ANALÓGICA

I-~~-'--(-nt, nd,r-a-,-I-,t-ri~i~~-----I

!I ln,rgia, comunica~õ,s, tratamente, control,: a ,I,trõnica ~ um dos alic,rc,s do mundo cont,mporân,o.

Vamos uplorar ,st, fasdnante univ,rso com muitas ,xplica~õ,s , poucas fórmulas,com palavras simples (mas cerretas] para os qu, com,~am , um pouco mais profundam,nt, paraquem

d,s,ja aumentar os seus conh,cim,ntos

A CORRENTE FLUI COMO A ÁGUA

Esta primeira sessão vai introduzi-Ia gradualmente na eletrônicaanalógica, ou seja, eletricidade e eletrônica em geral.

Apresentaremos os principais dispositivos, como por exemplo otransistor, os circuitos, os amplificadores ou os receptores de rádio.

Veremos também como se deve ler um esquema eletrico eentender, pelo menos em grande parte o seu funcionamento.

Esta seção serve também com uma base para se compreendermelhor as outras que vêm a seguir (Eletrônica digital, componentes,ferramentas e técnicas, aplicações, projetos).

Energia

Comunicações etratamento

Como uma corrente de água, também acorrente eletrica transporta energia que

pode realizar um trabalho qualquer.

• Existem certas semelhanças entre o comportamentoda corrente eletrica e o de uma corrente de água,ainda que de um ponto de vista físico são fenômenosmuito diferentes.• Por exemplo, a corrente flui nos cabos damesma forma que a água flui pelas canaliza-ções. Para que circule pelas mesmas é neces-sário uma força que as empurre.• Ambas podem transportar energia, por exem-plo, para fazer girar uma máquina de lavar ou aroda de um moinho.• Esta comparação é útil para ilustrar alguns com-portamentos da corrente eletrica, porém não deve-mos exagerá-Ios.

Controle

1

1I1ÃO

1

ANALÓGICA

Iircuítes ,Iitri(osCom um circuito aberto, interrompido, a corrente nãopassa. Assim por exemplo, uma lanterna tem uminterruptor para abrir e fechar o circuito.

A corrente flui pelos circuitos I transportando energia

I__~~~~~n::_d~_~:h~:~_,o~~n:;,;~~:~e,"~~~~~~~~~~~--I

~~~~~~~~~~~~~~'

A figura mostra um circuito: uma pilha ligada com doisfios a uma lâmpada. A pilha proporciona energia àlâmpada.

A pilha comporta-se como uma bomba que empurra acorrente de forma a passar pelos fios, atravessando alâmpada.

Este fato ocorre se o circuito estiver fechado, que nãotenha interrupções: a corrente deve poder sair de umextremo (pala) da pilha e entrar outra vez pelo outro.

----- ------_._----

Símbolo deum cabo eléctrico

o ESQUEMA: UM CIRCUITO IDEAL

+

A figura mostra o esquema eletrico domesmo circuito, a sua representação,reduzida ao mais elementar.

Num esquema, os componentes (pilha,lâmpada, fios) estão representados porsímbolos convencionais, de forma que aleitura seja simples e imediata.

o esquema permite assim descrever ocircuito de uma forma compreensível ereproduzível.

Sentido convencionalda corrente

-:: ..:!:. Q ~~

A corrente, convencionalmente vai do polo posítivo ao polo negativo.

Símboloda pilha

Símbolo de umalâmpada

Um esquema eletrico representa o mais básico de um circuito de umaforma simples e elementar.

DO POSITIVO AO NEGATIVOo símbolo U+" indica o paio positivo da pilha. Nestecircuito a corrente circula sempre na mesma direção.

Por convenção a corrente sai sempre do palapositivo da pilha e entra outra vez pelo pala negativo,ainda que realmente ... é ao contrário.

De fato, a corrente está formada por partículas comcarga negativa, os elétrons.

No entanto, a convenção já está muito enrraizada, ena prática não altera nada.

2

._----'--'--....,

Tfnsão f corrfntf

Para que acorrente se mova,

é necessárioque seja empurrada

pela forçada tensão.

A tl'nsão f a ferca qUl' l'mpurra a corrl'ntl' para circularDa mesma forma que a água não se move sem umabomba ou um desnível (diferença de altura), acorrente também não circula sozinha.

A força que a empurra chama-se tensão, oudiferença de potencial, e é medida em volts (emabreviado, V), que tem o seu nome devido aoAlessandro Volta, que foi o inventor da pilha eletrica.

As instalações domésticas tem normalmente umatensão de 127 V ou 220 V, um valor suficientementealto para ser perigoso.

A baixa tensão de uma pilha (normalmente abaixodos 12 V) e de muitos circuitos eletrônicos pode ser,pelo contrário, totalmente inofensiva.

QUANTA CORRENTE PASSA?

A corrente é medida em ampéres (em abreviaturaA), nome que vem de Andrés-Marie Arnpere, desco-

A placa que existe em todosos eletrodomésticos informada tensão de trabalho e acorrente absorvida.

bridor de numerosas leis efenômenos elétricos.

Por exemplo, uma lâmpada halogénica requeraproximadamente 1 A (1 ampére), enquanto que umaquecedor eletrico de circulação de água pode utilizaraté 10 A.

Ainda que ligados à mesma tensão de 220 V, os doisdispositivos utilizam correntes diferentes, em funçãodo trabalho desenvolvido.

----.-------~-----------------------------------------------------------------------------------CORRENTE CONTíNUA, CORRENTE ALTERNA

A corrente produzida pela pilha move-se apenas numsentido e chama-se corrente contínua, abreviado"c.c", "de" ou u=".

A corrente de uma residência move-se de formaalterna, nos dois sentidos: é uma corrente alternada.

A abreviatura é a seguinte "c.a", "ac", "-" ou "e".Obviamente a tensão que a empurra também éalternada.

Aqui existem 220 Vca, ouseja 220 V alternados.

Esta pilha tem uma tensão de9 Vcc, ou seja 9 V contínuos.

3L__~ . ~ ~~~~~ __~~

ANALÓGICA

Medir em metros o Atlântico ou as patas das formigas não é prático: paratal, utilizamos os quilômetros, milímetros e outros múltiplos e sub-múltiplos.

Unidades de medida

A TABELA DOS MULTIPLICADORES

Na seguinte tabela, mostram-se os principais pre-fixos multiplicadores, com exemplos reais de apli-cações na eletrônica.

Omitimos outros prefixos dos extremos da gama,como o tera (1012) ou femto (10-15) de utilizaçãobastante escassa.

SíMBOLO VALOR

Para ttmsõrs r correntes muito grandrs ou muito prqurnas, volts r ampfrrs não são adrquados:utilizem-se múltiplos ou sub-múltiplos

O mesmo fato ocorre com a eletrônica. Por sorte, basta decorar apenasalguns símbolos que depois são utilizados sempre da mesma maneira.

MUlTIPLlCADOR

gigamegaquilo

Os prefixosmultiplicadores maisutilizados naeletrônica. Nosexemplos utilizam-sealgumas medidas(hertz, ohms, farads)que veremos maisadiante.

GMk

109 (mil milhões)106 (um milhão)103 (mil)

3 GHz (três gigahertz)1 MQ (um megaohm)2 kV (dois kilovolts)

m1-.1

np

10-3 (uma milésima)10-6 (uma milionésima)10-9 (uma mil milionésima)10-12 (milésima de mil-milionésima)

13 mA (treze miliamperes)4 psec (quatro microsegundos)6 nA (seis nanoamperes) I

2 pF (dois picofarads)

Aqui pode haver 380 kVca. COMO SE ESCREVEM OS VALORESNormalmente escrevemos 3 Km ou 140 em, com umespaço entre o número e a unidade de medida.Sendo assim o correto é escrever 12 V ou 25 mA.

No entanto, aceita-se também a prática contrária,12V ou 25mA, especialmente nos esquemas elé-tricos (por motivos de espaço e claridade).

Para os decimais utiliza-se freqüentemente o pontoseparador anglo-saxão, por exemplo 13.24 V, emvez da virgula (13,24 V).

Ferramentas e dados técnicos, os decimais sãoseparados com um ponto. .

