Os LEDs transformaram completamente as possibilidades de iluminação no modelismo.
Hoje parece absolutamente normal encontrar LEDs brancos de alto brilho, fitas flexíveis, diferentes cores e até modelos resistentes à água. Mas nem sempre foi assim.
Quando eu era adolescente, lembro que os LEDs disponíveis para nossos projetos eram basicamente vermelhos, amarelos e verdes. Além disso, eram normalmente LEDs difusos, com brilho relativamente suave, utilizados principalmente como indicadores luminosos.
LED branco? Naquela época, nem pensar.
A evolução dessa tecnologia mudou completamente esse cenário e abriu possibilidades muito interessantes para quem trabalha com aeromodelismo, drones, automodelismo, ferromodelismo e nautimodelismo.
Uma dessas possibilidades é justamente a fita de LED. No meu drone QAV 250, por exemplo, utilizei duas barras de LEDs de cores diferentes: uma na dianteira e outra na traseira.
Mas antes de ligar uma fita de LED em uma bateria, precisamos entender uma questão fundamental:
qual é a tensão da fita de LED e como ela funciona?
O LED azul foi uma grande transformação
Durante muitos anos, produzir LEDs vermelhos e verdes era relativamente simples, mas o desenvolvimento de LEDs azuis eficientes representou um desafio tecnológico muito maior.
E isso foi extremamente importante.
Com a disponibilidade das três cores fundamentais:
vermelho (R) + verde (G) + azul (B)
tornou-se possível produzir uma enorme variedade de cores por combinação luminosa.
Além disso, o desenvolvimento do LED azul tornou possível a produção eficiente de luz branca, normalmente utilizando materiais conversores de comprimento de onda.
A partir daí, os LEDs deixaram de ser apenas aquelas pequenas luzes indicadoras encontradas em equipamentos eletrônicos.
Passaram a ser utilizados amplamente em iluminação, telas, veículos e inúmeros outros dispositivos.
E, naturalmente, chegaram ao modelismo.
O que é uma fita de LED?
Uma fita de LED é basicamente um circuito eletrônico flexível e comprido, no qual encontramos vários LEDs e outros componentes distribuídos ao longo de sua extensão.
Dependendo do modelo, podemos encontrar:
LEDs;
resistores;
trilhas condutoras;
pontos de corte;
terminais de alimentação;
eventualmente circuitos integrados.
Tudo isso montado sobre uma base flexível.
Essa construção permite instalar iluminação em locais nos quais seria muito trabalhoso colocar vários LEDs individualmente.
A fita pode ser cortada?
Muitas fitas podem ser cortadas, mas somente nos pontos indicados pelo fabricante.
Observe uma fita de LED e provavelmente encontrará pequenas marcações distribuídas em determinados intervalos.
Em muitos modelos também existem contatos de cobre próximos dessas marcações.
Esses pontos delimitam os segmentos elétricos da fita.
Portanto, se você precisa de apenas um pequeno pedaço para instalar em um drone, barco ou carro RC, não precisa necessariamente utilizar o rolo inteiro.
Corte apenas onde a fita permite.
Por que existem vários LEDs em cada segmento?
Para compreender isso, precisamos falar sobre tensão.
Um LED individual possui uma determinada tensão direta de funcionamento, que varia conforme sua tecnologia e cor.
Por isso, uma fita projetada para funcionar, por exemplo, com 12 V não significa que cada LED individual necessariamente esteja recebendo 12 V diretamente.
O circuito é organizado em segmentos.
Em fitas convencionais, podemos encontrar grupos de LEDs associados a componentes que limitam a corrente.
É o conjunto que foi projetado para determinada tensão de alimentação.
Então qual é a tensão de uma fita de LED?
Aqui está uma das informações mais importantes deste artigo:
não existe uma única tensão para todas as fitas de LED.
Existem fitas projetadas para diferentes tensões de alimentação.
É muito comum encontrar modelos de:
5 V;
12 V;
24 V.
Existem ainda outros sistemas.
