Dúvida sobre circuito para eletrólise

[Markos]

Prezados & Prezadas,

Por favor poderiam me dar algumas dicas para tornar o meu circuito mais
robusto para fornecer correntes de até 1A (com fonte de 5V) para
realizar eletrólises?

Estou desenvolvendo um projeto educacional que está sendo documentado na
página http://www.c2o.pro.br/hackaguas/ar01s15.html#idm5202

O diagrama do circuito é:
http://www.c2o.pro.br/hackaguas/figuras/circuito_eletrolise_01.png

Hoje eu fiz alguns testes com solução de vinagre e obtive correntes de
até ~100mA.

Para a resistência R2 estou usando resistores de 5W e acho que está
satisfatório, mas a minha preocupação é com o resistor variável R1.

Estou preocupado se o resitor variável R1 que estou usando (10K) vai
aguentar correntes de até 1A.

Alguma sugestão de resistor variável que suporte 1A com 5V, ou algum
circuito alternativo?

Obrigado,

Markos

[TK FAN]

Olá, Markos

Esse circuito é simples demais e por isso mesmo não tem um controle mais apurado sobre variáveis como corrente ou diferença de potencial aplicado. Eu sugeriria usar um regulador integrado como o LM317 ou similar. Mas acredito que seja suficiente para o que você quer.

Quanto ao potenciômetro R1, sua dissipação máxima não é determinada pelo valor de resistência máxima. Para dissipação alta, você deve usar um potenciômetro de fio que pode dissipar alguns watts (normalmente a potência é especificada no componente). Os potenciômetros mais comuns são de carbono, esses não aguentam além de fração de watt. Digo com conhecimento de causa, pois já cometi algumas barbeiragens e fritei alguns potenciômetros de carbono.

Por outro lado, 10k não é muito alto para eletrólises? Eu pensaria em, no máximo, dezenas ou centenas de ohms, não 10k. Só para ter uma ideia, 5V sobre 10k resulta numa corrente de apenas 0,5 mA. Para chegar aos 100 mA, você teria que deixar o curso do potenciômetro praticamente no início.

Flávio Massao Matsumoto

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Divirta-se com a Eletrônica !
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[Markos]

Bom Dia Fávio,

Valeu a dica.

Eu não conhecia a expressão "potenciômetro de fio".

Encontrei modelos de 4W com diferentes valores de resistência no site da Soldafria: https://www.soldafria.com.br/componentes-eletronicos/potenciometro/potenciometro-de-fio-4w

Já comprei lá e não tive problemas.

O objetivo desse projeto é montar um circuito didático para que os alunos possam realizar experimentos variando "manualmente" o potencial aplicado na cela, medindo simultâneamente a intensidade de corrente e observar visualmente a produção de gases.

Por isso o meu interesse em usar um componente que permita fazer esse controle de forma manual.

Você tem razão, 10K é muito alto mas é o que eu tinha em casa pra montar um protótipo e fazer uma demonstração inicial. Vou providenciar a compra de resistores mais adequados.

Você acha que seria mais adequado usar um LM317 do que esse potenciômetro de fio? Qual deles dissipa menos calor? Pelo que vi no datasheet (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf) ele suporta correntes de até 1,5A.

Com o andamento do projeto pretendo incluir o uso do Arduino pra automatizar o controle do potencial aplicado e as medidas de potencial durante um experimento de eletrólise.

Ontem eu encontrei um projeto do Newton C. Braga: https://www.newtoncbraga.com.br/index.php/projetos-educacionais/12645-eletrolise-art3026.html

que usa um potenciômetro pra aplicar um potencial na base de um transístor TIP. E fica a cargo do TIP controlar o fluxo de corrente para a eletrólise.

Estou pensando me basear nessa idéia e substituir o poteniômetro por um LDR controlado por um LED e controlar a intensidade do LED com um Arduino.

Acredito que isso seria uma atividade interessante para os alunos.

Qual seria a alternativa mais segura e econômica: potenciômetro de fio (4W), LM317 ou TIP (31C, 41C ou 122).

O que você acha?

Obrigado pela atenção,

Markos

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[TK FAN]

Em seg., 6 de mar. de 2023 às 11:41, Markos <mar...@c2o.pro.br> escreveu:

Bom Dia Fávio,

Você acha que seria mais adequado usar um LM317 do que esse potenciômetro de fio? Qual deles dissipa menos calor? Pelo que vi no datasheet (https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf) ele suporta correntes de até 1,5A.

A dissipação de calor é a mesma, pois no fundo o papel de ambos é mesmo no circuito, isto é, providenciar uma limitação na corrente.  Uma vantagem do LM317 é poder usar um dissipador de calor, o que é mais difícil para o potenciômetro.

Com o andamento do projeto pretendo incluir o uso do Arduino pra automatizar o controle do potencial aplicado e as medidas de potencial durante um experimento de eletrólise.