~~~_~~ -À ~~~ ~~ ~

milil micro

nanopico

DIGITAL

-----_._--

(Ietrônica digitalSurgiu praticamente nas ultimas dicadas. O ramo digital da eletrênica tlJVlJum cresdmente lJxplosivo

lJcomlJ~a a cenverter-se na mais impertanteQual é a altura que o sol alcança no céu? depende dahora e da estação: varia continuamente entre infini-tas posições.

Também pode variar o número de ovos frescos einteiros que existem num frigorifico, mas não de umaforma contínua: Ou existem 3 ovos ou 4, mas nãopodemos ter 3,475.

A altitude do sol é um valor analógico, enquanto queo número de ovos é um valor digital: pode somentevariar dando saltos mas não de forma contínua.

A velocidade do vento varia entreinfinitos valores: é uma medidaanalógica. O número de varetas de umguarda-chuva é um valor digital.

A altitude de um planoinclinado varia de umaforma analógica, enquantoque o de uma escada o fazde uma forma digital(por degraus).

o DIGITAL NÃO OCASIONA ENGANOSAntes de encarar as bases da eletrônica digital,vamos tratar de entender os motivos da sua extraor-dinária difusão.

Observemos um relógio de ponteiros (analógico) eoutro com números (digital). O primeiro indica a horacom uma aproximação razoável; o digital tem, noentanto um valor definido, que não tem que sernecessariamente a hora exata, mas que todos vêemdo mesmo modo.

Um valor digital não sofre erros de leitura ou de inter-pretação, o que simplifica ainda mais a sua comuni-cação.

o relógio digital indica um número não necessariamenteexato, mas perfeitamente definido.

Por motivos similares, os circuitos eletrônicos podemtratar um valor digital sem ° alterar, devido ao efeitode acumular muitas imprecisões pequenas.

Por exemplo, é mais fácil transmitir a uma grandedistância uma informação digital e ter a certeza quenão sofre alterações do original.

1

DIGITAL

Vtrdadtiro t falsoAsele~ão entre as duas únicas possibilidades chega para criar um mundo digital

Um dispositivo digital, como temos verificado, tem um determinadonúmero de possíveis valores perfeitamente definidos, ou estados.Podem existir como máximo dois estados únicos, como numinterruptor de luz: ou está acesso ou apagado.

A eletrônica digital moderna está baseada fundamen-talmente nos circuitos que tem dois valores únicos,por exemplo: ou passa corrente ou não passa.

--; __ ~. lnt. aberto = CffJtorneira fechada ~

lnt. fechado =_torneira aberta

• •o interruptor fechado:

o circuito está fechadoe passa a corrente.