Portanto, nunca olhe simplesmente para uma fita e conclua:
“fita de LED funciona com 12 V”.
Você precisa identificar qual é a tensão daquela fita específica.
Como descobrir a tensão?
A primeira opção é verificar as informações do fabricante ou vendedor.
Em muitos casos, a própria fita possui indicações impressas.
Se você comprou um módulo ou barra especificamente para modelismo, verifique também suas especificações.
Essa informação precisa ser conhecida antes de conectar a bateria.
Aplicar uma tensão muito superior àquela para a qual a fita foi projetada pode danificá-la.
E aqui aparece uma questão importante no modelismo: a bateria
Imagine que você queira colocar uma fita de LED em um drone.
O drone já possui uma bateria.
Seria conveniente utilizar essa mesma bateria para alimentar a iluminação.
Mas podemos simplesmente conectar a fita nela?
Depende.
Precisamos comparar a tensão da bateria com a tensão aceita pela fita.
É justamente aqui que conhecer elétrica básica evita queimar componentes.
Uma bateria LiPo não possui uma única tensão durante todo o uso
No modelismo utilizamos muito baterias LiPo.
Cada célula possui uma tensão nominal de aproximadamente 3,7 V, mas quando completamente carregada chega aproximadamente a 4,2 V.
Assim, uma bateria 3S possui três células em série.
Sua tensão nominal é aproximadamente:
3 × 3,7 V = 11,1 V
Mas completamente carregada:
3 × 4,2 V = 12,6 V
Isso é importante porque não devemos comparar apenas números nominais sem entender a faixa real de funcionamento.
Posso ligar uma fita de 12 V em uma LiPo 3S?
Uma fita convencional especificada para 12 V pode, dependendo de seu projeto e especificações, ser utilizada em sistemas próximos dessa tensão.
Uma LiPo 3S é frequentemente interessante em projetos de modelismo justamente porque trabalha em uma faixa próxima.
Mas não devemos transformar isso em uma regra universal.
Precisamos verificar as especificações da fita e considerar que a bateria totalmente carregada pode chegar a aproximadamente 12,6 V.
Se houver dúvida sobre a tolerância do produto, uma solução regulada é mais segura.
E se meu drone utilizar uma bateria 4S?
A situação muda.
Uma LiPo 4S possui aproximadamente:
14,8 V nominais
e chega a aproximadamente:
16,8 V completamente carregada.
Isso já está consideravelmente acima de 12 V.
Portanto, ligar diretamente uma fita especificada apenas para 12 V em uma bateria 4S pode exceder sua tensão de projeto.
Nesse caso, podemos utilizar um conversor DC-DC step-down, também conhecido como buck converter.
Para que serve um step-down?
O step-down reduz uma tensão DC para outra tensão DC menor.
Podemos imaginar:
bateria 4S → conversor step-down → 12 V → fita de LED
Ou, se estivermos utilizando iluminação de 5 V:
bateria → step-down → 5 V → LEDs
Assim conseguimos utilizar a bateria principal do modelo sem necessariamente aplicar sua tensão integral ao sistema de iluminação.
Naturalmente, o conversor também precisa suportar a tensão de entrada e a corrente exigida pela fita.
A corrente também importa
Esse é um ponto que frequentemente fica esquecido.
Não basta acertar a tensão.
Precisamos saber quanto a fita consome.
Quanto maior o comprimento utilizado e maior a quantidade de LEDs, maior tende a ser o consumo total.
Portanto, precisamos considerar:
tensão + corrente + potência.
A potência elétrica pode ser calculada por:
P = V × I
Se uma iluminação funcionar em 12 V e consumir 0,5 A, por exemplo:
P = 12 × 0,5 = 6 W
Essa energia precisa vir da bateria.
A fita de LED reduz a autonomia do drone?
Sim, porque ela consome energia.
Mas o impacto dependerá da potência da iluminação em comparação com o consumo total do modelo.
Em um drone de corrida, os motores podem consumir uma quantidade de energia muito superior à de algumas pequenas barras de LED.
