O documento apresenta vários projetos de circuitos eletrônicos para gerar altas tensões, incluindo ionizadores de ar, eliminadores de insetos e inversores para lâmpadas fluorescentes. Descreve detalhadamente os componentes e esquemas elétricos necessários para a construção de cada projeto, com o objetivo de permitir que leitores interessados repliquem os circuitos.

1. Geradores de Altas Tensões
(parte 3 - Fontes AT diversas)
Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
leobarretos@uol.com.br
De F a I, em preparo de formatação ... 01/07/2011 - Grato, Léo
A - Ionizador de ar ambiente (multiplicador de tensão)
B - Alta tensão com dimmer e bobina de ignição
C - Eliminador de insetos
D - Inversor para lâmpada fluorescente
E- AT com reator de lâmpada compacta - Plasma e Chifre Elétrico
F - Precipitador eletrostático
G - Cerca elétrica
H - Motores eletrostáticos
I - Laboratório de eletrostática do autor
A - Ionizadores de ar ambiente
Há várias boas hipóteses científicas que apontam para melhor bem estar de
pessoas sujeitas à presença de íons negativos no ar de seu ambiente. Assim,
para os experimentadores ligados ao ramo, apresentamos aqui alguns
diagramas de ionizadores de ar ambiente.
Ionizador em cascata - projeto 1
O projeto está baseado em multiplicadores de tensão (veja Multiplicadores de
tensão na abertura desse trabalho intitulado Geradores de Altas Tensões). Tal
projeto, portanto, implica na montagem de um multiplicador de tensão capaz
de geral, no terminal de saída, um potencial elétrico de cerca de 1000 Vcc,
em relação à terra.
Circuito Elétrico e Componentes:

2. Os capacitores devem ser de poliéster com tensão de trabalho de 450 Vcc
para tensão de alimentação de 117 Vac e 600 Vcc para alimentação de 220
Vac. A verificação de funcionamento pode ser efetuada mediante uso de uma
pequena lâmpada néon dotada de um resistor de resistência 4M7 colocado
em um de seus terminais; o outro terminal da lâmpada, tocando a agulha de
coser, deverá acende-la. O conjunto todo pode ser colocado dentro de uma
pequena caixa plástica, ficando apenas alguns milímetros da agulha para
fora. O consumo de energia elétrica é irrisório.
Ionizador transistorizado - projeto 2
Tal projeto está baseado em oscilador transistorizado acionando bobina de
ignição ou flyback, com retificador à diodo de alta tensão. Os transistores
utilizados, todos de fácil obtenção, são NPN; três de baixa potência (BC548) e
um de média potência (BD135) -- todos admitem equivalentes.
Circuito Elétrico e Componentes:

3. Componentes:
Q1 = Q2 = Q3 = BC548; Q4 = BD135; R1 = R2 = 22 k; R3 = R4 = 1 k; R5 = 3k3; R6 = 100
ohms; R7 = 4k7; D1 = D2 = 1N914; D3 = TV18 (diodo de alta tensão usado em
televisores branco e preto); T1 = bobina de ignição ou flyback de TV branco e preto.
Notas:
(1) Optando pelo uso do flyback para TV branco e preto, deve-se enrolar na
perna livre do núcleo de ferrite, para funcionar como primário, de 15 a 30
espiras de fio de cobre esmaltado ou encapado, de diâmetro cerca de 0,5
mm.Experimentar ...cada 1 cm de comprimento de faísca (contra um terminal
de terra) equivale a cerca de 10 kV de tensão de saída.
(2) O terminal positivo do diodo de alta tensão (D3) é ligado diretamente ao
terminal de alta tensão do flyback ou bobina de ignição automotiva.
Ionizadordimmerizado - projeto 3
Este projeto alimentado diretamente pela rede elétrica local (117 ou 220 Vac),
comporta a técnica 'dimmer' para acionar uma bobina de ignição automotiva
ou um flyback adaptado, para gerar a alta tensão de ionização do ar
ambiente. O 'coração' de um dimmer é um TRIAC ou um SCR; aqui foi
utilizado o SCR MCR106.
Circuito Elétrico e Componentes:

