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EElleettrrôônniiccaa IInndduussttrriiaall

EletroeletrônicaOperador de Montagem de Placas Eletrônicas

Coordenação do ProgramaBeth Callia

Supervisão PedagógicaAlfredo Vrubel

ColaboraçãoZita Porto Pimentel

Autoria deste CadernoAldo Santos Pereira

Revisão de textoNONONON

Produção gráficaMDcomunicaçãototal

R. Heitor Penteado, 10305437-000 São Paulo SP

www.md.com.br

EditoraçãoLASER PRESS

Av. Goethe, 71/80690430-100 Porto Alegre, RS

ApoioMEC - Ministério da Educação

PROEP - Programa de Expansão daEducação Profissional

Realização

Al. Tietê, 618 casa 101417-20 São Paulo SP

www.formare.org.br

Iniciativa

5

O Programa Formare tem a missão de desenvolver as

potencialidades de jovens de 15 a 17 anos para integrá-los à

sociedade como profissionais e cidadãos. Constituído por escolas

independentes, localizadas junto às unidades fabris das empresas

parceiras, sob a coordenação geral e técnica da Fundação Iochpe,

oferece oportunidade de formação profissional e de inserção social.

Os alunos Formare, residentes em comunidades vizinhas às

empresas, são encaminhados ao mercado de trabalho e

acompanhados em seu período inicial de atividade.

As primeiras escolas foram criadas pela Iochpe-Maxion S.A., em

1988, no Rio Grande do Sul e em São Paulo. A partir de 1995, o

Programa passou a buscar o aperfeiçoamento dos cursos oferecidos

e o crescimento em âmbito nacional, em um processo comparável à

lapidação de uma pedra bruta para transformá-la em puro

diamante.

Como modelo vitorioso de franquia social, o Formare já se encontra

com mais de duas dezenas de escolas implantadas no Brasil e na

Argentina. Cerca de 85% dos jovens formados empregaram-se em

pequenas, médias e grandes empresas, triplicaram sua renda em

três anos, e muitos prosseguiram seus estudos até o nível superior.

Os cursos e materiais pedagógicos Formare são estruturados de

acordo com as linhas do Programa de Expansão da Educação

Profissional do Ministério de Educação (PROEP/MEC), bem como

dos princípios da educação tecnológica contemporânea. Assim, os

cursos Formare ajudam a desenvolver características essenciais para

um bom desempenho profissional: multifuncionalidade,

flexibilidade, comunicabilidade, responsabilidade e criatividade,

com base em pesquisa para identificar as carências e necessidades

do mundo do trabalho nas regiões em que as escolas são

implantadas.

FFoorrmmaarree -- UUmmaa EEssccoollaa ppaarraa aa VViiddaa

IInnttrroodduuççããoo

7

Com este caderno, pretende-se introduzir o aluno Formare no mundo

da eletrônica industrial. Para isso, os conceitos básicos são

apresentados da forma mais clara e objetiva possível, incluindo-se

analogias* para facilitar sua compreensão.

Ao contrário de outros ramos da eletrônica, que estão inseridos

corriqueiramente em nossas vidas, a eletrônica industrial se encerra no

interior das fábricas, com equipamentos de automação extremamente

miniaturizados convivendo com grandes máquinas elétricas que fazem

parte desse universo barulhento e produtivo. Só quem transita nesse

meio é capaz de vislumbrar as dimensões envolvidas.

Ao longo do aprendizado, o aluno descobrirá um novo horizonte e,

a cada momento, novidades surgirão à sua frente. Cada nova

descoberta representará um passo no caminho que deverá seguir até

conseguir desbravar totalmente este complexo universo.

A incorporação da eletrônica na indústria representou um grande

avanço tecnológico. Esta ciência ajuda a controlar grandes máquinas

e a automatizar operações extremamente críticas, que poderiam

representar risco ao operador de um equipamento . O controle

eletrônico de mecanismos melhora a produtividade, diminui o stress

dos operadores e aumenta vida útil da máquina em si. Trata-se, assim,

de um imenso campo de trabalho a ser explorado.

9

1 SEMICONDUTORES 11

1.1 Condutores, Isolantes e Semicondutores 12

2 DIODOS E TRANSISTORES 21

2.1 Diodos e Transistores 22

3 SENSORES ELETRÔNICOS 35

3.1 Sensores Óticos e Transdutores 36

4 CIRCUITOS INTEGRADOS 49

4.1 Circuitos Integrados 50

5 MOTORES ELÉTRICOS CA 61

5.1 Tipos de Motores E Suas Formas de Acionamento 625.2 Partes e Componentes dos Motores, Procedimentos para a Ligação e Verificação 66

6 DISPOSITIVOS DE COMANDO, PROTEÇÃO E CHAVEAMENTO 77

6.1 Procedimentos e Normas de Segurança para Análise Teste de Circuito de Máquinas 786.2 Identificação e Caracterização de Dispositivos de Comandos, Proteção e Chaveamento 826.3 Confecção de Relatórios 91

7 CIRCUITOS DIGITAIS E CLPs 93

7.1 Lógica de Funcionamento da Eletrônica Analógica e Digital 947.2 Características e Grandezas de Circuitos Digitais e Microprocessadores 967.3 CLP's 987.4 Tendências Futuras da Eletrônica 100

8 BIBLIOGRAFIA 105

9 GLOSSÁRIO 109

10 GABARITOS 113

ÍÍnnddiiccee

1SSeemmiiccoonndduuttoorreess1.1 Condutores, Isolantes e Semicondutores

Área de Eletroeletrônica - ELETRÔNICA INDUSTRIAL

12

1.1 CONDUTORES, ISOLANTES E SEMICONDUTORES

As substâncias comportam-se de formas diferentes com a passagem

da corrente elétrica. Alguns materiais permitem a passagem da

corrente elétrica e são chamados de condutores. Outros impedem a

passagem da corrente elétrica e são chamados de isolantes.

Para compreender o que ocorre em um condutor ou em um isolante,

é necessário estudá-los em seu modelo atômico.

Observa-se, nesse modelo atômico simples, que os elétrons giram

em torno de um núcleo, em órbitas que se encontram mais próximas

ou afastadas dele. É possível, então, dizer que os elétrons estão

distribuídos em camadas.

Os condutores metálicos possuem os elétrons da última camada livres,

isto é, eles podem facilmente transitar de um átomo para outros. E,

efetivamente, fazem isso o tempo todo – esta é uma característica do

tipo de ligação cristalina que existe nos metais. Os isolantes são

materiais cujos elétrons da última camada encontram-se firmemente

ligados aos seus átomos de origem, o que torna muito difícil o "pulo"

de elétrons de um átomo para outro. Os isolantes, sob condições

extremas, podem se comportar como condutores, geralmente quando

são expostos a diferenças de potencial muito grandes.

1SSeemmiiccoonndduuttoorreess

Figura 1.1 - Modelo atômico de Bohr.

Figura 1.2 – Rede cristalina metálicaenvolta em uma nuvem eletrônica.

Existem condutores que não são metálicos e também condutores emque os principais elementos de condução não são os elétronspropriamente ditos, mas os íons*, como é o caso das soluçõeseletrolíticas e dos gases ionizados.

Os semicondutores são materiais que, sob baixas temperaturas,próximas do zero absoluto, comportam-se da mesma maneira queos isolantes, isto é, têm seus elétrons na última camada, elétrons devalência*, firmemente ligados aos seus átomos de origem. Devido àestrutura cristalina desses materiais, suas camadas de valência seencontram preenchidas. No entanto, quando a temperatura começaa subir, alguns elétrons "pulam" para a camada seguinte, ficandolivres. E o material, então, passa a conduzir a eletricidade, atravésde dois tipos de portadores: os elétrons livres e as lacunas.

As lacunas são os espaços deixados pelos elétrons que ascenderamde camada. É possível, então, elaborar um modelo mental em que acorrente seja fruto do movimento desses espaços na rede cristalina.

Para entender estes modelos que provêm da física quântica*, é útillançar mão de analogias*, como o modelo da garagem dofísico Shockley. Nele, os elétrons de valência fixos sãorepresentados como carros estacionados no andar de baixode uma garagem, e os elétrons livres da banda decondução como os carros no andar imediatamente superior.A banda de valência de um semicondutor ou isolante,submetido a temperatura muito baixa, é representada porum andar inferior totalmente ocupado por automóveis, e umandar superior vazio, que corresponde à banda decondução. No andar de baixo não há nenhum movimentoporque está lotado e, no andar de cima, também não hámovimento pela ausência de automóveis.


13

Figura 1.4 - Estrutura cristalina dosilício (semicondutor). As esferasgrandes são as carcaças atômicas*,enquanto as esferas pequenasrepresentam os elétrons de valência.

Figura 1.5 - Estrutura do silício à baixa temperaturaem uma representação bidimensional.

Figura 1.3 – À esquerda soluções eletrolíticas onde os elementos de condução sãoos íons. À direita pode-se observar uma lâmpada em que um gás é percorrido porcorrente elétrica e os importadores livres são íons positivos e elétrons.


14

Quando um carro é elevado ao andar de cima, através de um

aumento de temperatura, torna-se possível o movimento de carros

em cima e embaixo.

Figura 1.6 -Modelo da garagem para isolantes e semicondutores a temperaturasmuito baixas.

Figura 1.8 - Modelo da garagem para um semicondutor que sofreu elevação detemperatura.

Figura 1.7 - Estrutura cristalina do silício sofrendo odesprendimento de um elétron para a banda decondução devido à variação de temperatura.


15

Além da condutividade intrínseca* do semicondutor, devido à excitação

térmica, há também a condutividade provocada pela introdução de

substâncias estranhas em sua rede cristalina. O acréscimo proposital de

impurezas denomina-se dopagem. Para a dopagem dos cristais de

silício e germânio são especialmente adequados os elementos químicos

dos grupos III e V da Tabela Periódica*.

Podem, então, ser acrescidos elementos doadores ou aceitadores.

Os doadores são do grupo V e os aceitadores são do grupo III.

Quando um cristal semicondutor é dopado com fósforo, por

exemplo, que é do grupo V, os elétrons de valência, que no fósforo

são cinco, participam como antes da ligação dupla com os átomos

de silício vizinhos. Porém, para essa ligação, só são necessários

quatro elétrons, de tal forma que sobra um. Nesse caso, porém, não

se origina lacuna alguma, porque não falta elétron algum nas

ligações de valência com os átomos de silício. Somente o número de

elétrons livres se eleva. Como os elétrons são responsáveis pela

condutividade, diz-se que o silício, assim dopado, é do tipo N.

Figura 1.9 - Introdução de um átomo de fósforo na rede cristalina do silício e nomodelo da garagem.


16

Quando é introduzido um elemento do grupo III, como o alumínio, por

exemplo, que possui apenas três elétrons na camada externa, uma

ligação de valência fica necessariamente incompleta. Faltam elétrons

numa ligação dupla ou, em outras palavras, origina-se uma lacuna.

Uma ligação dupla incompleta, provocada por um átomo de apenas

três elétrons de valência, só pode ser completada por um elétron de

uma ligação vizinha se esse elétron receber energia. Portanto, a

falha da ligação dupla (lacuna) estará sempre mudando de lugar no

cristal silício. É possível, então, raciocinar da mesma forma que no

caso do elétron excedente. A lacuna está fracamente ligada ao

átomo de alumínio, tornando-se livre, isto é, podendo se mover

livremente na estrutura do silício. Convém salientar que a lacuna

representa a falta de um elétron. Portanto, na rede cristalina existirá

um excesso de cargas positivas, podendo-se comparar o movimento

da lacuna com o movimento de uma carga positiva. Sendo assim,

este tipo de dopagem origina um semicondutor do tipo P.

Figura 1.10 - Introdução de um átomo de alumínio na rede de silício, representadocomo ausência de elétron ou presença de lacuna, e o modelo da garagem.


17

Da junção física de semicondutores do tipo P e do tipo N, surgem os

diferentes tipos de componentes semicondutores, que são a base da

eletrônica contemporânea. Convém, portanto, observar o que

ocorre exatamente no ponto de junção.

Constrói-se, então, um semicondutor com duas metades de tipos

diferentes, uma N e a outra P. Se de um lado existe a mesma

quantidade de elétrons livres que de lacunas do outro lado,

imediatamente o semicondutor como um todo ficará neutro, pois os

elétrons livres e as lacunas inverterão suas posições em torno do

limite PN. Essa região é chamada de zona de carga espacial, região

de transição, região de barreira de potencial, região de cargas

descobertas. Possui um potencial próprio da ordem de 0,6V para o

silício e 0,2V para o germânio. A junção terá uma propriedade

elétrica bastante interessante: permitirá a passagem da corrente

elétrica em um sentido e a bloqueará no sentido oposto. É bom

salientar que é necessária uma fonte de tensão de potencial maior

do que o potencial da zona de carga espacial, para que exista a

passagem de corrente no sentido direto.

Os semicondutores representam um avanço na área de eletrônica.

Antes deles existiam as válvulas eletrônicas*, que eram dispositivos

com uma vida útil bastante reduzida.