Ainda assim, eletricamente, não existe iluminação “gratuita”.
Toda corrente utilizada pelos LEDs também sai da bateria.
Por isso, exagerar na quantidade de iluminação acrescenta consumo e também peso.
E peso é especialmente importante em drones
Uma fita parece praticamente não pesar nada.
Mas o sistema completo pode incluir:
fita;
fios;
conectores;
conversor de tensão;
suportes;
proteção.
Somamos alguns gramas aqui e outros ali.
Em determinados modelos isso será irrelevante.
Em outros, especialmente pequenos drones e aeromodelos, cada grama pode ser importante.
Portanto, use apenas o necessário para alcançar a função desejada.
No meu QAV 250 usei duas cores
No conteúdo original deste artigo mostrei justamente uma aplicação prática.
No meu drone QAV 250, instalei duas barras de LEDs em cores diferentes, sendo uma na frente e outra na parte traseira.
Isso não serve apenas para deixar o drone bonito.
Existe uma função prática muito interessante.
LEDs ajudam na orientação do drone
Quando um drone está próximo, conseguimos perceber facilmente para qual lado ele está apontando.
Mas conforme se afasta, sua orientação visual fica mais difícil.
Imagine um pequeno quadricóptero praticamente simétrico visto a dezenas de metros.
Qual lado é a frente?
Qual é a traseira?
Utilizando cores diferentes podemos criar uma referência visual.
Por exemplo:
uma cor na frente;
outra cor atrás.
Assim, olhando para as luzes, conseguimos identificar mais rapidamente a orientação do modelo.
Isso também pode ser usado em aeromodelos
O mesmo princípio pode ser aplicado a aviões.
A iluminação pode cumprir diferentes funções:
orientação;
efeito de escala;
voo em condições apropriadas de baixa luminosidade;
identificação visual;
simulação de luzes de navegação.
Em modelos de escala, podemos inclusive tentar reproduzir o posicionamento das luzes existentes na aeronave real.
Nesse caso, iluminação deixa de ser apenas decoração e passa a fazer parte da reprodução do modelo.
E em carros de controle remoto?
No automodelismo as possibilidades são enormes.
Podemos instalar LEDs para simular:
faróis;
lanternas traseiras;
luzes auxiliares;
iluminação interna;
barra de iluminação;
efeitos decorativos.
Em um crawler ou veículo de escala, alguns LEDs bem posicionados mudam completamente a aparência.
E uma pequena fita pode facilitar bastante a instalação quando queremos vários pontos luminosos próximos.
No nautimodelismo fica ainda mais interessante
Em barcos e navios de escala podemos utilizar LEDs em:
cabines;
mastros;
convés;
luzes de navegação;
refletores;
interior da superestrutura.
Um rebocador navegando ao entardecer com iluminação, som e outros efeitos pode apresentar um nível de realismo impressionante.
Mas existe uma preocupação adicional:
água.
Existem fitas resistentes à água
O artigo original já destacava que algumas fitas de LED possuem proteção contra água.
Isso pode ser bastante útil no nautimodelismo.
Entretanto, é importante entender que existem diferentes níveis de proteção.
Não devemos interpretar qualquer anúncio de “fita à prova d’água” como autorização para mergulhar todo o circuito indefinidamente.
Além disso, existe um ponto frequentemente esquecido:
os locais em que cortamos e soldamos fios podem perder a proteção original.
Proteja também as conexões
Não adianta utilizar uma fita protegida e deixar dois terminais metálicos expostos.
Em um barco, respingos e umidade podem alcançar:
soldas;
conectores;
fios;
emendas.
Por isso, precisamos pensar na instalação completa.
Dependendo do projeto, podemos utilizar proteção apropriada nas conexões e posicionar a eletrônica em regiões menos expostas.
Observe a polaridade
Uma fita simples possui normalmente indicação de polaridade.
Teremos algo equivalente a:
+
e
–
É necessário respeitar essa ligação.
