer que se tra-ta da velha tecnologia trazida para nossos tempos. Os adeptos deste som valvulado dizem que sua pure-za nunca poder ser conseguida por qualquer equipamento transistoriza-do, por mais caro ou sofisticado que seja. Os circuitos, em muitos casos, chegam a ser hbridos com etapas de excitao transistorizadas ou mesmo integradas, onde a influncia da no linearidade do transistor pode ser evi-

1Amplificador valvulado de alta qualidade (e altssimo preo tambm)

2Circuito tpico de sada em push-pull de um amplificador valvulado

3Curva caracterstica de conduo de um transistor bipolar

4O amplificador da LAMM Industries custa a bagatela de 30 000 dlares


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tada, e somente as etapas de sada so valvuladas. Na figura 5 vemos um desses circuitos.

claro que a montagem de um circuito deste tipo, hoje em dia, es-barra em algumas dificuldades como: onde conseguir os transformadores (deve haver algum que saiba enro-l-los), ou ainda como fazer o chassi de metal para a montagem. Para as vlvulas no h muito problema, pois muitas delas ainda existem para repo-sio em televisores que as utilizam, e mesmo em alguns fornecedores (www.reidosom.com.br).

Recuperao de rdiosUm outro campo interessante de

atividades que comea a ser des-coberto por tcnicos e amadores da eletrnica a recuperao de equipa-mentos antigos, principalmente rdios. Casas de fazenda, de campo e mesmo residncias em estilo antigo mantm mobilirio da mesma poca, recupera-do com cuidado e no raro adquirido a preo elevado. Da mesma forma que o mobilirio, a presena de um rdio antigo, quer seja do tipo capelinha ou mais moderno, fundamental para acompanhar a decorao.

Rdios dos anos 30, 40 ou mesmo 50 usando vlvulas podem ser encon-trados abandonados em muitos locais

e a colocao de um equipamento desses em funcionamento pode signi-ficar muito dinheiro para quem conse-guir isso. Na figura 6 mostramos um desses rdios.

Um rdio antigo funcionando, ven-dido como objeto de decorao, anti-guidade ou mesmo pintado com cores exticas para uma decorao diferen-te pode render muito dinheiro ao tc-

5Diagrama completo de um amplificador valvulado

6Tradicional rdio tipo capelinha dos anos 1930


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nico caprichoso. De fato, o preo do rdio no ser o preo de sucata, mas sim o preo de raridade e isso pode significar muito mais do que o de um rdio equivalente moderno.

A sensibilidade do tcnico ou do amador em descobrir um rdio destes, fora de uso, e saber a quem oferecer importante para ter xito no negcio. Nos grandes centros, como So Paulo e Rio de Janeiro existem casas de an-tiguidades que certamente se interes-sariam por equipamentos deste tipo funcionando. O curioso desses rdios que a recuperao s vezes pode ser simples, como a mera troca de uma vlvula. Os circuitos so fceis, e os componentes diferentes das vl-vulas, especificamente os resistores e capacitores admitem equivalentes modernos. Por exemplo, qualquer ca-pacitor de leo ou papel de um rdio antigo pode ser substitudo por um de polister metalizado de mesma tenso de trabalho. Na figura 7 exibimos o aspecto destes capacitores.

Na recuperao, o tcnico deve apenas prestar ateno para a possibi-lidade de existirem peas danificadas mais difceis de obter ou reparar como, por exemplo, as placas amassadas de um capacitor varivel de sintonia. Ca-pacitores duplos e at triplos, como o exemplificado na figura 8, podem ser encontrados nestes rdios.

Batidas fortes ou mesmo quedas podem entortar as placas de metal de forma que as placas do conjunto mvel passam a encostar nas placas

do conjunto fixo, quando o eixo de sintonia girado. Isso no pode ocor-rer. Em alguns casos, um simples ajuste do parafuso do eixo pode levar o conjunto a um funcionamento per-feito girando sem encostar mas se as placas estiverem tortas o problema mais grave. Com sorte o tcnico mui-to habilidoso pode desentortar uma ou outra dessas placas, mas para o conjunto todo mais fcil tentar en-contrar um varivel em bom estado num outro rdio antigo abandonado.

