Alarme Sonoro com LDR e Buzzer

Objetivos:

            Construir um alarme sonoro baseado no sensor  LDR.

Materiais:

- 1 Buzzer
- 1 LDR
- 1 resistor de 330ohms
- 1 resistor de 33kohms

- fios diversos
- 1 placa Arduíno UNO


Referencial teórico:

            A tecnologia PWM (Pulse Width Modulation) ou Modulação de Largura de Pulso é uma forma de controlar a corrente elétrica fornecida a um circuito. Num circuito componentes eletrônicos são capazes de controlar a tensão elétrica fornecida utilizando-se a tecnologia PWM.

             Segundo Wikipédia, 2013, o LDR (Light Dependent Resistor – Resistor Dependente de Luz), é um componente onde uma variação na luminosidade que incide sobre ele resulta numa variação na sua resistência. O LDR é construído a partir de material semicondutor com elevada resistência elétrica. Quando a luz que incide sobre o semicondutor tem uma frequência suficiente, os fótons que incidem sobre o semicondutor libertam elétrons para a banda condutora que irão melhorar a sua condutividade e assim diminuir a resistência

            Segundo Wikepédia, 2013, o Buzzer é um tipo de altofalante baseado na propriedade dos cristais piezoelétricos (poliéster ou cerâmica), que se deformam quando submetidos a uma tensão entre suas faces e que atuam como transdutores eletroacústicos quando utilizados para reprodução do som.

Dentro do buzzer existem duas camadas de metal e uma camada interna de cristal piezoelétrico, quando é enviada corrente através do buzzer a camada interna vibra na mesma frequência reproduzindo assim um som, por exemplo, se enviarmos corrente em uma frequência de 440Hz, ouviremos o som da nota Lá. Quanto maior a corrente maior o “volume” do som.

Procedimentos:

- O alarme foi confeccionado conforme a figura 1.

Figura 1 – Esquema do alarme sonoro. Feito no Fritzing.

- Foi utilizado o  software Arduíno 0023 para escrever o código da sequência:

int LDR; //declara variavel
float VLDR;

int ledPin=11;

void setup(){

Serial.begin(9600);
pinMode(A0, INPUT);// entrada A0

pinMode(11,OUTPUT); // define o pino 13 como saida

}

void loop(){

LDR = analogRead(A0);

VLDR=LDR*5.0000000/1024;
             Serial.print(LDR);

Serial.print(" ");

Serial.print(VLDR);

Serial.println ( "\t");

delay(100);

if (LDR > 80) { 

            tone(11,200);

            delay(50);
                         tone(11,100);
                         delay(50); }

else {

noTone(11); }

}

Resultados:

            Após rodar o código, foi verificado no serial monitor do Arduíno as leituras da porta analógica A0 e o valor convertido em voltagem. Quando se deu obstrução da luz sobre o LDR houve a emissão sonora.

Conclusão:

            Conclui-se que, a partir de simples componentes na placa Arduíno, foi possível com um código de programação construir um alarme sonoro.

Bibliografia:

ClubedoHardware. PWM. Disponível em: 
<http://forum.clubedohardware.com.br/resolvido-pwm/801099?s=c0bd34f66c7ed715e4b64b1aec382bc5&amp>. Acesso em: 23 maio.2013

WIKIPÉDIA. LDR. Disponível em:
<http://pt.wikipedia.org/wiki/LDR>. Acesso em: 23 maio.2013

WIKIPÉDIA. Buzzer. Disponível em:

<http://es.wikipedia.org/wiki/Altavoz_piezoel%C3%A9ctrico> . Acesso em: 23 maio.2013

Associação de lâmpadas em série e paralelo

Objetivos:
                Verificar o comportamento da corrente elétrica, ddp e resistência elétrica em circuitos elétricos compostos de lâmpadas, em série e em paralelo.

Revisão Bibliográfica:

                Segundo Wikipédia, 2013, um circuito elétrico é a ligação de elementos elétricos, tais como resistores, indutores, capacitores, fontes de tensão, fontes de corrente e interruptores, de modo que formem pelo menos um caminho fechado para a corrente elétrica. Um circuito elétrico simples, alimentado por pilhas, baterias ou tomadas, sempre apresenta uma fonte de energia elétrica, um aparelho elétrico, fios ou placas de ligação e um interruptor para ligar e desligar o aparelho. Estando ligado, o circuito elétrico está fechado e uma corrente elétrica passa por ele. Esta corrente pode produzir vários efeitos,como: luz, movimento, aquecimento, sons etc.