Interruptoraberto: ocircuito estáinterrompido,não passa acorrente.

Para uma maior comodidade chamamos verda-deiro ao estado no qual o interruptor está fecha-do (passa corrente, luz acesa) e falso ao estadoem que o interruptor está aberto (luz apagada).

Em substituição dos símbolos também pode-mos utilizar números: um (1) se a luz estiveracesa e zero (O) se a luz estiver apagada. NoInglês "valor" é digit de onde deriva a palavra"digital". No entanto o termo procede por suavez do latim "digitus", dedo. Contar com osdedos é um procedimento digital.

Um simples dispositivo digital de dois estados:aceso (1, verdadeiro) e apagado (O, falso).

~Utilizar apenas os valores 1 e O significa que se estáempregando um código de numeração binária, ouseja de dois valores.

Como veremos mais a diante, não é difícil utilizarestes dois valores para representar qualquer númerodecimal (por exemplo: 4813).

Os computadores e as máquinas de calcular mostram

+

o1

Esquema de uma lanterna: o interruptorfecha (1, verdadeiro) ou abre (O, falso) ocircuito que liga a pilha à lâmpada.

números decimais, emborainternamente utilizem nú-meros binários, ou seja, em-pregam apenas os valoresum e zero.

Internamente, cada número estárepresentado de forma binária, oque quer dizer que utiliza apenas

os valores um e zero.

2

(ntrada f saídaUm circuito lógico recebe comandos de entrada e produz resultados na saída

Convém distinguir entre a nossa ação sobre o inter-ruptor e o seu efeito sobre a lâmpada.

o circuito recebe na entrada (Input) a ação sobreo interruptor e produz na saída (output) o acenderda lâmpada.

Observando, por exemplo, um computador a dife-rença entre entrada (teclado e mouse) e saída(tela, impressora) resulta evidente.

Podemos recolher numa tabela o comportamento ló-gico de um circuito digital.

A figura mostra-nos a tabela, ou tabela verdade, dalanterna. Denominamos A ao interruptor (entrada) e Bà lâmpada (saída).

a~--------~~~--------,I (ENTRADA)

+b

(SAíDA)

o nosso circuito simples tem uma entrada (uminterruptor A) e uma saída (a lâmpada B).

A primeira coluna junta os possíveis valores à entrada(quer dizer dois: O e 1) e a segunda 9S valorescorrespondentes à saída.

Cada linha é um estado do circuito. Por exemplo, naprimeira linha a entrada é zero (interruptor aberto) epor isso a saída tem que ser zero (lâmpada apagada).

Entrada A (interruptor) Saída B (lâmpada)

oTabela verdade da lanterna:mostra o valor da saída(lâmpada) correspondenteaos possíveis valores deentrada (estado dointerruptor) .

o1 1

.~ ....

Na prática, para a lanterna a saída repete a entrada. Podemosescrevê-Ia formalmente com uma equação lógica:

Este fato quer dizer; que qualquer que seja o valor da entradaA, a saída B terá sempre o mesmo valor: trata-se de um casode igualdade.

As equações lógicas são úteis ao projetar circuitos digitaiscomplexos.

A lanterna funciona em função deuma lógica binária e elementar.

3

DIGITAL

Negado: NOlAlgumas V~I~S é útil inv~rt~r um sinal lógico ou s~jar transformar um "sim" em um "não" ~ vic~-v~rsa

Observemos uma dessas lâmpadas de emergênciaque se acendem automaticamente no caso de faltade energia eletrica.

Respectivamente à lanterna, as coisas funcionam aocontrário: se abrirmos o interruptor (O) a lâmpadaacende-se (1) utilizando a sua bateria de emergênciaincorporada.

A lâmpada de emergência está projetada para se acender(com as suas baterias internas) no caso de faltar luz, e

apagar-se se esta está presente.

Neste caso a tabela verdade apresentada na páginaanterior (igualdade) já não pode ser aplicada.

A lâmpada deemergência está

projetada para seacender (com as suasbaterias internas) no

caso de faltar acorrente apagar-se seesta estiver presente.

a--------4~.-------_,

220 v-

tLâmpada de

emergência combateria

A nova tabela verdade regista sempre as mesmasentradas, mas mostra as saídas invertidas.

o1

Entrada A (interruptor) Saída B (lâmpada)

~Como se pode ver na tabela, a saída é o contrário daentrada: trata-se de uma inversão, ou uma negaçãológica.

A expressão lógica correspondente pode ser escritade várias formas. Na eletrônica são utilizadas conven-ções equivalentes.

B=A

B = NOT A

B = IA

B = A'

1

O

Em todos os casos lê-se "8 = a não A": B é o oposto(complemento) lógico de A. A operação de inversãodenomina-se NOT("não" em Inglês).

Como podemos ver, nos símbolos tradicionais doscomponentes eletrônicos digitais a inversão é indicadacomo um círculo pequeno.

Círculo

Símbolo de um componente NOT: o pequeno círculo indica aoperação de inversão lógica.

4

COMPONENTES

~ilamfntos f fiosDesde os simples fi lamentos aos componentes eletrônicos mais sofisticados, os dispositivos que se

tocam cem a mão são diferentes dos que seriam os ideaisQuando se passa da teoria para a prática, é ne-cessário baixar das nuvens; da mesma forma que como carro ideal, os componentes ideais não existem.Nesta seção vamos ocupar-nos dos dispositivos reais:como estão feitos, quais são os s~_uslimites, como se

ISOLANTES E CONDUTORES

A palavra "eletrônica" deriva de elétrons, as minús-culas partículas que quando se movem nos fiosformam a corrente.