Para a ferrugem do chassi uma boa lixada e depois o envernizamento podem ajudar dar uma aparncia nova. Quanto a caixa de madeira, o tratamento com verniz poder dar um aspecto de novo a um aparelho abandonado h muito tempo. A cali-brao do circuito feita da mesma forma que para os receptores tran-sistorizados convencionais, uma vez que o circuito equivalente. A nica diferena na maioria dos tipos est no fato de que em cada etapa temos uma vlvula em lugar do transistor e que o transformador de FI e bobinas so de maior porte.

possvel tambm encontrar-mos frequncias de FI diferentes de 455 kHz, como comum nos rdios AM modernos. Valores como 815 kHz e 560 kHz no so raros. Voltaremos oportunamente a dar dicas de re-cuperao de aparelhos valvulados nas pginas desta revista, inclusive como fazer a calibrao que exige mais cuidado.

Como obter peasMuitas casas de material eletrni-

co ou mesmo oficinas possuem em seus estoques de peas de reposi-o componentes de rdios antigos, incluindo as vlvulas. Destacamos, neste caso, a Eletrnica Rei do Som de So Paulo, que tambm vende pe-lo correio (www.reidosom.com.br).

Assim, a obteno de compo-nentes nem sempre to difcil e at tem uma vantagem em relao aos equipamentos modernos. Se, hoje, quebrar um rdio de determi-nada marca que o leitor tenha por causa um circuito integrado, ele certamente ter dificuldades, pois o circuito integrado usado pode ser de um tipo especfico, que s serve pa-ra aquele modelo de rdio daquela marca. A probabilidade de encontrar tal componente em qualquer loja muito pequena.

Por outro lado, se queimar uma vlvula num rdio antigo, por exemplo, uma 6AQ5 ou 6C4, a possibilidade de encontr-la, mesmo hoje, grande, pois esta vlvula, alm de ser em-pregada em uma grande quantidade de tipos e marcas de rdios antigos, tambm encontrada em televisores e amplificadores de toca-discos dos anos 50, 60 e at alguns modelos dos anos 70. Enfim, nos tempos an-tigos poucos tipos de vlvulas eram utilizadas para muitos tipos de equi-pamentos. Hoje em dia temos tantos componentes diferentes quantos so os equipamentos.

7Capacitor a leo de um amplificador antigo

8Capacitor varivel de trs sees de rdio antigo

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Um oscilador que produza o som modulado em frequncia com altas e baixas, mudando rapidamente porm com suavidade pode ser usa-do de diversas maneiras.

Dentre as aplicaes possveis su-gerimos a instalao em viaturas (res-peitando-se as limitaes legais para uso), em alarmes ou mesmo shows e conjuntos musicais com a produo de efeitos sonoros.

O circuito que descrevemos se ajusta perfeitamente a estas aplica-es com a vantagem de j possuir uma etapa de amplificao prpria com boa potncia de sada. claro que nada impede que o sinal de u-dio seja aplicado a um amplificador externo mais potente, em funo da aplicao visada.

Como FuncionaA base do circuito est em dois

osciladores feitos em torno de 4 das portas existentes no circuito integrado CMOS 4093B. Este circuito integra-do possui portas disparadoras que podem ser usadas de modo inde-pendente tanto nas funes lgicas originais quanto em inversores e am-plificadores digitais, conforme ilustra a figura 1.

Sirene de Uso Geral

Alarmes, sistemas de aviso e muitas outras aplicaes exigem o emprego de uma sirene. O circuito que descrevemos aqui utiliza poucos componentes de baixo custo, mas oferece uma excelente potncia a um alto-falante comum, com a produo de um som semelhante ao de uma sirene de polcia. O circuito opera com tenses na faixa de 6 a 15 V e com as tenses mais altas o volume obtido tambm ser maior. A montagem bastante compacta, o que permite sua implantao tanto em sistemas de alarmes domsticos quanto em viaturas.