                Conforme Wikipédia 1 e 2, 2013, circuitos elétricos podem ser associados em série ou em paralelo:
 - Circuito em série: Esse é o tipo de associação onde os resistores são ligados um em seguida do outro, de modo a serem percorridos pela mesma corrente elétrica, onde a tensão elétrica se divide entre o número de resistências, e a resistência equivalente, para esse tipo de associação, é dada pela soma de todas as resistências que fazem parte do circuito. Esse tipo de associação pode ser representado pela equação 01:

Req = R1 + R2 + R3 + R4 …                                    (01)

 - Circuito em paralelo: Nesse tipo de associação, os resistores são ligados um do lado do outro, de forma que todos os resistores fiquem submetidos à mesma diferença de potencial, onde a corrente elétrica total, que circula por este tipo de circuito, é igual a soma da corrente elétrica que atravessa cada um dos resistores, e o valor da resistência equivalente desse tipo de circuito elétrico é sempre menor do que o valor de qualquer uma das resistências que compõem o circuito, ou seja, em representação pela equação 02:

                                                                                    (02)     

Metodologia:
                Foram utilizados dois modelos de circuitos elétricos, um disposto em série para realizar o experimento 1 e outro em paralelo na realização do experimento 2.
 

Experimento 1:
Materiais utilizados:
 - 2 Lâmpadas (40W)
 - 4 Multímetros
 - Fonte de energia elétrica
- 1 Interruptor

                A fonte de energia elétrica utilizada no início do experimento foi de ddp = 223 V. Três multímetros foram selecionados para medir corrente elétrica e as pontas de prova inseridos nas tomadas (inseridos em série no circuito). Um dos multímetros foi selecionado para medir ddp.  
                A Figura 1 apresenta um esquema do modelo de circuito em série utilizado no experimento:

Figura 1 – Esquema do circuito em série.

Experimento 2:
Materiais utilizados:
 - 3 Lâmpadas (40W, 40W e 60W)
 - 5 Multímetros
 - Fonte de energia elétrica

 - 1 Interruptor

A fonte de energia elétrica utilizada no início do experimento foi de ddp = 225 V. Os cabos dos multímetros realizavam a verificação da passagem elétrica por meio das tomadas dispostas antes do interruptor e das lâmpadas do sistema.

A Figura 2 representa o modelo de circuito em paralelo utilizado no experimento 2:

Figura 2 – Esquema do circuito em paralelo.

Dados Obtidos:
                Experimento 1:

                Para iniciar o experimento, foi verificado a potência elétrica das lâmpadas incandescentes, que era de 40W. Foram dispostos os cabos dos multímetros para a verificação da corrente elétrica e o interruptor foi ligado. A medida de intensidade da corrente elétrica, que por ser um circuito fechado em série, apresentou 0,12 A em todas as passagens de corrente (tomadas 1, 2 e 3) e a diferença de potencial elétrico, que se divide entre as resistências, apresentou 138V na primeira lâmpada e 84V na segunda (o voltímetro foi inserido em paralelo a cada lâmpada). A partir desses dados foi possível obter-se a resistência elétrica do circuito, verificada pela Lei de Ohm onde a ddp era de 225V, entao resultou-se em 1850ohms. A resistência elétrica na lâmpada 1 foi de 1150ohms e na lâmpada 2 foi 666,7ohms. Os dados podem ser vistos na Tabela 1. A figura 3 apresenta uma foto do sistema em que aparecem os multímetros nas suas funções de amperímetro e voltímetro. As leituras observadas não são as mesmas da tabela 1, isso porque as montagens foram feitas em dias diferentes e provavelmente as lâmpadas não foram as mesmas.

Tabela 1 – Dados obtidos no experimento 1.

 Figura 3 - Imagem do sistema experimental da associação em série.

Experimento 2:

 Foram utilizadas três lâmpadas, duas de potência nominal 40W e uma de 60W. Foram conectados os cabos dos multímetros, onde quatro deles faziam a leitura da passagem de corrente elétrica e um verificava a ddp, então o interruptor foi ligado. A medida de intensidade da corrente elétrica, que por ser um circuito fechado em paralelo, apresentou 0,16 A nas duas primeiras lâmpadas que eram de 40W e 0,25 A na última lâmpada que era de 60W. A ddp geral do circuito e também sobre cada uma das lâmpadas foi de 225 V. Pela Lei de Ohm,calculou-se a resistência da primeira parte do circuito (entre as duas primeiras lâmpadas) que foi de 1405ohms e na última parte do circuito foi verificado 900ohms. Os dados podem ser vistos na Tabela 2. A figura 4 apresenta uma foto do sistema em que aparecem os multímetros nas suas funções de amperímetro e voltímetro. As leituras observadas não são exatamente as mesmas da tabela 2, isso porque as montagens foram feitas em dias diferentes e provavelmente as lâmpadas não foram as mesmas.

Tabela 2 - Dados obtidos no experimento 2.

Figura 4 - Imagem do aparato experimental da associação em paralelo.

