A Alface que sussurra OHMMMMM
- author André Rocha (ESELx / IPL)
- licence CC-BY 4.0
- tags children, electronics, music
- type Activity Guide
Como usar a eletrónica para arrancar segredos ao solo? Vamos transformar folhas de alface em placas de circuito da própria natureza e usar embalagens resgatadas ao lixo como vaso. Que sussurros ouviremos no cruzamento entre a raiz e a resistência? Nesta exploração de duas horas, vagearemos pelo labirinto onde arte e ciência se entrelaçam, e emergiremos com uma criação que é, em partes iguais, poesia e circuito. Irá a tua alface sussurrar ou gritar? Só os Ohms o saberão ao certo.
Atividade 1: Circuito LED Sensível à Humidade
Como funciona um sensor de humidade do solo baseado na medição da resistência elétrica do solo?
Lista de Materiais (BOM)
| Quantidade | Componente | Valor/Tipo | Especificações | Link (sugestão PT) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | LED | - | Padrão 5mm, qualquer cor | Mauser PT |
| 1 | Pilha | 9V | 9V padrão, alcalina | Mauser PT |
| 1 | Conector de Pilha | - | Para pilha de 9V, com fios condutores | Mauser PT |
| 1 | Resistência | 220Ω | 1/4W, tolerância de ±5% | Mauser PT |
| 2 | Pregos ou Sondas | - | Aço inoxidável ou galvanizado, ~7-10 cm | - |
| 4 | Cabos Crocodilo | - | Para conexões | Mauser PT |
| 1 | Vaso de Flores Pequeno | Plástico, > 10cm de diâmetro | Reciclar vasos de plástico, copos de iogurte grandes ou mesmo pacotes tetrabrick bem lavados. | - |
| - | Terra para Vasos | Se possível recolher terra com antecedência e deixar a secar ao sol estendida sobre o plástico preto. | - |
Ferramentas Necessárias:
- Multímetro
- Copo com água
- Panos de limpeza
Passos:
- Plantio do pé de Alface, Feijão, Tomateiro, Couve ou outra planta da horta:
- Prepare um vaso com um pouco de terra até metade da altura;
- Solte com alguma delicadeza as raízes agora do rebento que vai plantar para que caia alguma da terra de germinação que está compacta;
- Com uma mão suspenda o pé ao centro do vaso com as raízes a tocar ligeiramente no topo da terra que já lá colocou e com a outra mão deposite mais terra em torno da planta até que a planta se sustente sozinha na posição que definiu;
- Garanta que enche de terra o vaso até ao nível das primeiras folhas;
- Comprima um pouco a terra em torno da planta calcando ligeiramente com os dedos.
- Criar o circuito do sensor de humidade do solo:
- Conecte a resistência de 220Ω a um dos terminais do LED usando um cabo crocodilo.
- Ligue um crocodilo do terminal positivo da pilha (+) à outra extremidade livre da resistência. (representado na imagem por uma barra preta)
- Ligue um crocodilo do terminal negativo da pilha a um dos pregos/sondas.
- Ligue o outro prego/sonda ao outro terminal do LED com outro cabo crocodilo.
- Testar o Sensor:
- Ligue a pilha de 9V ao conector de pilha já integrado no circuito;
- Toque com um prego no outro simulando o efeito interruptor que poderá agora ser explicado também;
- Observe o efeito no LED ao submergir os pregos em água, e compare a intensidade da luz com a intensidade obtida no ponto anterior;
- Explique um pouco os fenómenos observados: condutividade elétrica da água, conceito de resistência (podem remeter para a resistência já colocada no circuito);
- Conforme o nível de ensino dos participantes explicar ou não a Lei de Ohm.
- Colocar o sensor ao serviço da medição e observação da humidade do solo:
- Insira os pregos/sondas no vaso com terra.