Newton C. Braga*


A tenso de alimentao do cir-cuito integrado pode variar entre 5 e 15 V e como oscilador ele pode gerar sinais na faixa de frequncias que vai de frao de hertz at 4 MHz, apro-ximadamente. Usamos ento duas portas para fazer um oscilador lento, com uma frequncia em torno de 1 Hz e que vai ser responsvel pela mo-dulao, ou seja, as variaes de tom do oscilador principal. O oscila-dor principal elaborado em torno das duas outras portas e opera com uma frequncia prxima de 1 kHz, uma vez que esta frequncia variar comandada pelo oscilador lento.O modo como o oscilador lento influi no oscilador de udio determinado pelo

potencimetro P1, que consiste ento no controle de modulao.

A frequncia do oscilador lento de-pende de R1 e C2, componentes que podem ser alterados conforme a von-tade do leitor. Sugerimos at que, se o leitor quiser gerar efeitos sonoros, que troque R1 por um potencimetro de 4,7 M em srie com um resistor de 470 k .

Com isso, ser possvel variar a frequncia do oscilador numa faixa de valores de 1:10.

A frequncia do oscilador de u-dio dada por R3 e C3, componentes que tambm podem ser alterados. A troca de R3 por um potencimetro de 470 k em srie com um resistor de

1Pinagem do CMOS 4093B

2Sinal retangular de FM

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10 k possibilita a alterao da fre-quncia numa gama bastante ampla de valores.

O sinal modulado de udio reti-rado do pino 11 do circuito integrado e aplicado, via R4, base de um tran-sistor Darlington de potncia, que tem como carga um alto-falante de 4 ou 8 ohms de bom rendimento. Este alto-falante deve ficar num recinto acsti-co, como por exemplo uma pequena caixa.

O fusvel F1 protege o circuito em caso de curtos, observando-se que o pico de corrente do circuito pode su-perar 1 A, o que mostra a sua potn-cia de sada.

O sinal produzido retangular mo-dulado em frequncia com a forma de onda vista na figura 2.

MontagemComeamos por mostrar na figura

3 o diagrama completo da sirene.A disposio dos componentes

numa matriz de contatos universal dada na figura 4.

O transistor deve ser dotado de um radiador de calor e para o circuito integrado, sugerimos a utilizao de um soquete DIL de 14 pinos. Os re-sistores podem ser de 1/8 ou W de dissipao com qualquer tolerncia. Para acionamento pode ser empre-gado um interruptor de presso. Para retirar o sinal para um amplificador mais potente, basta eliminar R4 e Q1 e recolher o sinal do pino 11 para a entrada do amplificador, atravs de um capacitor de 100 nF.

Prova e UsoPara provar, ligue a unidade a

uma fonte de alimentao de 12 V com capacidade de corrente de pelo menos 1 A e acione o circuito. Ajus-te P1 para obter o som desejado. O circuito tambm pode ser testado (ou alimentado) com 4 pilhas grandes ou mesmo baterias, mas o volume obtido para o som ser menor.

Comprovado o funcionamento, basta fazer a instalao definitiva da sirene em sua caixa e us-la.

Lista de materiais:Semicondutores:CI1 4093 B circuito integrado CMOSQ1 TIP120 ou equivalente transistor Darlington de potncia

Resistores: (1/8 W, 20%)R1 3,3 M laranja, laranja, verdeR2 100 k marrom, preto, amareloR3 56 k verde, azul, laranjaR4 10 k marrom, preto, laranjaP1 1 M trimpot

Capacitores:C1 100 F x 16 V eletrolticoC2 220 nF (224) cermico ou polisterC3 12 nF (123) cermico ou polister

Diversos:FTE 4 ou 8 alto-falante de 10 cm ou maiorF1 2 A fusvel

Placa de circuito impresso, suporte de fu-svel, radiador de calor para o transistor, caixa para montagem, fios, solda, etc.

3Diagrama esquemtico da Sirene

4Matriz de contatos

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Timer de Bancada

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Newton C. Braga*

Existem aplicaes em que se deseja que um circuito seja desligado depois de um certo tempo. Isso pode ser obtido com a ajuda de um timer. Se o leitor no quiser comprar um timer pronto mas montar o seu prprio temporizador, descrevemos um circuito que simples, usa com-ponentes fceis de obter e oferece retardos ou tem-porizaes que chegam perto de meia hora.

Os timers ou temporizadores so aparelhos de grande utilidade na bancada do projetista ou mesmo para outras aplicaes, como o controle de eletrodomsticos e eletrnicos no lar.