Figura 1.11 – À esquerda, junção com polarização direta. À direita, junção compolarização inversa.

Figura 1.12 – Válvulas eletrônicas.


18

Os semicondutores são dispositivos em estado sólido, isto é, não têmpeças móveis e nem filamentos que devam ser aquecidos. Sãobastante resistentes a impactos, funcionam relativamente bem nasdiversas temperaturas possíveis na terra, são muito pequenos,utilizam na sua fabricação muito pouca matéria-prima e, quandosão produzidos em larga escala, têm um custo bastante reduzido.

Os semicondutores são utilizados de maneira intensiva no mundomoderno, seja em equipamentos de uso doméstico, na educação, naindústria, na informação, nas artes, na medicina, na engenharia,nos esportes. Nos dias de hoje é impensável a existência de circuitoseletrônicos não baseados em semicondutores. Os semicondutores,inclusive, podem ser utilizados para a geração de energia a partirda luz solar, e também servem como elemento de refrigeração,permitindo a construção de refrigeradores em estado sólido.

O processo de fabricação dos semicondutores consiste na deposiçãodas impurezas que transformaram um cristal do silício puro em umcristal do tipo N ou P. A quantidade de impurezas colocadas é muitopequena, da ordem de um átomo de impureza para cada milhãode átomos de silício.

Um dos processos mais sofisticados de fabricação consiste napurificação do silício, onde ele é refinado por zonas. Após apurificação e o silício derretido, provoca-se, a seguir, a formação(crescimento) que resulta em um Monocristal *. A fusão do silício éfeita em um cadinho especial, sendo, nesta fase, adicionadas asquantidades precisas da impureza desejada. Com a introdução deuma "Semente" cristalina, um pequeno cristal do semicondutor,forma-se o Monocristal. Tem lugar, a seguir, a retirada doMonocristal, conforme figura seguinte, o que é feito lentamente. Ocristal já crescido pode ser cortado, então, em fatias (discos) e polido.

Figura 1.13 - Discos de silício puro dentro de umtubo de quartzo.


19

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

1.1 O que são elétrons livres em uma rede cristalina de silício?

Os elétrons livres em uma rede cristalina de silício são elétrons da

camada de valência que, por algum motivo, conseguiram se

desprender da ligação com átomo vizinho e passaram para a

banda de condução, podendo se movimentar livremente pelo cristal.

1.2 Qual a diferença entre um semicondutor e um isolante?

Com um aumento de temperatura, o semicondutor pode começar a

conduzir, enquanto que o material isolante precisa de muito mais

energia para isso.

1.3 O que é uma junção PN?

Quando um cristal do tipo P é unido a um cristal do tipo N.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1.4 O que é polarização inversa?

1.5 Qual a característica mais "interessante" de umajunção PN?

1.6 Quais os elementos químicos mais utilizados comosemicondutores?

1.7 O que significa dopar um semicondutor?

1.8 Citar algumas vantagens dos semicondutores sobreas válvulas.

1.9 Uma lacuna é a mesma coisa que um próton livre?

EExxeerrccíícciiooss


20

1.10 Utilizar duas pilhas ligadas em série, um resistor de100 Ω, um multímetro (na escala de 200 mA), um condutormetálico, um isolante e um dispositivo semicondutor(diodo). Realizar o seguinte procedimento: a) montar ocircuito da figura abaixo; b) colocar, respectivamente, ocondutor, o isolante e o semicondutor (em polarizaçãodireta e inversa) na região de teste. Anotar os resultados eas conclusões obtidas.

2DDiiooddooss ee TTrraannssiissttoorreess

2.1 Diodos e Transistores


22

2.1 DIODOS E TRANSISTORES

Os diodos e transistores são aplicações diretas da tecnologia dos

semicondutores, utilizando as junções PN.

Os diodos

Os diodos são compostos por uma única junção PN, devidamente

acondicionada em um invólucro resinoso, vítreo ou metálico. São

chamados de diodos por possuírem dois terminais ou eletrodos. Podem

ser de vários tipos: diodo Retificador, diodo Zener, diodo emissor de luz

(led), diodo de contato de ponta (diodo sinal), entre outros .

A polarização direta permite que o diodo conduza a corrente elétrica

facilmente, oferecendo uma resistência baixa. No caso de uma

polarização inversa, o diodo oferece alta resistência à passagem da

corrente elétrica.

2DDiiooddooss ee TTrraannssiissttoorreess

Figura 2.1 - Invólucros típicos de diodos comerciais.

Figura 2.2 - À esquerda, diodo polarizado diretamente; à direita diodo polarizadoinversamente.


23

No caso da polarização direta, variando-se a tensão aplicada ao

diodo e medindo-se no circuito, ao mesmo tempo, em um voltímetro

e em um amperímetro conectados, conforme o item (a) da figura

2.3, podem ser medidas a tensão nele aplicada e a corrente que

circula. Também é possível levantar experimentalmente a curva que

traduz a corrente i em função da tensão v, como mostra o item (b)

da figura 2.3.

A curva mostrada no item (b) da figura anterior é peculiar ao diodo

junção, variando de um tipo para outro nos seus valores de tensão

e corrente, embora sua forma básica se mantenha sempre a mesma.

Na mesma experiência com a polarização inversa, surgem curvas

onde os valores negativos da corrente e da tensão indicam a

polarização inversa, isto é, uma tensão maior no terminal N do que

no terminal P e uma corrente circulando no sentido contrário do

primeiro caso. A intensidade dessa corrente é, inicialmente, muito

baixa, por isso é utilizado um microamperímetro para a medição. A

curva característica levantada estará traçada no terceiro quadrante

*. O aspecto da curva é mais ou menos o mesmo para todos os tipos

de diodo, variando os valores para cada diodo especificamente.

Figura 2.3 – À esquerda, circuito para levantar a curva característica de um diodo.À direita, a curva característica de um diodo de silício (polarização direta).

Figura 2.4 - Circuito para levantar acurva característica de um diodo(polarização inversa).


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Nas curvas a seguir, observa-se que, inicialmente, a corrente inversa é

praticamente nula. Porém, a partir de um dado valor de tensão, a

corrente se intensifica abruptamente. Este valor marcado como VZ é

chamado de tensão Zener, ou tensão de ruptura, onde inicia o efeito

chamado avalanche, que provoca a destruição da maioria dos diodos.

A reunião das curvas de polarização direta e polarização inversa

resulta na curva característica completa de um diodo, como na

figura a seguir.

Figura 2.5 - Curvas características de um diodo de Germânio (à esquerda) e umdiodo de Silício (à direita).

Figura 2.6 - Curva característica completa de um diodo de Silício. Observe que agrandeza tensão elétrica está representada em volts à esquerda e em milivolts àdireita.


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O diodo retificador

O diodo retificador é um dispositivo semicondutor que possui uma

única junção PN. É construído para suportar uma razoável corrente

direta e resistir a uma considerável tensão reversa.

O diodo retificador é utilizado para retificar a tensão alternada, isto

é, torná-la contínua, fazendo com que a tensão alternada fique

somente com semiciclos positivos.

A seguir é apresentado um circuito retificador elementar,

constituído apenas de um transformador, um diodo retificador e

um resistor de carga.

Figura 2.7 - Símbolo de um diodo retificador.

Figura 2.8 - Circuito retificador de meia onda


26

Na figura a seguir são representados os níveis de tensão na entrada

do circuito, sobre o diodo e a sobre a carga, ao longo do tempo.

Observa-se que, enquanto a carga recebe todo o potencial,

praticamente nada é aplicado sobre o diodo e vice-versa.

O diodo Zener

Quando uma junção PN é exposta a uma diferença de potencial

muito grande, de maneira inversa, a barreira de potencial que

impede a condução de corrente elétrica se rompe, fenômeno

chamado de avalanche. Pois o diodo Zener é constituído de tal

forma que opera sem problemas por avalanche, com níveis de

tensão inversa definidos pelo fabricante.

Figura 2.9 - Tensão nos diversos pontos do circuito.

Figura 2.10 – Símbolos do diodo Zener.


27

Uma característica importante do diodo Zener é que a tensão

inversa aplicada sobre seus terminais se mantém constante no valor

Zener, possibilitando, assim, a sua aplicabilidade na regulação de

níveis de tensão.

A curva característica de um diodo Zener é semelhante à curva

genérica do diodo. Este, normalmente, opera com tensão inversa

nas proximidades da tensão Zener, que o fabricante define com

tolerâncias de fabricação e que podem ser de 10%,5%,1% ou ainda

menores, dependendo do tipo de aplicação e da tecnologia

empregada em sua fabricação.

No circuito a seguir, o diodo Zener é utilizado como proteção de

sobrecarga, especialmente nos casos em que é difícil dimensionar o

fusível para interromper o circuito, no caso de uma sobrecarga e, ao

mesmo tempo, não se romper quando operado, continuamente, no

valor máximo de corrente. No circuito abaixo, foi escolhido um

fusível que está afastado do ponto de fusão, quando o circuito opera

no valor máximo de corrente. E foi colocado em paralelo com a

carga um diodo Zener com tensão um pouco superior à tensão

máxima permitida para carga. Havendo um surto* de voltagem,

essa tensão é ultrapassada, atingindo a tensão Zener, e o diodo

Zener oferece uma resistência muito menor que a carga. Com isso,

a corrente aumenta muito e funde o fusível que abre o circuito.

Figura 2.11 – Alguns tipos diversos de diodos Zener.

Figura 2.12 - Diodo Zener em proteçãode circuitos.


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Diodo de contato de ponta (diodo sinal)

O diodo sinal é um semicondutor que não se baseia no princípio da

formação de uma junção PN, mas na utilização de um contato de

material condutor, que pode ser Ouro ou Platina sobre uma fatia de

material semicondutor (Germânio ou Silício). O contato acima

descrito tem propriedades de um retificador, como se no ponto de

contato houvesse a formação de uma pequeníssima junção PN,

embora o mecanismo real do fenômeno ainda não esteja bem

esclarecido. O diodo de contato de ponta é mais antigo que o diodo

de junção, mas foi suplantado devido às qualidades superiores do

último. Entre elas, maior capacidade de corrente, maior tensão

inversa, maior reprodutibilidade e maior robustez. Entretanto, o

diodo sinal possui um melhor desempenho nas altas freqüências,

razão pela qual ainda é usado largamente.

O símbolo deste diodo é o mesmo do diodo retificador e sua curva

característica é bastante parecida também.

Figura 2.13 - Vista em corte de um diodo sinal.


29

Diodo emissor de luz (led)

O led (light emissor diode) é um diodo que emite luz quandopolarizado diretamente, ou seja, quando o anodo* está positivo emrelação ao catodo*. A luz emitida por um diodo pode ser verde,amarela, vermelha, azul, dependendo da construção. Existemtambém leds de luz infravermelha* e laser*. Os leds devem serprotegidos com uma resistência em série que limite a corrente quecircula sobre eles.

As fontes de luz de estado sólido (LED’s) apresentam algumasvantagens quando comparadas com as lâmpadas incandescentes:

a) São resistentes às vibrações;

b) Não apresentam corrente de “surge”( pico de corrente quando alâmpada é ligada à primeira vez, por apresentar o filamento frio);

c) Apresentam alta eficiência e baixo consumo de corrente;

d) Apresentam baixa dissipação de potência, podendo ser usadasem atmosfera explosiva;

e) Têm vida mais longa.

O transistor

Da inserção de um semicondutor do tipo P entre dois semicondutoresdo tipo N, como se fosse um sanduíche, resulta um transistor do tipoNPN. O cristal do meio precisa ter uma espessura muito pequena,da ordem de 1 milésimo de cm, e é chamado base. Os outros doissão o emissor e o coletor.

Figura 2.15 - O esquema resultou em um transistor NPN.

Figura 2.14 diodo sinal.

Coletor

Junção PNPN

baseP

Emissor

Baixofluxo decorrente

Lacunas MajoritáriasElétrons Majoritários

Invólucro mais comum


30

No esquema acima, da forma como se encontra polarizado otransistor, a corrente pode fluir normalmente no lado esquerdoporque o potencial na base é superior ao potencial do emissor.Nessa situação, a junção permite que a maior parte dos elétrons quechegou à base, através do emissor, prossiga através dela por inérciae penetre no coletor, onde passam a ser atraídos pelo eletrodopositivo. Essa migração de elétrons é possível porque a espessura dabase é muito pequena. Na figura abaixo, podemos observar que avariação da corrente de base provoca uma proporcional variaçãona corrente, muito maior, entre emissor e coletor.

Na figura a seguir são visíveis as curvas características de umtransistor. Nesse diagrama, as curvas em vermelho referem-se àsdiferentes intensidades da corrente da base (ib). Fixando um valorpara a diferença de potencial entre o emissor e o coletor, (VCE) eescolhendo um valor para corrente da base (ib), isto é, definindouma das curvas do diagrama, encontra-se o valor da corrente docoletor (ic). Por exemplo, se VCE é 1,4 V e ib é igual a 0,2 mA, icserá aproximadamente igual a 50 mA. Observe que um pequenoaumento da corrente da base, o que é o mesmo que passar de umacurva para a outra acima, provocará um aumento considerável dacorrente do coletor.