4. Componentes: SCR1 = MCR106; C1 = 8 a 16 µF; D1 = 1N4007; D2 = TV18
(diodo de alta tensão de antigos TV); R1 = 220 k; R2 = 1 k ou 2k2; R3 = 1M5;
R4 = potenciômetro de 4M7; NE1 = NE2 = lâmpada néon comum de rabicho;
T1 = bobina de ignição automotiva ou flyback branco e preto, com 15 ou 30
espiras de fio de cobre esmaltado ou encapado de 1 mm.
B - Alta tensão com dimmer e bobina de ignição automotiva
Pode-se obter uma boa alta tensão (acima de 30 kVAC) com a combinação
de três componentes de fácil obtenção e ... nenhuma solda! Os três
componentes são: 1dimmer de luz comercial (para lâmpadas
incandescentes de quartos, ventiladores, etc., disponível em qualquer loja de
material elétrico), um capacitor de poliester de 3 µF x 250 V (servem esses
usados para partida de ventiladores com motor de indução) e uma bobina de
ignição automotiva (disponível na sucata de muitas oficinas 'autoelétricas').
Circuito Elétrico e Componentes:

5. Esses três componentes são associados em série e, aos extremos desta
associação, aplica-se a tensão elétrica proveniente da rede domiciliar de
117/220 Vac (depende do dimmer adquirido, ou melhor, depende da rede
elétrica local e do TRIAC posto no dimmer).
Abaixo mostramos os componentes citados que tiveram, como base, uma
placa de acrílico e pés de borracha.
E alguns detalhes desta montagem:

6. Projeto do dimmer caseiro
Todavia, o interessante da coisa, não é comprar o dimmer já pronto ...e sim
construí-lo! A seguir mostramos o circuito de um dimmer básico e sua
aplicação como parte de um gerador de alta tensão, como descrito acima.
Circuito Elétrico e Componentes:
E detalhes da montagem:

7. Este esquema de dimmer básico que apresentamos é o modelo amplamente
disponível em lojas de material elétrico. É o modelo típico para a rede
domiciliar de 117 VAC para controle da luminosidade de lâmpadas
incandescentes desde 30 W até algumas centenas de watts, dependendo do
triac utilizado. A intenção deste artigo que lhes apresento não é entrar no
mérito do funcionamento dos dimmers e sim como utilizá-lo para gerar altas
tensões AC em altas frequências.
Com esta montagem, como gerador de alta tensão, consegui faíscas
abundantes com 3 cm de comprimento.
Cuidado! Não esqueça que a montagem está diretamente ligada à rede
elétrica; todo cuidado é pouco. Além disso, mesmo após desligar o circuito, o
capacitor de 3 µF continua carregado e pode possibilitar um belo choque!
Para prevenir isto, foi colocado em paralelo com tal capacitor de poliester um
resistor de 150 k, 1/4 W (veja sobre o capacitor nas 3 primeiras fotos).
C - Eliminador de insetos
Você já deve ter visto aquele aparelho com uma luz arroxeada e ouvido um
ocasional (ou constante) Tléc! Tléc! Tléc! Se ouvir atentamente, você poderá
até captar os gritos dos infelizes insetos no momento em que são
eletrocutados pela descarga de capacitores carregados com cerca de 600 V!
A versão High-Tech desses eliminadores de insetos compõe-se
essencialmente de uma fonte de alimentação de alta tensão com baixa
corrente, uma lâmpada (normalmente) fluorescente que serve para atrair
essas indesejáveis criaturas voadoras (e/ou vetores de doenças) e uma grade
ou tela adequada que recebe esta alta tensão.
A versão Low-Tech usa apenas um pequeno ventilador para dirigir os insetos
para uma bandeja contendo água, a partir da qual eles são demasiadamente
estúpidos ao tentarem escapar ...a tensão superficial da água não permitirá
isso!
Todavia, esses dispositivos não são seletivos e liquidam tanto os insetos