Descrevemos aqui um circuito bastante verstil que se autodesliga no final da temporizao, podendo controlar cargas at 2 A ou mais, con-forme a capacidade dos contatos do rel utilizado.

A temporizao mxima obtida nes-sa configurao da ordem de meia hora mas o potencimetro e o capaci-tor de temporizao C2 podem ser au-mentados at um mximo que permita temporizao at uma hora. Valores maiores tornam o circuito instvel, no sendo portanto recomendados.

Como FuncionaA base do projeto o circuito inte-

grado 4093, que tem uma de suas por-tas funcionando como um circuito de tempo. Nesse circuito, quando a chave S1 pressionada por um momento e o circuito energizado, o rel atraca e o capacitor C1 comea a se carregar vagarosamente atravs de R1 e P1. A

velocidade de carga vai depender jus-tamente do ajuste de P1. Maior resis-tncia significar maior tempo.

No incio da temporizao os pinos 1 e 2 do CI esto nvel alto, o que indi-ca que a sada (pino 3) estar no nvel baixo. O sinal dessa sada aplicado s outras portas ligadas como inver-sores, deixando assim suas sadas no nvel alto no incio. O sinal dessas trs portas excita o transistor Q1 que man-tm o rel atracado. A carga, nessas condies, se mantm alimentada.

No incio da carga, a tenso nos pinos 1 e 2 do CI praticamente a tenso de alimentao. Essa tenso vai, ento, caindo vagarosamente medida que o capacitor se carrega (de modo a aumentar a tenso entre as armaduras) at o ponto em que o CI deixa de reconhecer essa tenso como nvel alto, e ento comuta.

Nesse momento, sua sada vai ao nvel alto e a sada das trs por-tas seguintes passa ao nvel baixo, deixando de excitar o transistor. Com isso, o rel desliga a carga externa e a sua prpria alimentao. O circuito ento desarmado.

Acesse:

www.newtoncbraga.com.br

1Diagrama equemtico do temporizador

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Para nova temporizao, aguarde um pouco para que C2 descarregue e depois pressione novamente S1. S2 usado quando a alimentao do apa-relho externo deva ser direta, sem temporizao.

MontagemNa figura 1 temos o diagrama

completo do temporizador. A monta-gem pode ser feita com base numa placa de circuito impresso universal com padro de matriz de contatos, conforme mostra a figura 2. claro que o leitor tambm pode criar seu prprio padro de circuito impresso para uma montagem mais compac-ta. O transformador deve ter enrola-mento primrio de acordo com a rede de energia e secundrio de 6 V com corrente de 300 a 500 mA. O circui-to ainda poder operar com rels de 12 V e um transformador de 12 V de

secundrio, mas ser preciso interca-lar um regulador de tenso entre os diodos da fonte e o setor alimentado, observe a figura 3.

Os capacitores eletrolticos podem ter tenso de trabalho de 16 V ou 25 V. O capacitor de tempo pode ser maior, at um mximo de 2 200 F mas deve ser de boa qualidade, pois a existncia de fugas ir instabilizar o circuito.

O rel de qualquer tipo que te-nha uma bobina de 50 ou 100 mA e tenso de acionamento de 5 a 6 V. Os contatos dependem da carga alimen-tada. No prottipo foi usado um rel DIL de 2 A de corrente de contato, ad-mitindo assim at 200 W na rede de 110 V ou 400 W na rede de 220 V.

Os demais componentes no so crticos, admitindo na maioria dos ca-sos o uso de equivalentes ou valores prximos aos indicados. O poten-

cimetro pode ser linear ou log. Se for linear ser mais fcil adaptar um escala com base num cronmetro ou relgio comum.

Para a sada usada uma tomada comum onde o eletroeletrnico contro-

2Montagem do circuito numa matriz de contatos

3Fonte p/ operar c/ rels de 12 V

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lado possa ser ligado. Na conexo dos fios da rede para essa tomada devem ser previstas espessuras de acordo com a intensidade da corrente.

Prova e UsoLigue uma carga qualquer na sada

do circuito, por exemplo, um abajur ou lmpada. Pressionando S1 por um ins-tante, a carga deve ser acionada. Deixe inicialmente P1 na posio de mnima resistncia, para menor temporizao.

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