Lanterna manual sem pilhas, como fazer?

Uma lanterna manual que não usa pilhas é uma solução muito interessante para momentos de emergência por não necessitar de nenhum tipo de bateria ou mesmo ser carregada em uma tomada. De construção bem simples e mesmo sendo feita de forma caseira uma lanterna manual é uma excelente opção para um acampamento, um passeio noturno no interior, uma trilha e mesmo para quando acaba a energia em sua casa.

A lanterna vai ser composta de duas partes principais, a parte eletrônica que vai ser responsável por acionar os LED’s para a iluminação e a montagem mecânica, que vai ser a estrutura que sustenta a lanterna, os componentes e o sistema de atuação do motor que serve como gerador.

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Todos os componentes usados são  baratos e podem ser reciclados de aparelhos eletrônicos antigos, simples de serem encontrados.

Lanterna manual sem pilha.

Lista de material:

• Motor com redução mecânica:

O motor mais simples de ser encontrado e o que usamos no projeto é o motor que faz girar o prato do microondas, ele tem tensão de 120V, potência de 4W e uma redução mecânica para 6rpm.

• Ponte retificadora:

Para uma tensão de 200V e corrente menor que 1A, neste projeto usamos 4 diodos 1N4003 formando uma ponte retificadora mas pode ser usada uma ponte pronta como a ponte retificadora KBU1010-G.

• Capacitor:

Um capacitor eletrolítico com tensão mínima de 50V e capacitância de 100μF, pode-se optar por aumentar a capacitância para manter os LED’s acessos por mais tempo.

• Resistor:

Um resistor de 6,8KΩ e potência 1/4W será suficiente para limitar a tensão máxima do motor para os LED’s mantendo a corrente adequada.

• LED:

Seis LED’s de alto brilho.

• Mola para carburador de fusca:

Esta mola é facilmente encontrada em auto peças ou ferro velho.

• Fixadores para cabos:

Muito fácil de encontrar em depósitos de construção ou loja de materiais elétricos.

• Parafusos auto atarraxantes para madeira.

Montagem eletrônica.

A maioria das pessoas nas montagens do tipo “faça você mesmo” ou em inglês “Do It Yourself” (DIY), sempre se queixam das partes eletrônicas muitas vezes por não compreenderem o funcionamento de cada componente, por não saberem dimensionar estes componentes ou mesmo a dificuldade de fazer as conexões.

Esta lanterna tem um sistema eletrônico super simples e o passo a passo de cada parte ajuda a entender. Abaixo o diagrama com cada parte do que será necessário na lanterna:

Esquema sistema eletrônico da lanterna.

Motor.

Um motor de microondas que faz girar o prato do microondas é o gerador usado para esta lanterna. Este motor foi escolhido por já possuir uma redução mecânica, neste caso menos voltas têm de ser dadas no eixo do motor para gerar uma boa quantidade de energia para iluminar os LED’s. Este motor quando tem seu eixo girado gera energia elétrica em forma de tensão alternada (parecida com a de nossa tomada), com uma corrente baixa mas suficiente para que os LED’s tenham um bom brilho para uma lanterna.

Motor do prato do microondas.

Ponte retificadora.

A tensão gerada pelo motor é do tipo tensão alternada, os LED’s precisam que esta tensão seja transformada em tensão contínua e esta é a função do retificador que pode ser construído a partir de 4 diodos ou comprada pronta (um componente muito barato).

• Ponte de 4 diodos:

O diodo é um componente que deixa a corrente elétrica passar somente em uma direção,  por isso ele é polarizado, ou seja, tem que ser ligado na posição correta. A faixa cinza do diodo indica o lado de saída da corrente elétrica, desta forma quando ligamos os quatro diodos como no esquema abaixo os diodo criam um caminho para que sempre a corrente saia pelo lado positivo da ponte e volte pelo lado contrário criando uma polarização negativa.

Esquema ponte retificadora de 4 diodos.

• Ponte retificadora pronta:

Em uma ponte retificadora pronta como a da imagem abaixo internamente existem diodos já dispostos em formato de ponte de retificação.

Ponte retificadora pronta.

• Capacitor eletrolítico:

Após passado pela ponte retificadora a tensão é do tipo contínua pulsante, ou seja,  ela é sempre positiva mas ela fica oscilando para que a corrente fique exatamente estável e contínua, é necessário usar um capacitor que consegue armazenar energia elétrica e vai descarregar sempre que a oscilação da onda for com o intuito de diminuir mantendo os LED’s com brilho contínuo e não oscilando.

A tensão que este capacitor suporta deve ser sempre maior que a que vai vir do motor por isso usamos um de 250V, quanto maior a capacitância, ou seja,  a quantidade de energia que o capacitor consegue armazenar maior vai ser o tempo que os LED’s vão ficar acesos.

O Capacitor eletrolítico é polarizado ou seja,  ele tem o lado certo para ser ligado ao positivo e o lado certo para ser ligado ao negativo, na lateral de seu corpo tem uma faixa cinza que mostra o lado negativo.

Capacitor eletrolítico.

• Resistor.

O resistor vai ser responsável por limitar a tensão que vai ser entregue aos LED’s e vai estar ligado em série com eles. Para este projeto precisamos de um resistor de 6,8KΩ, os resistores tem sua resistência definida pelas cores impressas no próprio resistor,  no caso do resistor de 6,8KΩ é necessário um resistor azul, cinza, vermelho e dourado.

Resistor 6K8.

Ao contrário do capacitor e do diodo o resistor não tem polaridade ou seja ele pode ser ligado de qualquer lado, seja para positivo ou negativo.

• LED

Os LED’s são como pequenas lâmpadas que irão emitir luz para a nossa lanterna, o LED é um componente polarizado ou seja tem terminal positivo e outro negativo caso ligado ao contrário ele não funciona e dependendo da situação se queima.

Neste projeto usamos 6 LED’s de alto brilho, eles devem ser ligados em série um com outro ou seja o terminal negativo de um ligado ao terminal positivo do próximo e assim os seis devem ser ligados.

Polarização do LED.

Passo a passo:

1. Os cabos que saem do motor devem ser ligados a ponte retificadora nos terminais que indicam a corrente alternada,  basta procura na ponte pronta as letras AC, no caso da ponte com diodos nos terminais centrais como no diagrama.
2. Dos terminais positivo e negativo da ponte devem ser ligado dois cabos conectando os terminais do capacitor (olhar atentamente a polaridade do capacitor, negativo e positivo não podem ser invertidos). O capacitor estará ligado em paralelo com os cabos.
3. No terminal positivo do capacitor deve ser ligado o resistor, este vai estar em série com o circuito, o resistor não tem polaridade por isso não importa qual lado do resistor vai ser ligado.
4. Do outro terminal do resistor ligar ao terminal positivo do LED 1 em seguida ligar o terminal negativo do LED 1 ao positivo do LED 2 e assim por diante ligando os 6 LED’s em série.

   Ligação série dos LED’s
5. Do terminal negativo do ultimo LED ligar um cabo ao terminal negativo do capacitor fechando o circuito.

O diagrama abaixo detalha todo o esquema de ligação:

Esquema elétrico lanterna manual.

Esta lista de vídeos tem explicação exata de cada um dos componentes eletrônicos usados na lanterna.

Montagem mecânica.

A montagem mecânica da lanterna foi feita em MDF 6mm e em um lado MDF 15mm para o encaixe do motor.

Basicamente uma caixa com as seguintes dimensões:

Dimensões da lanterna manual.

Na tampa lateral onde vai ser encaixado o motor foi usado MDF 15mm para comportar o motor e foi feito um uma furação com o serra copo 50mm e o formato do motor feito com uma lima como no desenho abaixo:

Detalhes do furo para fixação do motor.

A manopla que vai servir para dar carga na lanterna foi feito com MDF 15mm e cortada na tico tico, ela deve ter uma furação para encaixar no eixo do motor, uma broca de 7mm vai fazer um furo justo para o eixo e um parafuso vai travar ao eixo do motor.

Detalhe para fixação da manopla de acionamento.

Existem dois modelos encontrados de molas para carburador de fusca, no caso usaremos a seguinte mola:

Mola de carburador de fusca.

E os fixadores de cabos são do tipo a ser preso por pregos ou parafusos:

Fixadores para cabos.

A imagem abaixo demonstra como a mola vai ser presa na manopla.

Fixação da mola a manopla.

Já dentro da caixa basta colocar o motor no lugar e fixar a outra extremidade da mola usando um parafuso ou mesmo outro fixador para cabos.

Um um afastador foi colocado para que a manopla não fique bamba com espaço dentro da caixa, este pode ser colado com cola quente.

Fixação completa da mola.

Após os LED’s já estarem fixados na tampa frontal da lanterna é hora de fechar e colocar o circuito dentro caixa. O circuito eletrônico pode ser fixado com cola quente.

Fixação do circuito eletrônico à caixa.

Agora a lanterna já está pronta, basta colocar o último lado da tampa e fechar.

Com esta montagem mecânica é possível usar a lanterna apenas com uma mão, a manopla tem retorno por mola o que dispensa o uso de uma manivela (que faria a lanterna ter de ser usadas com as duas mãos, uma para segurar a lanterna e outra para girar a manivela), o curso de aproximadamente 1/4 do giro do motor garante uma tensão suficiente para acionar o circuito eletrônico e o capacitor garante que a lanterna tenha um tempo maior de iluminação antes de ser necessário acionar novamente a manopla.

Um excelente projeto para ser usados nas feiras de ciências da escola e também para satisfazer o prazer da curiosidade no funcionamento de uma lanterna e dos vários conceitos físicos, eletrônicos e mecânicos que este projeto envolve.

Sobre o autor

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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