Os elétrons· viajam pelos materiais condutorescomo, por exemplo, o cobre e muitos outros metais

lêem os respectivos dados técnicos. Começamospelos componentes mais simples: os fios e filamentosque transportam a corrente de um ponto a outro. Nosesquemas aparecem como simples linhas, mas nomundo real a situação é muito diferente.

e algumas vezes por outras substâncias entre asquais se encontram os tecidos do corpo humano.Para evitar contatos não desejados (curto-circuito) edescargas, os fios e os contatos elétricos estãoisolados, revestidos de materiais que não sãocondutores.

TIPOS DE FIOS ELETRICOS

Existem diferentes tipos de fios e fios elétricos. Asfiguras mostram como as diferentes necessidadesrequerem diferentes soluções técnicas.

Os fios de alimentação(127V ou 220 V) contêmtrês fios de cobre, cada umdeles com o seu próprioisolamento, além de umisolamento complementarde segurança. .

Nos computadores, assim como emoutros aparelhos, utilizam-se fios planoscompostos por numerosos condutoresadjacentes. Se fossem fios diferentes,seria uma grande confusão.

Os fios para asinstalações deáudio e ,os fioscoaxiais paraascomunicaçõesestão rodeadosde uma malhametálica (o"terra" ou"blindagem")que protege ocondutorcentral deinterferências.

No caso de que a tensão sejabaixa (por exemplo 9 V) não

existe o risco de descargas epode-se empregar umisolamento reduzido,

poupando assim espaço.

1

lItÃO

1

COMPONENTES

-------- _.

Dados ticnicosPara escolher corretamente, iessencial saber ler as especifica~ões publicadas pelo fabricante

TENSÃO MÁXIMA E DlÃMETRO

Num cabo elétrico normal, o dado mais importante é acorrente máxima que pode suportar de uma formacontínua.

A passagem de corrente causa um aquecimento quepode danificar o isolante, debilitar o cobre ou causarum incêndio diretamente.

Tudo depende da seção, ou seja a zona de cobre (emmilímetros quadrados) que determina a resistência àpassagem da corrente.

A corrente nominal é a que o cabo pode agüentar in-definidamente, sem alcançar temperaturas perigosas.

I

iA tensão nominal de trabalho é a que se pode aplicar de uma formaindefinida sem correr riscos: o isolamento efetivo é normalmentemais elevado.

Podem indicar-se tensões medidas em diferentes condições. Porexemplo, entre os fios ou entre um filamento interno e o fio externo.Por motivos de flexibilidade, utilizam-se

freqüentemente fios "entrelaçados",realizados com muitos filamentos finos (por

exemplo, 30/0,25 significa 30 filamentosde 0,25 milímetros de diâmetro).

Especificações técnicas Fio 1 Fio 2

Isolante do fioCorrente máximaTensão nominalTensão de picoTemperaturade funcionamentoSeção do condutorDiâmetro total

Borracha de silicone32 A500 V2.000 V

PVC32 A1.000 V5.000 V

de 10 a +70oC de 50 a +180°C2,5 rnrn-' 2,5 mrn?4 mm 3,9 mm

Cada fabricante indica asespecificações técnicas dosseus fios. No quadro acima

descrito incluem-se algumas.

Um isolamento melhor, implica um diâmetro externo maior, o qualcontempla se o fio deve passar por espaços reduzidos ou não.

OUTRAS CARACTERíSTICAS

Podem indicar-se também outras especificaçõesdiferentes. Nos fios de alimentação, pode ser impor-tante outras coisas tais como:

- A resposta a determinadas norma (ex. NBRs): paraserem utilizados em residências, escritórios, indus-trias, etc.- A resistência mecânica à tração, à contração, aoesmagamento ou à abrasão.- A possibilidade de trabalhar na água ou em contatocom agentes químicos.- O funcionamento a elevadas temperaturas e a re-sistência ao fogo.

Os fios para serem utilizados nos automóveis ou nas indusfriasdevem-responder a requisitos especialmente tigitios.

2

-----_.----------------------------------------------------------------------~~--~

lnterruptereso interruptor pode ser considerado o componente digital mais simples: tem realmente dois estados únicoso interruptor normal, como o da luz, tem duas posições estáveis: abertoe fechado. Diz-se que é um dispositivo bi-estáveL

o mecanismo do interruptor estádesenhado de forma a que a pas-sagem de um estado a outro (comu-tação) seja realizada com um salto.

Quando se interrompe um circuito,existe realmente o risco de umachispa que poderia danificar oscontatos. Abrindo-o rapidamente,a duração da chispa diminui-se aomínimo.

INTERRUPTORES E COMUTADORESExistem interruptores que não se limitam a um contatoapenas. Está bastante entendido o comutador quequando fecha um circuito abre outro.

Um comutador tem três pólos em vez de dois: o polocentral, o comum, que pode ligar-se a qualquer umdos laterais.

Existem também mecanismos maiscomplicados. Por exem-plo, um comutadorduplo está formadopor dois comutadoresseparados e dirigidospela mesma alavan-ca.

emlDOs botões são interruptores com uma posição estávelapenas: quando se retira o dedo, a mola devolve-o à

sua posição original.

