livro amostra grÁtis para avaliaÇÃo...fundação cecierj e acabei sendo responsável por tudo...

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Page 1: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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Porque escrevi este livro

Dois motivos diferentes me serviram de inspiraccedilatildeo para escrever este livro

Durante os uacuteltimos oito anos eu trabalhei como Teacutecnico em Eletrocircnica na Fundaccedilatildeo CECIERJ e acabei sendo responsaacutevel por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias

Muitas vezes as coisas que chegavam as minhas matildeos para ldquoconsertarrdquo apresentavam um problema conhecido pelos teacutecnicos com ldquoBIOSrdquo (Bicho Ignorante Operando o Sistema)

Brincadeirinhas agrave parte nestes oito anos pude observar como as pessoas estatildeo despreparadas para ldquoviver no mundo atualrdquo em que todos noacutes somos extremamente dependentes da eletricidade da eletrocircnica e das TICs (Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo)

Apesar da minha formaccedilatildeo em niacutevel superior ser em docecircncia da Matemaacutetica em 2010 apoacutes passar no concurso para professor (de matemaacutetica) fui lecionar Fiacutesica para alunos jovens e adultos no Ensino Puacuteblico do Estado do Rio de Janeiro Quando eu falava isto as pessoas se benziam e faziam o sinal da cruz - professor de Fiacutesica argh

Nesta atividade pude perceber como os curriacuteculos estatildeo anacrocircnicos e porque a educaccedilatildeo no Brasil em particular a puacuteblica estaacute tatildeo ruim

No capiacutetulo referente a Eletricidade eu procurei passar informaccedilotildees que fossem realmente uacuteteis para vida de todo mundo e em particular para aqueles alunos preocupando-me menos com as ldquofoacutermulasrdquo do que com os conceitos e suas aplicaccedilotildees no dia a dia

E assim me pareceu que talvez fosse hora de escrever algo sobre Eletricidade de modo que realmente possa preparar as pessoas para a vida diferente dos livros de Fiacutesica que causam arrepios em muita gente

Natildeo quero dizer com isto que os livros de Fiacutesica natildeo sejam importantes afi nal foi atraveacutes deles que aprendi boa parte do que sei hoje mas defendo a ideia de que primeiro a gente precisa almoccedilar e jantar para depois se preocupar em saber como funciona o aparelho digestoacuterio (para os mais antigos digestivo)

Finalmente o livro fi cou pronto

Espero que lhe seja uacutetil seja laacute qual for o seu ramo de atividade porque sem Eletricidade natildeo se vive mais Se gostar convenccedila seus amigos a lerem

Aguardo seus comentaacuterios em paulobritespaulobritescombr

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de 19 d fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que o autor devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

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L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigosoDirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso no

tracircnsito nem sempre

Este livro natildeo tem a pretensatildeo de formar profi ssionais da Eletricidade mas quem sabe

desperta o ldquogigante adormecidordquo em muita gente

A intenccedilatildeo do livro eacute dar uma luz (literalmente) a qualquer ldquoser humanordquo para viver na nossa

Selva Eleacutetrica

Se vocecirc eacute do tipo nerd-curioso e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo

nuacutemero 1 eacute SEJA CUIDADOSO

DESLIGUE SEMPRE O DISJUNTOR ANTES DE COMECcedilAR A TRABALHAR PORQUE

ldquoO COISA RUIMrdquo ANDA SEMPRE A ESPREITA DOS DISTRAIacuteDOS E PRINCIPALMENTE DOS

ldquoMACHOtildeESrdquo QUE NAtildeO TEcircM MEDO DE CHOQUE (soacute de baratas)

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CAPIacuteTULO 1

Onde vocecirc entenderaacute de forma simples o que signifi cam os termos tensatildeo corrente potecircncia volt ampegravere watt e coisas do gecircnero usados no dia a dia e todos noacutes

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O QUE Eacute OBRIGATOacuteRIO SABERNo mundo altamente tecnoloacutegico

em que vivemos cercado de equipamentos eletroeletrocircnicos por todos os lados eacute indispensaacutevel conhecer conceitos baacutesicos de Eletricidade

Natildeo pretendo com este livro que vocecirc se torne um profi ssional do ramo mas que saiba por exemplo entender as caracteriacutesticas eleacutetricas de um equipamento e resolver pequenos problemas domeacutesticos e natildeo ter que fi car a mercecirc por vezes de pseudos profi ssionais que se dizem ldquoeletricistasrdquo mas natildeo sabem o que estatildeo fazendo ou melhor (natildeo seria pior) fazem as coisas pelo ldquomeacutetodo de chutaacutegorasrdquo e seja o que Deus quiser (e se ele natildeo quiser o azar eacute seu)

Vou comeccedilar com dois conceitos fundamentais que vocecirc ouve e ateacute usa muitas vezes satildeo eles

tensatildeo ou ldquovoltagemrdquo e corrente

Que tal uma perguntinha para aquecer seus neurocircnios

Na ldquotomada da parederdquo tem dois buraquinhos (agraves vezes trecircs) certo

E o que tem nestes ldquoburaquinhosrdquo

Tensatildeo ou corrente

Aiacute depende enquanto natildeo tiver nada ligado na tomada soacute tem tensatildeo que tambeacutem costuma ser chamada de voltagem quando vocecirc ligar alguma coisa na tomada aiacute sim aleacutem da tensatildeo passa a existir corrente mais precisamente corrente eleacutetrica

O que estou afi rmando eacute que tensatildeo e corrente satildeo ldquocoisasrdquo diferentes (os fiacutesicos chamam de grandezas) embora muita gente ateacute ldquoeletricistasrdquo ache que eacute a mesma coisa

A maneira mais simples para se entender o signifi cado destas duas grandezas eacute atraveacutes de uma analogia hidraacuteulica

A eletricidade eacute ldquofeitardquo por eleacutetrons que satildeo partiacuteculas dos aacutetomos invisiacuteveis aos nossos olhos entatildeo vamos ldquosubstituirrdquo os eleacutetrons por aacutegua para fi car mais faacutecil de entender

Na fi g 1 temos uma caixa drsquoaacutegua um cano e uma torneira

Fig 1 - Um modelo hidraacuteulico para entender o que eacute tensatildeo e corrente

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Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

CAPIacuteTULO 2

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DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

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CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

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QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

Paulo Brites

ISBN

978-85-9054974-1

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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10 Paulo Brites

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

12 Paulo Brites

CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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14 Paulo Brites

O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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20 Paulo Brites

IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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36 Paulo Brites

Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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46 Paulo Brites

Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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50 Paulo Brites

Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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66 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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68 Paulo Brites

O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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70 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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74 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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80 Paulo Brites

Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

contatopaulobritescombr

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Paulo Brites

Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

Coacutep

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

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A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

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CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

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Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

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Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

203wwwpaulobritescombr

Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

209wwwpaulobritescombr

Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

E daiacute

E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

214 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

215wwwpaulobritescombr

de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

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Tem alguma duacutevida

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

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Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

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6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

livro

de

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10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

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de

amos

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Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

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de

amos

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14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

livro

de

amos

tra

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

livro

de

amos

tra

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Tem alguma duacutevida

contatopaulobritescombr

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 1

Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

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ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 7

Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

Coacutep

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ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

8 Paulo Brites

ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

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Osciloscoacutepio sem Traumas

10 Paulo Brites

Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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32 Paulo Brites

Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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36 Paulo Brites

que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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46 Paulo Brites

Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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50 Paulo Brites

Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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56 Paulo Brites

Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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Measure

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XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

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Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

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94 Paulo Brites

O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

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Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 99

Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 101

Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 105

Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

106 Paulo Brites

Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

E aiacute

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Paacutegi

na5

Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

Paacutegi

na6

Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

na7

CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

na12

Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

na14

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

na17

CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

na18

Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

na25

acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

na26

Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

na28

CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

na35

O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

na39

CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

na40

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
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                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
                                                  • Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES
                                                  • Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR
                                                  • FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos
                                                  • Tempos de chaveamento nos MOSFETS
                                                  • - Paracircmetros importantes
                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
                                                  • Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI
Page 2: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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Porque escrevi este livro

Dois motivos diferentes me serviram de inspiraccedilatildeo para escrever este livro

Durante os uacuteltimos oito anos eu trabalhei como Teacutecnico em Eletrocircnica na Fundaccedilatildeo CECIERJ e acabei sendo responsaacutevel por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias

Muitas vezes as coisas que chegavam as minhas matildeos para ldquoconsertarrdquo apresentavam um problema conhecido pelos teacutecnicos com ldquoBIOSrdquo (Bicho Ignorante Operando o Sistema)

Brincadeirinhas agrave parte nestes oito anos pude observar como as pessoas estatildeo despreparadas para ldquoviver no mundo atualrdquo em que todos noacutes somos extremamente dependentes da eletricidade da eletrocircnica e das TICs (Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo)

Apesar da minha formaccedilatildeo em niacutevel superior ser em docecircncia da Matemaacutetica em 2010 apoacutes passar no concurso para professor (de matemaacutetica) fui lecionar Fiacutesica para alunos jovens e adultos no Ensino Puacuteblico do Estado do Rio de Janeiro Quando eu falava isto as pessoas se benziam e faziam o sinal da cruz - professor de Fiacutesica argh