Figura 2.16 - Esquema de condução de um transistor.

Figura 2.17 – Curva característica de um transistor NPN.


31

O transistor comporta-se, portanto, como amplificador de corrente.

Através de pequeníssimas variações de corrente na base, pode-se

controlar o fluxo de corrente entre emissor e coletor, que é muito

mais intensa. Quando a corrente de base for muito pequena, a

corrente entre emissor e coletor se tornará quase igual a zero. O

transistor, nessas condições, atuará como se fosse um interruptor.

Resumindo, um transistor em funcionamento pode amplificar ou

interromper uma corrente, conforme a intensidade da corrente

fornecida à sua base.

Também é bastante utilizado o transistor PNP, que tem o mesmo princípio

do funcionamento e os mesmos processos de construção do NPN.

Os transistores emoldurados apresentam dissipadores de calor

instalados, enquanto que, nos circulados, esse procedimento não se

faz necessário. Os dissipadores de calor servem para reduzir a

temperatura do transistor evitando o colapso térmico.

Abaixo, vêem-se os símbolos dos transistores.

Figura 2.19 - Símbolos do transistor: estão indicados, abreviadamente, os nomesdos terminais.

Figura 2.18 – Transistores em uma placa decircuito impresso. Fonte link 15


32


2.1 Do que se constitui um diodo semicondutor de junção?

Constitui-se de dois cristais semicondutores unidos, um do tipo P eoutro do tipo N.

2.2 Em um diodo polarizado inversamente, circula umacorrente? Por quê?

Sim. Circula uma corrente que pode ser considerada nula, de tãopequena. Esta corrente ocorre devido às impurezas indesejáveis queexistem na constituição do cristal, mesmo antes dele ser dopado.

2.3 O que acontece com um diodo retificador se ele forsubmetido a uma tensão inversa maior que sua tensãoZener? Por quê?

Ele se danifica porque é fabricado para operar entre o valor Zenere um valor máximo de tensão direta.


2.4 Fazer o esboço da curva característica da tensão-corrente de um diodo de junção, indicando as regiões depolarização direta em inversa.

2.5 Montar um roteiro de teste de diodos utilizando omultímetro. E, efetivamente, fazer os testes nos diodosfornecidos pelo educador voluntário.

2.6 É possível fazer funcionar um diodo Zener na regiãodireta? Por quê?

2.7 Com o auxílio do educador voluntário e em grupos,montar o circuito da figura 2.3 e levantar a curvacaracterística do diodo fornecido.2.8 Como resumir a utilidade dos transistores?



33

2.9 Completar o quadro abaixo tendo como base a curvacaracterística do transistor mostrado na figura:

2.10 Com o auxílio do educador voluntário e em grupos,montar o circuito da figura 2.8. Com o uso de osciloscópio,fazer a confirmação visual das formas de ondas previstasna figura 2.9. Se o osciloscópio for de duplo traço, observaras tensões sobre a carga e o diodo, simultaneamente.

3SSeennssoorreess EElleettrrôônniiccooss

3.1 Sensores Óticos e Transdutores


36

3.1 SENSORES ÓTICOS E TRANSDUTORES

São dispositivos que mudam seu comportamento sob a ação de uma

grandeza física, podendo fornecer, diretamente ou indiretamente,

um sinal que indica esta grandeza. Os de operação indireta alteram

suas propriedades, como a resistência, a capacitância ou a

indutância, sob ação de uma grandeza física, de forma mais ou

menos proporcional. Quando operam diretamente, convertem uma

forma de energia em outra e são chamados de transdutores.

O sinal de um sensor pode ser usado para detectar e corrigir desvios

em sistemas de controle (automáticos). Nos instrumentos de

medição, são usados como elemento sensível. Os instrumentos de

medição freqüentemente estão associados aos sistemas de controle

( não automáticos), orientando o usuário. A figura abaixo mostra o

esquema de operação de um sensor ótico para contagem de

produto acabado, em uma linha de produção.

3SSeennssoorreess EElleettrrôônniiccooss

Figura 3.1 – Exemplo de aplicação de sensores: contagem de produto.


37

Características

√ Linearidade: é o grau de proporcionalidade entre o sinal

gerado e a grandeza física. Quanto maior, mais fiel é a resposta

do sensor ao estímulo. Os sensores mais usados são os lineares,

conferindo mais precisão ao sistema de controle . Os sensores

não lineares são usados em faixas limitadas, em que os desvios

são aceitáveis, ou com adaptadores especiais, que corrigem o sinal.

√ Faixa de atuação: é o intervalo de valores da grandeza em

que pode ser usado o sensor, sem destruição ou imprecisão.

Elementos Sensores de Luz

Além de seu uso em fotometria* (incluindo analisadores de

radiações e químicos), são utilizados em sistemas de controle de

luminosidade, como os relés fotoelétricos de iluminação pública e

sensores indiretos de outras grandezas, como velocidade e posição

(fim de curso).

Figura 3.2 - kit de sensores com controlador e relé fotoelétrico.


38

LDR

O LDR, (light dependent resistor, resistor dependente da luz) tem sua

resistência diminuída ao ser iluminado. É composto de um material

semicondutor, o Sulfeto de Cádmio, CdS. A energia luminosa desloca

elétrons da camada de valência para a de condução (mais longe do

núcleo), aumentando o número destes, diminuindo a resistência. A

resistência varia de alguns MΩ, quando o sensor está no escuro, até

centenas de MΩ, quando é iluminado com luz solar direta.

Os usos mais comuns do LDR são em relés fotoelétricos, fotômetros e

alarmes. Sua desvantagem está na lentidão de resposta, que limita

sua operação.

Figura 3.3 – Símbolo e exemplo de curva característica de um fotorresistor (LDR).

Figura 3.4 – Exemplos de fotorresistores.


39

Fotodiodo

É um diodo semicondutor em que a junção está exposta à luz. A

energia luminosa desloca elétrons para a banda de condução,

reduzindo a barreira de potencial pelo aumento do número de

elétrons, que podem circular se aplicada polarização reversa.

A corrente, nos fotodiodos, é da ordem de dezenas de mA quando

sujeita à alta luminosidade, e a resposta é rápida. Há fotodiodos

para todas as faixas de comprimentos de onda* , do infravermelho

ao ultravioleta, dependendo do material.

O fotodiodo é usado como sensor em controles remotos, em sistemas

de fibra óptica, leitoras de código de barras, scanners

(digitalizadores de imagens, para computador), canetas ópticas

(que permitem escrever na tela do computador), toca-discos CD,

fotômetros e ainda como sensor indireto de posição e velocidade.

igura 3.5 – Um dos tipos de fotodiodo.curva característica de um fotorresistor(LDR).

Figura 3.6 – Símbolo, circuito e curva característica de um fotodiodo.


40

Fototransistor

É um transistor cuja junção coletor-base fica exposta à luz e atua

como um fotodiodo. O transistor amplifica a corrente e fornece

alguns mA com alta luminosidade. Sua velocidade é menor que a

do fotodiodo.

Suas aplicações são as mesmas do fotodiodo, exceto sistemas de

fibra óptica, pela operação em alta freqüência.

Figura 3.7 - Símbolo e exemplo de circuito básico com fototransistor.

Figura 3.8 – Exemplo de curva característica de um fototransistor.


41

Células fotovoltaicas

São dispositivos que convertem energia luminosa em elétrica,

portanto, consistem em transdutores.

Uma junção intensamente iluminada pode reverter a barreira de

potencial em fonte de elétrons, produzindo energia. A eficiência do

processo é baixa devido à pouca transparência da junção (somente

as camadas superficiais são iluminadas), apenas alguns _ ( microns

).A explicação desse efeito foi elaborada por Albert Einsten, o que

lhe valeu o prêmio Nobel de Física, em 1921.

Seu uso principal está na geração de energia em painéis solares.

Outro dispositivo é a fotocélula de Selênio (um semicondutor), de

operação similar. Utilizados em medidores de luminosidade e

aparelhos de análise química (como fotocolorímetros).

Foto 3.9 – Painéis fotovoltaicos para utilização daenergia solar.


42

Sensoriamento ótico de velocidade de rotação.

Emprega-se fotodiodos ou fototransistores e uma fonte luminosa,

lâmpada, LED ou laser. Existem dois tipos básicos:

√ Sensor de reflexão: um feixe luminoso atinge um disco

com um furo ou marca de cor contrastante, que gira. O sensor

recebe o feixe refletido, mas na passagem do furo a reflexão é

interrompida (no caso de marca de cor clara a reflexão é maior),

e é gerado um pulso pelo sensor.

√ Sensor de interrupção de luz: usa também um disco com

furo, a fonte de luz e o sensor ficam em lados opostos. Na

passagem pelo furo, o feixe atinge o sensor, gerando um pulso.

A freqüência destes pulsos permite o cálculo da velocidade,

nos dois tipos.

As vantagens destes sensores são o menor tamanho e custo, a maior

durabilidade e a leitura à distância. São usados em sistemas de

controle e tacômetros portáteis. Na indústria, servem para monitorar

a velocidade de motores, máquinas e da própria linha de produção.

Figura 3.10 - Esquema de funcionamento dos sensores de velocidade ópticos.


43

Transdutores

São todos os dispositivos que transformam um tipo de energia em

outro, para sensoriamento*. Os mais utilizados são os microfones, os

sensores piezelétricos*, os termopares e tacogeradores, entre outros.

Termopares

Quando dois metais encostados são submetidos a uma temperatura,

surge nos extremos deles uma tensão proporcional à mesma. Este é

o efeito Seebeck.

V=KT

K é uma constante para cada par de metais, que é utilizável até seu

limite térmico.

O custo dos termopares é elevado. São empregados em aplicações

profissionais, onde são requeridas alta confiabilidade e precisão.

Figura 3.11 - Diversos termopares com finalidades aplicativas diferentes.

Metal Temperatura Máxima Constante K

Cobre-constantán 375ºC 0.1mV/ ºC

Ferro-constantán 750ºC 0.0514mV/ ºC


44

Sensor piezelétrico

Transformam pressão sobre um cristal em energia elétrica, através

do efeito piezelétrico, que é um fenômeno físico pelo qual aparece

uma diferença de potencial elétrico entre as faces de um cristal,

quando este se submete a uma pressão mecânica. Pierre Curie e seu

irmão Jacques descobriram este fenômeno no quartzo e no sal de

Rochelle, em 1880, e o denominaram ‘efeito piezelétrico’ (do grego

piezein, ‘pressionar’).

Os cristais piezelétricos são utilizados em dispositivos como os

transdutores, empregados na reprodução de discos, nos microfones

e nos equipamentos de medição, como rugosímetros*.

Figura 3.12 - Diagrama de um manômetro com sensor piezelétrico.


45

Tacogerador:

O rugosímertro é um pequeno gerador elétrico de CC (correntecontínua), com campo fornecido por ímã. A tensão gerada, pela Leide Faraday, é proporcional à velocidade com que o fluxo magnéticoé cortado pelo enrolamento do rotor. Assim, o Tacogerador é umtransdutor mecânico elétrico linear.

V = K n

K é uma constante que depende do campo do ímã, do número deespiras e pólos e das dimensões do rotor; n é a rotação do eixo (porminuto, rpm, ou segundo, rps).

A polaridade da tensão gerada depende do sentido de rotação.

Sensores fim-de-curso magnético

Quando se aplica um campo magnético num condutor, as cargaselétricas se distribuem de modo que as positivas ficam de um lado eas negativas do lado oposto da borda do condutor. No caso de umsemicondutor, o efeito é mais pronunciado. Surge, então, umapequena tensão nas bordas do material. É o Efeito Hall.

Ele é a base do sensor magnético Hall. Atualmente são construídossensores em circuito integrado, os quais tem o encapsulamento igualao de um transistor.

Este pode ser usado como sensor de posição, se usado junto a umpequeno ímã, colocado na peça. Quando esta é aproximada, osensor atua, saturando o transistor Hall, fazendo a tensão entrecoletor e emissor próxima de 0V.

Na indústria, são utilizados para definir o posicionamento demecanismos de movimentação linear, seja em fim de curso ou emposição intermediária.

Figura 3.13 – Sensores baseados no efeito hall


46


3.1 O que são sensores?

São dispositivos que alteram suas características através da

variação de alguma grandeza física.

3.2 O que são transdutores?

São dispositivos que transformam um tipo de energia em outro.

3.3 O que é linearidade?

É o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza

física medida.


3.4 O que é faixa de atuação?

3.5 Com o multímetro na escala de medição de resistência,medir a resistência de um LDR, em diferentes condições deluminosidade. Tomar cuidado para que o LDR tenha tempopara se adequar a cada condição de luminosidade.

3.6 Para medir uma temperatura de 600 °C, qual seria otermopar escolhido? E por quê?

3.7 Onde é utilizado o fotodiodo?

3.8 Qual o tipo de troca energética ocorre em umsensor Piezelétrico?

3.9 Em grupos, identificar, no ambiente de fábrica, osdiversos tipos de sensores. Montar uma tabela indicando



47

o sensor, a máquina onde é aplicado, o tipo de aplicaçãona máquina. Se não for possível identificar por meio deobservação qual o tipo exato de sensor, formularhipóteses e, junto com o educador voluntário, confirmarou não essas hipóteses.