Barreira condutora

-------4~ ••-------

POlO /' "POLO

o símbolo do interruptor representa osdois pólos com a barreira móvel queos pode por em ligação.

Detalhe interno de um interruptordurante uma prova de curto-circuito.

--~~ /' ..-------Comum

•• Um comutador é como o câmbio devias; liga o polo central a um doslaterais, segundo a posição daalavanca de controle.

O contato pode estar normalmente aberto (Un.a" ou"n.o") ou normalmente fechado (UnJ"ou "n.c").

Um botão é um interruptor com um retornoautomático. Neste caso está normalmente aberto;fecha-se se o pulsarmos.

..z..------~...-------

3

COMPONENTES

(aractfrísticas dos lnterrupteres{m fun~ão da apli(a~ão à qual estejam destinados. Podem existir grandes diferen~as entre

um interruptor e outroTambémnos

interruptores,os dados

fornecidospelos fabricantes

aos vendedoressão essenciais

par uma escolhacorreta.

A capacidade de carga dos contatos é a correntemáxima para a tensão de trabalho. Geralmente ointerruptor pode suportar mais corrente se a tensãoaplicada é mais baixa.A tensão máxima (ou termo não muito apropriado de"resistência dielétrica") é o isolamento entre os conta-tos e a caixa: superando esta tensão, temos umadescarga elétrica.

~A resistência de contato (em miliohms) indica quantoo interruptor dificulta a passagem da corrente, com oconseqüente aquecimento do mesmo.

A temperatura de funcionamento é a faixa de tem-peratura na qual o interruptor deve operar. Outrascaracterísticas podem ser importantes como, porexemplo, durante quanto tempo os contatos do inter-ruptor rebotam uns contra os outros antes de sefecharem definitivamente.

A duração (ou vida útil) indica o número de operaçõesque o interruptor pode suportar.

DE SINAL E DE POTÊNCIANa prática, distingue-se entre interruptores de sinal,para baixas tensões e correntes, e interruptores depotência que chaveiam, por exemplo, a tensão dealimentação de um aparelho.

No caso dos interruptores de sinal é o dip-switch (ou"dual-line", DIL) que tem uma duração de umaspoucas dezenas de manobras, já que são utilizadoscom bastante pouca freqüência.

Um exemplo de interruptor de potência é o disjuntorda instalação doméstica, dotado manualmente entreoutras coisas de proteções contra as sobre-cargas,curtos-circuitos e dispersões.

Minúsculos interruptores múltiplos numa única caixa:Suportam poucos mA e estão destinados a seremutilizados com pouca freqüência.

o disjuntor de casa, suporta pelo menos 15 A eincorpora normalmente várias proteções contra osincidentes Elétricos.

4

Apli(a~ÕfS: a instala~ão domésticaNesta se~ãovamos ver como estão feitos e como funcionam vários objetos eletricos

e os eletrodomésticos de uso correnteDepois de termos visto os fios e os interruptores (vera seção de componentes) e com um conhecimentobásico sobre tensão e corrente, podemos ver como serealiza a instalação eletrica de uma casa. Aprovei-

PARALELO: TENSÃO CONSTANTE

A instalação eletrica tem duas funções: iluminar acasa e distribuir energia às tomadas de corrente.

A distribuição de energia é feita ligando as tomadasem paralelo entre si: os mesmos cabos encarregam-se de transportar a corrente a todas as tomadas dacasa. Como os cabos se limitam a transportar acorrente sem alterar a tensão, entre os dois cabosexiste 127 Vca ou 220 Vca (alternados) em qual-quer ponto onde seja medida.

Interruptor Os fios Ao restogeral/são unidos da instalação.. --~~.-~~--------------~~

220~ ~.-~+.- .- +-~" Os fiosnão se tocam

Depois de passar pelointerruptor geral, a

corrente é conduzidaem paralelo a todas

as tomadas da casa.Nos extremos de

cada tomada existe amesma tensão (127 V

ou 220 V).

Ponto de ligação

/

APLICAÇÕES

As ligações entre oscabos são indicadas nosesquemas elétricos com

um ponto preto.

tamos também para introduzir alguns conceitos quenos serão úteis para a compreensão dos circuitosmais complexos.

o terceiro fio, o terra (amarelo/verde) tem somenteuma função de segurança como veremos em breve.

I 'Ill '~':':::.::'';::''II!t m t m j f

I

...,....__--,..--'IIII- - --

Interruptorda luz

Interruptorgeral

Tomada Tomada

Tomada

Lãmpada

220~-"v-~ •••

Terra ..•

LIGA ÕES ENTRE OS FIOS

No local onde são ligados vários fios, existe uma. ligação ou conecção. Nos esquemas vem representa-do através de um ponto preto.

Por exemplo, a figura mostra o esquema deuma pequena parte da instalação elétrica: umatomada e um lâmpada, esta última com o inter-ruptor correspondente.

Esquema de uma parte dainstalaçã; elétrica de umacasa: dos dois fiosprincipais saem os cabospara as tomadas e os paraas lâmpadas. O fio doterra chega também aossuportes das lâmpadas,ainda que não apareça noesquema.

lIeÃo

11

APLICAÇÕES

..- __ ..L. .__ .__ . ..

SfCJuran~a f protf~õfS.Ainstala~ão da casa deve ser protegida contra o risco de descargas e incêndios

Fios com seção insuficiente, bornes pouco apertados ou ligações malrealizadas provocam uma resistência excessiva à passagem da corrente.