8. amigáveis, úteis, como as pragas indesejáveis.
Apresentaremos duas versões (eu, particularmente, uso a primeira delas,
tanto em casa (interno e horta), como no Rancho dos Ventos (meu sossego à
beira do Rio Pardo).
Circuito típico - projeto 1
Este é o circuito que adoto, cujo construção é bastante simples. A montagem
requer:
1 base de madeira (pesada; usei uma de ponta de terça de peroba -resto de construção de telhado -- de 10 x 10 x 4,5 cm). Esta base tem um
furo na lateral e outro no centro, que se cruzam dentro do bloco; serve
para passar o cabo paralelo de alimentação AC do circuito.
1 soquete comum (normalmente usado para lâmpada incandescente)
1 lâmpada compacta negra de 117V x 21 W
20 m de fio de alumínio nu (sem capa ou esmalte) de diâmetro entre 0,5
e 0,8 mm
1 resistor de 10 k x 1/2 W
2 diodos retificadores 1N4007
2 capacitores de poliéster de 1µF x 250 V
1 conector Sindall de 5 seções
4 varetas de madeira dura de diâmetro 6 mm e comprimento 23 cm.
Circuito Elétrico e Componentes:
LCN - Lâmpada compacta negra 117V/21W
D1, D2 - 1N4007
C1, C2 - 1 µF x 250 Vcc

9. As varetas, com dentes espaçados de 3 a 4 mm (só na região onde fica a
parte ativa da lâmpada compacta negra), são espetados nos 4 furos na base
e suportam o enrolamento dos dois fios de alumínio. Cada fio de alumínio é
ligado na fonte de alta tensão (circuito dobrador de tensão) nos pontos M1 e
M2. Os fios são enrolados de modo que o fio positivo (M1) e o fio negativo
(M2) fiquem lado a lado (basta ir enrolando M1 pulando um dente em cada
vareta e depois enrolar M2 nos dentes livres).
Para fazer o denteado espaçador nas varetas, usei um tubo branco corrugado
(cabo plástico flexível de ligação de torneiras), cortei cerca de 13 cm de
comprimento e depois cortei 4 tiras longitudinais de 3 mm de largura cada
uma. Essas tiras foram coladas com cola epoxi nas varetas. As grades
formam hélice cilíndrica duplas, com passo de 3 a 4 mm. Uma hélice ligada
em M1 e a outra em M2. Eis algumas fotos colhidas lá no Rancho dos Ventos
(sobre a mesa do baralho, notebook e Ipad --- he he he , ninguém é de
ferro!):

10. Recomendo, pois funciona mesmo! Um pincel macio é o mais indicado para
limpeza dos fios mas, cuidado ... mesmo depois de desligado o capacitor
continua carregado; mantenha longe do alcance de crianças.
Ah! Em tempo. O fio de alumínio pode ser obtido em lojas de bijuterias; pena
que, em geral, vem recoberto de um esmalte colorido, o qual deve ser
retirado. Não tenho outras fontes de indicação para a compra deste fio; se
alguém o souber favor comunicar-me e coloco aqui tal indicação. Como último
recurso, tal fio poderá ser substituído por arame galvanizado fino (coisa de 0,6
mm de diâmetro) --- este é fácil de encontrar em lojas de ferragens (por
'quilo').
Oba! Retificando o texto acima ...quinta - 21/07/2011 ... descobri a fonte para
o fio de alumínio: fio para cerca elétrica de 0,5 mm! Comprei um rolo fechado
por R$ 50,00 ...não tem marca alguma, indicação de espessura, etc.
Problema do fio resolvido! Agora falta resolver o problema do suporte para a
bobina eletrificada ...a solução do tubo canelado, cortado em tiras, não me
agradou.
Circuito quadruplicador - projeto 2
Trata-se tão somente de uma linha quadruplicadora de tensão. R1 e R2
fornecem corrente limitante, caso alguém entre em contato com as grades. As
grades podem ser do tipo hélice cilíndrica dupla, como a do projeto 1, ou
haste retilíneas de arame galvanizado colocadas paralelamente (distanciadas
de 4 mm) e interligadas alternadamente; uma associação na saída positiva AT
e a outra na negativa.
As lâmpadas indicadas na ilustração, L1 e/ou L2 admitem as seguintes
variações:
1- lâmpadas incandescentes roxas ( uma ou duas) de 5 a 10 W e seus
soquetes;
2- lâmpadas compactas negras de 21 W (as recomendadas);