3.10 Ler atentamente o Capítulo 3 e, após, propor novautilização de sensor ou transdutor para uma atividade desensoriamento, que ainda não tenha sido proposta.

4CCiirrccuuiittooss IInntteeggrraaddooss

4.1 Circuitos Integrados


50

4.1 CIRCUITOS INTEGRADOS

O advento da microeletrônica* foi um dos mais notáveis avanços

tecnológicos no campo da eletrônica, sendo, fundamentalmente,

oriundo das necessidades inerentes ao programa espacial

americano com relação a peso, dimensões, potência consumida e

confiabilidade dos equipamentos. As restrições impostas nestes

casos eram impossíveis de serem satisfeitas com circuitos

convencionais, usando-se componentes discretos*. Assim, na

década de 1960, uma nova técnica eletrônica começou a ser usada

em equipamentos eletrônicos complexos. Era o circuito integrado

(CI). Embora feito como uma unidade única, um circuito integrado

incorpora numerosos componentes, incluindo transistores, resistores,

capacitores e indutores, combinando-se com outros componentes

para formar um sistema mais complexo.

O circuito integrado é produzido mediante a difusão de impurezas

em Silício monocristalino, que serve como material semicondutor, ou

mediante a soldadura do Silício com um raio de fluxo de elétrons.

Centenas de circuitos integrados idênticos são fabricados

simultaneamente sobre uma área de poucos centímetros de diâmetro.

4CCiirrccuuiittooss IInntteeggrraaddooss

Figura 4.1 – Diversos circuitos integrados.

Figura 4.2 – Chips antes da separação.


51

Em seguida, essa peça é dividida em circuitos integradosindividuais, denominados chips. A integração em maior escala podeproduzir um chip de Silício com milhões de elementos. Parainterconectá-los com outros circuitos ou componentes, os chips sãomontados em cápsulas que contêm condutores elétricos externos.

Desta forma fica facilitada sua inserção em placas.

Durante os últimos anos, a capacidade funcional dos circuitosintegrados tem aumentado muito, e o custo das funções querealizam tem diminuído. Isto tem produzido mudançasrevolucionárias na fabricação de equipamentos eletrônicos, que vêmganhando em capacidade funcional e em confiabilidade. Também otamanho dos equipamentos tem sido reduzido, além da diminuiçãode sua complexidade física econsumo de energia. Atecnologia dos computadoresbeneficiou-se especialmentede tudo isso. Um computadorda década de sessentaocupava o espaço de váriassalas e tinha um custo tão altoque só podia ser adquiridopor empresas. Atualmente,computadores centenas devezes mais poderosos queaqueles são do tamanho deum caderno e podem seradquiridos por usuáriosdomésticos.

Figura 4.4 – Diagrama de um único chip linear simples.

Figura 4.3 – Chip separado e soldado e aparência do externa do circuito integrado.


52

Os circuitos integrados têm sido muito úteis para o desenvolvimento

de novos produtos, como calculadoras pessoais, relógios digitais e

videogames. São utilizados também para melhorar e baixar o custo

de produtos existentes, como os televisores, os receptores de rádio e

os equipamentos de som.

Um desenvolvimento natural do circuito integrado foi a produção,

na década de 1970, de circuitos integrados de média, larga e muito

larga escala (MSI – Midi Scale Integration, LSI Large Scale

Integration e VLSI – Very Large Scale Integration ), que permitiu a

construção de computadores compactos.

O microprocessador, que começou a ser utilizado em meados da

década de 1970, é um refinamento da LSI. Como resultado da

miniaturização, o microprocessador incorpora, em um único chip,

todos os circuitos necessários para o processamento. Ligado às

memórias, entradas e saídas, constitui um microcomputador. Um

microcomputador alimentado por bateria pode desenvolver a

mesma potência da unidade de processamento central de um

computador muito maior.

Figura 4.5 – Este microchip possui milhões de transistores.


53

Sem os circuitos integrados, os circuitos individuais e seus

componentes ocupariam muito espaço, o que tornaria impossível

conseguir um desenho compacto. Nos menores, os elementos do

circuito podem ter um tamanho de apenas umas centenas de

átomos. Uma placa de circuitos de um computador típica inclui

numerosos circuitos integrados interconectados entre si.

A maioria dos circuitos integrados são pequenas pastilhas de Silício,

conhecidas como chips, com áreas tão pequenas como 2 mm2,

dentro das quais são fabricados os transistores, através de dopagem

de impurezas no semicondutor.

Os microprocessadores, que também são circuitos integrados, são

conhecidos como microchips ou chips. São circuitos eletrônicos

complexos formados por componentes extremamente pequenos. A

tecnologia dos microprocessadores e da fabricação de circuitos

integrados está mudando rapidamente.

Atualmente, os microprocessadores mais complexos contêm uns 10

milhões de transistores. Prevê-se que, ainda na primeira década do

século XXI, os microprocessadores avançados contenham mais de

50 milhões de transistores e uns 800 milhões na segunda década.

Figura 4.6 – exemplo de placa com circuitos integrados.


54

O microprocessador Pentium 4, lançado em novembro de 2000,contém 42 milhões de transistores, quatro vezes mais que o Pentium3, com 9,5 milhões.

O microprocessador Pentium é fabricado pela Intel Corporation epode fazer que algumas partes de seus circuitos sejam mais lentas ouse desliguem quando não são necessárias, com economia de energia.

Circuitos integrados comerciais

Comercialmente, existem vários tipos de circuitos integrados, milharese, até mesmo, dezenas de milhares de componentes diversos, cada umpossuindo pelo menos dois tipos de encapsulamento diferentes.

Figura 4.5 – Este microchip possui milhões de transistores.

Figura 4.8 - Encapsulamento típico de CI’s digitais. Ummesmo chip com três encapsulamentos diferentes .


55

Os chips mais utilizados são aqueles que apresentam melhor relação

custo/benefício para a empresa que os utiliza, levando em

consideração a tecnologia da fábrica em questão. As fábricas de

pequeno porte optam por componentes para inserção manual através

de orifício. As companhias de alta tecnologia optam por componentes

de montagem de superfície. Dependendo das quantidades envolvidas

os custos são favoráveis para uma ou outra tecnologia.

Basicamente, existem duas famílias de circuitos integrados: os circuitos

digitais e os circuitos lineares. Cada família, por sua vez, se divide em

outras duas. Os circuitos integrados digitais podem ser TTL (Transistor

Transistor Logic ou lógica transistor-transistor) ou CMOS (Complementary

Metal Oxide Semiconductor ou semicondutor metal óxido

complementar), enquanto que os lineares podem ser simples ou de

potência. Todos eles podem ser utilizados na indústria ou para uso militar.

Até o momento da elaboração deste Caderno, o encapsulamento mais

comum era o DIP * (Dual In-Line Package,pacote dual em linha), que,

certamente, será superado pelos padrões SMD *. As maiores empresas

de tecnologia mundial já não montam mais nada que não use a

tecnologia SMD.

Figura 4.9 – Encapsulamento típico de chips lineares.

Figura 4.10 – Chips SMD junto a alguns componentes discretos.


56

Testes de verificação

Ao contrário dos outros semicondutores, como diodos, fotodiodos,

transistores, etc, os circuitos integrados não podem ser testados

apenas com o uso do multímetro. Dependendo do CI, felizmente em

poucos casos, ele pode até ser danificado se for testado assim.

Os circuitos integrados necessitam de todo um aparato de teste.

Normalmente são testados de maneira dinâmica, operando dentro do

próprio circuito de que fazem parte. Ou então são retirados e colocados

em ambientes de testes onde, normalmente, são empregados

equipamentos de alta tecnologia, que executam uma grande

quantidade de avaliações em um espaço de tempo muito pequeno.

Figura 4.11 – Equipamento para testes dinâmicos.


57

Os equipamentos de teste de alta tecnologia são muito caros e seuspreços são proibitivos para quem não atua em larga escala. Issosignifica que o profissional não encontrará este tipo de equipamentoem pequenas oficinas.

Porém, existem algumas técnicas simples de teste, que podem serutilizadas neste caso, embora não sejam muito ortodoxas *.

O primeiro passo é observar se algum chip possui um aquecimentofora do normal em uma placa que apresenta problema. Casopositivo, deve ser substituído.

O segundo passo é observar, de preferência com o uso de uma lentede aumento, se existe alguma solda fria nas ligações do circuitointegrado. Se houver, ressoldá-lo.

Em situações de problemas intermitentes é comum provocar-se umavariação brusca de temperatura sobre o chip suspeito, sejaaquecendo com ferro de solda ou esfriando com um spray congelante.

Com o chip conectado à placa, utilizando um multímetro, é possívelverificar a alimentação do mesmo. Se ele estiver em curto provocaráuma forte queda de tensão de alimentação, indicando estar danificado.

Com uso de um osciloscópio, é viável verificar os pinos de entradae saída de um circuito integrado durante o seu funcionamento,permitindo observar se o chip "mata" algum sinal, indicando quepossa ter algum problema de funcionamento.

Figura 4.12 - Detalhe de uma placa de circuito impresso danificada. Visualmente nadapode ser detectado neste caso.


58


4.1 Qual foi o grande impulsionador da tecnologia demicroeletrônica? Por qual motivo?

O programa espacial americano, que necessitava de equipamentos

leves e pequenos, de baixo consumo, além de confiáveis.

4.2 Que área de aplicação da eletrônica teve maior ganhocom os circuitos integrados?

A área dos computadores, pois a integração dos componentes

reduziu em muito o tamanho dos equipamentos.

4.3 Uma das principais características dos circuitosintegrados é a diminuição de custos. Como é possível oemprego de tecnologia tão avançada provocar adiminuição de preço?

Resposta: Devido à produção em larga escala.


4.4 Em grupos de dois alunos, observar um lote decircuitos integrados quanto aos seus invólucros. Procurardefinir quais deles poderão ser lineares e quais poderãoser lineares ou digitais. Separar os SMD dos PTH*.

4.5 Identificar, através dos códigos, os CIs que foramanalisados na questão anterior, usando os manuais dosfabricantes.

4.6 Em placas de circuito impresso fornecidas, com oauxílio dos manuais dos fabricantes, definir as funçõesaproximadas de cada chip encontrado.4.7 Quais são os componentes que podem estar



59

integrados em um só chip?

4.8 Supondo que um transistor ocupe uma área de 4mm2,determinar qual a área de uma placa de circuito impressoque é necessária para construir um microprocessadorPentium 4, somente com transistores discretos.

4.9 Um mesmo chip pode se apresentar emencapsulamentos diferentes? Por quê?


60

5MMoottoorreess EEllééttrriiccooss CCAA

5.1 Tipos de Motores e Suas Formas de Acionamento

5.2 Partes e Componentes dos Motores, Procedimentos para a Ligação e Verificação


62

5.1 TIPOS DE MOTORES E SUAS FORMAS DEACIONAMENTO

Tipos de motores CA

O acionamento de máquinas e equipamentos mecânicos por

motores elétricos é um assunto de extraordinária importância

econômica. No campo de acionamentos industriais, avalia-se que

70 a 80% da energia elétrica consumida pelo conjunto de todas as

indústrias seja transformada em energia mecânica, através de

motores elétricos. O diagrama a seguir permite a visualização das

diversas aplicações dos motores na indústria.

5MMoottoorreess EEllééttrriiccooss CCAA

Figura 5.1- Aplicação dos motores na indústria.


63

O motor de corrente alternada converteu-se no tipo mais usado naindústria. Isso deve-se ao fato de que a maioria dos sistemas atuaisde distribuição de energia elétrica são de corrente alternada.

Comparando com o motor de corrente contínua, o motor de correntealternada apresenta como vantagem a sua simplicidade, que setraduz em baixo custo, máxima eficácia e manutenção mínima.

Como desvantagem, apresenta a dificuldade em ajustar avelocidade de rotação, que depende de circuitos de controle decusto elevado e grande complexidade.

Dois tipos básicos de motores funcionam com corrente alternadatrifásica: os motores síncronos e os de indução. No síncrono, avelocidade de giro é constante, está diretamente relacionada com afreqüência da rede de alimentação e o número de pólos do motor.

No motor de indução, a rotação também depende da carga.

Devido à conexão em corrente alternada, os enrolamentos dosmotores estão sujeitos às variações de corrente. Dependendo damaneira como estão distribuídos esses enrolamentos ocorre ummovimento de campos magnéticos, que servem de base defuncionamento para todos tipos de motores de CA.

Os motores síncronos

Os motores síncronos possuem, como principais características, avelocidade de rotação definida pela freqüência da rede dealimentação e a rotação sincronizada de seu rotor*, em relação aomovimento dos campos magnéticos no estator*. Isto é devido aosaspectos construtivos deste tipo de motor, à forma como sãodistribuídos os enrolamentos em seu estator, e à posição das bobinasdo seu rotor. A figura seguinte representa o movimento do campomagnético ao longo do tempo no interior do motor. Nessa figuranão é representado o rotor, somente o estator.