- Observe como a humidade do solo afeta o brilho do LED. Esta experiência é iniciada com a terra o mais seca possível (com a qual iniciámos o plantio), sendo que o dinamizador da oficina deverá percorrer os lugares derramando água nos vasos para que se observe esta alteração de luminosidade em todos os lugares. (Esta tarefa de rega é controlada para que não escorra água para nenhum dos materiais elétricos na mesa)
Atividade 2: Do Gerador de Onda Quadrada ao Sensor de Humidade do Solo
A Alface que Sussurra OHMMMMM: Montagem do Circuito
Lista de Materiais (BOM)
| Quantidade | Componente | Valor/Tipo | Especificações | Link (sugestão PT) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Pilha | 9V | 9V padrão, alcalina | Mauser PT |
| 1 | Conector de Pilha | - | Para pilha de 9V, com fios condutores | Mauser PT |
| 1 | Mini Breadboard | - | ~170 pontos de ligação | Mauser PT |
| 1 | Conjunto de Jumper Wires | - | Vários comprimentos, núcleo sólido | Mauser PT |
| 1 | CI Temporizador 555 | NE555P | Encapsulamento DIP de 8 pinos | Mauser PT |
| 2 | Condensador | 10µF | Eletrolítico, 16V ou superior | Mauser PT |
| 1 | Condensador | 100nF (0,1µF) | Cerâmico, 50V | Mauser PT |
| 1 | Altifalante | - | Pequeno altifalante 8Ohm | Mauser PT |
| 1 | potenciometro | 100kΩ | Variação linear | Mauser PT |
| 1 | Resistência | 1kΩ | 1/4W, tolerância de ±5% | Mauser PT |
| 2 | Pregos ou Sondas | - | Aço inoxidável ou galvanizado, ~7-10 cm | - |
| 1 | Vaso de Flores Pequeno | Plástico, > 10cm de diâmetro | Reciclar vasos de plástico, copos de iogurte grandes ou mesmo pacotes tetrabrick bem lavados. | - |
| - | Terra para Vasos | Se possível recolher terra com antecedência e deixar a secar ao sol estendida sobre o plástico preto. | - | |
| 1 | Planta de Alface | Pequena, para transplante | - | - |
Ferramentas Necessárias:
- Multímetro (para o educador verificar circuitos)
- Copo com água
- Panos de limpeza
Preparação Inicial:
- Posicione o Circuito Integrado 555 na breadboard conforme ilustrado na imagem. Dica: Observe a orientação da marca (ponto ou meia-lua) no CI.
-
Conecte a pilha de 9V ao clip de bateria. Atenção: Mantenha os fios separados para evitar curto-circuito. [Explicação breve sobre curto-circuito e seus riscos]
-
Distribua e/ou projete este guião gráfico:
Ou utilize o TinkerCAD e demonstre o circuito de forma mais interactiva:
Circuit design Gerador de Onda Quadrada para Workshop - Tinkercad
Montagem do Circuito Básico:
- Una o pino 2 ao pino 6 do CI com um jumper wire.
- Ligue o pino 4 ao pino 8 do CI.
- Insira a resistência de 1kΩ entre os pinos 2 e 7.
- Crie uma linha de terra (GND) ligando um jumper do pino 1 para uma fila livre da breadboard.
- Conecte um condensador eletrolítico de 10µF:
- Terminal negativo (-) ao pino 3
- Terminal positivo (+) a uma fila livre [Breve explicação sobre a polaridade dos condensadores eletrolíticos]
- Adicione o condensador cerâmico de 100nF (marcado como 104) entre o pino 5 e a linha GND criada no passo 6.
- Coloque outro condensador eletrolítico de 10µF do pino 6 à linha GND. Lembre-se: Verifique a polaridade!
- Instale o potenciometro de 100kΩ:
- Terminal central (wiper) ao pino 7
- Um dos terminais externos à linha de alimentação positiva (VCC)
- O outro terminal à linha GND
- Conecte o altifalante:
- Terminal negativo à perna positiva do primeiro condensador (do passo 7)
- Terminal positivo à linha de alimentação positiva (VCC)
Teste Inicial:
- Ligue a bateria ao circuito e ajuste o potenciometro para ouvir diferentes tons.
Transformação em Sensor de Humidade:
Na próxima fase, substituiremos o potenciometro por duas sondas (pregos):
- Uma sonda irá para onde estava ligado o terminal central do potenciometro
- A outra sonda substituirá a conexão do terminal do potenciometro que ia para GND
Isto transformará nosso gerador de som em um sensor de humidade capaz de "ouvir" a alface!
Notas Finais
- Certifique-se de que todos os participantes compreendem as precauções básicas de segurança ao trabalhar com eletricidade.
- Encoraje a experimentação e a observação cuidadosa das alterações no circuito.
- Discuta as aplicações práticas deste tipo de circuito sensível à humidade e como pode ser utilizado na jardinagem ou agricultura.
- Reflita sobre a interação entre tecnologia e natureza, e como podemos usar a eletrónica para compreender melhor o ambiente à nossa volta.
- Compare os resultados do circuito LED da primeira atividade com o circuito sonoro desta atividade. Discuta as vantagens e desvantagens de cada abordagem para medir a humidade do solo.
- Explore o potencial artístico do projeto, incentivando os participantes a pensar em como poderiam usar esta tecnologia em instalações de arte interativa ou performances.
-
Discuta como este projeto pode ser expandido ou modificado para investigar outras questões ambientais ou criar diferentes experiências sensoriais.
Atividade complementar de personalização dos vasos de plantio.