11. 3- lâmpadas fluorescentes azul, necessita starter/reator e seus soquetes.
O dispositivo pode ser adaptado para 'insetos tamanho jumbo' ou mesmo
pequenos roedores; para tanto, basta substituir os capacitores de poliéster
para outros de valores maiores (1 a 3 µF).
As grades (fios ou hastes) metálicas devem ser postas ao redor da lâmpada,
com os devidos suportes isolantes.
D - Inversor eficiente para lâmpadas fluorescentes de 20/40 W projeto 1
Seja bem vindo o progresso com as caras lâmpadas fluorescentes compactas
mas, que não acertaram no gol é um fato. Sua iluminação é precária, não
permitem uma leitura com luz adequada ou mesmo uma área de trabalho
devidamente iluminada. Têm suas restrições de uso. Ainda perdem, de longe,
para os longos tubos fluorescentes de 40 W; uma fonte extensa de luz.
Este projeto pretende mostrar o uso da baixa tensão (12 Vcc), alimentando
um inversor que, por sua vez, alimenta uma lâmpada de 40 W (ou duas em
série de 20 W), com brilho adequado aos nossos trabalhos que requerem boa
iluminação. O bom hobbysta pode começar montando apenas o inversor sem
controle de brilho (esquema 1) e depois, num requinte, acrescentar o controle
de brilho (esquema 2).
Circuito Elétrico e Componentes:

12. O primeiro trabalho será a construção do transformador de núcleo aberto,
usando um bastão de ferrite de 8 cm de comprimento e diâmetro 10 mm
(pode ser aproveitado da bobina de antena de um antigo rádio
transistorizado). O enrolamento se fará em três etapas: enrolamento primário
com 58 espiras de fio de cobre esmaltado de diâmetro 0,61 mm, enrolamento
de realimentação (feedback) com 13 espiras de fio de cobre esmaltado de
diâmetro 0,28 mm e enrolamento secundário de 450 espiras (feito em 3
camadas de 150 espiras cada) de fio de cobre esmaltado de diâmetro 0,28
mm. Todas as camadas e o próprio bastão de ferrite devem ter uma cobertura
de papel encerrado. Todos os enrolamentos devem ser feitos no mesmo
sentido, marcando cuidadosamente o início e o fim de cada um deles; isto
será importante para o ajuste de fase da realimentação ligada à base do
transistor de potência. Ilustramos:

13. Layout

14. Inversor eficiente multiuso - projeto 2
Este é realmente um inversor para vários usos. Tal circuito pode ser usado,
por exemplo, para alimentar uma lâmpada estroboscópica, uma lâmpada de
flash fotográfico, uma lâmpada fluorescente, etc. Com os valores fornecidos,
irá gerar mais de 400 Vcc a partir de uma fonte de alimentação de 12 V e
carregar um capacitor de 200 µF x 300V em menos de 5 segundos.
Circuito Elétrico e Componentes:
C1 = 1µF x 100 V, poliéster; R1 = 4k7 x 1 W; D1 = 1N4007; D2 = 1N4948 x
1,2 kV (rápido); R2 = 1k x 1 W; C2 = 300 µF x 450 V; T1 = primário 6,3 V 0 - 6,3 V x 2,5 A, secundário 117 V (transformador de filamento às
avessas); Q1 = 2N3055 + dissipador.
Notas:
1. A parte física da construção pode seguir várias formas; CI, placa padrão,
minibox, conectores Sindall, etc. Verificar se as conexões de saída estão bem
isoladas.
2. C1 deve ser do tipo não polarizado; não é eletrolítico. Poliéster é a
recomendação.
3. D1 fornece um caminho de retorno para a base e impede significativa
tensão inversa na junção B-E. Qualquer diodo para 1A ou maior servirá.
4. C2 é posto para o armazenamento de energia para o caso de aplicações
em estroboscopia (flash). Remover D2 e C2 para uso com lâmpadas
fluorescentes ou outras aplicações que requerem tensão alternada da ordem
dos 400 Vac.
5. D2 dever um de alta velocidade (recuperação rápida). Para testes, um
1N4007 deve funcionar suficientemente bem. R2 limita os picos de corrente
através de D2.
6. A polaridade de entrada em relação à saída é importante. Selecione para
máxima tensão de saída, invertendo os fios de saída pretos (primário
funcionando como secundário).
7. Para operação contínua a colocação de um bom dissipador de calor no
transistor Q1 (2N3055 ou equivalente NPN, com Vceo >80, Ic> 2A e Hfe> 15)
é indispensável. Se usar transistor tipo PNP, inverter as polaridades da fonte
de alimentação e D1; inverta os fios de saída CC.