Figura 5.2 - À esquerda, os picos de corrente estão em A; no momento seguinte, àdireita, os picos de corrente mudaram para C. O campo magnético girou 30 ° nosentido horário.


64

Na figura seguinte, vê-se o mesmo diagrama já com o rotor instalado.

Os motores síncronos podem ser por histerese, cujo princípio defuncionamento foi apresentado acima, por relutância, que diferebasicamente na geometria do rotor, e por ímã permanente.

Os motores síncronos são os menos usados na indústria. Sãoaplicados nos casos em que a velocidade de rotação deve serconstante, independentemente da carga aplicada. A desvantagem domotor síncrono é não dar a partida sozinho. É preciso levar avelocidade do rotor até bem próximo da velocidade sincronismo paraque ele possa operar. Por isso o motor síncrono é mais usado comogerador síncrono nas usinas geradoras de eletricidade.

Os motores de indução ou assíncronos

Caracterizam-se por girar a uma velocidade menor que a dos camposno estator. Diz-se, então, que existe um escorregamento do rotor emrelação aos campos no estator, e é justamente esta diferença que permiteao motor realizar trabalho. Isto se deve às características construtivasdeste motor, que são bem mais simplificadas que as do motor síncrono,razão pela qual o motor de indução é muito mais empregado.

Figura 5.3 - Rotação do rotor em relação ao estator devido ao movimento do campomagnético.

Figura 5.4 – Motor de indução.


65

A partir do momento que os enrolamentos localizados nas fendas do

estator são sujeitos a uma corrente alternada, gera-se um campo

magnético no estator. Conseqüentemente, no rotor, surge uma força

eletromotriz induzida devido ao fluxo magnético variável que o

atravessa. A f.e.m. (força eletromotriz) induzida dá origem a uma

corrente induzida no rotor, que tende a opor-se à causa que lhe deu

origem, criando, assim, um movimento giratório.

Como podemos constatar, o princípio de funcionamento do motor de

indução (bem como o síncrono) baseia-se em duas leis do

Eletromagnetismo: a Lei de Lenz e a Lei de Faraday.

Faraday: "Sempre que através da superfície abraçada por um

circuito tiver lugar uma variação de fluxo, gera-se nesse circuito uma

força eletromotriz induzida. Se o circuito é fechado será percorrido

por uma corrente induzida".

Lenz: "O sentido da corrente induzida é tal que esta pelas suas ações

magnéticas tende sempre a opor-se à causa que lhe deu origem".

Na figura a seguir, observa-se o diagrama simplificado de um

motor assíncrono.

Figura 5.5 - Diagrama simplificado de um estator com rotor instalado, de um motorassíncrono


66

5.2 PARTES E COMPONENTES DOS MOTORES,PROCEDIMENTOS PARA A LIGAÇÃO E VERIFICAÇÃO.

Os componentes dos motores

Os motores de corrente alternada são constituídos, basicamente,

pelos seguintes elementos:

√ um circuito magnético estático, constituído por chapas

ferromagnéticas empilhadas e isoladas entre si, ao qual se dá o

nome de estator;

√ por bobinas (cujo número de grupos diferem nos motores

monofásicos ou polifásicos) localizadas em escavações abertas

no estator e alimentadas pela rede de corrente alternada;

√ por um rotor constituído por um núcleo ferromagnético,

também laminado, sobre o qual se encontra um enrolamento

ou um conjunto de condutores paralelos, nos quais são

induzidas correntes provocadas pela corrente alternada das

bobinas do estator.

Figura 5.6 – Estator com bobinas instaladas.


67

√ o rotor é apoiado num eixo, que, por sua vez, transmite à

carga a energia mecânica produzida. O entreferro (distância

entre o rotor e o estator) é bastante reduzido, de forma a

diminuir a corrente em vazio e, portanto, as perdas, mas também

para aumentar o fator de potência* em vazio.

√ também são importantes a “carcaça”, que consiste em uma

estrutura externa que contém e protege os elementos internos do

motor e o “sistema de ventilação”, que consiste num sistema de

hélices que forçam a passagem do ar, baixando a temperatura

interna do motor.

Figura 5.7 – Em cima, rotores de gaiola de esquilo já apoiados nos eixos; abaixo rotorde motor síncrono.

Figura 5.8 – Carcaça e sistema de ventilação.


68

Como exemplo é apresentada a “vista explodida” dos diversos

elementos de um motor assíncrono de rotor em gaiola de esquilo.

Procedimentos para ligação e rotinas de verificação

√ Motores monofásicos: são empregados com freqüência em instalações domésticas de pequenas oficinas. Não é recomendada a utilização de motores monofásicos maiores que3cv (cavalo-vapor*), porque estão carregando apenas uma faseda rede e trazem, assim, um considerável desbalanceamento decarga para a mesma. O emprego de motores monofásicos economiza custos de ligação, pois não é preciso ligar todas as três fases. Porém, esta é a única vantagem desse tipo de motor, em relação aos motores trifásicos. Os monofásicos são mais caros, têm maior desgaste mecânico, menor potência líquida, fator de potência menor, e não possibilitam a inversão direta dosentido de rotação.

Figura 5.9 - Vista explodida de um motor assíncrono


69

√ Motor monofásicos de dois terminais: este tipo de

motor é destinado a apenas um valor de tensão. Isto é, não pode

ser adaptado a diferentes valores de tensão. Também não é

possível inverter o sentido de rotação deste tipo de motor.

A ligação é feita diretamente, ligando-se num fio a fase e, no outro,

o neutro.

√ Motor monofásico com quatro terminais: este tipo de

motor tem um enrolamento dividido em duas partes iguais. Isto

torna possível sua adaptação a dois valores de tensão,

denominados de tensão maior e tensão menor.

Normalmente, estas tensões são de 220 e 110 volts. Não é

possível inverter o sentido de rotação desse tipo de motor.

Figura 5.10 – Representação de um motormonofásico de dois terminais.

Figura 5.11 - Símbolo e ligações.


70

√ Motor monofásico com seis terminais: oferece a

possibilidade de adaptação de dois valores de tensão, como o

anterior. Além disso, existe a opção de inverter o sentido de

rotação deste motor. Deve-se salientar que não é possível inverter

o sentido de rotação quando o motor já estiver em

funcionamento. É preciso desligar o motor e esperar sua parada.

Só então será possível dar partida em outra direção. Para isso

basta inverter a ligação dos terminais 5 e 6.

√ Motores assíncronos trifásicos: este tipo de motor é o mais

utilizado na indústria, pois é o mais barato e mais robusto. Seu

sentido de rotação pode ser invertido mais facilmente. Também

são conhecidos pela denominação de motores trifásicos de indução.

Há dois tipos de rotores nesse tipo de motor. O mais comum é o rotor

tipo gaiola de esquilo, conhecido também como rotor em curto-

circuito, ou rotor de gaiola. O segundo tipo é o rotor bobinado.

Figura 5.12 – símbolo e ligação do motor monofásico de seis terminais.

Figura 5.13 – Rotor tipo gaiola de esquilo.


71

Rotor tipo gaiola de esquilo é o mais robusto entre todos os tipos de

rotores. Sua corrente de partida pode ser até dez vezes maior que

a corrente nominal de trabalho.

O rotor bobinado tem um enrolamento composto de três bobinas

ligadas normalmente em estrela, com três terminais livres conectados

em anéis deslizantes no eixo do rotor. Estes anéis permitem, por

meio de escovas, a conexão de reostatos para manipular as

características de partida, como, por exemplo, diminuir o pico de

corrente na partida.

Além de diferentes tipos de rotores, existem, ainda, vários tipos de

enrolamentos nos estatores dos motores, com a finalidade de obter

mais uma velocidade em regime de operação para o mesmo motor.

Sentido de rotação

A mudança do sentido de rotação dos motores trifásicos é extremamente

simples. Basta inverter duas das fases conectadas ao motor.

É melhor testar os motores desacoplados das máquinas para

verificar o sentido de rotação, evitando danos provocados por erros.

Figura 5.14 - Esquema de inversão de sentido de rotação em motores trifásicos deindução.


72

Esquema de ligação

Os enrolamentos de motores para um único número de pólos

consistem de três bobinas. Conseqüentemente, há seis terminais de

ligação. A figura seguinte mostra como são simbolizadas as

bobinas e como é a denominação dos terminais.

Nas placas de identificação dos motores estão impressos,

normalmente, dois valores de tensão. O valor menor indica a tensão

nominal entre fases que pode ser aplicada, diretamente, às bobinas do

motor. Isto corresponde ao esquema de ligação em triângulo. O valor

maior indica a tensão entre fases, para a ligação em esquema estrela.

Figura 5.15 - Bobinas dos motores trifásicos.

Figura 5.16 – Exemplo dos dados da placa de identificação.


73

A ligação em estrela é realizada ao ligar os terminais e quatro,

cinco e seis entre si. Este ponto não deve ser ligado a nenhum outro

dispositivo condutor da rede alimentadora. Assim, as três bobinas

formam uma estrela, cujas pontas são ligadas às três fases da rede

alimentadora. A figura a seguir mostra o símbolo e as duas formas

de apresentar o esquema da ligação em estrela.

A ligação em triângulo é realizada com a ligação dos terminais 1

com 6, 2 com 4 e 3 com 5. Assim, as três bobinas formam um

triângulo, cujas pontas são ligadas às três fases da rede

alimentadora. Conseqüentemente, cada uma das bobinas será

ligada diretamente entre duas fases da rede. A figura abaixo mostra

duas formas de apresentar o esquema de ligação em triângulo.

Figura 5.17 - Símbolo e esquemas da ligação estrela.

Figura 5.18 - Símbolo e esquemas da ligação triângulo.


74

Para que se igualem as potências, é necessário que a tensão

aplicada sobre a ligação estrela seja vezes maior que na ligação

triângulo. A partir dessa constatação, é possível imaginar uma forma

de reduzir o pico de corrente inicial de um motor trifásico, mudando

a sua configuração de triângulo para estrela, durante a partida.

Cuidado extra deve ser tomado durante a instalação ou a religação

de motores trifásicos, principalmente quanto ao seu sentido de

rotação e a forma inicial de ligação, se estrela ou triângulo. Todas

as variações que o motor apresenta devem ser observadas, pois

sempre representam o sintoma de algum problema que esteja

ocorrendo. Na tabela abaixo, vêem-se alguns desses casos.


75


5.1 Quais são os principais tipos de motores de correntealternada?

O motor assíncrono e o motor síncrono.

5.2 O que justifica o estudo dos motores industriais?

O emprego de 70 a 80% da energia elétrica consumida pelo

conjunto de todas as indústrias, que é transformada em energia

mecânica pelos motores elétricos.

5.3 Qual o tipo de motor mais utilizado na indústria? Por quê?

O motor assíncrono trifásico. Por sua robustez, baixo custo e bom

rendimento.


5.4 É possível inverter o sentido de rotação de um motormonofásico? Como?

5.5 Quais são os dois componentes básicos de ummotor indutivo?

5.6 Identificar, em um motor desmontado, as diversaspeças que o compõem.

5.7 Fazer conexão de um motor monofásico de quatroterminais para 110 e 220 volts.

5.8 Com o uso de um catálogo de fabricante, identificaras características dos motores apresentados peloeducador voluntário.



76

5.9 Qual o cuidado necessário ao instalar um motor trifásicoem máquinas em que ele só pode girar em um sentido?

5.10 Pesquisar, na fábrica, dois tipos de motores usados,suas características e preço.

5.11 Procurar, nas placas de identificação dos motores: astensões de operação, potência e tipos de ligação possíveisde todos os motores elétricos encontrados comidentificação visível, na fábrica. Discutir com os colegas osresultados obtidos.

5.12 Pesquisar, junto aos operadores, quais os problemasmais comuns com os motores, suas causas e soluções.Comparar com a tabela 5.1. Se necessário, ampliar a tabelae incluir os defeitos, causas e soluções relatados.

6DDiissppoossiittiivvooss ddee CCoommaannddoo,,PPrrootteeççããoo && CChhaavveeaammeennttoo

6.1 Procedimentos e Normas de Segurança para Análise e Teste de Circuito

de Máquinas

6.2 Identificação e Caracterização de Dispositivos de Comandos, Proteção e Chaveamento

6.3 Confecção de Relatórios


78

6.1 PROCEDIMENTOS E NORMAS DE SEGURANÇA PARAANÁLISE E TESTE DE CIRCUITO DE MÁQUINAS

Em comandos elétricos, são utilizadas sinalização acústica (buzinas)

e ótica (lâmpadas) para avisar de ocorrências e alertar aos

operadores de máquinas sobre eventuais problemas.

6 DDiissppoossiittiivvooss ddee CCoommaannddoo,, PPrrootteeççããoo && CChhaavveeaammeennttoo

Figura 6.1 – Pequeno quadro de comando.


79

Há lâmpadas de cores diferentes à disposição. Para

determinadas ocorrências e estados de função, existem cores de

lâmpadas padronizadas.

√ Lâmpada vermelha: condição anormal, acidente, sobrecarga.

√ Lâmpada amarela: atenção ou precaução, chegou ao

limite admissível.

