10/06/2013
Mateus Bruscato, Pâmela Betiatto, Isabela Dalmolin Dos Santos, Alessandra Koselinski, Flavio Ruzza
Modalidade / Nível de Ensino | Componente Curricular | Tema |
---|---|---|
Ensino Médio | Física | Conhecimentos básicos e fundamentais |
Ensino Médio | Física | Oscilações, ondas, óptica e radiação |
Ensino Médio | Física | Equipamentos elétricos e telecomunicações |
PRIMEIRO MOMENTO - COMPREENDENDO O FUNCIONAMENTO DE ANTENA E IDENTIFICANDO A FUNÇÃO DOS DIFERENTES TIPOS
Em equipes de no máximo 5 componentes, o professor orienta aos alunos a observarem os diferentes tipos de antenas existentes no local onde vivem. Após identificados alguns tipos de antena faz um levantamento com os alunos para identificar se eles sabem diferenciar a finalidade de cada tipo de antena.
Cada equipe, em seguida, no laboratório de informática pesquisa os tipos de antenas identificados pelos membros da equipe, fazendo uma relação de tipos e funcionalidade.
Tipos de antenas
Antenas são equipamentos metálicos que têm o objetivo de captar ou emitir ondas eletromagnéticas. Cada antena apresenta uma determinada finalidade, operando em sua respectiva banda, sendo possível identificar os variados tipos de antena.
1.1 Antena de rádio FM :Normalmente usam-se antenas do tipo anel, as quais operam na faixa de radiofrequência de 30 a 300 MHz. Na rádio FM (Frequência Modulada), altera-se a frequência das ondas eletromagnéticas emitidas. As ondas são enviadas até a antena de formato parabólico por cabo coaxial, e em seguida estas ondas são emitidas para outra antena que deve ser estrategicamente posicionada para que se encontre o local adequado de posicionamento para que ela apresente uma cobertura de sinal de qualidade.
Figura - 1. suporte autoportante e antenas FM, Creditos :o autor.
1.2 Antenas AM:Nas antenas de transmissão de rádio AM a frequência é de 535 KHz a 1.7 MHz. A antena de rádio do tipo AM constitui-se de uma grande estrutura, possuindo três aspectos básicos, o mastro ou torre, que tem como suporte uma base isolante; o solo, pois é nele que existem os fios de transmissão das informações; e os estais que suportam a torre em pé, neles existem isoladores de porcelana. Os estais são dispostos em intervalos equivalentes, simétrica. A torre de sustentação da antena é a própria antena, é usado esse tipo de antena para AM, pois as ondas são médias. Os fios devem estar dispostos de forma simétrica.
A rádio AM é mais antiga do que a FM. As primeiras transmissões de rádio aconteceram em 1906 e a alocação de frequências para a rádio AM ocorreu nos anos 1920. Nesta época, as rádios e a capacidade dos equipamentos eletrônicos eram muito limitadas, por isso a rádio AM só captava baixas frequências.
Nas estações de rádio AM usa-se a amplitude modulada para codificar informações. Na amplitude modulada, a amplitude da onda senoidal (sua voltagem pico-a-pico) muda. Por exemplo, a onda senoidal produzida pela voz da pessoa é colocada sobre a onda senoidal do transmissor para variar sua amplitude. A maneira de modular a voz do radialista nessa onda portadora é variar a amplitude da onda seno do transmissor. Numa estação AM grande um amplificador amplifica o sinal para algo perto de 50 mil watts. Então a antena envia as ondas do rádio para o espaço.
Figura - 2. antena de rádio AM isoladores em seus estais. Créditos :o autor.
2. Antenas de Celular:
As antenas de celular são bastante similares às antenas de internet em sua estrutura, sendo sua principal finalidade a cobertura de sinal em determinada área. Ondas eletromagnéticas são emitidas pelas antenas das operadoras e captadas pelos celulares, que atualmente possuem um equipamento interno responsável por captar estas ondas. O posicionamento das antenas de celular leva em consideração a topografia do terreno, pois obstáculos, como morros, podem barrar o sinal emitido, portanto estudos são realizados para se determinar o local ideal em que a antena deve ser posicionada para que possua um alto nível de cobertura.
Figura - 3. antena de emissora de sinal de celular.Creditos :o autor.
3. Antenas de Transmissão de Televisão:
As antenas de televisão são estruturas que captam e/ou transmitem ondas eletromagnéticas em frequência UHF e VHF.
O termo UHF vem do inglês Ultra High Frequency, e significa Frequência Muito Alta. Sua faixa de radiofrequência vai de 300 MHz a 3 GHz. É utilizada para transmitir sinais de televisão, canais em HDTV, rádio e rede wireless, entre outros.
Já VHF, vem do inglês Very High Frequencia (Frequência Muito Alta) e opera em faixa de radiofrequência de 30 a 300 MHz.
Segue abaixo os tipos de antenas mais comuns utilizadas em sistemas de transmissão, suas principais características e imagens.
3.1 YAGI- UDA
As antenas Yagi trabalham nas faixas UHF e VHF são eminentemente antenas de faixa estreita (operação monocanal).
Figura - 4. Antena tipo Yagi.Creditos :http://www.cu2ara.com/files/cursocap2.pdf
Elas são constituídas por um dipolo dobrado, (elemento, geralmente no meio da antena, que está conectado na linha de transmissão), por um refletor ( o elemento mais comprimido) que esta atrás do dipolo e o diretor que se situa a frente do dipolo.
3.2 LOG- PERIÓDICA
A antena Log-Periódica, diferente da Yagi, é indicada para operações multicanais por ser do tipo faixa-larga e trabalha em faixas VHF e UHF.
Figura - 5. Antena TV tipo log. Creditos: http://www.dipol.pt/broadband_tv_antena_logaritmica-periodica_log_2-69_digital_A4015.htm
Esse tipo de antena é formado por um membro estrutural horizontal compreendido pôr duas partes em paralelo e elementos tipo dipolos ligados à cada membro estrutural formando pares intercalados, sendo a conexão à linha de transmissão feita na parte posterior da antena.
3.3 PAINEL DIPOLO
Antenas tipo Painel Dipolos podem operar em faixa UHF e VHF e caracterizam-se sempre pela presença de um ou mais dipolos - que podem ser dos tipos DMO=dipolo de meia onda, DOC=dipolo de onda completa ou X=dipolos cruzados - a frente de um painel refletor do tipo sólido (usual em UHF) ou tipo grade (usual em VHF).
Essas antenas geralmente são construídas em alumínio e tem por finalidade atender as necessidades das emissoras de televisão que operam com potencia máxima de transmissão de até 1 kW.
Figura -6. Antena TV tipo painel dipolo. creditos: http://www.idealantenas.com.br/produtosport/tv/pdfantenapaineldipolomeiaondauhf.pdf
3.4 PAINEL H OU PAINEL DUPLO DELTA
A antena Painel Duplo Delta é utilizada em sistemas que operam de média a alta potência de transmissão em faixa VHF. Ela é composta por duas partes, o elemento irradiante em forma de Duplo Delta e o refletor em forma de grade que são facilmente identificáveis.
Figura - 7 .antena painel em duplo delta.creditos: http://www.mectronica.com.br/produtos_antenas_tv.asp
3.5 SUPERTURNSTILE OU BATWING
A antena Superturnstile, também chamadas de Batwing tem a geometria que nos lembram às asas de uma borboleta e perfeita simetria mecânica dos elementos tipo dipolo ao redor do tubulação de sustentação. São antenas voltadas para a instalação em topos de torres e operam em faixa VHF.
Figura - 8. Antena Supertursnstile, cuja geometria nos lembra as asas de borboletas. Créditos: http://www.cu2ara.com/files/cursocap2.pdf
3.6 PARABÓLICAS
As antenas Parabólicas são compostas basicamente por uma superfície parabólica (prato da antena em formato de bacia) e uma guia direcional central. São usadas para transmissões em faixa UHF, para retransmissão de sinais ou para a repetição dos mesmos.
Em UHF, dado o maior comprimento de onda e dimensão do refletor parabólico, utilizam-se telas ou grades como superfície refletora.
Figura - 9. Antena parabólica com superfície refletora composta por grade. Créditos: http://www.mectronica.com.br/produtos_antenas_tv.asp
3.7 SLOT
Antenas Slot transmitem sinais de TV nas faixas de VHF e UHF com variados níveis de potência, diagramas e ganhos que dentre os demais tipos estudados é a categoria que tem mais aplicações. São compostas basicamente por fendas irradiantes, que estão distribuídas verticalmente pelo corpo da antena, conhecido como linha coaxial.
Figura - 10. Antena Slot, destacando-se seus principais elementos formadores. Crédito: http://www.mectronica.com.br/produtos_antenas_tv.asp
4 Antenas de Internet:
As antenas emissoras de internet são como caixas brancas retangulares, que apontam sua face frontal para a região que possui um maior número de receptores, para que a qualidade de sinal seja melhor. (Imagem 1). Essas antenas são apenas de internet via rádio, e para os receptores dessa internet também é necessária uma antena, num formato côncavo, feito de grades metálicas e com um guia direcional no centro dela, ou de uma caixa pequena parecida com a antena transmissora, porém menor. É possível saber a direção de uma antena emissora de internet via rádio olhando para uma receptora, pois essa estará apontada para a direção da antena. Essas antenas emitem sinais dentro da radiofrequência, geralmente próximo de 5 GHz
Figura - 11.Emissora de sinal de internet via rádio. Créditos: http://www.youtube.com/watch?v=ZUFIkRnuY74
Figura - 12.Receptoras de internet via rádio. Créditos: http://computadores-notebooks-usados.belemdopara.vivanuncios.com/artigos-informatica+morrinhos-goias/nano-station-loco-m5-antena-para-internet-via-rádio/51436049
Outras internets que trabalham com antenas, são a 3G e a 4G, que são dos dispositivos móveis (celulares e smartphones). A 3G é possível adaptar para o computador através do modem 3G. Os sinais de ambas as internet são transmitidos da mesma torre de sinal de celular, o que varia entre elas é a tecnologia emprega, sendo a 4G mais rápida e estável que a 3G, e não é necessária uma antena para receber este sinal, a menos que o local que irá receber o sinal esteja muito distante, então são utilizadas antenas chamadas Yagi. (figura 4).
Figura - 13. Antena Yagi. Créditos: https://www.balaodainformatica.com.br/images/produtos/imagem1/AQUARIO-CF-2117.jpg
SEGUNDO MOMENTO - VISITA A UMA ESTAÇÃO DE RÁDIO AM, FM E TV
A turma toda, visita uma estação de rádio e/ou TV, dependendo da realidade local e, fazem uma entrevista com os técnicos pra compreenderem o funcionamento da emissora. Cada equipe pode fazer um roteiro de perguntas a serem feitas aos funcionários da rádio.
Sugestões de perguntas:
TERCEIRO MOMENTO - CONFECÇÃO DO RÁDIO GALENA
Material Necessário:
Esses materiais são de baixo custo e de fácil acesso. O fio de cobre pode ser encontrado em lojas do setor elétrico que trabalham com rebobinagem de motores elétricos. O fio fino encapado pode ser encontrado no setor em lojas que trabalham com informática e o diodo, 1n4148, é usado em muitos tipos de equipamentos eletrônicos e é facilmente encontrado em oficinas eletroeletrônicas.
Inicia-se a construção do capacitor cortando dois quadrados de papel alumínio, nas dimensões de 13,5cm X 13,5cm, em seguida cola-se os mesmos, utilizando-se fita crepe, nos quadrados de papel offset nas dimensões de 16cm X 16cm. Em seguida cola-se os mesmos, utilizando-se fita crepe, nos quadrados de papel offset nas dimensões de 16cm X 16cm.
imagem - 1:Colagem com fita crepe dos quadrados de papel alumínio nos quadrados de papel offset e Quadrados prontos. Créditos: O autor
Com os quadrados prontos, colar um deles utilizando fita crepe no tubo de papelão ou PVC de 22cm X 4,5cm (pode ser de papel toalha). . Depois disso, com a fita crepe, cobre-se toda a superfície do tubo, Para finalizar o capacitor, coloca-se o quadrado de papel alumínio restante, utilizando-se fita crepe, sobre a estrutura confeccionada, de modo que o mesmo possa ser movimentado.
imagem - 2:Fixação de um dos quadrados com fita crepe no tubo e Cobertura da superfície do tubo. Créditos: O autor.
Feito o capacitor, corta-se dois pedaços de fio de aproximadamente 20 cm . Em seguida desencapa-se as duas extremidades de cada fio.
imagem - 3: Pedaços de fio de cobre encapados e Remoção do plástico nas extremidades dos fios. Créditos: O autor.
Dobra-se uma ponta de cada fio em forma de “anzol”, a seguir fixa-se a cada ponta em forma de gancho, em ambas extremidades do capacitor (no papel alumínio).
imagem - 4: Colagem do fio com formato em “anzol” na extremidade do capacitor e Capacitor pronto. Créditos: O autor.
Inicia-se a montagem da base do rádio. Na placa de madeira maior é fixada a peça de madeira de 8cm X 4cm X 1,5cm, no canto do lado maior da base, na vertical. A outra peça de madeira 7cm X 4cm X 1,5 cm, é fixada aproximadamente à 3,5 cm do lado maior oposto à primeira peça.
Na ponta superior da peça de madeira menor, firme a tira de papelão com percevejos, envolvendo o topo da madeira.
imagem - 5 : base do rádio pronta.Creditos: O autor.
Nessa parte de papelão, encaixe o capacitor produzido anteriormente.
Inicia-se a confecção da bobina, grudando-se uma fita crepe verticalmente, que atravesse o tubo de papelão ou PVC de 12cm X 4cm. (Figura 7a) Em seguida, é repetido o processo colando-se outro pedaço de fita por cima do anterior.
Imagem - 6: fixação da primeira e da segunda fita crepe no tubo menor. Créditos: O autor.
Para se começar enrolar o fio de cobre, deve-se antes desgrudar uma parte da fita superior, dar uma volta com o fio, deixando uma ponta livre de 10cm antes da primeira volta, e então fixar a fita novamente. (Figura 8a). Após isso, dá-se 90 voltas de fio no tubo, novamente deixando uma ponta de aproximadamente 10cm livre.
Imagem - 7: Primeira volta. bobina com as 90 voltas, e Levantamento da fita superior para prender as 90 voltas. Créditos: O autor.
Segue-se o procedimento anterior, porém agora com 25 voltas, deixando-se um espaço de aproximadamente 1cm entre o final da primeira e o inicio da segunda.
imagem - 8: Bobina finalizada. Créditos: O autor.
Posteriormente, lixam-se as quatro extremidades de fio livre.
imagem - 9: Raspagem das pontas livres. Créditos: O autor.
Feito isso, determine a área a ser lixada, colam-se dois pedaços de fita crepe paralelos longitudinalmente, distantes aproximadamente 1 cm.
Imagem - 10: determinação do local a ser lixado e lixamento da area determinada. Créditos: O autor.
Com a bobina eo capacitor prontos, os mesmos devem ser fixados na base, com percevejos comforme imagens abaixo.
Imagem - 11: Capacitor e Bobina fixada a base. Créditos: O autor.
Para a construção do diodo, corta-se um pedaço de lápis de escrever de aproximadamente 3cm. E em seguida, coloca-se o alfinete de segurança no lapis de modo que a sua ponta fique em contato com o grafite.
Imagem - 12:Corte e fixação do lápis ao alfinete. Créditos: O autor.
Queime a lâmina de barbear com um isqueiro até ela ficar azulada.
Observação: Algumas marcas de lâminas funcionam mesmo sem passarem pelo processo de queima, portanto monte normalmente sem queimar a mesma, e se não funcionar siga com a queima.
imagem - 13:Queima da lâmina e Lâmina finalizada. Créditos: O autor.
Após isso, firma-se o alfinete de segurança com um percevejo. Solda-se com o estanhador um pedaço de fio fino de cobre encapado, apenas com a ponta desencapada no alfinete.
Imagem - 14:Fixação do alfinete e Ligação do fio ao diodo. Créditos: O autor.
Para a confecção da antena, faz-se dois furos, um em cada extremidade, nos pedaços de aproximadamente 10cm de PVC. Um dos furos serve para amarração dos isoladores que ficarão suspensos, e o outro é utilizado para que o fio da antena passe por ele, ficando também suspenso.
Imagem - 15 Tubos com seus respectivos furos e amarrações. Créditos: O autor.
A antena é um fio esticado com cerca de 50 metros.
imagem - 16:Antena instalada. Créditos: O autor.
Com o capacitor, bobina, diodo e antena confeccionados, inicia-se a montagem do rádio conforme o esquema elétrico abaixo:
Imagem - 17:esquema de montagem do rádio.Creditos: O autor.
onde :
imagem - 18: Legenda do esquema.
Conectam-se os fios do capacitor com o do diodo e o primeiro fio solto da bobina. Firma-se na peça de madeira a haste metálica que fará a seleção das estações.
Imagem - 19:ligação dos fios. Creditos O Autor.
Liga-se o último fio da primeira bobina e o primeiro da segunda bobina ao terra, que também fará conexão com o capacitor variável. Posteriormente conecta-se um fio que vai da haste até o terra.
imagem - 20: ligação dos outros fios.Creditos : O autor.
Para remover o fone(auto-falante)do telefone, com auxilio de uma chave de fenda desmonte a unidade a fim de expor o fone, o microfone e os fios que fazem a ligação entre tais componentes.
imagem - 21:remoção do fone.Créditos: O autor.
Remova as peças da unidade e com o ferro de solda, remova os fios que estão ligados ao fone.
imagem - 22: Remoção dos fios do fone e fone pronto.
Solde nos terminais dois pedaços de fio com comprimento de aproximadamente 60 cm, de preferencia a fios flexiveis, as outras extremidades solde uma no fio que sai do diodo e outro na junçãocom terra
imagem - 23: solda dos fios ao fone e extremidade.Créditos: O Autor .
Em sequida solde todas as conexoes para se ter um melhor contato entre os fios.
imagem - 24: solda dos terminais.Creditos: O autor.
solde os fios do fone aos terminais de saida do rádio
imagem - 25: solda dos fios do fone a saida de som do rádio.Creditos: o autor.
Rádio finalizado
Imagem - 27.rádio finalizado.Creditos: o Autor
Operando o rádio galena
Inicialmente certifique-se de que o fio terra e a antena estão corretamente instalados. Para operar o rádio, varie o indutor e o capacitor até começar ouvir um ruído de baixo som, então altere lentamente o capacitor e a bobina. Através da variação da bobina é possível encontrar os estações de rádio mais fortes da cidade e sintonizá-las e a variação do capacitor é responsável por trazer uma melhor qualidade ao som do rádio. Para melhor entender o funcionamento acesse:
https://www.youtube.com/watch?v=X1ezyQ_SQaQ&feature=youtu.be
porém neste video, o rádio esta sendo utilizado com uma caixa de som de computador, no lugar do fone de alta inpedância, devido ao fato que o som reproduzido diretamente no fone ser muito baixo e portanto o microfone da camera não capta o mesmo.
Para se ter um melhor resultado sugerimos substituir o diodo de "Gilette" por um diodo de cilício 1n4148 ou de gêrmanio(muito raro).
Recepção de Ondas Eletromagnéticas com rádio galena;
http://br.groups.yahoo.com/group/galena_brasil/
http://www.fmre.org.mx/publicaciones/radio%20de%20galena.pdf
http://www.cienciamao.usp.br/dados/rec/_olaboratorioemcasaradio-.arquivo.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=X1ezyQ_SQaQ&feature=youtu.be
Avaliação 1
Cada equipe apresentará para os demais integrantes da turma, em sala de aula ou em outro ambiente que o professor considerar adequado, três tipos diferentes de antenas explicitando sua finalidade e funcionamento. Cada equipe pode escolher a forma de apresentação, se através de fotos, cartazes ou de slides.
Avaliação 2
Cada equipe deverá compor um mapa conceitual e apresentá-lo a turma, explicando o funcionamento do rádio e da TV. Instruções e exemplos de mapas conceituais podem ser encontrados no link indicado no início da sugestão desta avaliação ou nos links abaixo
http://www.cecgodoy.pro.br/sc2008/index.php?option=com_content&view=article&id=57:estrategia-para-el
http://www.ehow.com.br/mapa-conceitual-microsoft-word-como_22381/
Avaliação 3
Os alunos, em suas equipes, responderão as questões a seguir, baseados na visita feita à estação de rádio e TV:
Quatro estrelas 5 classificações
Denuncie opiniões ou materiais indevidos!
29/06/2015
Cinco estrelasGostei!!!
30/05/2014
Cinco estrelasParabéns achei o que eu precisava. Me ajudou bastante
14/10/2013
Duas estrelasAchei muito interessante mas, devo fazer uma pequena correção. A afirmação de que a antena Yagi só é usada em VHF e UHF não é verdadeira. A entena pode ser usada em qualquer frequencia, dependendo apenas do espaço disponível para ela. O autor se baseou apenas no prospecto, cujas especificações se referem apenas a um modelo específico. Outra afirmação erronea é a de que essa antena se destina apenas a monocanal. Em VHF pode-se usar apenas uma antena numa largura de faixa é 4MHz.
30/09/2013
Quatro estrelasTudo muito bom, beleza mesmo. Fiz algumas brincadeiras dessas em adolescente e é um fascínio mexer e ver as coisas funcionar. O único senão, é que o diodo 4148 nao é muito eficaz a rectificar RF. De facto, o indicado são os diodos tipo OA 90. Esses sim são muito sensíveis e eficazes, São de Germânio e não de Silício (Silício é que está correcto e não cilicio)
11/06/2013
Quatro estrelasboa aula, de fácil compreensão