Agitador Magnético com Controle de Velocidade PWM

O Agitador Magnético com controle de velocidade PWM é um projeto que possibilita aos profissionais químicos como bioquímicos e bacharéis ou licenciandos em química, por exemplo, para o desenvolvimento de soluções oriundas de homogeneizações e mistura de materiais.

Muitas vezes, o processo de dissolução mostra-se complexo o suficiente para exigir longos períodos de tempo para homogeneizar as soluções, porém vale ressaltar que não é recomendado na utilização de líquidos viscosos ou soluções de grande heterogeneidade.

O Agitador Magnético com controle de velocidade é composto fundamentalmente por um motor de velocidade regulável ligado diretamente a um jogo de imãs de neodímio responsáveis pelo movimento rotacional de uma barra magnética de laboratório, conhecida também como peixinho e que é mergulhado no líquido a ser agitado.

Agitador Magnético com Controle de PWM

Mesmo que normalmente atribuído à preparação de elementos químicos, o Agitador Magnético com Controlador PWM pode ser utilizado para a preparação das mais diferenciadas soluções como a simples preparação de um cafezinho ou um bom achocolatado.

Controlador PWM para Velocidade de Motores

Como já mencionado anteriormente, o processo de movimentação rotacional da barra magnética peixinho dá-se diretamente a relação desta com a rotação de um motor de velocidade regulável comumente associado a um Controlador PWM, responsável pelo controle deste.

O Controlador PWM para Velocidade de Motores é um produto com funcionamento baseado no circuito NE555, um componente utilizado neste caso como um multivibrador astável com ciclo de funcionamento ajustável através da variação resistiva do potenciômetro.

Teoricamente, o desenvolvimento do controlador PWM é bastante simplificado, dispensando a utilização de qualquer tipo de microcontrolador para variação do PWM e realizando todo o processo de funcionamento através de seus componentes integrados.

Além do Circuito NE555 que possui uma tensão máxima de alimentação de 18V, o Controlador PWM em questão possui um estabilizador 78L12 responsável por manter a alimentação do chip dentro dos limites, a disposição de ambos os equipamentos podemos observar através da seguinte imagem:

Disposição do Circuito NE55 e Estabilizador 78L12 no Controlador PWM

Em projetos com tensões menores que 15V é possível desativar o funcionamento do estabilizador 78L12 já que a alimentação não causará perigo ao CI NE555 criando uma ponte de solda entre os contatos destacados na imagem abaixo, com isto teremos uma menor perda de energia e consequentemente um empenho parcialmente mais eficiente do nosso motor.

Pontos de Solda para Controle do Estabilizador 78L12

Mesmo com a possibilidade de soldagem dos pinos elencados anteriormente, este procedimento não é obrigatório para alimentações inferiores à 15V, o produto é enviado pronto para uso e sem esta soldagem pode ser utilizado com qualquer tensão entre 3 e 35V.

A alimentação e o controle dos Motores DC através do Conversor PWM é realizada através dos bornes posicionados em sua parte superior, cada um destes possui uma finalidade diferenciada e seus respectivos pinos positivos e negativos, veja:

Bornes para alimentação e controle PWM dos motores

Por dispensar a necessidade de microcontroladores, o Controlador PWM para Velocidade de Motores utiliza o sinal de um potenciômetro para que através do Circuito NE555 varie o sinal de saída e consequentemente realize a variação dos mais diversificados dispositivos.

Potenciômetro ON/OFF com ajuste de controle PWM

Mesmo que indicado diretamente para o controle de velocidade de motores, o referente dispositivo de controle PWM também realiza a variação de luminosidade de LEDs e lâmpadas DC, por exemplo, no referente projeto inclusive, a variação de velocidade do motor está diretamente relacionada ao brilho de um LED.

Produtos Utilizados no Agitador Magnético

Abaixo seguem todos produtos utilizados no desenvolvimento do projeto, os quais pode ser adquiridos de forma avulsa conforma listagem. Se você quiser, pode adquirir a versão do Agitador Magnético Completo, o qual já possui todas as peças necessárias para montagem.

– 1 x Controlador PWM para Velocidade de Motores – ZS-X4B;

– 1 x Case Acrílica para Agitador Magnético AMC100;

– 1 x Barra Magnética Peixinho com Anel Central 30mm;

– 2 x Imãs De Neodímio N50 Super Forte 10mm X 4mm;

– 1 x  Jack P4 Plástico (2,1×5,5mm) para Paineis e Chassis;

– 1 x Motor DC 3V-6V DC130 para Projetos;

– 1 x LED Vermelho de Alto Brilho 5mm;

– 1 x Metro de Cabo flexível TiaFlex 5m – 0,14mm².