√ Lâmpada verde: a máquina está pronta, ligada.

√ Lâmpada transparente (incolor): circuito sob

tensão, serviço normal.

√ Lâmpada azul: todas as funções que não correspondem

às cores anteriores.

Da mesma forma, existem cores padronizadas para determinadas

funções de botões.

√ Botão vermelho: parar, desligar, botão de emergência.

√ Botão amarelo: iniciar um retorno, eliminar uma

condição perigosa.

√ Botão verde ou preto: arranque, ligar, partida

√ Botão branco ou azul: qualquer função que não

corresponda a uma das cores anteriores.

Figura 6.2 – Lâmpadas de indicação.

Figura 6.3 – Botões coloridos.

Figura 6.4 – Botões iluminados. FonteLink 23


80

Existe a possibilidade de combinar o botão e a lâmpada em um só

dispositivo, chamado de botão luminoso. Neste, existe uma ligação

elétrica entre a lâmpada e os contatos.

√ Botão luminoso vermelho: parar, desligar.

√ Botão luminoso amarelo: atenção, precaução, as

funções previamente selecionadas podem falhar durante o processo.

√ Botão luminoso verde: arranque, ligar, partida.

√ Botão luminoso branco ou azul: qualquer função que

não corresponda a uma das cores anteriores.

As máquinas em uma fábrica, especialmente as que têm motores

associados a elas, representam um risco muito grande quando

normas simples de segurança são esquecidas. Por isso é importante

lembrar que o profissional deve, sempre que possível, realizar testes

e intervenções em máquinas não energizadas.

Sendo necessária a visualização do problema com a máquina em

funcionamento, nenhum equipamento de segurança deve ser

desprezado. Óculos são fundamentais, lembrando que máquinas

rotacionais tendem a lançar objetos ou partículas a grandes

distâncias, com muita força. No caso de cabelos longos, estes devem

estar presos. As mãos do operador devem estar protegidas por

luvas, tanto em função de partes superaquecidas quanto em função

dos comandos elétricos, que estão em operação.

Em um ambiente de fábrica, para cada trabalho, existe uma

ferramenta adequada. Não devem ser utilizadas ferramentas

inadequadas, sob pena de provocar acidentes.

Seguidas estas normas mínimas de segurança, o operador pode

iniciar o processo de verificação das máquinas.


81

A primeira etapa consiste na observação visual do equipamento, de

partes frouxas, derramamentos de óleo, fios soltos, correias

folgadas, e esteiras mal posicionadas, sinais claros de que máquina

necessita de manutenção.

Nos quadros de comando, é muito importante a verificação da

existência do "mau contato", que é um fator de risco para a própria

máquina, para a empresa e funcionários. O mau contato ocorre em

função da oxidação dos contatos elétricos, um processo

eminentemente químico. Sabe-se que os processos químicos são

acelerados, em sua maioria, por aumento de temperatura. O mau

contato provoca o aumento da resistência elétrica das conexões e,

por efeito joule*, provoca aumento de temperatura, que, por sua

vez, aumenta a velocidade da oxidação, que faz a resistência

crescer mais ainda. Note-se que este é um círculo vicioso* que faz

com que a temperatura das conexões afetadas tenda sempre a um

aumento. Isso provoca um consumo de energia maior e pode até

provocar um incêndio.

Figura 6.5 – Exemplos de quadro de comando.


82

Como fazer então para detectar este problema? Desliga-se oequipamento da energia e verifica-se a temperatura aproximadadas conexões. Estas não devem apresentar temperatura maior doque a dos próprios fios. Em alguns casos, podem estar realmentesuperaquecidas, com temperaturas que representam riscos dequeimaduras para o operador. Nessa situação, o profissional deveaguardar o resfriamento da conexão, e só então desfazê-la, limpá-la ou substituí-la, conforme o seu estado.

Outras medidas de manutenção preventiva podem ser tomadas,de acordo com o manual de cada máquina da indústria, comotestes de posicionamento de sensores, reset (reset) da máquina,testes de continuidade. Tais ações devem ser executadas com amáquina desenergizada.

6.2 IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE DISPOSITIVOSDE COMANDOS, PROTEÇÃO E CHAVEAMENTO

Dispositivos de comando

Comandos elétricos são dispositivos elétricos ou eletrônicos usadospara acionar motores elétricos, como também outros equipamentoselétricos. São compostos de uma variedade de peças e elementos,como contatores, botões, relés térmicos e fusíveis.

Botoeiras

Cada meio de atuação de contatos possibilita uma certa variedadede formas para acioná-lo. Por exemplo, o operador pode atuar nocontato manualmente, pressionando, torcendo, socando ouchaveando, como também por meio de uma pisada no pedal.Interruptores e botões são dispositivos com contatos acionadosmanualmente. Existe um símbolo para cada tipo de acionamento etambém um símbolo único que representa todos os demais, que éapresentado a seguir.

Figura 6.6 – Símbolo genérico de botoeiras e diversos tipos de botoeiras.


83

Contatores

Os contatores são elementos principais de comandos elétricos

(eletromecânicos). Permitem a comutação de correntes elevadas com

o acionamento simples de botões e até por controle remoto.

Aumentam o conforto de manejo e permitem, ao mesmo tempo,

incluir funções mais sofisticadas, como tempo de retardo.

Possibilitam grau de segurança e proteção maior do que os

comandos manuais (chaves manuais). Contatores são conjuntos de

contatos acionados por eletroímã. Os contatos podem ser NA

(normalmente abertos), NF (normalmente fechados) ou contatos

comutadores. Contatos comutadores de múltiplas posições não

existem como contatores porque há apenas dois estados possíveis

para contatores: ativado e em repouso.

Figura 6.7 – Exemplo de contatora e contatoras aplicadas em painel de controle.

Figura 6.8 – Esboço da estrutura de umacontatora.


84

A bobina representa entrada de controle do contator. Ligada a uma

fonte de tensão, a corrente elétrica que a atravessa cria um campo

magnético, envolvendo o núcleo de ferro.

O núcleo de ferro, atraído para dentro da bobina pelo campo

magnético, está acoplado mecanicamente ao contato, e,

conseqüentemente, o movimento no núcleo aciona o contato.

O contato acionado pelo núcleo de ferro está também acoplado a

uma mola, que tenta levá-lo à posição de repouso, mas a força do

campo magnético é maior do que a da mola.

A mola tensa poderá levar o contato de volta à posição de repouso

quando a bobina for desconectada da fonte de energia. O campo

magnético decai e a mola torna-se mais forte do que o núcleo.

A figura seguinte apresenta o símbolo da contatora. Observar que

contém o símbolo da atuação eletromecânica, a linha de

acoplamento direto e um jogo de contatos. A denominação dos

terminais das bobinas é sempre (A1/A2), a dos contatos depende

de suas finalidades. Neste caso, há três contatos de carga (1/2),

(3/4) e (5/6), mais um contato auxiliar (13/14).

As contatoras são equipadas com uma variedade de pares de

contatos de carga e auxiliares, conforme suas características. Os

contatos de carga têm especificações precisas de carga máxima

permitida, que, naturalmente, devem ser seguidas.

Figura 6.9 – Símbolo da contatora.


85

Relés

O relé é um aparelho eletromecânico que efetua comutação (abertura

e fechamento) de seus contatos, quando a sua bobina é excitada.

O relé pode assumir formas construtivas e dimensões muito diversas.

Essencialmente, podemos considerá-lo composto de três partes:

circuito magnético, bobina e contatos. A figura acima esquematiza

uma das soluções construtivas mais freqüentemente usadas para

execução dos relés.

Dispositivos de proteção

As máquinas elétricas são equipamentos que podem ser

sobrecarregados e destruídos facilmente. Como eles apresentam

custos consideráveis, compensa investir em dispositivos de proteção

para eliminar o perigo de danificá-los ou perdê-los. Os dispositivos

de proteção têm como finalidade a detecção de condições de

sobrecarga e, em conseqüência disso, a garantia da desativação da

máquina supervisionada.

Figura 6.10 – Relé industrial, pequeno relé aplicado em circuito eletrônico nodetalhe e diversos relés.

Figura 6.11 – Relé esquematicamente representado.


86

Fusíveis

Os fusíveis são empregados em comandos de motores como

dispositivos de proteção contra curto-circuito. Além de proteger as

linhas alimentadoras, protegem os próprios dispositivos de

comandos em caso de curto-circuito interno. Os fusíveis devem ser

direcionados para não reagir em caso partida difícil, isto é, o valor

nominal dos fusíveis deve ser entre 150% e 300% da corrente

nominal do motor. As figuras seguintes mostram a simbologia de

fusíveis em sistemas monofásicos e trifásicos.

Figura 6.12 - Fusíveis de diversos tipos

Figura 6.13 - Simbologia dos fusíveis.


87

Há três tipos de fusíveis usados para proteção de motores: Diazed,

Neozed e NH. O tipo Diazed é o mais usado para cargas de

potências baixas até médias. Componentes particulares dos sistemas

Diazed e Neozed são: a base de fusível, o cartucho de fusível, o

porta fusível (tampa roscada) e o dispositivo de inconfundibilidade

(parafuso de ajuste). As próximas figuras representam os diversos

tipos de fusíveis.

Os valores nominais de corrente dos fusíveis dos sistemas de Diazed

e Neozed são identificados por cores no fundo dos cartuchos e nos

parafusos de ajuste, cujos padrões são informados nos manuais de

fabricante. Quando o fusível se rompe, o ponto colorido no fundo

tende a cair para o interior do cartucho, sinalizando com mais

facilidade o fusível queimado.

Disjuntores

Os disjuntores são equipamentos de proteção capazes de protegero circuito tanto de sobrecargas quanto de curtos-circuitos. Sãosuperiores aos fusíveis em capacidade e durabilidade, uma vez quenão se destróem, apenas desarmam. Eles podem ser rearmadosnovamente, depois de cessadas as condições de erro.

Possuem, em seu interior, um sistema de desarme eletromagnético,que atua em picos de corrente, e um sistema de desarme térmico,que atua no caso de sobrecarga.

Figura 6.14 – Tipos de Fusíveis.

Figura 6.15 - Alguns tipos de disjuntores industriais.


88

Relé Térmico

Em conjunto com o comando elétrico simples, ele possibilita aproteção dos motores contra sobrecarga, falta de fase, partidaslongas e bloqueios prolongados do motor.

Relés térmicos não protegem a linha de alimentação da ocorrênciado curto-circuito. Conseqüentemente, é necessário empregar fusíveiscomo proteção.

O relé térmico é intercalado nas três fases do motor para detectar aintensidade de corrente solicitada pelo motor. As correntes do motoratravessam um dos três elementos térmicos dentro do relé, que seaquecem na medida da corrente solicitada pelo motor. Ao aquecer,devido à corrente, os elementos térmicos acionam um contatoauxiliar para sinalizar a sobrecarga do motor. Isto significa que umrelé térmico deve trabalhar em conjunto com uma contatora ou umcomando elétrico.

Dispositivos de chaveamento

Transistor

Em eletrônica industrial, é comum o uso de transistores de potência, emsituação de saturação ou corte. Ou seja, o transistor funciona como umaespécie de chave eletrônica. Também é utilizado, em menor grau, paracontroles lineares de corrente. Os transistores compõem os chamadosrelés de estado sólido. São utilizados tanto para acionamento comopara controle de velocidade de motores de indução.

Figura 6.16 - O relé térmico (dispositivoinferior) opera em conjunto com umacontatora (dispositivo superior)

Figura 6.17 - Diagrama de um relé térmico.

Figura 6.18 - Transistores de potência.


89

Diodo

Esse dispositivo semicondutor é utilizado, basicamente, para a

retificação de corrente alternada e para evitar forças contra

eletromotriz em circuitos de corrente contínua.

Ponte retificadora

Consiste num banco de diodos, construído, geralmente, em um único

invólucro. Tem como única função a retificação de corrente

alternada, em onda completa. Como grande vantagem, apresenta a

compactação e simplificação de circuitos retificadores lineares.

Figura 6.19 - Diodos de alta potência.

Figura 6.20 - Ponte retificadorainstalada em uma fonte linear.

Figura 6.21 - Símbolo da ponte retificadora.


90

Tiristores

São, basicamente, de dois tipos os SCR’s – Sillicon Controlled

Rectifier (diodos controlados de silício) e os TRIAC's – Triode to

Alternate Current (podem ser considerados a união de dois SCR’s).

Utilizados como chaves eletrônicas, são empregados, também, em

controles de velocidade e potência.

Flip-Flop

É um circuito biestável, ou seja, possui dois estados estáveis. Com o

aparecimento de um estímulo, passa de um primeiro estado a um

segundo e permanece, indefinidamente, nesse segundo estado,

mesmo após a cessação do estímulo. Na figura a seguir é

apresentado o diagrama esquemático do flip-flop mais simples, que

é o tipo RS (Reset-Start), e sua tabela verdade. É destinado a

circuitos eletrônicos de controle.

Figura 6.22 – Encapsulamento típico deSCR’s e TRIAC’s.

Figura 6.23 – SCR e TRIAC

Figura 6.24 – Símbolo do flip-flop RS e sua tabela verdade.