Se a fita não acender, não comece aumentando a tensão.
Primeiro verifique:
alimentação;
polaridade;
continuidade;
pontos de solda;
tensão real.
Um multímetro é extremamente útil para esse diagnóstico.
Como soldar fios na fita de LED?
Nos pontos de corte normalmente existem pequenas ilhas de cobre.
Podemos soldar fios diretamente nesses contatos.
O procedimento precisa ser rápido e cuidadoso, porque estamos trabalhando com uma base flexível que pode ser danificada por aquecimento excessivo.
Uma pequena quantidade de solda e um ferro adequadamente preparado costumam facilitar bastante.
Antes de instalar no modelo, faça um teste na bancada.
Estanhar previamente ajuda
Uma técnica interessante consiste em estanhar primeiro:
o fio
e
o contato da fita.
Depois aproximamos as duas partes e aplicamos o ferro durante pouco tempo para realizar a união.
Isso pode reduzir o tempo durante o qual precisamos manter calor sobre a fita.
Depois, faça um pequeno teste mecânico para confirmar que o fio ficou adequadamente preso.
Cuidado para o fio não arrancar a trilha
A fita é flexível.
O fio também pode se movimentar.
Se toda força mecânica for transmitida diretamente à pequena ilha de cobre, podemos danificar o contato.
Por isso, dependendo da instalação, vale criar algum tipo de alívio de tensão mecânica.
A solda deve realizar a conexão elétrica.
Ela não deveria ser o único elemento responsável por suportar continuamente puxões e vibrações.
Isso é particularmente importante em drones.
Um drone produz muita vibração
Motores girando em alta velocidade e hélices produzem vibrações.
Além disso, temos acelerações, mudanças rápidas de direção e eventuais impactos.
Portanto, uma instalação que funciona perfeitamente sobre a bancada pode falhar depois de vários voos se fios e conexões ficarem se movimentando.
Fixar adequadamente os cabos faz parte do projeto.
Posso ligar a fita no receptor?
Depende da fita, mas não devemos presumir que sim.
O receptor trabalha com uma determinada tensão e possui limites de corrente.
Uma fita de 12 V, evidentemente, não deve ser alimentada simplesmente pela saída de 5 ou 6 V do receptor esperando que funcione corretamente.
Além disso, mesmo uma iluminação compatível com a tensão precisa respeitar a capacidade elétrica do sistema.
Uma alternativa é alimentar a iluminação diretamente da fonte adequada e utilizar apenas um circuito de comando ligado ao receptor.
Posso ligar e desligar os LEDs pelo rádio?
Sim.
Essa é uma modificação muito interessante.
Podemos utilizar um canal auxiliar do transmissor para comandar um circuito eletrônico que liga e desliga a iluminação.
Conceitualmente:
transmissor → receptor → circuito de chaveamento → LEDs
Assim podemos controlar as luzes durante a utilização do modelo.
Dependendo do projeto, esse chaveamento pode ser realizado com um módulo apropriado ou circuito utilizando transistor/MOSFET.
Um MOSFET pode funcionar como chave
Um MOSFET corretamente escolhido pode permitir controlar uma carga maior utilizando um pequeno sinal de comando.
A alimentação da fita vem da fonte apropriada.
O circuito de controle determina quando ela será ligada.
Isso é muito diferente de tentar fazer toda a corrente da fita passar diretamente por uma saída que não foi projetada para essa finalidade.
Entender essa separação entre sinal e potência é muito útil no modelismo.
Também existem fitas RGB
Até aqui falamos principalmente de fitas de uma única cor.
Mas existem fitas RGB.
Elas combinam vermelho, verde e azul e permitem produzir diferentes cores.
Dependendo do tipo de fita, utilizamos um controlador para ajustar a intensidade de cada canal.
Podemos então criar:
vermelho;
verde;
azul;
amarelo;
roxo;
branco aproximado;
diversas outras combinações.
Isso abre muitas possibilidades para efeitos decorativos.
E existem LEDs endereçáveis
A evolução foi ainda além.