Nesta atividade pude perceber como os curriacuteculos estatildeo anacrocircnicos e porque a educaccedilatildeo no Brasil em particular a puacuteblica estaacute tatildeo ruim

No capiacutetulo referente a Eletricidade eu procurei passar informaccedilotildees que fossem realmente uacuteteis para vida de todo mundo e em particular para aqueles alunos preocupando-me menos com as ldquofoacutermulasrdquo do que com os conceitos e suas aplicaccedilotildees no dia a dia

E assim me pareceu que talvez fosse hora de escrever algo sobre Eletricidade de modo que realmente possa preparar as pessoas para a vida diferente dos livros de Fiacutesica que causam arrepios em muita gente

Natildeo quero dizer com isto que os livros de Fiacutesica natildeo sejam importantes afi nal foi atraveacutes deles que aprendi boa parte do que sei hoje mas defendo a ideia de que primeiro a gente precisa almoccedilar e jantar para depois se preocupar em saber como funciona o aparelho digestoacuterio (para os mais antigos digestivo)

Finalmente o livro fi cou pronto

Espero que lhe seja uacutetil seja laacute qual for o seu ramo de atividade porque sem Eletricidade natildeo se vive mais Se gostar convenccedila seus amigos a lerem

Aguardo seus comentaacuterios em paulobritespaulobritescombr

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de 19 d fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que o autor devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

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L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigosoDirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso no

tracircnsito nem sempre

Este livro natildeo tem a pretensatildeo de formar profi ssionais da Eletricidade mas quem sabe

desperta o ldquogigante adormecidordquo em muita gente

A intenccedilatildeo do livro eacute dar uma luz (literalmente) a qualquer ldquoser humanordquo para viver na nossa

Selva Eleacutetrica

Se vocecirc eacute do tipo nerd-curioso e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo

nuacutemero 1 eacute SEJA CUIDADOSO

DESLIGUE SEMPRE O DISJUNTOR ANTES DE COMECcedilAR A TRABALHAR PORQUE

ldquoO COISA RUIMrdquo ANDA SEMPRE A ESPREITA DOS DISTRAIacuteDOS E PRINCIPALMENTE DOS

ldquoMACHOtildeESrdquo QUE NAtildeO TEcircM MEDO DE CHOQUE (soacute de baratas)

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CAPIacuteTULO 1

Onde vocecirc entenderaacute de forma simples o que signifi cam os termos tensatildeo corrente potecircncia volt ampegravere watt e coisas do gecircnero usados no dia a dia e todos noacutes

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O QUE Eacute OBRIGATOacuteRIO SABERNo mundo altamente tecnoloacutegico

em que vivemos cercado de equipamentos eletroeletrocircnicos por todos os lados eacute indispensaacutevel conhecer conceitos baacutesicos de Eletricidade

Natildeo pretendo com este livro que vocecirc se torne um profi ssional do ramo mas que saiba por exemplo entender as caracteriacutesticas eleacutetricas de um equipamento e resolver pequenos problemas domeacutesticos e natildeo ter que fi car a mercecirc por vezes de pseudos profi ssionais que se dizem ldquoeletricistasrdquo mas natildeo sabem o que estatildeo fazendo ou melhor (natildeo seria pior) fazem as coisas pelo ldquomeacutetodo de chutaacutegorasrdquo e seja o que Deus quiser (e se ele natildeo quiser o azar eacute seu)

Vou comeccedilar com dois conceitos fundamentais que vocecirc ouve e ateacute usa muitas vezes satildeo eles

tensatildeo ou ldquovoltagemrdquo e corrente

Que tal uma perguntinha para aquecer seus neurocircnios

Na ldquotomada da parederdquo tem dois buraquinhos (agraves vezes trecircs) certo

E o que tem nestes ldquoburaquinhosrdquo

Tensatildeo ou corrente

Aiacute depende enquanto natildeo tiver nada ligado na tomada soacute tem tensatildeo que tambeacutem costuma ser chamada de voltagem quando vocecirc ligar alguma coisa na tomada aiacute sim aleacutem da tensatildeo passa a existir corrente mais precisamente corrente eleacutetrica

O que estou afi rmando eacute que tensatildeo e corrente satildeo ldquocoisasrdquo diferentes (os fiacutesicos chamam de grandezas) embora muita gente ateacute ldquoeletricistasrdquo ache que eacute a mesma coisa

A maneira mais simples para se entender o signifi cado destas duas grandezas eacute atraveacutes de uma analogia hidraacuteulica

A eletricidade eacute ldquofeitardquo por eleacutetrons que satildeo partiacuteculas dos aacutetomos invisiacuteveis aos nossos olhos entatildeo vamos ldquosubstituirrdquo os eleacutetrons por aacutegua para fi car mais faacutecil de entender

Na fi g 1 temos uma caixa drsquoaacutegua um cano e uma torneira

Fig 1 - Um modelo hidraacuteulico para entender o que eacute tensatildeo e corrente

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Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

CAPIacuteTULO 2

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DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

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CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

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QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

Paulo Brites

ISBN

978-85-9054974-1

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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10 Paulo Brites

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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12 Paulo Brites

CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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14 Paulo Brites

O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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20 Paulo Brites

IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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36 Paulo Brites

Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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46 Paulo Brites

Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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50 Paulo Brites

Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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66 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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68 Paulo Brites

O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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70 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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74 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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80 Paulo Brites

Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Paulo Brites

Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

Coacutep

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

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A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

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CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

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Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

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Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

203wwwpaulobritescombr

Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

209wwwpaulobritescombr

Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

E daiacute

E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

214 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

215wwwpaulobritescombr

de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

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Tem alguma duacutevida

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

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Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

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6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

livro

de

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10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

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de

amos

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Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

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de

amos

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14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

livro

de

amos

tra

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

livro

de

amos

tra

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Tem alguma duacutevida

contatopaulobritescombr

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 1

Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

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ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 7

Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

Coacutep

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ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

8 Paulo Brites

ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

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Osciloscoacutepio sem Traumas

10 Paulo Brites

Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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32 Paulo Brites

Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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36 Paulo Brites

que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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46 Paulo Brites

Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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50 Paulo Brites

Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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56 Paulo Brites

Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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Measure

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XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

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Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

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94 Paulo Brites

O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

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Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 99

Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 101

Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 105

Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

106 Paulo Brites

Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

E aiacute

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Paacutegi

na5

Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

Paacutegi

na6

Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

na7

CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

na12

Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

na14

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

na17

CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

na18

Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

na25

acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

na26

Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

na28

CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

na35

O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

na39

CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

na40

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
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                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
                                                  • Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES
                                                  • Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR
                                                  • FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos
                                                  • Tempos de chaveamento nos MOSFETS
                                                  • - Paracircmetros importantes
                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
                                                  • Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI
Page 3: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de 19 d fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que o autor devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

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L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigosoDirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso no

tracircnsito nem sempre

Este livro natildeo tem a pretensatildeo de formar profi ssionais da Eletricidade mas quem sabe

desperta o ldquogigante adormecidordquo em muita gente

A intenccedilatildeo do livro eacute dar uma luz (literalmente) a qualquer ldquoser humanordquo para viver na nossa

Selva Eleacutetrica

Se vocecirc eacute do tipo nerd-curioso e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo

nuacutemero 1 eacute SEJA CUIDADOSO

DESLIGUE SEMPRE O DISJUNTOR ANTES DE COMECcedilAR A TRABALHAR PORQUE

ldquoO COISA RUIMrdquo ANDA SEMPRE A ESPREITA DOS DISTRAIacuteDOS E PRINCIPALMENTE DOS

ldquoMACHOtildeESrdquo QUE NAtildeO TEcircM MEDO DE CHOQUE (soacute de baratas)

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CAPIacuteTULO 1

Onde vocecirc entenderaacute de forma simples o que signifi cam os termos tensatildeo corrente potecircncia volt ampegravere watt e coisas do gecircnero usados no dia a dia e todos noacutes

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O QUE Eacute OBRIGATOacuteRIO SABERNo mundo altamente tecnoloacutegico

em que vivemos cercado de equipamentos eletroeletrocircnicos por todos os lados eacute indispensaacutevel conhecer conceitos baacutesicos de Eletricidade

Natildeo pretendo com este livro que vocecirc se torne um profi ssional do ramo mas que saiba por exemplo entender as caracteriacutesticas eleacutetricas de um equipamento e resolver pequenos problemas domeacutesticos e natildeo ter que fi car a mercecirc por vezes de pseudos profi ssionais que se dizem ldquoeletricistasrdquo mas natildeo sabem o que estatildeo fazendo ou melhor (natildeo seria pior) fazem as coisas pelo ldquomeacutetodo de chutaacutegorasrdquo e seja o que Deus quiser (e se ele natildeo quiser o azar eacute seu)

Vou comeccedilar com dois conceitos fundamentais que vocecirc ouve e ateacute usa muitas vezes satildeo eles

tensatildeo ou ldquovoltagemrdquo e corrente

Que tal uma perguntinha para aquecer seus neurocircnios

Na ldquotomada da parederdquo tem dois buraquinhos (agraves vezes trecircs) certo