15. 8. Os componentes nunca são iguais quer entre si quer com aqueles
indicados na montagem. O meu transformador T1 não será igual ao seu
transformador T1. Assim, algumas experiências com os valores dos
componentes poderá melhorar o desempenho de sua montagem. Esta é a
melhor parte de qualquer projeto!
9. Ao testar, use uma fonte de alimentação variável (indispensável numa
bancada!) para que você tenha uma idéia de quanta tensão de saída é
produzida para cada tensão de entrada. Os valores dos componentes não são
críticos, mas seus comportamentos são afetados sob diferentes tensões de
entrada/saída e cargas distintas; tais condições afetam R1 e C1 (e o ganho de
seu específico transistor).
10.ATENÇÃO: A alta tensão de saída é perigosa, mesmo sem capacitor de
armazenamento; com um deles, pode ser letal! Tome as devidas precauções.
E- A.T. com reator de lâmpada compacta - Plasma e Chifre
Elétrico
A lâmpada fluorescente compacta, com seu reator eletrônico posto na própria
base da lâmpada também é alvo de 'transformações' nas mãos dos hobbystas
e curiosos da eletrônica. Seu reator fornece os mais de 800 V (em alta
frequência) que podem ser aplicados em lâmpadas de plasma, chifre elétrico,
fonte AT para ensaios em eletrostática, etc.
Lâmpadas: Fluorescência versus incandescência
Incandescência é o processo de conversão de energia térmica em energia
luminosa -- de calor para luz --, que exige a existência de um filamento em
alta temperatura (cerca de 1900 ºC). Esta conversão é muito simples (é
direta, efeito Joule), mas as desvantagens são que apenas 5% da energia
elétrica consumida pela lâmpada é utilizada para gerar luz (95% é
desperdiçada em forma de calor) e o tempo de vida é limitado a cerca de 2
000 horas.
Fluorescência é o processo de conversão da radiação ultravioleta (UV) para
luz visível. Os elétrons fluem através da lâmpada e colidem com átomos de
mercúrio, produzindo fótons de luz UV. Estes fótons incidem no revestimento
de fósforo no interior do tubo de vidro e geram a luz visível.

16. Este processo de conversão de dois estágios é muito mais eficiente do que o
processo da lâmpada incandescente, resultando em 25% da energia elétrica
consumida para gerar luz visível, com temperaturas mais baixa (cerca de 40
ºC) e maior durabilidade (10 000 horas). A carga de tais lâmpadas compactas
é resistiva, mas o reator eletrônico que é conectado entre a rede local AC e a
lâmpada, para controlar sua corrente, é uma carga capacitiva.
Uma lâmpada fluorescente compacta (LFC) inclui a base de rosca Edison e
sua caixa plástica, o reator eletrônico e a lâmpada fluorescente em forma de
espiral compacta (ou outra forma compacta). Eis um visual:
Apesar de ineficientes para leituras e trabalhos de escritórios, além de mais
caras, as lâmpadas fluorescentes compactas têm alguns méritos se
comparadas às clássicas lâmpadas fluorescentes de tubo longo. Apresentam
menor consumo de energia elétrica (ao redor dos 80%) e têm vida útil de 5 a
15 vezes maior. Normalmente tais lâmpadas estão disponíveis nas seguintes
'temperaturas de cor':
Branco quente - 2700 K
Branco frio
- 4000 K
Luz do dia
- 6000 K
K (maiúsculo), leia-sekelvin (sim, com k minúsculo, pois é unidade de medida
escrita por extenso --- conforme exige o Sistema Internacional de Unidades --SI) é a unidade de temperatura absoluta no SI.
Na maioria das aplicações de iluminação, dá-se preferência ao 'branco