Esquema de Ligação do Agitador Magnético

O projeto possui um esquema de ligação extremamente simples, com um desenvolvimento todo planejado, o case permite a instalação de todos os componentes facilmente com encaixes firmes precisos, quanto a instalação dos componentes, esta deve ser desenvolvida seguindo o esquema de ligação a baixo:

Esquema de ligação do Agitador Magnético

Vale observar que o desenvolvimento deste projeto necessita de alguns procedimentos de solda em locais como o Jack P4, o Motor DC, o LED e o Resistor, a união destes componentes com suas respectivas ligações são fundamentais para o funcionamento do Produto.

Pinagem Jack P4 para alimentação sem carga

O Jack P4 possui um esquema de ligação de 3 pinos que possibilita a incorporação mais simplificada de sistemas de carga, por isto dos seus três pinos, mas assim como vemos na imagem acima, utilizamos apenas dois destes e são facilmente identificados.

Sistema de Funcionamento do Agitador Magnético

O Agitador Magnético com controle de velocidade assim como seu nome já induz, realiza seu trabalho utilizando o campo magnético, o deslocamento da Barra Magnética Peixinho faz-se através de dois imãs de neodímio situados em uma base fixada diretamente em um motor DC responsável pelo deslocamento destes.

Sistema Magnético para deslocamento da Barra Magnética Peixinho

Através da figura abaixo, vemos uma representação ilustrativa do funcionamento do imã em relação à Barra Magnética Peixinho, a qual é atraída através do campo magnético dos neodímios posicionados abaixo desta e após estabilização gera o movimento circular em relação ao seu próprio eixo para formar o vórtice necessário para a mistura.

Desenho ilustrativo do sistema de fixação da Barra Magnética Peixinho com os Imãs

Ao firmar-se com os imãs e ao ligar o motor, a Barra Magnética Peixinho irá girar em uma velocidade suficiente para criar um vórtice, este por sua vez será o responsável por realizar a solução entre o soluto e o solvente. Quanto maior a velocidade do motor, maior será a força produzida pelo vórtice, por isto vale observar informações como o nível da água, por exemplo, que se muito elevado, com a alta rotação do motor poderá extrapolar os limites do frasco contido.

Vórtice gerado pelo Agitador Magnético em velocidade média

Com sua velocidade interferindo diretamente no poder de rotação do vórtice, o motor precisa variar-se para se adaptar às mais diversificadas atividades e procedimentos, esta velocidade por sua vez é assegurada pelo Controlador PWM já mencionado acima.

Controlador PWM instalado no Agitador Magnético

Como o controlador PWM realiza a sua variação através de potenciômetro, ao variá-lo estaremos variando diretamente a velocidade da Barra Magnética Peixinho mergulhada dentro do soluto ou da solução à qual esteja se trabalhando. Lembrando que também conectado a este controlador está o LED que varia sua intensidade luminosa com a mesma proporção da velocidade controlada.

Variação da velocidade e consequente variação do vórtice

A variação da velocidade do Motor irá implicar diretamente no tamanho do vórtice criado e isto podemos observar através da imagem acima, onde temos uma velocidade baixa, uma velocidade média e por fim uma velocidade máxima respectivamente.

Atualmente existem diversas dimensões da Barra Magnética Peixinho, cada qual com suas finalidades e funcionamentos, porém caso possa causar dúvidas a escolha do modelo específico, o que irá diferenciá-los é a dimensão do vórtice gerado e compatibilidade com o recipiente utilizado.

Conclusão

O Agitador Magnético com controle de velocidade é um produto bastante conhecido em laboratórios de química para a solução e homogeneização de produtos, porém, além disto, pode ser utilizado nas mais diferenciadas aplicações, seja para a diluição simples de componentes como cafés, achocolatados e açúcar.

Mesmo sendo um produto parcialmente acabado, as possibilidades de melhorias são totalmente grandes sendo possível, por exemplo, a inclusão interna de um Arduino como o Nano e um módulo RTC com relé para controle do tempo de acionamento ou com um display para visualização de um cronômetro assim como é possível a inclusão de sistemas sonoros para as mais diversificadas finalidades.

Não esqueça de compartilhar nos comentários a sua experiência ao usar este produto e também as melhorias que realizou em seu projeto, inove e reinvente, o mundo da eletrônica é um mundo de descobertas e possibilidades sem limites!