E o que tem nestes ldquoburaquinhosrdquo

Tensatildeo ou corrente

Aiacute depende enquanto natildeo tiver nada ligado na tomada soacute tem tensatildeo que tambeacutem costuma ser chamada de voltagem quando vocecirc ligar alguma coisa na tomada aiacute sim aleacutem da tensatildeo passa a existir corrente mais precisamente corrente eleacutetrica

O que estou afi rmando eacute que tensatildeo e corrente satildeo ldquocoisasrdquo diferentes (os fiacutesicos chamam de grandezas) embora muita gente ateacute ldquoeletricistasrdquo ache que eacute a mesma coisa

A maneira mais simples para se entender o signifi cado destas duas grandezas eacute atraveacutes de uma analogia hidraacuteulica

A eletricidade eacute ldquofeitardquo por eleacutetrons que satildeo partiacuteculas dos aacutetomos invisiacuteveis aos nossos olhos entatildeo vamos ldquosubstituirrdquo os eleacutetrons por aacutegua para fi car mais faacutecil de entender

Na fi g 1 temos uma caixa drsquoaacutegua um cano e uma torneira

Fig 1 - Um modelo hidraacuteulico para entender o que eacute tensatildeo e corrente

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Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

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DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

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CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

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QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

Paulo Brites

ISBN

978-85-9054974-1

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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10 Paulo Brites

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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12 Paulo Brites

CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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14 Paulo Brites

O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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20 Paulo Brites

IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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66 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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68 Paulo Brites

O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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70 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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74 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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80 Paulo Brites

Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

contatopaulobritescombr

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Paulo Brites

Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

35wwwpaulobritescombr

Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

43wwwpaulobritescombr

Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

ia d

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CcedilAtilde

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

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CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

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Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

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Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

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Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

209wwwpaulobritescombr

Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

Coacutep

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e D

IVU

LGA

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UM

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GIN

AS

210 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

E daiacute

E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

214 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

Coacutep

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AS

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

215wwwpaulobritescombr

de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

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Tem alguma duacutevida

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

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6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

livro

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10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

livro

de

amos

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Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

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de

amos

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14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

livro

de

amos

tra

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

livro

de

amos

tra

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Tem alguma duacutevida

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Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 1

Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

Coacutep

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ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 7

Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

8 Paulo Brites

ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

Coacutep

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e A

valia

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Osciloscoacutepio sem Traumas

10 Paulo Brites

Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

Coacutep

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e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 11

Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

Coacutep

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e A

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

Coacutep

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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32 Paulo Brites

Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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36 Paulo Brites

que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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46 Paulo Brites

Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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50 Paulo Brites

Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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56 Paulo Brites

Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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Measure

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XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

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Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

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O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

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Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

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Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

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Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

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Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

E aiacute

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Paacutegi

na5

Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

Paacutegi

na6

Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

na7

CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

na12

Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

na14

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

na17

CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

na18

Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

na25

acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

na26

Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

na28

CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

na35

O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

na39

CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

na40

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • CAPIacuteTULO 2
                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
                                                  • Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora
                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
                                                  • Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES
                                                  • Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR
                                                  • FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos
                                                  • Tempos de chaveamento nos MOSFETS
                                                  • - Paracircmetros importantes
                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
                                                  • Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI
Page 4: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

13wwwpaulobritescombr

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigosoDirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso no

tracircnsito nem sempre

Este livro natildeo tem a pretensatildeo de formar profi ssionais da Eletricidade mas quem sabe

desperta o ldquogigante adormecidordquo em muita gente

A intenccedilatildeo do livro eacute dar uma luz (literalmente) a qualquer ldquoser humanordquo para viver na nossa

Selva Eleacutetrica

Se vocecirc eacute do tipo nerd-curioso e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo

nuacutemero 1 eacute SEJA CUIDADOSO

DESLIGUE SEMPRE O DISJUNTOR ANTES DE COMECcedilAR A TRABALHAR PORQUE

ldquoO COISA RUIMrdquo ANDA SEMPRE A ESPREITA DOS DISTRAIacuteDOS E PRINCIPALMENTE DOS

ldquoMACHOtildeESrdquo QUE NAtildeO TEcircM MEDO DE CHOQUE (soacute de baratas)

LIV

RO

AM

OS

TR

A G

RAacute

TIS

PA

RA

AV

ALI

ACcedil

AtildeO

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

15wwwpaulobritescombr

CAPIacuteTULO 1

Onde vocecirc entenderaacute de forma simples o que signifi cam os termos tensatildeo corrente potecircncia volt ampegravere watt e coisas do gecircnero usados no dia a dia e todos noacutes

LIV

RO

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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O QUE Eacute OBRIGATOacuteRIO SABERNo mundo altamente tecnoloacutegico

em que vivemos cercado de equipamentos eletroeletrocircnicos por todos os lados eacute indispensaacutevel conhecer conceitos baacutesicos de Eletricidade

Natildeo pretendo com este livro que vocecirc se torne um profi ssional do ramo mas que saiba por exemplo entender as caracteriacutesticas eleacutetricas de um equipamento e resolver pequenos problemas domeacutesticos e natildeo ter que fi car a mercecirc por vezes de pseudos profi ssionais que se dizem ldquoeletricistasrdquo mas natildeo sabem o que estatildeo fazendo ou melhor (natildeo seria pior) fazem as coisas pelo ldquomeacutetodo de chutaacutegorasrdquo e seja o que Deus quiser (e se ele natildeo quiser o azar eacute seu)

Vou comeccedilar com dois conceitos fundamentais que vocecirc ouve e ateacute usa muitas vezes satildeo eles

tensatildeo ou ldquovoltagemrdquo e corrente

Que tal uma perguntinha para aquecer seus neurocircnios

Na ldquotomada da parederdquo tem dois buraquinhos (agraves vezes trecircs) certo

E o que tem nestes ldquoburaquinhosrdquo

Tensatildeo ou corrente

Aiacute depende enquanto natildeo tiver nada ligado na tomada soacute tem tensatildeo que tambeacutem costuma ser chamada de voltagem quando vocecirc ligar alguma coisa na tomada aiacute sim aleacutem da tensatildeo passa a existir corrente mais precisamente corrente eleacutetrica

O que estou afi rmando eacute que tensatildeo e corrente satildeo ldquocoisasrdquo diferentes (os fiacutesicos chamam de grandezas) embora muita gente ateacute ldquoeletricistasrdquo ache que eacute a mesma coisa

A maneira mais simples para se entender o signifi cado destas duas grandezas eacute atraveacutes de uma analogia hidraacuteulica

A eletricidade eacute ldquofeitardquo por eleacutetrons que satildeo partiacuteculas dos aacutetomos invisiacuteveis aos nossos olhos entatildeo vamos ldquosubstituirrdquo os eleacutetrons por aacutegua para fi car mais faacutecil de entender

Na fi g 1 temos uma caixa drsquoaacutegua um cano e uma torneira

Fig 1 - Um modelo hidraacuteulico para entender o que eacute tensatildeo e corrente

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Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

CAPIacuteTULO 2

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DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

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CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

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QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

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ISBN

978-85-9054974-1

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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10 Paulo Brites

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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12 Paulo Brites

CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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14 Paulo Brites

O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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20 Paulo Brites

IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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30 Paulo Brites

O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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36 Paulo Brites

Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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46 Paulo Brites

Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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50 Paulo Brites

Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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66 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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68 Paulo Brites

O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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70 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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74 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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80 Paulo Brites

Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Paulo Brites

Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

Coacutep

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

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A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

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CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

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Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

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Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

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Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

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E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

214 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

Coacutep

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e D

IVU

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CcedilAtilde

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ALG

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AS

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

215wwwpaulobritescombr

de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

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Tem alguma duacutevida

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

livro

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amos

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10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

livro

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amos

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Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

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amos

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14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

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amos

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Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

livro

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amos

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

livro

de

amos

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Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

livro

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amos

tra

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Tem alguma duacutevida

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

Coacutep

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Osciloscoacutepio sem Traumas

8 Paulo Brites

ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

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Osciloscoacutepio sem Traumas

10 Paulo Brites

Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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50 Paulo Brites

Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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54 Paulo Brites

Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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56 Paulo Brites

Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

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de

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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Measure

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XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

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Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

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94 Paulo Brites

O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

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Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

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Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

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Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

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Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

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E aiacute

Gostou

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Paacutegi

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Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

Paacutegi

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Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

na7

CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

na12

Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

na14

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

na17

CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

na18

Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

na25

acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

na26

Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

na28

CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

na35

O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

na39

CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

na40

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • Testando a ponte retificadora
                                                  • USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS
                                                  • CAPIacuteTULO 2
                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
                                                  • Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora
                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
                                                  • Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES
                                                  • Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR
                                                  • FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos
                                                  • Tempos de chaveamento nos MOSFETS
                                                  • - Paracircmetros importantes
                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
                                                  • Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI
Page 5: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

15wwwpaulobritescombr

CAPIacuteTULO 1

Onde vocecirc entenderaacute de forma simples o que signifi cam os termos tensatildeo corrente potecircncia volt ampegravere watt e coisas do gecircnero usados no dia a dia e todos noacutes