Este fato pode causar um aquecimento excessivo e um incêndio: por issoé fundamental que a instalação seja realizada corretamente, respeitandoas normas.

Os componentes e o fabricante devem seguir as normas legais:a corrente pode ser muito perigosa.

o terceiro fio não tem corrente: está ligado a escoamentospostos no terreno servindo como proteção. No caso de queexista uma derivação, produzida, por exemplo, por um iso-lante defeituoso, a massa metálica de um eletrodomésticopode encontrar-se sob tensão e constituir um perigo.

o fio de ligação ao terra proporciona um caminho preferen-cial para transportar a corrente para a terra, evitando assimdanos às pessoas e às coisas.

o interruptor diferencial (corta-circuitos) também interrom-pe o circuito se detectar uma derivação, enquanto que o ICP(interruptor de controle de potência) o interrompe no caso deabsorção excessiva.

Se um isolamento está defeituoso, a carcassa de um eletrodomésticopode estar sob tensão, sendo perigoso.

A corrente de derivação é absorvida pelo fio de ligação ao terra,evitando assim riscos imediatos. Observe o símbolo de Terra.

NEUTRO E FASESabemos que entre dois fios principais existe 127 V ou 220V (alternados), mas não existe a mesma tensão entre cadaum dos dois e a ligação ao terra. Normalmente um dos dois(o neutro) tem uma tensão baixa ou nula em relação aligação ao terra, enquanto o outro (a fase) tem aproximada-mente 200 V (no caso de 220V). Fala-se então da instalação"monofásica". Em outros casos os dois cabos são fase, ouseja, têm tensão em relação à ligação ao terra (bifásica). Ointerruptor principal (disjuntor) é portanto sempre bipolarseparando ambos cabos mas não a ligação ao terra.

220V-·::iJCorrente passando através de um corpo para a terra -.- •

Se a instalação émonofásica, o fio azuldeveria ser o neutro, o outro(geralmente marrom) a fase,e o fio de ligação ao terra éem todos os casosamarelo/verde.

2

-- - - - - - -~&'''''' ",,~~-:k-:"L •. "-'-'-:.' ~ ~~~ _-tfto~'~'~" .,.. =

FERRAMENTAS

Os riscos da ,I,trônicaMuitos circuitos são de baixa tensãor mas imelhor utilizar sempre

as precau~ões convenientes para evitar surpresas desagradáveis\ I

Esta seção está dedicada às ferramentas de medida e às técni-cas deconstrução, em particular as que estão ao alcance de todosos aficionados.

Começamos por uma técnica fundamental: a da sobrevivência. Asegurança deve ser sempre o primeiro a se ter atenção, tantoneste como em outros passatempos.

Uma descarga é uma corrente que atravessa parte do corpo.É possível se existe uma tensão suficientemente alta. Umaforte descarga pode contrair os músculos e impedir que se

separe do dispositivo que a ocasiona.

o ORGANISMO HUMANO E AS DESCARGAS

---------------------~--------~---------~------~-----------------------

Obviamente que os circui-tos sem proteção nãodevem ficar nunca semvigilância, especialmentese existem crianças emcasa.

Um velho truque dos técnicos, consiste em trabalharcom circuitos de alta tensão tendo a mão esquerda nobolso; é incômodo mas seguro.

Trabalhar com circuitos de baixa tensão (até 12 V)não implica riscos, enquanto que os 220 V da redesão realmente perigosos.

O efeito de uma descarga depende da corrente quepassa e da parte do corpo que é atravessada: o riscoé elevado se a corrente atravessa perto do coração.

São muito perigosas as descargas recebidas pelasduas mãos ou entre a mão esquerda e a terra,especialmente quando se tem os pés molhados.

Uma corrente de poucos mA (miliamperes) pode serincômoda apenas, mas uma centena de mA podemcausar uma fibrilação cardíaca.

As televisões e os monitores doscomputadores são especialmenteperigosos; não só abundamas altas tensões,como também a carcassametálica está sob tensão.

Ainda que não proteja das descargasrecebidas entre os fios, o interruptor

diferencial é um seguro contra asdescargas entre um fio e a íigação

ao terra. A instalação da ligação aoterra é sempre eficaz.

- - -- - ~~y:.- .~,,==:"::,,=,,,_;' '"'L",,~ .>C. -'t~_, .i:....,:,:: .•••._4~ "; _~_ .~.•.~~á..""-'~'~=.. ·~L

3

FERRAMENTAS

Trabalhar cem SfCJuran~a(om umas poucas instrucêes simples, minimiza-se o risco

A CHAVE DE PARAFUSOS BUSCA-POlOSÉ uma ferramenta muito cômoda a chave de fenda busca-polos (ou chave-teste) que

contém uma pequena lâmpada de néon.

A lâmpada não indica necessariamente que exista perigo: acorrente pode ser baixa para causar danos. De qualquer forma

é um aviso.

A primeira regra é a de desligar antes de abrir um dis-positivo eletrônico. Pode-se ligar de novo uma vez queesteja aberto.

Podem ficar tensões perigosas (capacitores carrega-dos) inclusive horas depois de terem sido desligadosos aparelhos, não se deve nunca deixar de ter atenção.Por último, é melhor trabalhar numa bancada isolante(madeira, fórmica) nunca deve ser metálica, e comuma base de madeira ou um tapete anti-estático sobrea cadeira.

Um posto de trabalho totalmente isoladomelhora a segurança quando se trabalha com

dispositivos sob tensão.

o busca-polospermite detectar as

altas tensões de umaforma simples, mas

não totalmenteconfiável.

QUEIMADURAS E OUTROS DANOS

Descarga à parte, na eletrônica podemos queimar-nos facil-mente: com o soldador, tocando em um dispositivo muitoquente, ou causando um curto-circuito.

Finalmente, se um componente se queima ou expele fuma-ça, é conveniente arejar o quarto para não se respirar vapo-res que podem ser tóxicos.

Quando se toca no circuito com o extremo metálico e no finaldo fio do busca-paios se põe um dedo, a lâmpada acende-sena presença de alta tensão (acima de 100 V).

Não é uma medida de precisão, mas sim um controle pré-vio como, por exemplo, antes de tocar num fio, desligar acorrente.

Permite também detectar derivações como carcassas metáli-cas que deveriam estar ligadas ao terra mas que não estão.

Algunscomponentes

eletrônicos foramrealizados commateriais nocivos para asaúde; no caso de quese queimem é melhorabrir imediatamente asjanelas.

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4

PROJETOS

M,trônomo ,I,trôni(o .Aprim~ira r~alila~ão prática qu~ vamos r~alilar ium simples circuito para ajudar os músicos a mant~r o ritmo

Não basta a teoria para se fazer um aparelhoeletrônico; necessita-se também praticar.Assim nesta seção apresentaremos váriosprojetos para realizar. Cada vez serão maiscomplexos.

.-----------~~--~~~--~----~~~~--__o++" 12V

Estão relacionados com diferentes setores daeletrônica, com o objetivo de oferecer-Ihes apossibilidade de praticar com componentes etécnicas diferentes. Geralmente não são ne-cessárias ferramentas especiais e estão aoalcance de todos. De momento, os objetosque formam o circuito parecem misteriosos,mas a sua função irá sendo explicada poucoa pouco nos cursos de Analógica, Digital eComponentes.

R2

I C4 1.-

lIlÃO

1

Esquema de um metrônomo: talvez pareçaalgo complicado, mas vamos explicar em pormenor o circuito.

o METRÔNOMO CLÁSSICO

Para tocar não basta saber ler as notas e conhecer atécnica de uma ferramenta: é necessário também ter osentido ritmo, uma coisa inata, mas que se podeadquirir e aperfeiçoar com algum estudo e exercício.

o metrônomo tradicional de pêndulo oferece umaajuda em forma de tic-tac cadenciado, produto da

o nosso metrônomo eletrônico cumpre a mesma fun-ção, produz um tic-tac com uma cadência regular pormeio de um pequeno alto-falante.

A energia provêm de uma pilha ou de uma pequenafonte de alimentação ligada à rede, pois o me-trônomo pode funcionar durante longos períodos(infinitamente com a fonte de alimentação) sem ne-nhuma recarga.

A cadência das pulsações é regulada com o botãode um potenciômetro, um dispositivo cuja resistênciaà corrente varia segundo o ângulo de rotação.

o aspecto do metrônomo terminado, formado pelo alto-falantee pelo potenciômetro de ritmo das pulsações.

.-,.-,--,8.---~ '7

1-:6:-------.

5 C3

+ ~ AFr sn+~----------II~------~--~

oscilação de um braço metálico, movido pela energiade uma.moia.

A regulação do ritmo, é obtida deslocando um peso aolongo da vareta, que permite alcançar o número dese-jado de pulsações por minuto. Exemplo 120 (quer dizer,dois por segundo).

1

PROJETOS

MontaCJfm do mftrônomoProduz-sf em três fasfs: idfntifi(a~ão f insfr~ão dos (Omponfntfsr solda f liCJa~õfsfxtfrnas

Todos os componentes do circuito, exceto a pilha dopotenciômetro e do alto-falante encontram-se a suaposição em uma placa de circuito impresso, como aque se mostra na figura.

A figura abaixo, mostra no entanto as trilhas de co-bre que, pelo outro lado da placa, os terminais e oscomponentes são ligados entre si, garantindo a liga-ção eletrica.

Desta forma, os componentes são inseridos na posi-ção e com a orientação correta, sendo depois solda-dos de forma que fiquem fixos de maneira duradoura(conduzindo a eletricidade) ao cobre do circuito.

Disposição dos componentes num circuito impresso,vista pelo lado dos componentes.

TAl

0 e

e

==. b , TR2

aR2 R3

P1

111R1

-------------------------------~-----------~------~~-------------------~------------------------

~O circuito integrado (IC) é o "coração" do metrôno-mo; tem uma marca de referência para evitar queseja montado ao contrário.

Para não danifica-Io com o calor do soldador, e parapoder substituí-Io com facilidade em caso de queima,

IDENTIFICAR OS COMPONENTESOs resistores (R1, R2, R3, R4) são pequenos cilin-dros marcados por faixas coloridas; por comodida-de, nos primeiros projetos indicaremos as cores nalista de componentes proporcionada na ultimapágina.

Os capacitores eletrollticos (C1, C2, C3, C4) têm umvalor escrito e uma polaridade, não podem ser mon-tados invertidos: os sinais positivo (+) e negativo (-)devem estar na posição indicada. Os transistores(TR1 E TR2) são diferentes entre si e não devemmudar-se. Também devem ser montados exatamen-te com a indicação.

o circuito impresso visto pelo lado da solda: as pistas terminamem pontos furados, onde se soldam os terminais.

é preferível não solda-Io diretamente, mas sim inseri-10 em um soquete especial de 8 pinos, soldado aocircuito. Os bórnes servem para a Iiqaçâo dos fioscom parafusos (alto-falantes, pilha, potenciômetro),assim os buracos correspondentes são voltados parafora da placa.

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LIGAÇÕES EXTERNAS

Para as operações de inserção,solda com estanho e corte dosterminais, remitimos o leitor àseção da introdução das técni-cas de montagem.

o potenciômetro de controle dacadência, liga-se como mostra afigura, soldando um fio a um ex-tremo e outro ao terminal central.

. A mesma figura também mostracomo se deve soldar os fios doalto-falante recomendamos nãoinsistir muito tempo com o solda-dor, pois os terminais dos alto-falantes podem ser delicados.

POLARIDADE DA PILHA

Solda que se tem que efetuar no potenciômetro e no alto-falante,para os cabos que os ligam ao metrônomo.

o circuito admite uma tensão de alimentação (a ne-cessária para funcionar) de 12 V, doze volts, masfunciona também apenas com 9 V. Ainda que sejauma potência inferior, a cadência não se ressente.

Desta forma, é possível empregar uma pilha comumde 9 V, mas é essencial que não se engane com a

Depois de uma posterior verificação de que todos oscomponentes estão montados na posição correta, eorientados para o lado correspondente, pode-se ligarentão o potenciômetro, o alto-falante e finalmente apilha.

o alto-falante começará a emitir uma série de peque-nas batidas com intervalos regulares, cuja freqüência(cadência) se pode regular entre as 70 e as 250 pulsa-ções por minuto, girando o comando do potenciôrnetro.

Uma melhor resposta acústica será obtidamontando o metrônomo numa carcassa de plásticoe fazendo-lhe alguns buracos que correspondam aocone do alto-falante deixando passar assim o som.

polaridade: mudando u+" pelo u_" pois pode destruir ocircuito em poucos segundos. Como alternativa pode-se utilizar uma pequena fonte de alimentação, masno entanto é necessário estar completamente .seguroda polaridade: no caso de que existam dúvidas, émelhor utilizar uma pilha até que se tenha um poucode prática com o "multiteste". .

Pode-se também acrescentar uma escala gradua-da em volta do comando, escrevendo na mesma osvalores (pulsações por minuto) obtidos com a ajudade um cronômetro.

Exemplo de umacarcassa

adequada para ometrônomo:

devido ao seubaixo consumo,

não existemproblemas deaquecimento.

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PROJETOS

Cir(uito··do mftrônomoVejamos (omo uma primeira aproxima~ãor o seu prindpio de fundonamento

o circuito integrado IC é um oscilador, umdispositivo capaz de reproduzir uma tensãoque varia a intervalos regulares.

..Este fato, produz na sua saída uma série de J

impulsos, vibrações bruscas de tensão quesão aplicadas à entrada de um simples am-plificador de corrente ("buffer").

Impulsos

/JLJl JLJl

Oscilador

Alto-talanteAmplificador(buffer)

Este último, aumentaa corrente que os impul-sos podem proporcionar, permitindo mover a Regulação

frequênciamembrana do alto-falante e produzir assim o '..~Ii!:!"'---

"tic" do metrônomo.

~O capacito r C1 (ver o esquema da pág. 1) carrega-selentamente através do P1, R1 e R3: variando o valordo P1 muda-se a velocidade da carga.

Quando se alcança uma certa tensão, o circuito inte-qradq descarga a mesma rapidamente sobre o R3 eproduz um impulso breve mas amplo sobre a saída.

O pulso atravessa o C2 e reforçado (amplificado)pelos transistores TR1 e TR2, atravessa também oC2 alcançando o alto-falante produzindo o som dese-jado.·' ~.

,

O capacitor C4 serve para estabilizar a tensão dealimentação, absorvendo possíveis variações e pro-porcionando os breves picos de corrente necessáriosao alto-falante.

Esquema em blocos do metrônomo eletrônico: um gerador depulsos (oscilador) e um amplificador de corrente.

000000- - - -

o copo enche-serapidamente

Está cheio eesvazia-se(impulso)

o ciclocomeçade novo

"

o capacitor C1 atua como um recipiente que se enche poucoa pouco; quando está cheio, esvazia-se de repente.

LISTA DE COMPONENTES

ResistoresR1 = 100 KQ (kilohms): marrom, preto, amarelo, dourado82, R4 = 10 KQ marrom, preto, laranja, douradoR3 = 1KQ marrom, preto, vermelho, douradoPotenciômetroP1 = 1 MQ (megaohm) linear com asteCapacitoresC1 =1 ~F (microfarads), 16 V de trabalho ou maisC2 = 1O ~F / 16 VC3, C4 = 100 ~F /16 VTransistoresTR1 = 2N2904 ou equivalenteTR2 = 2N2219 ou equivalente

Circuito integradoIC = 555 ou equivalenteOutro materialAF = alto-falante miniatura com uma impedância de 8 Q(ohms)3 bórnes de dois palas situados a 5 mm do circuitoimpresso1 soquete de 8 pinos para o circuito integrado1 conector para a pilha de 9 V, no caso de que se utilize1 circuito impresso

Nota: o valor do capacitar C1 pode ser aumentado (porexemplo a 10~F ou 47~F) para se obter cadências mais lentas.

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