Conclusão:
                Pode – se concluir que, no circuito em série, a intensidade da corrente elétrica permanece constante em todo o percurso do sistema. A ddp total é dividida proporcionalmente a resistência elétrica de cada lâmpada (divisor de tensão). Como a tensão sobre cada lâmpada é menor que a total, a potência real diminuiu proporcionalmente, e a intensidade do brilho fica muito baixa. A resistência elétrica total no circuito é a soma das resistências das lâmpadas.
Por sua vez, o circuito fechado em paralelo apresenta tensão elétrica sobre cada lâmpada igual em todo o sistema, porém, a corrente elétrica total do sistema se divide entre as resistências do circuito. O brilho das lâmpadas permanece normal.

Bibliografia:
WIKIPÉDIA. Circuitos em série. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_série> . Acesso em: 26 abr.2013

WIKIPÉDIA. Circuitos em paralelo. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_paralelo> . Acesso em: 26 abr.2013
WIKIPÉDIA. Circuitos elétricos. Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Circuito_elétrico> . Acesso em: 26 abr.2013

Comportamento da temperatura durante evaporação de álcool.

Objetivos:
                Verificar a variação da temperatura durante a evaporação de álcool, utilizando o sistema Arduíno.

Relação Bibliográfica:

                Segundo Wikipédia, 2013, a evaporação é um fenômeno no qual átomos ou moléculas no estado líquido ganham energia suficiente para passar ao estado gasoso.
                O processo responsável pela evaporação de um material tem início na grande energia cinética de algumas moléculas, sendo favorecida pelo aumento de temperatura, ou seja, quanto maior for a temperatura, as moléculas se movem mais depressa. Quando a quantidade de moléculas que deixam o líquido for maior do que a quantidade de moléculas que entram, teremos como resultado a evaporação. Mas é importante lembrar que a rapidez do processo de evaporação depende ainda da tensão superficial  do líquido. Os líquidos que possuem pequena tensão superficial evaporam com mais facilidade, e são conhecidos como "voláteis".
                A volatilidade está ligada à facilidade que a substância tem de passar do estado líquido para o gasoso, logo as substâncias que evaporam mais facilmente são substâncias mais voláteis.
                A evaporação, enfim, depende de vários fatores naturais, como:

1. - A concentração da substância evaporante no ar: Se o ar contiver uma alta concentração da substância que evapora, então tal substância evaporará mais devagar.
2. - A concentração de outras substâncias no ar: Se o ar já estiver saturado com outras substâncias, poderá ter uma capacidade menor para a substância que evapora.
3. -  Temperatura: Se a substância estiver quente, a evaporação será rápida. 
4. - Vazão de ar: Isto está em parte relacionado com o tópico da concentração citado anteriormente. Se existe ar fresco passando pela substância o tempo todo, então é mais provável que sua concentração não aumente, o que favorece uma evaporação mais rápida. Além disso, moléculas em movimento têm mais energia cinética do que aquelas em repouso; por isso, quanto mais forte o fluxo de ar, maior é o potencial para evaporação. 
5. - Forças intermoleculares: Quanto maiores as forças intermoleculares dentro do líquido ou sólido, mais energia será necessária para fazer suas moléculas evaporarem.

Metodologia:
       Foi elaborado um experimento para medir a variação da temperatura durante o processo de evaporação do álcool. Para isso foi envolvido um termistor com papel absorvente. O termistor fez parte de um sistema de sinal condicionado por amplificador operacional conectado a um sistema Arduíno UNO. O termistor juntamente com o papel foi embebido em álcool e deixado exposto ao ar ambiente sem circulação. A figura 1 mostra a foto da montagem experimental utilizada para medir a temperatura sobre o sensor durante a evaporação da água sobre o sensor.

          O programa Arduíno fez as leituras que foram copiadas e coladas no Microsoft Excel. Neste, foi elaborado um gráfico de dispersão mostrando a evolução da temperatura conforme a evaporação na superfície do termistor envolvido pelo papel embebido em álcool.

Figura 1 - Foto do Arduíno e da placa sensora.

Dados Obtidos:
         A figura 2 apresenta o gráfico da dispersão das medidas de temperatura na superfície do sensor térmico (termistor) durante a evaporação de álcool (o sensor estava envolto por papel embebido em álcool).

Figura 2 – Medidas de temperatura para evaporação do álcool.

Análise dos dados:
         Conforme a Figura 2, verificou-se que segundo o fenômeno da evaporação, o álcool por ser uma substância volátil, seguiu esse padrão e demonstrou que “absorve” o calor do material para intensificar seu processo de evaporação.

Conclusão:
          Conclui-se que a temperatura caiu drasticamente ao fato de ter-se embebido o papel em álcool e o colocado em contato com o termistor, que provocou a reação de absorção do calor do objeto e o estágio de evaporação do álcool.

Bibliografia:

http://pt.wikipedia.org