LIV

RO

AM

OS

TR

A G

RAacute

TIS

PA

RA

AV

ALI

ACcedil

AtildeO

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

17wwwpaulobritescombr

O QUE Eacute OBRIGATOacuteRIO SABERNo mundo altamente tecnoloacutegico

em que vivemos cercado de equipamentos eletroeletrocircnicos por todos os lados eacute indispensaacutevel conhecer conceitos baacutesicos de Eletricidade

Natildeo pretendo com este livro que vocecirc se torne um profi ssional do ramo mas que saiba por exemplo entender as caracteriacutesticas eleacutetricas de um equipamento e resolver pequenos problemas domeacutesticos e natildeo ter que fi car a mercecirc por vezes de pseudos profi ssionais que se dizem ldquoeletricistasrdquo mas natildeo sabem o que estatildeo fazendo ou melhor (natildeo seria pior) fazem as coisas pelo ldquomeacutetodo de chutaacutegorasrdquo e seja o que Deus quiser (e se ele natildeo quiser o azar eacute seu)

Vou comeccedilar com dois conceitos fundamentais que vocecirc ouve e ateacute usa muitas vezes satildeo eles

tensatildeo ou ldquovoltagemrdquo e corrente

Que tal uma perguntinha para aquecer seus neurocircnios

Na ldquotomada da parederdquo tem dois buraquinhos (agraves vezes trecircs) certo

E o que tem nestes ldquoburaquinhosrdquo

Tensatildeo ou corrente

Aiacute depende enquanto natildeo tiver nada ligado na tomada soacute tem tensatildeo que tambeacutem costuma ser chamada de voltagem quando vocecirc ligar alguma coisa na tomada aiacute sim aleacutem da tensatildeo passa a existir corrente mais precisamente corrente eleacutetrica

O que estou afi rmando eacute que tensatildeo e corrente satildeo ldquocoisasrdquo diferentes (os fiacutesicos chamam de grandezas) embora muita gente ateacute ldquoeletricistasrdquo ache que eacute a mesma coisa

A maneira mais simples para se entender o signifi cado destas duas grandezas eacute atraveacutes de uma analogia hidraacuteulica

A eletricidade eacute ldquofeitardquo por eleacutetrons que satildeo partiacuteculas dos aacutetomos invisiacuteveis aos nossos olhos entatildeo vamos ldquosubstituirrdquo os eleacutetrons por aacutegua para fi car mais faacutecil de entender

Na fi g 1 temos uma caixa drsquoaacutegua um cano e uma torneira

Fig 1 - Um modelo hidraacuteulico para entender o que eacute tensatildeo e corrente

LIV

RO

AM

OS

TR

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RAacute

TIS

PA

RA

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ACcedil

AtildeO

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

23wwwpaulobritescombr

Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

CAPIacuteTULO 2

LIV

RO

AM

OS

TR

A G

RAacute

TIS

PA

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ALI

ACcedil

AtildeO

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

25wwwpaulobritescombr

DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

LIV

RO

AM

OS

TR

A G

RAacute

TIS

PA

RA

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ALI

ACcedil

AtildeO

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

31wwwpaulobritescombr

CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

LIV

RO

AM

OS

TR

A G

RAacute

TIS

PA

RA

AV

ALI

ACcedil

AtildeO

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

36 wwwpaulobritescombr

QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

Paulo Brites

ISBN

978-85-9054974-1

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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10 Paulo Brites

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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12 Paulo Brites

CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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14 Paulo Brites

O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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20 Paulo Brites

IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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30 Paulo Brites

O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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36 Paulo Brites

Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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46 Paulo Brites

Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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50 Paulo Brites

Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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74 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Paulo Brites

Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

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CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

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Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

Coacutep

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

Coacutep

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

Coacutep

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

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CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

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Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

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Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

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Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

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E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

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de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

contatopaulobritescombr

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

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10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

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14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

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amos

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Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

livro

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amos

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

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de

amos

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

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Osciloscoacutepio sem Traumas

8 Paulo Brites

ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

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Osciloscoacutepio sem Traumas

10 Paulo Brites

Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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32 Paulo Brites

Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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36 Paulo Brites

que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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46 Paulo Brites

Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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50 Paulo Brites

Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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54 Paulo Brites

Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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56 Paulo Brites

Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

oacutepia

de

Ava

liaccedilatilde

o

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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72 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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88 Paulo Brites

Measure

Window

XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

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Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

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94 Paulo Brites

O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

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Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

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Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

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Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

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106 Paulo Brites

Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

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E aiacute

Gostou

Quer comprar

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Paacutegi

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Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

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Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

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CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

na12

Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

na14

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

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CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

na18

Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

na25

acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

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Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

na28

CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

na35

O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

na39

CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

na40

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • CAPIacuteTULO 2
                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
                                                  • Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora
                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
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                                                  • - Paracircmetros importantes
                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
                                                  • Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI
Page 6: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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O QUE Eacute OBRIGATOacuteRIO SABERNo mundo altamente tecnoloacutegico

em que vivemos cercado de equipamentos eletroeletrocircnicos por todos os lados eacute indispensaacutevel conhecer conceitos baacutesicos de Eletricidade

Natildeo pretendo com este livro que vocecirc se torne um profi ssional do ramo mas que saiba por exemplo entender as caracteriacutesticas eleacutetricas de um equipamento e resolver pequenos problemas domeacutesticos e natildeo ter que fi car a mercecirc por vezes de pseudos profi ssionais que se dizem ldquoeletricistasrdquo mas natildeo sabem o que estatildeo fazendo ou melhor (natildeo seria pior) fazem as coisas pelo ldquomeacutetodo de chutaacutegorasrdquo e seja o que Deus quiser (e se ele natildeo quiser o azar eacute seu)

Vou comeccedilar com dois conceitos fundamentais que vocecirc ouve e ateacute usa muitas vezes satildeo eles

tensatildeo ou ldquovoltagemrdquo e corrente

Que tal uma perguntinha para aquecer seus neurocircnios

Na ldquotomada da parederdquo tem dois buraquinhos (agraves vezes trecircs) certo

E o que tem nestes ldquoburaquinhosrdquo

Tensatildeo ou corrente

Aiacute depende enquanto natildeo tiver nada ligado na tomada soacute tem tensatildeo que tambeacutem costuma ser chamada de voltagem quando vocecirc ligar alguma coisa na tomada aiacute sim aleacutem da tensatildeo passa a existir corrente mais precisamente corrente eleacutetrica

O que estou afi rmando eacute que tensatildeo e corrente satildeo ldquocoisasrdquo diferentes (os fiacutesicos chamam de grandezas) embora muita gente ateacute ldquoeletricistasrdquo ache que eacute a mesma coisa

A maneira mais simples para se entender o signifi cado destas duas grandezas eacute atraveacutes de uma analogia hidraacuteulica

A eletricidade eacute ldquofeitardquo por eleacutetrons que satildeo partiacuteculas dos aacutetomos invisiacuteveis aos nossos olhos entatildeo vamos ldquosubstituirrdquo os eleacutetrons por aacutegua para fi car mais faacutecil de entender

Na fi g 1 temos uma caixa drsquoaacutegua um cano e uma torneira

Fig 1 - Um modelo hidraacuteulico para entender o que eacute tensatildeo e corrente

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

CAPIacuteTULO 2

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DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

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CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

Paulo Brites

ISBN

978-85-9054974-1

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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36 Paulo Brites

Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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46 Paulo Brites

Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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50 Paulo Brites

Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

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Clica aqui embaixo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

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CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

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Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

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CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

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Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

115wwwpaulobritescombr

A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

Coacutep

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

192 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

195wwwpaulobritescombr

Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

201wwwpaulobritescombr

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

203wwwpaulobritescombr

Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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204 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

209wwwpaulobritescombr

Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

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210 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

E daiacute

E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

214 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

215wwwpaulobritescombr

de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

contatopaulobritescombr

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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wwwpaulobritescombr

MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

livro

de

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

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Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

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Tem alguma duacutevida

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

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Osciloscoacutepio sem Traumas

8 Paulo Brites

ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

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Osciloscoacutepio sem Traumas

10 Paulo Brites

Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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32 Paulo Brites

Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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36 Paulo Brites

que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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46 Paulo Brites

Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

oacutepia

de

Ava

liaccedilatilde

o

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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Osciloscoacutepio sem Traumas

72 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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88 Paulo Brites

Measure

Window

XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

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Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

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Osciloscoacutepio sem Traumas

94 Paulo Brites

O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

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Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

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Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

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Osciloscoacutepio sem Traumas

106 Paulo Brites

Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

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E aiacute

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Paacutegi

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Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

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Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

na7

CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

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Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

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USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

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CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

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Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

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acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

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Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

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CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

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O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

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CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

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Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS
                                                  • CAPIacuteTULO 2
                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
                                                  • Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora
                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
                                                  • Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES
                                                  • Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR
                                                  • FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos
                                                  • Tempos de chaveamento nos MOSFETS
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                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
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Page 7: LIVRO AMOSTRA GRÁTIS PARA AVALIAÇÃO...Fundação CECIERJ e acabei sendo responsável por tudo (literalmente) que fosse ligado numa tomada ou usasse pilhas ou baterias. Muitas vezes

O que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidade

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Agora vocecirc entenderaacute o que signifi cam termos como positivo e negativo ldquocorrenterdquo contiacutenua ldquocorrenterdquo alternada e aprenderaacute o que eacute preciso saber para comprar certos equipamentos eletrocircnicos

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DOIS ldquoTIPOSrdquo DE TENSAtildeO DIFERENTES

No capiacutetulo anterior tratei de assuntos essenciais sobre Eletricidade e de algumas nomenclaturas que todos os ldquoseres humanosrdquo que vivem numa civilizaccedilatildeo como a nossa precisam conhecer

Procurei fi car no meio do caminho entre o teoacuterico e o praacutetico sem abusar do primeiro nem esquecer do segundo

Espero que tenha gostado Se chegou ateacute aqui entatildeo parece que SIM

Permita-me avanccedilar um pouco mais e tratar de coisas importantes sobre Eletricidade que vocecirc talvez ateacute tenha estudado na escola e a menos que tenha feito um curso teacutecnico ou engenharia eletroeletrocircnica nunca soube para que estudou aquilo Assim como tambeacutem natildeo sabe para que estudou PA PG logaritmos matrizes empuxo quantidade de movimento vetores e por aiacute vai

Como sempre gosto de fazer vou comeccedilar com uma pergunta

Vocecirc acha que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo eacute igual a de uma pilha ou da bateria do carro

Eacute possiacutevel que vocecirc ateacute tenha respondido ldquoclaro que NAtildeO satildeo iguaisrdquo e se respondeu dessa forma eu quero saber o porquecirc

Vocecirc talvez saiba que a tensatildeo da bateria do carro eacute de 12 volts e a da tomada eacute 127 ou 220V logo vocecirc ldquosabiamenterdquo concluiu que satildeo diferentes

Parabeacutens Vocecirc ouviu o galo cantar soacute natildeo sabe aonde

Mas natildeo eacute desta ldquodiferenccedilardquo de valores que eu estou falando e sim do ldquotipordquo de tensatildeo que cada uma fornece (a bateria e a tomada)

ldquoTipordquo de tensatildeo Como assim natildeo eacute tudo tensatildeo (ou corrente) no fi nal das contas

Natildeo A questatildeo estaacute na forma como cada uma eacute gerada mas este eacute um assunto um pouco ldquoindigestordquo e a rigor exigiria uma boa dose de teoria para ser explicado e da qual eu prometo fugir Entatildeo natildeo tem jeito vou ter que dar alguns chutes em prol da simplifi caccedilatildeo Tomara que eu consiga

O primeiro ponto eacute que a tensatildeo da ldquotomada da parederdquo que vocecirc recebe da concessionaacuteria de energia eleacutetrica eacute gerada de forma

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CAPIacuteTULO 3

Aqui vocecirc entenderaacute o que signifi ca fase neutro fi o terra e como natildeo tomar choque ao mexer numa instalaccedilatildeo eleacutetrica

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QUAL A DIFERENCcedilA ENTRE TERRA E NEUTROEste eacute um assunto bastante

importante e sobre o qual existe muita desinformaccedilatildeo

Grosso modo pode-se dizer que o que se entende por ldquoterrardquo em eletricidade eacute o planeta Terra mesmo ou seja solo cujo termo em inglecircs eacute ground

Fig 5 - Aterramento eleacutetrico

A forma mais simples de aterramento eleacutetrico eacute a que vemos na fi g 5 e consiste de uma barra de cobre enterrada no solo na entrada da edifi caccedilatildeo a qual eacute ligado um fi o que seguiraacute para o quadro de entrada onde estaacute o ldquoreloacutegiordquo e dali para dentro da residecircncia

Ele eacute de responsabilidade do consumidor e natildeo da concessionaacuteria e passou a ser obrigatoacuterio pela Lei Federal 11337 e que entrou em vigor em dezembro de 2007

Natildeo me aprofundarei mais sobre as teacutecnicas e regras para se fazer o aterramento pois natildeo eacute objetivo deste livro

O que interessa tratar aqui eacute qual a funccedilatildeo do aterramento ou ldquofi o terrardquo e entender porque ele eacute diferente do neutro

Jaacute falei um pouco sobre o neutro e agora podemos dar duas defi niccedilotildees para esclarecer a diferenccedila entre neutro e terra

NEUTRO Fio fornecido pela concessionaacuteria de energia eleacutetrica junto com a(s) fase(s) para o retorno da corrente eleacutetrica no circuito

TERRA Haste metaacutelica ligada agrave Terra na entrada de alimentaccedilatildeo No fi o terra natildeo deve haver corrente circulando

Da defi niccedilatildeo de Terra uma pergunta deve logo ser feita - se pelo Terra natildeo circula corrente para que ele serve entatildeo

Em poucas palavras a funccedilatildeo do aterramento eacute garantir a proteccedilatildeo das pessoas e equipamentos por isso tecnicamente o Terra e designado pela sigla PE que signifi ca Proteccedilatildeo Eleacutetrica

Mas como o tal aterramento funciona como proteccedilatildeo para as pessoas

Para responder a esta pergunta precisamos entender o que eacute o choque eleacutetrico Entatildeo vamos laacute

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CAPIacuteTULO 4

Vamos entender a ldquoconta de luzrdquo e acabar com o mito (ou besteira) de que 220V gasta menos ldquoluzrdquo

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220 VOLT ldquoGASTA MENOS LUZrdquo A BESTEIRA

Em primeiro lugar rogo-lhe encarecidamente que daqui para frente vocecirc natildeo diga mais ldquocoisasrdquo como estas - gasta mais ou menos luz - porque o que se ldquogastardquo ou melhor consome eacute energia eleacutetrica

Depois da bronca vamos ao mito de que a conta fi ca menor se usarmos 220 em vez de 127V (tem Zeacute Faiacutesca por aiacute que acredita nisto)

Para provar o que eu estou dizendo convido-o a relembrar o capiacutetulo 1 quando eu falei das etiquetas dos aparelhos

Um paracircmetro importante que aparece (ou deveria aparecer) sempre aleacutem da tensatildeo de trabalho (127 ou 220V) eacute a potecircncia em watts

Naquele momento eu mostrei tambeacutem que eacute importante saber a potecircncia pois atraveacutes dela podemos descobrir a corrente que vai passar no fi o e por consequecircncia a ldquogrossurardquo correta para o mesmo

Relembrados estes fatos voltemos agrave conta de ldquoenergia eleacutetricardquo

Vimos que a concessionaacuteria cobra pelo consumo de energia que eacute o resultado da multiplicaccedilatildeo da soma de potecircncias dos nossos

aparelhos pelo tempo que fi cam ligados daiacute o kWh (quilowatt hora) que eacute a energia eleacutetrica consumida

Perguntinha - onde apareceu o valor da tensatildeo neste caacutelculo

Resposta - natildeo apareceu logo o consumo natildeo depende da tensatildeo e sim da potecircncia

Um chuveiro de 5500W de potecircncia vai continuar consumindo 5500W esteja ele ligado em 127 ou 220V

Entatildeo qual a vantagem em usar 220V em vez de 127V

Para responder a esta pergunta voltemos a continha do capiacutetulo 1 lembre-se que para calcular a corrente nos fi os basta dividir a potecircncia pela tensatildeo aplicada

Vamos usar o chuveiro de 5500W para fazer as contas

1) Para 127V temos corrente igual a 5500127 igual a 433A

2) Para 220V temos corrente igual a 5500220 igual 25A

Uau Quase a metade da corrente

E daiacute Daiacute daacute uma olhada na

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CAPIacuteTULO 5

Este eacute um capiacutetulo para pessoas mais curiosas e com alguma habilidade e que queiram aprender a resolver coisas simples e uacuteteis em casa sobre eletricidade

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COMO SABER QUEM Eacute A FASE E O NEUTRO

Uma maneira que os eletricistas ldquomachotildeesrdquo utilizam para distinguir qual eacute o fi o da fase e do neutro eacute ver qual deles daacute choque

Bem este eacute o meacutetodo dos ldquomachotildeesrdquo e do Zeacute Faiacutesca porque os profi ssionais utilizam algum tipo de instrumento de teste para tirar a duacutevida

Em princiacutepio natildeo precisa ser nada muito sofi sticado e o que eu recomendo a vocecirc para comeccedilar eacute uma chave de teste similar a que vemos na fi g 1

Fig 1 - Chave de teste para identifi car fase e neutro

Dentro do cabo transparente destas chaves existe uma pequena lacircmpada que acende quando encostamos a ponta metaacutelica da mesma no terminal ou fi o que queremos analisar e ao mesmo tempo tocamos na parte metaacutelica no topo do cabo da chave

Fig 3 - Identifi cando o neutro com a chave de teste

Se a lacircmpada acender como na fi g 2 entatildeo esta eacute a fase se permanecer apagada trata-se do neutro ou entatildeo natildeo haacute tensatildeo chegando neste ponto

Fig 2 - Identifi cando a fase com a chave de teste

Atualmente existem chaves de teste similares a esta em que basta aproximar a parte metaacutelica da mesma ao terminal ou fi o e ela acenderaacute se a fase estiver chegando a ele sem que seja necessaacuterio tocar no contato do cabo

Veja a fi g 4

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127 OU 220V

Esta eacute uma questatildeo que pode ser relevante principalmente quando estamos num local onde natildeo conhecemos todas as tomadas ou natildeo sabemos se a rede eleacutetrica fornece 127 ou 220V

Eacute muito comum as pessoas viajarem e levarem um secador de cabelo um aparelho de som ou outro equipamento eleacutetrico e ao ligaacute-los na tomada sem se preocupar em saber antes qual o valor da tensatildeo fi carem frustradas porque ldquoqueimourdquo assim que foi ligado

Vamos entatildeo a algumas dicas uacuteteis

A primeira delas eacute verifi car se o aparelho tem uma chavezinha marcada 127220 ou 110220

Se tiver coloque-a na posiccedilatildeo 220 e ligue-o sem medo

Isso mesmo Se a rede for de 220V ele iraacute funcionar sem queimar obviamente porque vocecirc teve o cuidado de preparaacute-lo para receber a tensatildeo correta

E se a rede for de 127V (ou 110)

Bem ai ele natildeo iraacute funcionar ou funcionaraacute mal mas o importante eacute que natildeo queimaraacute

Por exemplo se for um secador de cabelo ele fi caraacute com baixa rotaccedilatildeo e esquentaraacute pouco mas natildeo vai queimar e neste caso vocecirc pode retornar a posiccedilatildeo da chavezinha para 127V sem ldquomedordquo

Em outras palavras se ligamos algo que estaacute preparado para receber 220V em uma rede de 127V apenas natildeo funciona ou funciona mal mas geralmente natildeo queima

Obviamente que se fi zermos ao contraacuterio ou seja ligar algo preparado para 127 em 220 o resultado eacute BUM

Aqui eu exagerei um pouquinho nem sempre teremos uma ldquoexplosatildeordquo e eacute possiacutevel que o aparelho nem chegue a queimar

Se vocecirc se esqueceu da recomendaccedilatildeo de colocar a chavezinha em 220V antes de ligar entatildeo como prega a Lei de Murphy vocecirc certamente ligou errado

Neste caso duas coisas podem ter acontecido

1) Ligou e ldquopuffrdquo apagou neste caso menos mal talvez soacute tenha queimado o fusiacutevel do aparelho e aiacute trocou taacute novo

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CAPIacuteTULO 6

Se vocecirc chegou ateacute o fi nal do capiacutetulo 5 entatildeo acho que vale a pena estender um pouco mais nossa conversa sobre Eletricidade e falar sobre as medidas de tensatildeo e como a partir delas podemos resolver alguns problemas domeacutesticos (de Eletricidade eacute claro)

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E agora vocecirc estaacute apto a medir todas as pilhas e baterias que vocecirc tem em casa

Fig 6 - Medindo a tensatildeo de uma pilha

Se vocecirc estaacute preocupado em levar choque ao fazer estaacute operaccedilatildeo encostando os seus dedos nos terminais da pilha fi que tranquilo

Para produzir uma corrente capaz de sentirmos os seus efeitos (choque eleacutetrico) precisamos de uma tensatildeo maior de 40 ou 50 volts o que natildeo eacute o caso aqui

Dando continuidade a este paraacutegrafo onde vocecirc aprendeu a praticar uma ldquonova modalidade de esporterdquo testar pilhas vamos tratar dos adaptadores ou fontes usados em telefones sem fi o e notebooks por exemplo

Minha cobaia desta vez seraacute a fonte do meu notebook

A maioria das fontes de notebook fornece 20V DC entatildeo sabendo disto jaacute devemos colocar a chave seletora do multiacutemetro em 200V

Fig 7 - Medindo a tensatildeo no plug de um notebook

Vocecirc notou que apareceu um sinal negativo na frente do valor 204V

Vocecirc saberia explicar porque isto aconteceu

Que tal entatildeo revisitar a paacuteg 28 laacute no capiacutetulo 2

Se a tensatildeo na saiacuteda do plug da fonte do notebook eacute DC e portanto tem polaridade logo ao colocar as ponteiras do multiacutemetro devemos prestar atenccedilatildeo a este fato caso contraacuterio apareceraacute o sinal negativo

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Fig 9 - Medida da tensatildeo em uma tomada

Se vocecirc achou estranho que a leitura do instrumento tenha sido de 1308V em vez de 127V posso afi rmar-lhe que isto eacute possiacutevel acontecer e estaacute dentro da toleracircncia permitida pelas normas teacutecnicas

Soacute mais uma coisinha antes de encerrar este capiacutetulo se vocecirc tem duacutevida quanto ao valor da tensatildeo a ser encontrado comece SEMPRE pela escala mais alta neste caso a de 750V

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo vamos tratar de diversos assuntos de muita utilidade para resolver pequenos problemas envolvendo Eletricidade e aparelhos eleacutetricos

Se eu fosse vocecirc natildeo deixaria de ler pode lhe render uma boa economia de dinheiro LI

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Observe como as ponteira satildeo colocadas fi rmemente em cada terminal do fusiacutevel

Se ele estiver bom o display mostraraacute uma leitura igual a da fi g 5 se o fusiacutevel estiver queimado (aberto) a leitura seraacute igual a a da fi g 4

Fig 6 - Testando um fusiacutevel de automoacutevel

Vejamos a seguir o teste de um fusiacutevel de vidro muito comum em diversos aparelhos eletroeletrocircnicos

Fig 7 - Testando um fusiacutevel de vidro bom

VERIFICANDO SE UM CABO DE FORCcedilA ESTAacute DEFEITUOSO

Este eacute outro tipo de problema muito comum que leva as pessoas a jogarem no lixo equipamentos que pararam de funcionar simplesmente por que cabo de forccedila apresentou defeito

O meacutetodo para verifi car se um cabo de forccedila estaacute defeituoso ou natildeo eacute bem similar ao utilizado para verifi car fusiacuteveis o que signifi ca que utilizaremos a mesma funccedilatildeo do multiacutemetro ou seja a de diodos

Temos que verifi car se haacute continuidade entre cada pino e cada ldquoburaquinhordquo correspondente na outra ponta do cabo

Reparou que eu disse ldquoverifi car se haacute continuidaderdquo

Ateacute aqui eu natildeo tinha usado esta expressatildeo que signifi ca que natildeo haacute interrupccedilatildeo entre uma ponta e a outra e portanto o multiacutemetro iraacute mostrar ldquo000rdquo (001 -002) no painel e tocar a buzininha (se tiver uma)

Fig 8 - Cabo de Forccedila

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CAPIacuteTULO 8

Este capiacutetulo eacute um pouco mais teacutecnico e nele vocecirc aprenderaacute entre outras coisas como instalar corretamente um interruptor

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ELETRICIDADE EM CASAToda casa ou escritoacuterio tem

lacircmpada e toda lacircmpada precisa de um interruptor para ligaacute-la e desligaacute-la sendo assim nada mais uacutetil que vocecirc saber como funciona um interruptor e como fazer a instalaccedilatildeo de um (corretamente) caso precise

Embora instalar um interruptor seja uma coisa simples ele exige um detalhe com relaccedilatildeo a seguranccedila que muito ldquoZeacute Faiacutescardquo desconhece

Um interruptor como o proacuteprio nome jaacute diz serve para ldquointerromperrdquo mas interromper o quecirc

Interromper o caminho da corrente eleacutetrica que sai de um terminal da rede passa pela lacircmpada (ou qualquer aparelho eleacutetrico) e retorna ao outro terminal

Na fi g 1 vocecirc acompanha o que foi explicado acima usando-se um interruptor de abajur que propositadamente estaacute aberto para vocecirc entender como funciona o circuito

Para a lacircmpada pendurada no teto por exemplo o interruptor na parede faz a mesma coisa que o interruptor de abajur mas vocecirc natildeo vecirc porque estaacute tudo embutido na parede como mostra a fi g 2

Fig 1 - Circuito mostrando a montagem de um interruptor

Entretanto quando fazemos uma instalaccedilatildeo embutida como a mostrada na fi g 2 e natildeo temos como ver o caminho dos fi os ldquoescondidosrdquo dentro da tubulaccedilatildeo na parede devemos tomar alguns cuidados

Fig 2 - Instalaccedilatildeo de um interruptorcom fi accedilatildeo embutida

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CAPIacuteTULO 9

Vamos falar um pouco sobre pilhas baterias e recarregadoresUm item cada vez mais presente em nossas vidas

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A primeira razatildeo eacute porque os recarregadores satildeo diferentes dependendo do tipo da pilha ou bateria e usar um recarregador inadequado pode danifi car a bateria

Fig 9 - Recarregador Ni-Cd e Ni-MH

O recarregador da fi g 9 pode ser utilizado para recarregar baterias tipo NiMH (como a da fi g 10) e Ni-Cd mas natildeo serve para baterias Li-ion e Li-Po

Entendeu agora porque eacute importante saber que tipo de bateria vocecirc estaacute usando para usar o recarregador correto

Fig 10 - Bateria recarregaacutevel Ni-MH

Nunca eacute demais lembrar que soacute podemos colocar no carregador baterias rechargeable (recarregaacuteveis) obviamente

Uma das principais diferenccedilas entre as baterias Ni-Cd e que elas assim como as NiMH possuem efeito memoacuteria enquanto as Li-ion natildeo

A propoacutesito vocecirc sabe o que eacute efeito memoacuteria

Quando uma bateria Ni-Cd ou NiMH eacute carregada tem ter sido totalmente descarregada ela comeccedila a sua carga a partir do quantidade de carga que ela ainda possui

Vamos fazer uma comparaccedilatildeo com uma caixa drsquoaacutegua Toda vez que vocecirc enche uma caixa drsquoaacutegua aleacutem de aacutegua entram tambeacutem resiacuteduos que vatildeo se acumulando do fundo da caixa e assim cada vez conseguimos colocar menos quantidade de aacutegua propriamente dita dentro da caixa

O que fazemos entatildeo Lavamos a caixa para retirar os resiacuteduos (leia-se lama) acumulados no fundo

Natildeo podemos lavar a bateria e o jeito eacute descarregaacute-la totalmente para entatildeo recarregaacute-la

Mas fi que atento pois este procedimento soacute eacute vaacutelido para as baterias Ni-Cd e NiMH

No caso das Li-ion e LiPo elas natildeo possuem efeito memoacuteria e natildeo devemos deixar que a carga chegue

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CAPIacuteTULO 10

Um dos itens mais importantes numa instalaccedilatildeo eleacutetrica eacute o disjuntorNeste capiacutetulo tratareis um pouco deles bem como de outros dispositivos de proteccedilatildeo

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protegida com o DR a energia seraacute desligada imediatamente e natildeo haveraacute choque nem choradeira

Natildeo vou tratar aqui da instalaccedilatildeo do DR porque eacute uma tarefa para um bom eletricista

Vale ressaltar entretanto que a instalaccedilatildeo do DR exige um sistema de aterramento ou PE para que ele funcione

Meu objetivo foi chamar atenccedilatildeo para este importante dispositivo de seguranccedila que deveria fazer parte de todas as construccedilotildees a partir de 1990 como prega a lei

Se faz parte ou natildeo eu natildeo sei mas sabendo que ele existe cabe a vocecirc tomar suas providecircncias

Vou concluir este capiacutetulo falando de mais um dispositivo de seguranccedila que eacute o DPS - Dispositivo de Proteccedilatildeo contra Surtos

Mas o que eacute um surto

Em poucas palavras podemos dizer que um surto eacute um pico de

Fig 4 - Crianccedila na iminecircncia de levar um choque se natildeo tiver DR na rede

tensatildeo muito alto que ocorre na rede eleacutetrica num curtiacutessimo intervalo de tempo (milissegundos) e natildeo chega a acionar o desligamento do disjuntor

Duas satildeo as principais cuasas de surto de tensatildeo

1) Queda de raios na proximidade da instalaccedilatildeo eleacutetrica

2) Desligamento e religamento muito raacutepido da energia provocado pela concessionaacuteria de energia

A fi nalidade do DPS eacute desviar para terra este surto de tensatildeo

Para instalaccedilatildeo do DPS deve-se consultar um eletricista

E assim chegamos ao fi nal do livro

A seguir teremos dois apecircndices sobre questotildees um pouquinho mais teoacutericas que vocecirc poderaacute ler se gostou do assunto e quiser se aprofundar um pouco mais sobre o ldquomundordquo da Eletricidade

Espero que a leitura lhe tenha sido uacutetil e prazeirosa

Natildeo eacute porque temos um assunto teacutecnico que a escrita tem quer se carrancuda como acontece na maioria dos livros

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APEcircNDICE I

Tratarei aqui embora superfi cialmente sobre a ldquodescobertardquo da Eletricidade e farei isto numa perspectiva histoacuterica mostrando como tudo teve origem

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natildeo eacute economicamente viaacutevel para ser utilizada em larga escala

Mas seraacute que seria possiacutevel se produzir Eletricidade por outros meios que os das reaccedilotildees quiacutemicas que deram origem a invenccedilatildeo e construccedilatildeo das pilhas

Em 1819 o dinamarquecircs Hans Christian Oslashrsted (a grafi a eacute estranha mesmo por que o nome eacute dinamarquecircs) deu o primeiro passo para que mais tarde se pudesse obter Eletricidade com o auxiacutelio do magnetismo ou imatildes como se diz popularmente

Oslashrsted realizou uma experiecircncia que vocecirc tambeacutem pode fazer e demonstrou que uma corrente eleacutetrica produz um campo magneacutetico ou em outras palavras uma corrente eleacutetrica passando por um fi o faz com que ao seu redor tenhamos um efeito similar ao de um imatilde (campo magneacutetico)

Vamos realizar a experiecircncia de Oslashrsted

Vamos precisar de uma bateria de 9V (nova) um pedaccedilo de mais ou menos 10 cm de um fi o qualquer e uma buacutessola que pode ser comprada em camelocirc

Se vocecirc tiver algum imatilde tambeacutem seraacute uacutetil mas natildeo servem aqueles de ldquogeladeirardquo pois satildeo muito fracos

Aproximando o imatilde da buacutessola vocecirc veraacute que agulha muda de direccedilatildeo porque a proximidade do campo magneacutetico do imatilde supera a forccedila do campo magneacutetico da Terra que eacute responsaacutevel pelo direcionamento ldquonaturalrdquo da agulha

Fig 7 - Material para experiecircncia de Oslashrsted

Agora vamos a experiecircncia propriamente dita

Conecte as duas pontas do fi o agrave bateria e aproxime o fi o da buacutessola e vocecirc veraacute que a agulha mudaraacute rapidamente de posiccedilatildeo

Faccedila isto rapidamente (em 10 ou 15 segundos) porque a bateria vai esquentar e iraacute descarregar

Natildeo se preocupe que natildeo daacute choque

Vocecirc acabou de entrar no tuacutenel do tempo e voltar a 1819

Cuidado para natildeo voltar de laacute falando dinamarquecircs

Veja o experimento na Fig 8

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APEcircNDICE II

Quem pretende estudar um pouco mais sobre Eletricidade precisa conhecer uma de suas leis mais importantes - a Lei de Ohm Ela eacute o Teorema de Pitaacutegoras da Eletricidade estaacute sempre presenteOutro assunto que natildeo pode deixar de ser entendido satildeo os circuitos seacuterie e paralelo Este apecircndice trataraacute disto tudo

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CIRCUITO SEacuteRIE E PARALELOEstes satildeo assuntos

importantiacutessimos para quem quer estudar e trabalhar com Eletricidade e que estatildeo relacionados com as Leis de Ohm

Um circuito eleacutetrico nada mais eacute que a interligaccedilatildeo entre um consumidor de energia uma lacircmpada por exemplo e uma fonte de tensatildeo (a tomada da parede uma pilha)

Bem este eacute o circuito mais simples que podemos ter mas podemos complicar um pouquinho colocando varias lacircmpadas tomadas para ligar aparelhos eleacutetricos e etc etc como acontece na vida real

Vamos fazer isto de duas maneiras possiacuteveis usando lacircmpadas de lanterna e pilhas para exemplifi car

Poderiacuteamos fazer com lacircmpadas ldquocomunsrdquo ou outros equipamentos mas fi caria mais difiacutecil para montar e fotografar e o resultado eu garanto que seraacute o mesmo

Observe atentamente o circuito da fi g 1

Observe que as lacircmpadas que no caso satildeo trecircs estatildeo ligadas uma a seguir da outra como se fossem aquelas linguiccedilas de churrasco que veem uma amarrada na outra

Fig 1 - Circuito seacuterie

Note que uma das extremidades da primeira lacircmpada vai ligada num polo da bateria fechando-se o circuito com a uacuteltima lacircmpada sendo ligada ao outro polo da bateria

Eacute faacutecil perceber que a corrente soacute tem uma opccedilatildeo que eacute passar por todas as lacircmpadas

O que vocecirc acha que aconteceraacute se uma lacircmpada queimar

Se vocecirc respondeu que nenhuma delas acenderaacute parabeacutens Eacute isso mesmo uma lacircmpada queimando o circuito fi ca interrompido e os eleacutetrons natildeo tecircm por onde passar e fechar o circuito saindo de um polo e chegando no outro

Esta eacute a primeira propriedade do circuito seacuterie a corrente eacute a mesma em todos os componentes do circuito

A outra propriedade do circuito seacuterie diz respeito a tensatildeo que

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Clica aqui embaixo

Tem alguma duacutevida

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

2 Paulo Brites

Editoraccedilatildeo Eletrocircnica fotos e capa

Paulo Brites

ISBN

978-85-9054974-1

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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Embora eu tenha duacutevidas que

coincidecircncias existam este livro fi cou

pronto na veacutespera de meu fi lho mais

novo Henrique completar 21 anos e

por isso dedico a ele como presente de

aniversaacuterio

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Natildeo queime seu multiacutemetro digital

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A quem se destina este livro

Eu diria que ele se destina a todas as pessoas curiosas e que gostam de ldquomexerrdquo com eletricidade e eletrocircnica quer seja como estudantes hobistas ou profi ssionalmente