17. quente', pois está mais perto do tubo clássico e se mostra mais agradável às
pessoas.
A lâmpada fluorescente compacta usa tubo com gás sob baixa pressão,
assim como os tubos clássicos e a técnica de transformar energia elétrica em
energia luminosa também é a mesma. Tais tubos apresentam em ambas as
extremidades dois filamentos (eletrodos) revestidos com bário. Os catodos
alcançam altas temperaturas (coisa dos 900 ºC) e liberam elétrons que são
acelerados pela alta tensão entre os eletrodos e chocam-se com os átomos
de argônio e mercúrio. Disso resulta plasma de baixa temperatura. O mercúrio
passa a irradiar energia em forma de luz UV. A face interna de tais tubos,
revestidas com polímeros fotoluminescentes, convertem esta luz UV que
recebem em luz visível.
O tubo é alimentado por corrente alternada, de modo que a função dos
eletrodos fica alternando entre os estados de anodo e catodo. Devido à
frequência utilizada nesta alternância ser muito alta (bem acima da
persistência retiniana), as lâmpadas compactas não 'piscam', em comparação
com as lâmpadas clássicas de tubo. O conversor chaveado das compactas
está inserido dentro do invólucro na base (de rosca) da própria lâmpada e
substitui o reator e 'starter'.
Vou colocar aqui o esquema típico de algumas fluorescentes clássicas, ainda
em uso por este mundo afora!
Circuito Elétrico e Componentes:
Antes de entrar nestas transformações que daremos a tais reatores, vejamos
algumas linhas esclarecedoras sobre eles; para tanto vamos nos utilizar de
um esquema elétrico típico facilmente colhido na WWW. Optei pela LUXAR
220Vx11W, usando o MJE13003 e outro, usando o BUV46A:
Circuito Elétrico e Componentes:

18. Pinceladas de funcionamento
O circuito da Luxar 11W mostra, na entrada, o setor de alimentação que inclui
supressor de interferência (L2), fusível (F1), ponte retificadora (4 x 1N4007) e
capacitor eletrolítico de filtragem (C4). O setor de 'partida' inclui D1, C2, R6 e
DIACs D2 e D3; R1 e R3 são resistores de proteção. As demais partes
apresentam suas funções normais de operação .
R6, C2 e DIAC produzem o primeiro pulso na base do transistor Q2 e
determinam seu desbloqueio. Após este início esta seção é bloqueada pelo
diodo D1. Depois do desbloqueio de Q2, este descarrega C2; deste modo não
sobra potencial para o DIAC conduzir. A seguir são excitados os transistores
ligados ao pequeno transformador TR1. Este transformador tem por núcleo
um anel de ferrite, com três enrolamentos. A seguir os filamentos são

19. alimentados através de C3 ao mesmo tempo que se eleva a tensão no circuito
ressonante da L1, TR1, C3 e C6.
MJE13003 ==> possíveis substitutos: BD127, BD128, BD129, 2SC2611,
2SC2482. Com outro invólucro: MJE13007.
Para os técnicos e experts da eletrônica que queiram por a mão na massa e
consertar tais reatores eletrônicos, eis alguns circuitos de referência:

24. Chifre elétrico
A alta tensão gerada na saída deste reator é suficiente para acionar quer um
flyback ou mesmo uma bobina de ignição automotiva. As varetas do chifre
elétrico podem ser substituídas por uma lâmpada de plasma ou por simples
lâmpada incandescente (mesmo queimada) para se obter os eflúvios
elétricos.
Circuito Elétrico e Componentes: