Como calcular tensão e corrente gerados por indução?

rmlazzari58 · 29 de abril

Maravilha, caro! E que universo enorme é o dos osciladores!

Bem... agora que começou a ficar claro para mim, estou "passando a limpo" os milhares de papeizinhos de anotação que venho juntando desde o começo desse projeto e acho que até Quinta monto sua sugestão e trago os resultados.

Gratíssimo, @MOR_AL, por me apresentar esse universo!

Abç!

MOR_AL · 30 de abril

20 horas atrás, rmlazzari58 disse:

estou "passando a limpo" os milhares de papeizinhos de anotação que venho juntando desde o começo desse projeto

Eu costumo criar um arquivo em meu PC com o título do projeto (ex.: Relógio_com_Led). Aí vou acrescentando todas as informações pertinentes.

0 - Dato todas as inclusões, para ter a ideia da progressão dos eventos. Assim não me perco com o evento/aruivo mais recente.

1 - Escaneio as anotações e salvo com data (ex.: 2025_04_30_Circuito_do_Tx).

2 - Crio um arquivo .DOC com essas informações e respectivas datas. Aliás as datas são os subtítulos.

3 - Acrescento comentários relevantes.

Aprendi a fazer isso quando trabalhava.

A coisa toda fica quase como este tópico, com datas e sequência temporal do eventos.

Ao final, eu complemento o arquivo .DOC, com a solução.

... Sim!.... Faço sempre um backup em outra mídia, como um HD externo, ou um pendrive.

Em tempo:

Um circuito que funciona na simulação, nem sempre funciona na prática. Geralmente tem sempre um ajuste fino.

MOR_AL

MOR_AL · 2 de maio

Em 30/04/2025 às 07:21, MOR_AL disse:

Eu costumo criar um arquivo em meu PC

Ops...

Eu costumo criar uma pasta em meu PC.

MOR_AL

Em 30/04/2025 às 07:21, MOR_AL disse:

.. Sim!.... Faço sempre um backup em outra mídia, como um HD externo, ou um pendrive.

Ainda bem que fiz isso. Meu HD interno de 1T acabou de entregar a alma a Deus. O W11 está no SSD.

MOR_AL

rmlazzari58 · 3 de maio

Ainda não montei o oscilador para o indutor tx, @MOR_AL . Mas consegui montar 3 indutores para os rx dos ponteiros com resultados parecidos:

#   AWG   voltas   compr.(cm)   diâm.ext.   peso (g)   uH    Ω

2   32      30        80           9,4        0,29    7,5   0,6
3   32      30        80           9,8        0,28    7,4   0,8
4   32      30        80           9,3        0,28    7,9   0,7

As únicas medidas que ficaram exatamente as mesmas nos 3 são o diâmetro interno (6,4mm) e a "espessura", a altura das bobinas (1,8mm). Nas outras medidas, como a montagem é artesanal, há pequenas diferenças entre os 3...

Ainda não testei com o tx que tenho aqui mas creio que funcionarão já que essas 3 aí tem medidas muito parecidas com um indutor que funciona com o tx copiado do youtuber.

Mas me ocorreu uma dúvida... pode ser bobagem de iniciante literalmente sem noção (dessas grandezas) mas... será que há uma frequência específica (+ ou -) a ser buscada para o tx, considerando esses 3 indutores de rx? Ou não, basta saber que quanto maior (ou menor) a frequência do tx, mais qualquer indutor "aproveita"? Que frequência esses indutores rx podem melhor aproveitar para transformar em corrente, mais altas ou mais baixas?

De outra forma, como é a relação, se é que existe alguma, entre a indutância dos rx e a frequência do tx? Será que a frequência tx que copiei do youtuber e que estou assumindo como boa (503,29KHz + ou -) é mesmo a melhor? Para rx entre 7,4uH e 7,9uH qual seria uma boa frequência?

MOR_AL · 4 de maio

@rmlazzari58

Imagine como um transformador em frequências de HF.

O ideal seria transmitir a máxima potência para o secundário, que são as bobinas que alimentam os leds dos ponteiros.

O detalhe é que não há ferrite ENTRE o primário e os secundários. A exceção é o ferrite no ponteiro dos segundos. As linhas de força ficam dispersas a ponto de apenas pequena parte passar pelos secundários.

TALVEZ o ferrite no ponteiro dos segundos consiga reduzir a dispersão das linhas de força, mas mesmo assim, o acoplamento é baixo reduzindo drasticamente a eficiência.

Nos comentários do vídeo, um sujeito perguntou sobre os dados das bobinas. Pesquise que você encontra.

O aumento da frequência permite reduzir o tamanho das bobinas.

Pode ser, e deve haver, uma frequência de ressonância no circuito dos secundários.

Não sei se o autor considerou isso para obter a frequência de oscilação do primário. Eu tentaria ver se os circuitos dos secundários possuem frequência de ressonância, que coincida com a do oscilador. Isso aumentaria (um pouco) a eficiência.

Em tempo:

Assista o vídeo

Em t = 4m49s, o autor acrescenta um capacitor na bobina secundária. A lâmpada aumenta a sua luminosidade. Ele sintonizou a frequência do oscilador, com a do receptor.

Observe com muita atenção, quando o autor coloca os leds na bobina de transmissão. Os leds acendem mais quando os leds ficam perto dos fios da bobina e não no centro.

MOR_AL

rmlazzari58 · 9 de maio

@MOR_AL, montei o circuito que você trouxe no post #48 mas antes de ligá-lo gostaria de te perguntar duas coisas: 1 - pode ser alimentado com 5v? É que se puder, daria para usar um carregador de celular desses que entregam até 1A...

A outra dúvida é se, antes de conectar o indutor L1 no circuito, há alguma medida que eu poderia fazer para testá-lo quanto à frequência? Por exemplo, que tal conectar o osciloscópio no lugar desse indutor? Ou será que o indutor tem papel ativo no circuito?

Grato!

MOR_AL · 9 de maio

10 horas atrás, rmlazzari58 disse:

montei o circuito que você trouxe no post #48

Ok, mas com as alterações informadas na postagem #50.

10 horas atrás, rmlazzari58 disse:

1 - pode ser alimentado com 5v?

Sim, mas talvez precise alterar o valor de R3 e ou R1. R2 não existe. Representa apenas a carga sentida pelo oscilador.

10 horas atrás, rmlazzari58 disse:

É que se puder, daria para usar um carregador de celular desses que entregam até 1A...

O consumo do oscilador é bem pequeno, não chega a 50mA. Isso me lembrou, que a tal carga, que seriam os leds, apresenta valores inferiores a 10K. Talvez o oscilador deixe de funcionar com a inclusão dos leds. Tem que testar.

10 horas atrás, rmlazzari58 disse:

A outra dúvida é se, antes de conectar o indutor L1 no circuito, há alguma medida que eu poderia fazer para testá-lo quanto à frequência? Por exemplo, que tal conectar o osciloscópio no lugar desse indutor? Ou será que o indutor tem papel ativo no circuito?

Não!

Só poderia calcular a frequência pela teoria. O indutor tem papel ativo no circuito.

Com o circuito total, você poderia usar o osciloscópio para medir a frequência no emissor ou no coletor.

... Mas tenho uma boa notícia, que poderá te auxiliar no seu projeto.

Os indutores com núcleos pequenininhos podem ser obtidos de sucatas de rádio AM de ondas médias (560KHz a 1200KHz).

São as bobinas de FI, que sintonizam em 455KHz. Elas até possuem um minúsculo capacitor de sintonia.

Os radinhos antigos, daqueles pequenos, tem essas bobinas bem pequenas. Acredito que foram usadas nos vídeos mostrados.

Quem não tem sucatas antigas, ou não encontra com técnicos de TV, pode recorrer ao AliExpress. Digite "Bobinas com Leds", que vai encontrar até os osciladores.

MOR_AL

MOR_AL · 9 de maio

Um detalhe.

Verifique se em seu teste, o led acende mais forte próximo a periferia, junto com os fios.

Caso afirmativo, você pode fazer uma bobina para cada ponteiro com os raios coincidindo com o leds.

MOR_AL

rmlazzari58 · 9 de maio

3 horas atrás, MOR_AL disse:

Ok, mas com as alterações informadas na postagem #50.

Sim.

E esse seu tx está ficando muito bom, caro. É muito mais estável que os osciladores do Aliexpress e que o oscilador do youtuber, além de ser infinitamente mais "econômico" em consumo de corrente.

Outro ponto positivo desse tx é que o BC337 se manteve, por mais de meia hora, à temperatura ambiente.

No do Aliexpress também não teve aquecimento mas no do youtuber, com aquele transistorzão (C2581) cheguei a pensar: "Pô, eu queria um indutor tx, não um aquecedor de ambiente...",

Brincadeiras à parte, Moris, o tx do youtube fixado no acrílico e estabilizado em 62°C... em 1 mês o acrílico estraga, com certeza.

Bem, agora com o seu tx... alimentei com 5Vcc também, apenas como curiosidade. Eis os resultados:

Indutor TX: 1,3Ω / 77,44uH

Ferquência: 166,67KHz
Duty......: 50%


Alimentação: 12vcc Consumo: 5,2mA

   Coletor
   Vmax: 11,8V
   Vpp.: 24v
   Vrms: 8,52V

   Emissor
   Vmax: 416mV
   Vpp.: 816mV
   Vrms: 290mV


Alimentação: 5vcc Consumo: 2,25mA

   Coletor
   Vmax: 5,04V
   Vpp.: 10,16V
   Vrms: 3,61V

   Emissor
   Vmax: 176mV
   Vpp.: 344mV
   Vrms: 121mV

Ele faz acender os rx do post #31, os comprados no Aliexpress (L=2,2mH/26,6Ω em paralelo com 180pF, peso de 0,25g) mas com um problema: a 15mm de altura o LED apaga completamente.

Mas veja que beleza quando os rx ficam dentro do tx...

3 horas atrás, MOR_AL disse:

Os indutores com núcleos pequenininhos podem ser obtidos de sucatas de rádio AM de ondas médias (560KHz a 1200KHz).

São as bobinas de FI, que sintonizam em 455KHz. Elas até possuem um minúsculo capacitor de sintonia.

Os radinhos antigos, daqueles pequenos, tem essas bobinas bem pequenas. Acredito que foram usadas nos vídeos mostrados.

Quem não tem sucatas antigas, ou não encontra com técnicos de TV, pode recorrer ao AliExpress. Digite "Bobinas com Leds", que vai encontrar até os osciladores.

Infelizmente não tenho dessas sucatas, e para adaptar as bobinas do Aliexpress nos ponteiros do relógio é muito complicado: depois de encaixados na máquina do relógio, a distância entre os ponteiros é de 2,4mm, e essas bobinas medem 4,7mm. Além disso, se for usar essas bobinas como estão, para ficarem alinhadas com o indutor tx, os led ficam voltados para a frente. Daria para adaptar isso, mudar os led para a lateral das bobinas mas aí teria a questã do tamanho delas...

Montei uns indutores de rx, com núcleo de ar, que acho que vão servir. A "espessura", altura deles não chega a 2,3mm e os diâmetros estão bem adequados aos eixos da máquina: externo ~10mm e interno ~6,4mm.

O indutor sem número é só para ver como soldar o led...

Os outros não são idênticos porque são artesanais. Mas são parecidos...

#  AWG voltas diam h(alt) peso  L(uH)  R(Ω)  C(nF)       f(Hz)      Q
6  38     100   10   2,2  0,26  92,47  4,50  1,094  500.392,79   64,61
7  38     100  9,5   1,8  0,25  95,33  4,80  1,034  506.926,58   63,26
8  38     100  9,2   1,8  0,24  88,50  4,70  1,156  497.587,63   58,87

Então agora é alterar o circuito para que oscile perto do 500KHz e aumentar sua potência para que mantenha o led mais afastado do indutor tx (que é o led do ponteiro dos segundo, cerca de 20mm) aceso.

8 minutos atrás, MOR_AL disse:

Verifique se em seu teste, o led acende mais forte próximo a periferia, junto com os fios.

Caso afirmativo, você pode fazer uma bobina para cada ponteiro com os raios coincidindo com o leds.

Sim, quanto mais perto da borda do tx, mais forte acende.

Agora... 3 tx, um para cada rx, acho que complicaria um pouco...

Bem... não sei se consegui entender sua sugestão. Ali em cima há 3 rx, um para o ponteiro das horas, um para o dos minutos e um para o dos segundos...

Aqui a ideia de como montar os indutores nos ponteiros. Os ponteiros de plástico preto seriam substituídos pelos de acrílico. O led ficaria colado na base dos ponteiros de acrílico, como está no ponteiro das horas, à direita e os capacitores ficariam "embaixo" do conjunto, como se fosse contra pesos das hastes dos ponteiros...

MOR_AL · 9 de maio

5 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Sim, quanto mais perto da borda do tx, mais forte acende.

Agora... 3 tx, um para cada rx, acho que complicaria um pouco...

0 - Em uma PCI, a placa ficaria bem pequena. Eu costumo colocar os resistores em pé.

1 - Mas as 3 bobinas (hora, minuto e segundo) teriam diâmetros diferentes.

2 - Os fios coincidiriam com os percursos dos leds, caso a bobina fique junta com o led. Ficariam escondidos atrás do relógio, supondo que haja uma folha com o desenho dos números etc.

3 - Neste caso os leds ficariam sempre perto das bobinas, portanto acenderiam.

Vi um vídeo, em que o sujeito enrolou 30 espiras no corpo dos leds. Usou fio de um rele.

Pela grossura da bobina Tx, ou os fios são muito grossos, ou tem muitas espiras.

Lembre-se:

1 - Aumentar o diâmetro da bobina, aumenta sua indutância.

2 - Aumentar a frequência de oscilação, aumenta o aquecimento no transistor. Mas a corrente no circuito está bem baixa. Acho que poderia até usar com um consumo de 20mA. Tente reduzir aos poucos o resistor de emissor e monitore o consumo.

3 - Os capacitores que eu uso nestes osciladores são daqueles do tipo disco cerâmicos, bem menores que os que você usou. São semelhantes aos da figura da postagem anterior, dos Rx.

4 - Faça uma bobina com o diâmetro tal, que coincida com movimento do led na ponta do ponteiro dos minutos, para termos uma ideia se ela pode ser aproveitada.

5 - Se o item 4 funcionar, você já teria tudo equacionado.

Você está indo bem.

Aguardo seus testes.

MOR_AL

rmlazzari58 · 13 de maio

Em 09/05/2025 às 17:52, MOR_AL disse:

0 - Em uma PCI, a placa ficaria bem pequena. Eu costumo colocar os resistores em pé.

e

3 - Os capacitores que eu uso nestes osciladores são daqueles do tipo disco cerâmicos, bem menores que os que você usou. São semelhantes aos da figura da postagem anterior, dos Rx.

Aqueles componentes são o que tinha aqui. Capricharei na versão final, rs... Mas a "aranha" ali, apesar de ser só como experiência, confesso que estou começando a ficar viciado em "aranha", Moris, pelo menos para circuitos simples.

Agora, baseando-me no que você disse

Em 09/05/2025 às 17:52, MOR_AL disse:

2 - Aumentar a frequência de oscilação, aumenta o aquecimento no transistor.

e considerando o que eu disse

Em 09/05/2025 às 12:18, rmlazzari58 disse:

"Pô, eu queria um indutor tx, não um aquecedor de ambiente...",

dá para abaixar bem a frequência dos rx trocando o capacitor de 1nF por outros, de 10nF. O fator Q cai junto mas, se não estou entendendo errado, esse fator se refere principalmente à banda de sintonia: quanto mais alto o Q, mais precisa, exata tem que ser a sintonia entre tx e rx. Então para abaixar a frequência dos rx elevando o capacitor, ficaria assim:

#  AWG voltas diam h(alt) peso  L(uH)  R(Ω)  C(nF)       f(Hz)      Q
6  38     100   10   2,2  0,26  92,47  4,50   14,1  139.383,11   18,00
7  38     100  9,5   1,8  0,25  95,33  4,80   13,5  140.293,79   17,51
8  38     100  9,2   1,8  0,24  88,50  4,70   13,8  144.015,41   17,04

No modo anterior, com C = 1nF, a frequência era cerca de 500KHz e o fator Q ficava em torno de 60.

Agora, com capacitores 103, a frequência média cai para uns 141KHz e o Q por volta de 18.

Vou ver se consigo bolar um tx de mais ou menos 141KHz, com duty de 50% e bolar um indutor tx que também oscile nessa frequência só que com diâmetro maior do que o dos ponteiros...

O diâmetro do tx "tratorzão" - aquele que o youtuber fez, o do transistor C2581 - seria bom.

Vou seguir suas orientações de

Em 09/05/2025 às 17:52, MOR_AL disse:

1 - Aumentar o diâmetro da bobina, aumenta sua indutância.

e

4 - Faça uma bobina com o diâmetro tal, que coincida com movimento do led na ponta do ponteiro dos minutos, para termos uma ideia se ela pode ser aproveitada.

Assim que tiver os resultados, trago aqui. Obrigado por tudo, cara.

MOR_AL · 13 de maio

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

.....pelo menos para circuitos simples....

Use PCI do tipo matriz de contatos.

Você está esquecendo de considerar o fator Q, incluindo a carga do trafo....

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

4 - Faça uma bobina com o diâmetro tal, que coincida com movimento do led na ponta do ponteiro dos minutos, para termos uma ideia se ela pode ser aproveitada.

Esqueci, que esta opção seria para o secundário junto com o led, mas isso aumenta muito o peso e a inércia, principalmente no ponteiro dos segundos.

MOR_AL

rmlazzari58 · 15 de maio

Antes de continuar, caro, vou tentar montar um kit gerador de funções + contador de frequência desses aqui

https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-1629795342-kit-gerador-de-funcoes-e-contador-de-frequncias-_JM?quantity=1

Como a saída desse gerador é fraquinha para o que preciso nesse momento, também vou tentar montar um "buffer" me baseando nesse artigo do Prof. NCB

https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/usando-os-instrumentos/9948-gerador-de-funcoes-com-o-xr2206-ins304.html

Tenho umas questões sobre esse seguidor e vou colocá-las num tópico mais adequado para ele.

Vamos ver se dá certo.

MOR_AL · 15 de maio

5 horas atrás, rmlazzari58 disse:

gerador de funções + contador de frequência

O gerador está parecendo ser feito com o XR2206, como mostrado no link do NewtoncBraga.

1 - Ele só vai até 400kHz.. A onda quadrada é muito ruim.

2 - Eu montei um gerador com esse chip. Ele é baseado em componentes RC. Não é estável com a temperatura. Até comecei a depenar o gerador, por ter achado muito ruim.

Parece que o gerador tem apenas 3 potenciômetros. O ajuste da frequência fica difícil.

Seguem as fotos da minha montagem.

Fiz com 7 faixas de frequência.

Fiz com modulação AM, FM e FSK. Não aparece no circuito.

No AliExpress tem dele com um preço menor.

Quanto ao frequencímetro. Eu não o conheço.

MOR_AL

rmlazzari58 · terça-feira às 13:08

Em 15/05/2025 às 17:34, MOR_AL disse:

O gerador está parecendo ser feito com o XR2206, como mostrado no link do NewtoncBraga.

1 - Ele só vai até 400kHz.. A onda quadrada é muito ruim.

2 - Eu montei um gerador com esse chip. Ele é baseado em componentes RC. Não é estável com a temperatura. Até comecei a depenar o gerador, por ter achado muito ruim.

Parece que o gerador tem apenas 3 potenciômetros. O ajuste da frequência fica difícil.

Achei bacana, rs...

Bem, desisti de montar esse XR2206, @MOR_AL, pelo menos por enquanto.

Encontrei um gerador de onda, feito pelo Wagner Rambo e que me pareceu mais simples...

Mas confesso que não saberia calcular valores do potenciômetro e dos capacitores para conseguir frequência mais altas. Além disso esse oscilador ajusta duty cycle apenas entre poucos porcento e 50%. Para o momento não me serve.

Para o momento, usando o falstad, consegui montar um 555 que gera uma onda aproximadamente o que acho que necessito, algo em torno de 141.230Hz. Cuidei para ter ajuste de duty cycle... quem sabe com esse ajuste daria para fazer a onda chegar a uns 3cm do indutor tx... Se você puder dar uma olhada...

https://tinyurl.com/yppuzl9x

Se estiver tudo ok, acho que dá para começar a pensar num amplificador para a saída do 555. Estou pensando em associar esse amplificador do NCB a um mosfet ou bjt de potência ali, onde diz "SAÍDA", que você acha?

E uma última questão: o indutor tx também teria que ser sintonizado com a frequência tanto dos rx quanto com a do 555, é isso mesmo?

MOR_AL · terça-feira às 14:17

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Mas confesso que não saberia calcular valores do potenciômetro e dos capacitores para conseguir frequência

Evite fazer gerado0r baseados em capacitores. Eles não ficam estáveis com a frequência.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

acho que dá para começar a pensar num amplificador para a saída do 555

Operacional não responde bem a estas frequências. Apesar de ter resistência de saída baixa, a inclusão de resistor e potenciômetro retira esta vantagem.

Use um driver, CASO seja necessário.

MOR_AL

rmlazzari58 · terça-feira às 14:40

21 minutos atrás, MOR_AL disse:

Use um driver, CASO seja necessário.

Será que não precisa de um driver? Será que a saída do 555 indo direto no indutor tx não vai sobrecarregar essa saída? Lembremos de que a onda tem que percorrer pelo menos uns 2cm ou 3cm sem perdas... e o máximo que se pode obter nessa saída é uns 200mA estourando...

Tem ideia de como calcular a potência nesse tx, cara? A tensão rms na saída do 555, segundo o falstad, é de uns 8,5v, e a tensão média bate nos 6v...

Pensando aqui... será que isso não vai queimar os leds?

Bem... agora mesmo que precise de um driver, estou preocupado é com o pobre do transistor, seja mosfet ou bjt... o indutor tx que consegui para ficar num tamanho razoável (lembrando que ele vai ficar atrás do mostrador) ficou com 4,8Ω. Será que nessa R tão baixa, o transistor não vai ferver?

MOR_AL · terça-feira às 21:59

6 horas atrás, rmlazzari58 disse:

Será que não precisa de um driver? Será que a saída do 555 indo direto no indutor tx não vai sobrecarregar essa saída?

A saída do 555 na configuração astável produz um Ton maior que o Toff. O bom seria usar o 555 com diodos e pequena alteração no circuito. Isso permitiria alterar o Ton em relação ao T. Fazendo isso, talvez você consiga maior potência no circuito tanque (LC). A corrente de entrada e de saída no pino 3 (saída) tem limite absoluto de 200mA. Use no máximo 100mA. Diagrama sem R1 e sem o led. Tem que calcular os valores de R2, U2 e de C1.

Você está me fazendo muitas perguntas, que eu também não tenho resposta imediata.

A experiência é adquirida com a prática.

Tem que montar cada circuito e ver qual funciona, qual queima e qual é o mais apropriado para suas necessidades. Provavelmente você vai queimar muitos componentes, assim como eu queimei, mas faz parte do aprendizado.

Você também pode usar um simulador de circuitos. Auxilia muito.

Monte e teste. Apresente seu circuitos com os resultados. Terei prazer em auxiliá-lo com suas tentativas e erros, mas usar suposições não auxilia muito.

MOR_AL