Vamos dar início ao projeto de vocês com algumas informações:
Utilização de alternadores para gerar “energia elétrica limpa”.
- Objetivo Geral
Nossa idéia e transformar energia mecânica em energia elétrica com a utilização do dínamo de garrafa.
- Objetivo Específico
A utilização de formas alternativas de energia renováveis no dia a dia, e a viabilização da implantação de turbinas eólicas em estruturas residenciais.
- Capítulo I
Diferente da proposta que inquiri em outras escolas o projeto de vocês e bem mais completo. Consiste em uma equipe de ciclistas fornecendo energia elétrica através de “dínamos” de bicicleta. A equipe de ciclistas vai ser formada por 4 participantes fornecendo cada um uma tensão elétrica destinada a “alimentação de cômodos ou utensílios de uma residência em miniatura”.
O “dínamo” que usaremos tem as seguintes características:
Tensão | 6V |
Potência | 3W |
Com a simples equação P = V∙i podemos concluir que a corrente máxima 0,5A (500mA).
Características do LED de alto brilho branco.
LED BRANCO ALTO BRILHO
Tensão de 3,1 V a 4V (alguns podendo acender com até 6V)
Atente que com essa tensão fornecida pelo “dínamo” ligaremos apenas 2 LED’S em série.
Uma saída para ligarmos muitos led’s sem perder a luminosidade é a conexão entre eles em paralelo, porem para tal precisaremos de um circuito dobrador ou quadrublicador de tensão, assim usaremos muitos led’s.
1.1 – O circuito Multiplicador de Tensão
O circuito multiplicador de tesão pode ser de meia onda ou de onda completa como o esquema abaixo.
Duplicador, triplicador ou quadruplicador de tensão
Vm – Seria nosso “dínamo”.
C1, C2, C3 e C4 – São capacitores eletrolíticos de 33uF (tensão mínima 63V)
D1, D2, D3 e D4 – São diodos retificadores 1N4007 (Corrente Máxima de 1A)
O circuito exibido anteriormente em formato impresso (placa de circuito impresso) é apontado abaixo
Tensão quadruplicada Tensão duplicada Tensão triplicada
Tensão quadruplicada Tensão duplicada Tensão triplicada
Entrada do “dínamo”.
Em vermelho as tensões e em preto “o terra” (zero volt).
Neste passo já estamos definido a tensão duplicada, triplicada ou quadruplicada. Sugiro que verifique estas tensões com o multímetro. Use o multímetro em pleno funcionamento (com o dínamo girando – retire a lâmpada original do dínamo).
Repita os testes com multímetro, alternando o fio vermelho nas posições 4, 3 e 2. Preencha a tabela abaixo:
Tensão 4 (em V) | |
Tensão 3 (em V) | |
Tensão 2 (em V) |
1.2 – Led.
Led’s são diodos emissores de luz. O que é um diodo? Um diodo é o tipo mais simples de semicondutor. De modo geral, um semicondutor é um material com capacidade variável de conduzir corrente elétrica.
No caso dos LEDs (diodos emissores de luz), o material condutor é normalmente arseneto de alumínio e gálio (AlGaAs). No arseneto de alumínio e gálio puro, todos os átomos se ligam perfeitamente a seus vizinhos, sem deixar elétrons (partículas com carga negativa) livres para conduzir corrente elétrica. No led existem duas zonas bem específicas, um semicondutor com elétrons extras é chamado material tipo-N e quando possuem “valências” é chamado material tipo-P. Entre esses dois materiais existe uma zona vazia.
Para um elétron pular de um orbital mais baixo para um mais alto, algo deve aumentar seu nível de energia. Inversamente, um elétron libera energia quando "cai" de um orbital mais alto para um mais baixo. Essa energia é liberada na forma de um fóton (a grosso modo feixes luminosos).
Os LEDs têm muitas vantagens sobre lâmpadas incandescentes convencionais. Uma delas é que eles não têm um filamento que se queime e então durarão muito mais tempo. Além disso, seus pequenos bulbos de plástico os tornam muito mais duráveis. Eles também cabem mais facilmente nos modernos circuitos eletrônicos.
Usaremos os Led’s 5mm Alto Brilho branco de 18000MCD (são os mais brancos do mercado).
Agora seguem 2 configurações de montagem dos led’s.
Usaremos a configuração em paralelo para evitar que a possível queima de um dos led’s interrompa a transmissão da corrente elétrica. Abaixo segue o calculo das quantidades de led’s e resistor de queda de tensão.
Assim o multiplicador de tensão tem por objetivo atingir 60V (algo complexo de conseguir) assim diminuiremos a quantidade de led’s para ajustar ao nosso multiplicador de tensão.
- Capítulo 2
Não usaremos nosso multiplicador de tensão estabelecido no capítulo 1, para obter uma tensão estável a fim de carregar celulares, câmeras e tocadores de arquivo do tipo mp3, usaremos apenas um regulador de voltagem para tal.
Para carregar celulares, players e câmeras temos que conseguir tensões nominais de 5V, e correntes na ordem de 300mA. Nosso multiplicador pode alcançar tensões altas todavia baixas correntes, por isso não é viável uso do mesmo.
Usaremos simplesmente um regulador de voltagem para estabilizar as tensões provenientes do “dínamo”. Abaixo o esquema do circuito que utilizaremos.
Usei uma opção de bateria para um simples teste – A montagem acima é meramente uma sugestão de circuito, confesso que o circuito abaixo me agrada mais porem nunca o testei.
- Conclusão
Para fim de conluio, usaremos os multímetros do laboratório para os testes efetivos, para o multiplicador de tensão podemos alcançar, se não me engano, uns 50V. O problema está no carregador pois a tensão do dínamo (5V à 6V) está funcionando muito próximo da tensão a ser regulada (5V), é possível que tenhamos quedas absurdas de tensão caso a velocidade da bicicleta seja reduzida drasticamente.
A montagem abaixo é um exemplo de como a bicicleta pode ficar sobrelevada, evitando a trepidação (atente a fixação do dínamo).
Aguardo contatos, ações e perguntas!
“Citando Sócrates”
“- Se está a nosso alcance fazer, também está não fazer.”
E para nos motivar – O pensador e Cônsul do antigo império romano, “Cícero”.
“Quanto maiores são as dificuldades a vencer, maior será a satisfação.”
Referências