Existem fitas nas quais os LEDs podem ser controlados individualmente.
Com um microcontrolador, podemos criar:
sequências;
animações;
mudanças de cor;
efeitos progressivos;
indicadores de estado.
Imagine um modelo RC em que a iluminação muda conforme determinada condição.
Nesse caso, já não estamos apenas alimentando LEDs.
Estamos programando um sistema de iluminação.
Mas não complique quando não for necessário
Para colocar duas barras coloridas em um drone, talvez não exista nenhuma razão para utilizar um sistema endereçável sofisticado.
Uma fita simples pode cumprir perfeitamente a função.
Essa é uma boa regra em projetos:
use a complexidade necessária para resolver o problema.
Se dois pedaços de fita de cores diferentes já permitem identificar frente e traseira, temos uma solução simples, leve e funcional.
Faça o teste antes de instalar
Antes de colar definitivamente a fita:
confirme a tensão;
ligue-a na bancada;
verifique a polaridade;
observe o consumo;
teste as soldas;
confirme o comprimento;
verifique o brilho.
Depois disso, faça a instalação no modelo.
É muito mais fácil corrigir um problema enquanto tudo ainda está sobre a bancada.
Não olhe apenas para o brilho
Em um drone, uma iluminação extremamente forte pode parecer ótima dentro de casa e ser excessiva em determinadas condições.
Também pode consumir energia desnecessariamente.
O objetivo é encontrar iluminação suficiente para a função desejada.
Se o objetivo é orientação, precisamos conseguir distinguir as cores.
Se é escala, queremos uma aparência coerente.
Se é decoração, temos mais liberdade.
A finalidade determina a escolha.
Fita de LED é uma excelente ferramenta para o modelista
Quando publiquei originalmente este conteúdo, a ideia era justamente mostrar como a fita de LED havia se tornado uma solução muito interessante para nossos projetos e que sua utilização não precisava ficar limitada aos drones. Ela pode ser aplicada ao automodelismo, ferromodelismo e nautimodelismo.
Hoje as possibilidades são ainda maiores.
Temos diferentes tamanhos, densidades, cores, tensões e sistemas de controle.
Mas o princípio básico continua sendo o mesmo:
antes de ligar, precisamos entender aquilo que estamos alimentando.
Veja no vídeo como funciona a fita de LED
No vídeo original deste artigo mostro em mais detalhes a fita de LED, sua utilização e a aplicação desse tipo de iluminação no modelismo, incluindo o uso no meu drone QAV 250.
Uma modificação simples que também ensina eletrônica
Instalar uma fita de LED pode parecer uma das modificações mais simples que podemos fazer em um modelo.
E realmente pode ser.
Mas basta começar a analisar o projeto para aparecerem vários conceitos importantes:
tensão;
corrente;
potência;
polaridade;
ligações elétricas;
baterias;
conversores DC-DC;
soldagem;
isolamento;
controle eletrônico.
É justamente isso que torna o modelismo tão interessante.
Uma pequena fita luminosa instalada em um drone pode se transformar em uma excelente maneira de compreender conceitos de elétrica e eletrônica que depois serão utilizados em projetos muito mais complexos.
Quer aprender a fazer suas próprias ligações e modificações em modelos RC?
Quando entendemos tensão, corrente, potência, baterias, LEDs, motores, ESCs, BECs, receptores e conectores, fica muito mais fácil modificar um modelo sem depender apenas de esquemas prontos encontrados na internet.
Você passa a entender por que determinada ligação funciona, qual componente pode ser alimentado pela bateria e quando é necessário reduzir ou controlar a tensão.
Essa é justamente a proposta do Método 7H RC: ensinar elétrica e eletrônica aplicadas ao rádio controle de maneira prática, utilizando situações encontradas no aeromodelismo, automodelismo, drones e nautimodelismo.
Se você quer ganhar autonomia para fazer suas próprias ligações, instalar acessórios e entender melhor a parte elétrica dos seus modelos, conheça o Método 7H RC.