Qual seria a alternativa mais segura e econômica: potenciômetro de fio (4W), LM317 ou TIP (31C, 41C ou 122).

Desses, acredito que o LM317 é a opção mais barata (não estou atualizado quanto aos preços dos componentes). Também é mais segura, pois tem proteção contra curto-circuito. Só não é tão intuitivo quanto um potenciômetro, se pensarmos no lado didático. O circuito do Newton Braga é OK, mas não tem proteção contra curto-circuito. Enfim, são diversas opções, mas fora o aspecto didático, o LM317 tem mais vantagens.

Na verdade o LM317 pode ser controlado por um potenciômetro, só que a corrente que percorre o potenciômetro é bem menor. Então daria para explicar para o aluno que a corrente que passa pelo potenciômetro é amplificada pelo LM317. Talvez aí fique mais fácil de se ensinar.

[Eduardo Luccas]

> Por favor poderiam me dar algumas dicas para tornar o meu circuito mais robusto para fornecer correntes de até 1A (com fonte de 5V) para realizar eletrólises?
> Estou desenvolvendo um projeto educacional que está sendo documentado na página http://www.c2o.pro.br/hackaguas/ar01s15.html#idm5202
> O diagrama do circuito é: http://www.c2o.pro.br/hackaguas/figuras/circuito_eletrolise_01.png
> Hoje eu fiz alguns testes com solução de vinagre e obtive correntes de até ~100mA.

...

> Alguma sugestão de resistor variável que suporte 1A com 5V, ou algum circuito alternativo?

...

Opa!

Olha, pelo que entendi você precisa de uma fonte de corrente constante (regulável ou não), e não exatamente uma fonte de tensão constante.

Nesse caso, minha humilde sugestão, uma boa alternativa é você usar os conhecidos reguladores da série 78xx (7806, 7812 etc.) mas configurado como fonte de corrente constante.

Dê uma olhada no datasheet:
https://www.ti.com/lit/ds/slvs056p/slvs056p.pdf?ts=1678093930299

Na pág. 14 tem a configuração para fonte de corrente constante, é só você calcular o resistor conforme a fórmula fornecida e a corrente que você precisa.

Não custa experimentar, o circuito é bem simples.


É isso...




--
Eduardo Luccas
www.luccas.com.br

[Walter Nunes]

Recomendo usar uma (ou mais, em série) resistência de chuveiro Lorenzetti 220V, e seriar(chavear) os enrolamentos (CT) quando necessário. Usa uma ou duas garrinhas pra achar onde dá exato.

Pra eletroforese o circuito muda um pouco, mas pra galvanização aí sim pode ser bem simples.

Se for usar pra eletroerosão, recomendo enrolamento extra "de secundário numa espira" tipo obtido em soldador e pirógrafo.

PS dica: evitar combustão de hidrogênio dentro do lab, isso dá encrenca.

Ah, usar fusível sempre! Lembre que disjuntor costuma ter vida útil limitada.

MARUJO.

[Markos]

Bom Dia Flávio,

Acho que vou usar um potenciômetro (de 4W) para as demonstrações iniciais e providenciar o LM317 para otimizar o circuito ao longo do projeto.

Obrigado pelas dicas,

Markos

--
Divirta-se com a Eletrônica !
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[Markos]

Oi Luccas,

O objetivo é didático e portanto é importante ter um circuito simples
com o qual os alunos possam variar o potencial aplicado e observar a
variação da corrente. E entender a relação V x I em uma eletrólise.

Mas com o passar do tempo pretendo montar um circuito mais robusto (e
controlado pelo Arduino) para que os alunos possam testar outros
parâmetros da eletrólise: tipo de eletrodo, pH do meio, composição do
meio etc.

E no final possamos ter um circuito que possa ser usado na prática para
gerar gás cloro para desinfecção de água.

Obrigado pela atenção,

Markos

[Markos]

Oi Walter,

Achei interessante a sua proposta de usar uma resitência de chuveiro como um "potenciômetro didático".

Valeu,

Markos

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Divirta-se com a Eletrônica !
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[Walter Nunes]

Não tinha me dado conta que objetivo era redução dos cálculos da termodinâmica da reação. Professores gastam tempo demais no detalhamento, isso pode ser a posteriori.

Concordo inteiramente com o Eduardo, e a fonte de corrente constante.

Como toda fonte "especial", além do ajuste é útil alarmes e um timer, pra avisar quando "curtou" e outros perrengues.

Já construí duas. Uma pra calibrar termistores e outra num calorímetro. Se puder usar peças toda metálicas, pois derretem/trincam quando não faz pré-aquecimento (em lab sempre alguém esquece).

Na segunda-feira, 6 de março de 2023, Eduardo Luccas <elu...@gmail.com> escreveu:

> Por favor poderiam me dar algumas dicas para tornar o meu circuito mais robusto para fornecer correntes de até 1A (com fonte de 5V) para realizar eletrólises?