91

6.3 CONFECÇÃO DE RELATÓRIOS

O relatório de inspeções e análises realizadas é um documento

importante, mas deve ser bastante simples e objetivo, de fácil

compreensão. No relatório devem constar a identificação do

operador, os procedimentos desenvolvidos, os testes realizados, os

defeitos constatados, a forma de identificação (se visual ou

automática), o procedimento de solução e, se possível, hipótese

sobre origem do problema. Convém salientar que, havendo

observação de validades de componentes de reposição, deve ser

estimada, neste relatório, a data da próxima troca.

As empresas costumam ter formulários padrões para esses tipos de

relatório. O operador deve sempre preenchê-lo com extrema

atenção, pois podem servir até mesmo para avaliação profissional

do próprio operador.


92


6.1 Existe diferença entre um botão amarelo e um botãoluminoso amarelo? Justificar.

Sim, existe diferença. O botão amarelo significa iniciar um retorno,eliminar uma condição perigosa. O botão luminoso amarelo indicaatenção e precaução. As funções previamente selecionadas podemfalhar durante o processo.

6.2 O que significa uma lâmpada transparente (incolor)acesa em uma máquina?

Circuito sob tensão, serviço normal.

6.3 Qual a finalidade dos dispositivos de proteção nasmáquinas?

Os dispositivos de proteção têm como finalidade a detecção decondições sobrecarga e, em conseqüência disso, a garantia dadesativação das máquinas supervisionadas.


6.4 Qual o procedimento para a eliminação de problemasde mau contato?

6.5 Qual é a primeira etapa no processo de verificação deum equipamento na indústria?

6.6 Pesquisar na fábrica e registrar em relatório ofuncionamento de: a) dois tipos de dispositivos deproteção; b) dois tipos de dispositivo de comando; c) doistipos de dispositivo de chaveamento.

6.7 Quais são os três tipos principais de fusíveis?6.8 Para ligar um motor de corrente nominal igual a 10 A,qual o valor do fusível Diazed de proteção?

6.9 Realizar a inspeção de circuitos de controle e proteção,e elaborar o relatório da atividade prática desenvolvida.


7CCiirrccuuiittooss DDiiggiittaaiiss ee CCLLPPss

7.1 Lógica de Funcionamento da Eletrônica Analógica e Digital

7.2 Características e Grandezas de Circuitos Digitais eMicroprocessadores

7.3 CLP's

7.4 Tendências Futuras da Eletrônica


94

7.1 LÓGICA DE FUNCIONAMENTO DA ELETRÔNICAANALÓGICA E DIGITAL

Os circuitos analógicos e digitais têm como característica a entradade um sinal, um processo interno, e a saída do sinal, normalmentecom alguma alteração.

Os circuitos analógicos e digitais diferenciam-se no processointerno. No caso do analógico, o sinal é processado da forma comoentra. Por exemplo, imagine um tabuleiro de xadrez, onde vocêmovimenta as peças com a sua mão. Quando uma peça muda decasa, o movimento é suave, analógico. No circuito digital ocorre queo sinal de entrada é transformado em uma seqüência de números.

No mesmo exemplo do tabuleiro de xadrez, todas as casas estariamnumeradas. Para mover uma peça, você diz o número da casa ondeela se encontra, o número pelas quais passará em seqüência e onúmero da casa de chegada. A peça se movimenta aos saltos,digitalmente. Nos dois casos o resultado é idêntico. Os tempos deviagem da peça de xadrez podem ter sido os mesmos, mas a formade movimentação, o processo, foi diferente.

A eletrônica digital é especialmente adequada para a construção decomputadores, máquinas que operam baseadas em números.Dentro de um computador, todas as informações referentes ao som,imagem e escrita são convertidas em números, que podem serprocessados diretamente.

Os circuitos digitais são baseados na utilização de portas lógicas,que consistem em circuitos eletrônicos (ou até mesmo em bancos derelés), onde, para um sinal de entrada de “0” ou “1”, correspondeuma resposta específica, segundo uma tabela verdade. A seguir sãoapresentadas as principais portas lógicas e suas respectivas tabelasverdade. Com elas, podem ser construídas todas as outras.

Tabela 7.1

7 CCiiccuuiittooss DDiiggiittaaiiss ee CCLLPPss


95

Por sua "suavidade", a eletrônica analógica é especialmenteadequada para todos os processos que exigem extrema precisão.Durante muito tempo os equipamentos de áudio eramexclusivamente analógicos. Porém, recentemente, a eletrônica digitalse desenvolveu tanto que hoje atinge uma precisão aceitável, aliadaa um baixo custo.

Atualmente, existe um processo de digitalização tanto do áudio,transmitido via rádio, quanto das imagens transmitidas pela TV. OBrasil ainda procura padrão para TV digital, que permite atransmissão com qualidade muito superior a dos atuais aparelhosanalógicos. A seguir é apresentada uma imagem com diferentesníveis de digitalização. Quanto menor a unidade de digitalização(pixel), melhor a imagem. Na figura abaixo, vemos a mesmaimagem com definição de 10, 15, 20 e 30 dpi – dot per inch (pontos por polegada ).

Tabela 7.2

Figura 7.1 – Imagem com vários níveis dedigitalização.

Tabela 7.3


96

Com relação à transmissão de voz via telefone, que sempre teve

uma qualidade de áudio bastante precária, a troca do padrão

analógico pelo digital foi muito mais simples. A mudança permitiu a

expansão da rede de telefonia celular sem grandes custos, uma vez

que onde se ligam três aparelhos digitais, antes era ligado apenas

um analógico.

7.2 CARACTERÍSTICAS E GRANDEZAS DE CIRCUITOSDIGITAIS E MICROPROCESSADORES

Os circuitos digitais caracterizam-se por utilizarem uma seqüência

numérica binária, isto é, números cujos algarismos correspondem

ao “0” e “1”. Vem daí a denominação “digital”.

Costumeiramente é utilizado o sistema decimal, onde os algarismos

correspondem aos valores de zero a nove. No sistema binário só

existem dois valores possíveis. Da mesma forma que no sistema

decimal, todos números podem ser assim representados, por

exemplo: o número 1 decimal corresponde ao número 1 binário, o

número 5 decimal corresponde ao número 101 binário.

Nos circuitos digitais os números “0” e “1” são representados por

níveis de tensão, por exemplo, 0 V para o “0” e 5 V para o “1”.

Os microprocessadores implementaram, nos circuitos digitais,

características que os tornaram extremamente versáteis e

competitivos, entre elas a programabilidade e a capacidade de

interação com os sistemas de sensoreamento.

O microprocessador é um circuito digital que opera ciclicamente

através de uma base de tempo, executando operações de leitura e

escrita em um banco de memórias digitais. É capaz de ler e

reconhecer instruções, isto é, dependendo da informação introduzida

em seu barramento, ele desenvolverá ações diferenciadas.

Figura 7.2 – O processador powerPC daIBM. Durante algum tempo foi o maisrápido microprocessador.


97

A versatilidade dos circuitos microprocessados é tanta que um

mesmo circuito é capaz de ser utilizado em diversos equipamentos

e executar ações completamente diversas.

Os computadores possuem em um microprocessador CPU – Central

Processing Unit (Unidade Central de Processamento), um conjunto

de memórias, uma entrada (que pode ser um teclado), e uma saída

(que pode ser um monitor de vídeo). Na figura a seguir é

apresentado o conjunto de placas de computador, que incluiu uma

placa mãe, onde está localizada a CPU, e um conjunto de placas

com funções distintas.

Figura 7.3 – Trem de pulsos, formando números binários.

Figura 7.4 – Conjunto de placas de computador.


98

Com o surgimento dos computadores, algumas novas unidades de

grandeza foram criadas. Elas servem para definir a quantidade de

informações com as quais os computadores podem trabalhar. A

unidade mínima de memória é o “bit”, que corresponde a uma

unidade binária. A menor palavra digital é o “byte”, que

corresponde a oito bits, mas hoje se usa a “word” que corresponde

a dois bytes. A capacidade de memória dos computadores é medida

em Gigabytes, aproximadamente, um bilhão de bytes.

Outra grandeza também importante no mundo dos computadores é

a freqüência de operação do microprocessador que compõe a parte

principal do equipamento. A medida da ordem de Gigahertz

(bilhões de oscilações por segundo) indica o número de ciclos de

máquina realizados no interior do processador em um único

segundo. É um parâmetro importante para avaliar a performance*

de um computador, muito embora outros fatores como tempo de

acesso às memórias, ao disco rígido, ao vídeo e outros periféricos*

também sejam relevantes.

7.3 CLP's

Os CLP's (controladores lógicos programáveis) são circuitos digitais

que possuem uma interface, que permite ao usuário programar uma

seqüência de acionamentos que ocorrerão em uma máquina.

Figura 7.5 - Controladores programáveis de vários tipos.


99

O funcionamento deste equipamento é baseado em sistemas

digitais. Em sua grande maioria, microprocessadores acoplados a

um circuito de saída de potência, que podem ser conectados aos

painéis de controle de máquinas. Este equipamento pode ser

realimentado ou não, isto é, pode receber sinais da máquina

operada, tais como: sinais de fim de curso, de temperatura atingida,

de velocidade de operação alcançada, de fim de processo, entre

outros. A vantagem do recebimento desses sinais é a proteção

contra erros de programação e de processo.

O controlador programável é, na maioria dos casos, um

computador dedicado que possui um certo número de entradas e

saídas e que difere do computador propriamente dito, pela robustez

e maior simplicidade.

Figura 7.6 - Sistema de controle CLP acoplado auma bomba para tambor.


100

7.4 TENDÊNCIAS FUTURAS DA ELETRÔNICA

Chips quânticos

Em breve, será possível alcançar os limites máximos de integração

nos circuitos integrados, isto é, a atomização dos componentes ou,

até mesmo, vários componentes em um único átomo. O sentido de

rotação de cada elétron representaria um sinal zero ou um e

teríamos, então, um computador quântico. Seria possível criar

computadores centenas ou milhares de vezes mais poderosos, com

mais velocidade e capacidade de memória.

Chip DNA

Existe uma linha de pesquisa que propõe a utilização do DNA –

Desoxirribonucleic Acid (Ácido Desoxirribonucléico) como estrutura de

processamento. Outra investigação pressupõe solucionar problemas

matemáticos a partir da organização natural das bases nas cadeias de

DNA (timina (T), adenina (A), guanina (G) e citosina (C)).

A grande vantagem do computador de DNA será a velocidade.

Porém, será difícil conseguir ler os resultados, já que as seqüências

de DNA precisam ser “pescadas” com ajuda de microscópio.

Figura 7.7 – O sentido de giro doselétrons representaria os estados “1” e“0”. de vários tipos.

Figura 7.8 - O segredo está nos tubos que possuem moléculas sintetizadas emlaboratório a partir do DNA de ratos.


101

O Chip a partir do neurônio

Células cerebrais serão utilizadas na substituição dos transistores,

pois também transmitem impulsos elétricos com uma eficiência maior.

A partir de uma cola de enzimas, eles são unidos à placa de silício.

Após ser aplicada uma tinta de enzimas que atraem os axônios, a

placa ganha uma cabeleira de neurônios. Para que as células não

morram, a cola deve ser recolocada a cada 72 horas, além de ter

que ser mantida a uma temperatura de15°C a 25°C.

O Chip a partir da Luz

Com o uso cada vez maior das fibras ópticas* e dos CD-ROMs, que

utilizam a luz para ler seus dados, surgiu um problema técnico. É que

o silício é um ótimo condutor de eletricidade, porém um péssimo

condutor de luz. A solução foi descobrir um novo tipo de silício,

chamado III-V, que, além de manter as propriedades conhecidas, é

capaz de brilhar.

Milhares de células feitas com o novo silício e com sensores ópticos

substituem os transistores. A informação circula nas cores preto,

branco, azul e vermelho. Assim a informação deixa de ser binária e

passa a ser quaternária.

Figura 7.9 – Placa de silício recebendo os neurônios de um rato.

Figura 7.10 – Modelos de chips óticos.

Figura 7.11 - Chip quaternário luminoso


102


7.1 Quais são as características semelhantes dos circuitosanalógico e digital?

Os circuitos analógico e digital têm como característica semelhante

a entrada de um sinal, um processo interno e a saída do sinal com

alguma alteração.

7.2 Quais os equipamentos que, na fábrica, operam commicroprocessador?

Os computadores e boa parte dos CLP’s (entre outros).

7.3 Por que os melhores equipamentos de som são digitais, seos equipamentos analógicos são mais adequados para áudio?

Porque os equipamentos digitais de qualidade são muito mais

baratos que os analógicos de qualidade. A construção de um

equipamento analógico melhor do que o melhor aparelho digital é

possível, porém muito dispendiosa.


7.4 Qual a vantagem da utilização de um ControladorProgramável em uma máquina?

7.5 A partir de exemplo de um mesmo equipamentoanalógico ou digital existente na empresa, comparar seufuncionamento, resultados e custos. Registrar os resultadosda comparação em relatório.

7.6 De que ordem é o tamanho atual dos componentesintegrados em um chip, e a que ordem espera-se que elesconsigam chegar?



103

7.7 Qual a vantagem da tecnologia digital para telefoniamóvel?Como foi visto neste capítulo, as portas lógicas podem serinterconectadas. Sendo assim, responder aos exercíciosseguintes:

7.8 Se forem conectadas às portas, como indica odiagrama, qual será a tabela verdade?

7.9 Se forem conectadas às portas, como indica odiagrama, qual será a tabela verdade?

7.10 Pesquisar na fábrica, em equipe de no máximoquatro alunos, duas aplicações de CLP. Registrar emrelatório, após contatos com especialistas:

√ Finalidade dos mesmos

√ Funcionamento

√ Ligação e programação

8BBiibblliiooggrraaffiiaa


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110

Analogias - Pontos de semelhança entre coisas diferentes.

Anodo – Eletrodo positivo terminal pelo qual a corrente de uma

fonte de energia elétrica entra num eletrólito, tubo de gás ou válvula

termoiônica, e ao qual se dirigem os íons negativos ou ânions.

Atômicas, carcaças - São o conjunto núcleo mais elétrons de

camadas inferiores, que não participam das reações químicas que

envolvem o material.

Cátodo – Denominação do pólo negativo de uma pilha ou

gerador. Eletrodo de onde partem elétrons ou íons negativos, ou

para onde se dirigem os íons positivos.

Cavalo-vapor – Unidade de medida de potência que equivale a

75kg.m/s. Também chamado cavalo ou cavalo de força.

DIP - Dual In-Line Package (pacote duplo em linha), uma norma

para o encapsulamento de circuitos integrados.

Discretos, componentes – Diz-se da quantidade que exprime

componentes eletrônicos semelhantes, porém distintos.

Eletrônicas, válvulas – Dispositivo que consiste em dois ou

mais eletrodos, mantido em ambiente fechado, total ou

parcialmente vacuefeito, entre os quais circulam correntes elétricas

controláveis pela excitação externa de um ou mais de um deles.

Estator - Parte estacionária em uma máquina, dentro ou ao redor da

qual revolve um rotor, como, por exemplo, em um motor de indução.

Fator de Potência – Relação entre as potência real resistiva de

um motor e a sua potência reativa.

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111

Infravermelha, luz – Região do espectro electromagnético de

comprimento de onda maior que a da luz vermelha. Descoberta

em 1800 pelo astrônomo inglês William Herschel.

Interface - Dispositivo físico ou lógico que faz a adaptação entre

dois sistemas.

Intrínseca – Que está por natureza inseparavelmente ligado a

uma coisa.

Íons – Denominação genérica das partículas atômicas ou grupos

de átomos dotados de carga elétrica não-nula. Abrange os cátions,

de carga positiva, e os ânions, de carga negativa.

Joule, efeito – Quantidade de calor produzida num condutor

pela passagem de corrente elétrica, num intervalo de tempo

determinado. Formulado pelo físico inglês James Prescott Joule.

Microeletrônica – Designação genérica de processos e técnicas de

investigação que envolvem circuitos em estado sólido, miniaturizados.

Onda, comprimento de – A distância entre pontos de mesma

fase em pulsos sucessivos de uma onda denomina-se comprimento

de onda.

Ópticas, Fibras – Conjunto de filamentos flexíveis de espessuras

mínimas, feitos de vidro ou plástico, destinado à transmissão de

dados e imagens por ondas luminosas produzidas por raios laser.

Ortodoxas, pouco – Fora dos princípios tradicionais.

Periféricos – Equipamento auxiliar de um sistema informático,

responsável pelo armazenamento de informação e pela comunicação

do processador de dados central com o exterior. Inclui teclado,

monitor, discos magnéticos e impressora, entre outros dispositivos.

Periódica, tabela – Tabela em que os elementos são

organizados em linhas, que correspondem aos períodos e colunas

que formam os grupos.


112

Piezelétrico – Que tem a propriedade apresentada por alguns

cristais de desenvolver carga elétrica em suas faces, em situação de

compressão ou tração.

PTH - Placed Through Hole (componente preso por furo)

componente mais comum, possui leads (pernas) que são

introduzidas em orifício para a posterior soldagem.

Quadrante, terceiro – A terceira das quatro partes centradas

em que se pode dividir, igualmente, um círculo.

Quântica, Física – Conjunto de princípios físicos que descrevem

o comportamento das partículas subatômicas, por meio de

interpretações que contrariam os postulados da mecânica clássica.

Rotor – Forma reduzida de rotator, induzido, parte mais interior do

motor que gira.

Rugosímetros – aparelhos para medir a rugosidade de superfícies.

Sensoreamento – Designação genérica de diversas técnicas de

exploração, análise e controle de objetos por meio de instrumentos,

que emitem ou captam informações.

SMD – Surface Montain Device – Componente de montagem em

superfície.

Surto (de tensão) - aumento do nível de tensão que pode

provocar danos a uma carga.

Valência, elétrons de - São os elétrons da última camada, os

que podem participar de reações químicas

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114

CAPÍTULO 1

1.4- É quando é ligado o pólo positivo de uma bateria ao lado tipo

N de uma junção, e o pólo negativo ao lado tipo P na mesma junção.

1.5- A característica mais interessante de uma junção PN é possuir

a capacidade de permitir a passagem da corrente elétrica em um

único sentido.

1.6 - Os elementos químicos mais utilizados como semicondutores

são o silício e o e germânio.

1.7 - É introduzir impurezas no semicondutor, propositalmente, que

o tornaram um do tipo N ou do tipo P.

1.8 - Os semicondutores são menores, mais leves, mais duráveis e

mais baratos.

1.9 - Pode-se dizer que a lacuna se comporta como se fosse um

próton livre, muito embora, nesse nível de reações físicas, jamais

ocorram liberações de prótons.

1.10 – Quando for conectado o condutor, a corrente medida será

de aproximadamente 30mA, para o isolante 0mA, para o

semicondutor em polarização direta será de aproximadamente

25mA e para a polarização inversa de 0mA. Pode-se concluir daí

que os componentes se comportaram conforme o esperado, o

condutor apresentou resistência próxima de zero, o isolante não

permitiu a passagem da corrente elétrica, bem como o semicondutor

em polarização inversa. Para a polarização inversa observa-se a

corrente um pouco diminuída, isso devido à queda de tensão de

aproximadamente 0,6V, na junção.

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115

CAPÍTULO 2

2.4 - O esboço deve ficar mais ou menos assim:

2.5 - O roteiro de teste deve ficar aproximadamente assim:

Teste de diodos

1) Colocar o multímetro na escala de resistências (na menor)

2) Se o multímetro for analógico fazer o ajuste de zero

3) É importante lembrar que, na maioria dos multímetros analógicos

ao ser colocada a chave na posição para medição de resistência, as

pontas ficam invertidas, ou seja, a vermelha que é a positiva passa

a ser a negativa. E a preta que é a negativa passa a ser a positiva.

4) Encostar a ponta vermelha no anodo e a preta no cátodo. A

resistência deve ser baixa.

5) Encostar a ponta preta no anodo e a vermelha no cátodo. A

resistência deve ser alta.

6) Se a resistência medida for alta dos dois lados é porque o diodo

está aberto. Se for baixa em ambos os lados é porque está em curto.

do fabricante do diodo.


116

2.6 - Sim. Para a polarização direta o Diodo Zener se comporta

como um diodo normal.

2.7 - Comparar a curva obtida com a curva apresentada no manual

do fabricante do diodo.

2.8 - Servem como amplificadores ou chaves eletrônicas.

2.9 – Resposta (valores aproximados):

2.10 – Comparar os resultados observados com a figura 2.9.

CAPÍTULO 3

3.4 - É o intervalo de valores da grandeza em que pode ser usado

o sensor, sem que se danifique ou fique impreciso.

3.5 - Comparar os resultados obtidos com os dados da tabela

do fabricante.

3.6 - Teria de ser escolhido o termopar de ferro-constantán, pois dos

dois que estão tabelados é o único que suporta a temperatura indicada.

3.7 - O fotodiodo é usado como sensor em controle remoto, em

sistemas de fibra óptica, leitoras de código de barras, scanner

(digitalizador de imagens, para computador), canetas ópticas (que

permitem escrever na tela do computador), toca-discos CD,

fotômetros e como sensor indireto de posição e velocidade.


117

3.8 - Transformam pressão sobre um cristal em energia elétrica,

através do efeito piezelétrico.

3.9 – Um exemplo de tabela pode ser o seguinte.

Para a solução de dúvidas a consultar manuais do fabricante da

máquina.

3.10 - As possibilidades são muito grandes. É possível propor desde

um sensor ótico no interior de uma geladeira para garantir que a

lâmpada da mesma apagou, até a utilização de um transdutor

termopar implantado em uma pessoa paracertificar a sua

temperatura.

CAPÍTULO 4

4.4 – Usar como base às figuras fornecidas nesse capítulo.

4.5 – Notar que o manual do fabricante possibilita acesso a todas

as características de cada chip.

4.6 – Fala-se em funções aproximadas porque não é possível

precisar a utilização de um chip somente analisando o circuito como

um todo.

4.7 – Não existe limitação. Hoje, praticamente, todos os

componentes podem estar integrados em um único módulo.

4.8 – Aproximadamente 170 m2.

4.9 – Sim. Depende da utilização que vai se fazer dele, as vezes um

tipo de encapsulamento é mais desejável que outro.


118

CAPÍTULO 5

5.4 – Somente se for um motor monofásico de seis terminais,

invertendo a ligação dos terminais 5 e 6.

5.5 – Rotor e Estator.

5.6 – Usar as figuras apresentadas neste capítulo como base.

5.7 – Seguir as indicações apresentadas nesse capítulo. Utilizar uma

chave de fenda isolada e um alicate apropriado. Seguir as

orientações do educador voluntário.

5.8 – As características são tensão de operação, corrente nominal,

corrente de partida, indicação se monofásico ou trifásico, etc.

5.9 – Testar o sentido de rotação do motor antes de conectá-lo

à máquina.

5.10 – Os motores devem ser pesquisados a fundo com o uso dos

manuais. Questionar operadores, consultar revendas para

obtenção do preço, ou o departamento de compras da empresa.

5.11 – Utilizar a figura 5 como base. Relacionar o maior número

possível de informações possíveis a partir da placa de identificação.

Depois de reunidos os dados, debater a respeito dos motores de

maior número e menor número. Avaliar se é possível traçar algum

paralelo entre as atividades da fábrica visitada e os tipos de motores

que utiliza.

5.12 – Ouça, atentamente, os relatos dos operadores e procure ser

o mais suscinto possível no momento de passar o novo problema,

causa e solução para a tabela.


119

CAPÍTULO 6

6.4 - Desliga-se o equipamento da energia e verifica-se a

temperatura aproximada das conexões. Elas não devem estar com

temperatura maior do que os próprios fios. Em alguns casos estão

realmente superaquecidas. Nessas situações o profissional deve

desfazer a conexão, limpá-la ou substituí-la, conforme o seu estado.

6.5 - A primeira etapa consiste na observação visual do

equipamento, seja ele qual for, partes frouxas, derramamentos de

óleo, fios soltos, correias folgadas, e esteiras mal posicionados.

Todos são sinais claros de que máquina necessita de manutenção.

6.6 – Fazer as verificações conforme o indicado no capitulo e

elaborar um relatório descritivo.

6.7- São três tipos: Diazed, Neozed e NH.

6.8 - O valor nominal dos fusíveis deve ser entre 150% e 300% da

corrente nominal do motor. Logo será de 15 a 30A.

6.9 - Seguir dicas: O relatório das inspeções e análises realizadas

deve ser bastante simples, objetivo e de fácil compreensão. No

relatório deve constar a identificação do aluno, os procedimentos

desenvolvidos, os testes realizados, o defeitos constatados , a forma

de identificação (se visual ou automática), o possível procedimento

de solução e hipótese de origem do problema. O relatório padrão

da própria empresa visitada também pode ser utilizado.

CAPÍTULO 7

7.4 – A vantagem é que o equipamento funcionará de maneira

autônoma. Basta realizar a programação uma vez, a máquina

realizará funções repetitivas, automaticamente.

7.5 – Em caso de dificuldade para encontrar equipamentos

semelhantes, analógicos e digitais, sugere-se a comparação dos

instrumentos de medição, pois quase sempre existem nas empresas

instrumentos dos dois tipos.


120

7.6- Hoje, cada componente tem algumas centenas de átomos.

Espera-se que sejam alcançados os limites máximos, isto é, a

atomização dos componentes ou, até mesmo, vários componentes

em um único átomo. O sentido de rotação de cada elétron

representaria um sinal zero ou um.

7.7 – A vantagem é a possibilidade de expansão da rede de

telefonia celular sem grandes custos, uma vez que onde se ligam três

aparelhos digitais, antes poderiam ser ligados apenas um analógico.

7.8 – Resposta:

7.9 – Resposta:

7.10 – Confrontar os dados obtidos pelos grupos e discuti-los.


121

Programa FORMARE /Fundação Iochpe: Fone/Fax: (011) 3060.8388 • E-mail: [email protected]

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