Estamos na Era dos ldquomakersrdquo isto eacute dos ldquofazedoresrdquo

Pessoas que gostam de fazer modifi car consertar inventar

Uma aacuterea que mais tem se desenvolvido nos uacuteltimos tempos eacute a mecatrocircnica e junto com ela a roboacutetica e aiacute vem a necessidade de construir circuitos eletrocircnicos e fazer medidas para verifi car se estaacute tudo certo ou em caso contraacuterio descobrir porque natildeo funciona

E aiacute o estudante ou ldquocuriosordquo compra um multiacutemeto digital e fi ca a olhar para ele sem saber por onde comeccedilar Corre para o youtube encontra um viacutedeo aqui outro ali e vai aos trancos e barrancos tentando descobrir o que fazer

Natildeo tem meacutetodo vai mexendo como crianccedila com o brinquedo novo na matildeo E de repente laacute vem a frustraccedilatildeo o brinquedinho para de funcionar e aquela velha pergunta vem agrave tona onde foi que eu errei

Volta a Internet Reza pra ldquoSatildeo Googlerdquo a procura da soluccedilatildeo Futuca os foruns faz perguntas mas natildeo acha a resposta Desistir

Foi principalmente para esta pessoas curiosas fazedoras e que gostam de resolver tambeacutem seus problemas domeacutesticos de eletricidade e eletrocircnica que eu escrevi este pequeno livro mostrando como aprender a usar o multiacutemetro digital sem queimaacute-lo na primeira medida

Se vocecirc se enquadra nelas estaacute no lugar certo e se quiser ir mais a fundo tambeacutem

Ao ler estas paacuteginas vocecirc vai aprender a usar o multiacutemetro digital ldquocom meacutetodordquo comeccedilando pelo comeccedilo Paulo Brites

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro

vocecirc estaacute praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos

Autorais nordm 9610 de 19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro

sem autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei

(o que pode lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute

todo o trabalho que ele devotou para elaborar o material

portanto peccedilo-lhe que mais por uma questatildeo de consciecircncia

do que legal natildeo o faccedila

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10 Paulo Brites

L E I AAVISO IMPORTANTE

Lidar com Eletricidade pode ser perigoso

Dirigir um carro mais ainda

A vantagem em Eletricidade eacute que vocecirc mesmo pode se prevenir de acidentes se for cuidadoso

no tracircnsito nem sempre

Se vocecirc eacute do tipo fazedor e pretende fazer alguns reparos domeacutesticos a recomendaccedilatildeo nuacutemero 1 eacute

SEJA CUIDADOSO

e a nuacutemero 2 eacute SEJA CUIDADOSO

Ah Eu jaacute iacutea me esquecendo a nuacutemero 3 tambeacutem

Siga esta regra na Eletricidade e na vida e natildeo tenha medo de ser feliz

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SumaacuterioCapiacutetulo Zero O que eacute preciso saber para natildeo queimar o multiacutemetro 12

Capiacutetulo 1 A primeira medida a gente nunca esquece 17

Capiacutetulo 2 Usando a escala de ldquoresistecircnciardquo27

Capiacutetulo 3 E as correntes como mediacute-las33

Capiacutetulo 4 Eacute bom saber antes de comprar um DMM (Digital Multi Meter)39

Capiacutetulo 5 O que eacute um multiacutemetro TRUE RMS 53

Capiacutetulo 6 Os multiacutemetros X-TUDO 61

Capiacutetulo 7 O multiacutemetro do eletricista66

Capiacutetulo 8 Teoria na praacutetica 70

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12 Paulo Brites

CAPIacuteTULO ZERO

O QUE Eacute PRECISO SABER PARA NAtildeO QUEIMAR O MULTIacuteMETRO

Trecircs conceitos baacutesicos de Eletricidade satildeo fundamentais saber para usar um multiacutemetro com seguranccedila e sem queimaacute-lo

tensatildeo corrente e resistecircncia

Se vocecirc sabe BEM do que se trata talvez possa pular este capiacutetulo senatildeo ele eacute

OBRIGATOacuteRIO

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14 Paulo Brites

O que vamos medir com um multiacutemetro

Basicamente um multiacutemetro seja digital ou analoacutegico eacute utilizado para medir trecircs grandezas fundamentais da eletricidade tensatildeo tambeacutem chamada de voltagem corrente ou amperagem e resistecircncia eleacutetrica

Destas trecircs eu diria que a tensatildeo pode ser considerada a mais importante de todas porque se natildeo existe tensatildeo natildeo existe corrente e portanto natildeo faz sentido falar em resistecircncia que eacute uma grandeza que relaciona a tensatildeo com a corrente Sendo assim nada mais oacutebvio que comeccedilar perguntando se vocecirc sabe explicar a diferenccedila entre tensatildeo e corrente

Natildeo quero me aprofundar muito neste assunto aqui e se natildeo sabe sugiro que leia meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo

Entretanto natildeo posso deixar de mencionar mesmo que superfi cialmente a ldquodiferenccedilardquo entre tensatildeo e corrente usando a claacutessica comparaccedilatildeo da caixa drsquoagua com uma torneira que apresento na fi g1

No meio do caminho entre a caixa drsquoagua e a torneira natildeo tem uma pedra como disse Drummond em seu poema mas sim um hidrocircmetro que a companhia de aacutegua e esgoto usa para cobrar o quanto de aacutegua vocecirc consumiu durante o mecircs

Vamos ldquofi ngirrdquo que a aacutegua passando no cano e no hidrocircmetro eacute a corrente eleacutetrica

Vocecirc concorda que o hidrocircmetro soacute vai marcar alguma coisa se a torneira for aberta

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CAPIacuteTULO 1

A PRIMEIRA MEDIDA A GENTE NUNCA ESQUECE

Este seraacute talvez o momento mais emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo depois de aprender a andar de bicicleta sem rodinhas

Hora de fazer as primeiras medidas de tensatildeo

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IMPORTANTE Sugiro fortemente que vocecirc coloque uma proteccedilatildeo neste terminal

como um pedaccedilo de fi ta cobrindo-o para evitar utilizaacute-lo por distraccedilatildeo

Repare que ao lado dele estaacute escrito unfused o que signifi ca ldquosem fusiacutevelrdquo e portanto se vocecirc utilizaacute-lo de forma incorreta teraacute uma grande chance de ter que se

despedir ldquopara semprerdquo do seu primeiro multiacutemetro

A confi guraccedilatildeo da fi g1 natildeo eacute a uacutenica possivel Podemos encontrar situaccedilotildees como as mostradas nas fi gs 2 e 3 onde temos quatro bornes e natildeo apenas trecircs mas o importante eacute que sempre teremos um borne marcado COM onde colocaremos a ponteira preta

Feitas estas observaccedilotildees iniciais importantiacutessimas e jaacute sabendo onde espetar as ponteiras estamos a ldquoum passo do paraiacutesordquo ou seja das medidas de tensatildeo das pilhas e baterias que vocecirc jaacute deve ter separado para este momento tatildeo emocionante da sua vida de ldquofazedorrdquo que mereceraacute ateacute uma foto no facebook

Multiacutemetro na matildeo e laacute vamos noacutes colocar a chave seletora na posiccedilatildeo correta Eu disse C O R R E T A

Que tal voltar a fi g3 do capiacutetulo zero Para facilitar a sua vida coloquei um destaque desta fi gura aqui e chamei de fi g4 Vamos medir tensatildeo mas olhando a fi g4 vemos duas possibilidades A do retacircngulo

vermelho e do retacircngulo azul Qual escolher eis a questatildeo

Como vocecirc vai medir pilhas que fornecem tensatildeo contiacutenua teraacute que escolher uma das posiccedilotildees dentro do retacircngulo vermelho agrave esquerda

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Observe que o sinal negativo desapareceu num passe de maacutegica como era esperado que ocorresse porque agora as ponteiras estatildeo posicionadas de forma ldquocorretardquo isto eacute vermelha no positivo da pilha e preta no negativo

Entretanto a leitura no display foi 1520 e natildeo 151 como na fi g5

Ops 1520 volts Eacute isso mesmo

Claro que natildeo neacute

Repare que a chave seletora estaacute em 2000m que como jaacute vimos corresponde a 2000mV portanto o valor da tensatildeo da pilha eacute 1520mV ou1520V

Qual a vantagem de usar uma escala ou a outra eacute isso que vocecirc quer saber

A escala de milivolts nos daacute uma leitura com mais exatidatildeo com trecircs casas decimais depois da viacutergula (ou ponto) em vez de apenas duas como acontece na escala de 20V

A vantagem vai depender de se necessitar obter um valor mais exato ou apenas aproximado

Deixo por sua conta fazer esta experiecircncia usando a posiccedilatildeo 200V e tire suas proacuteprias conclusotildees

Sugiro ainda que procure outras ldquocoisasrdquo que possa medir tensatildeo ou voltagem como alguns dizem mas atente-se que seja ldquocontinuardquo ou DC

Por exemplo fontes de telefone sem fi o notebooks ou outras trapizongas que vocecirc encontrar pela vida mas natildeo se esqueccedila se natildeo tiver ideia do valor a ser medido comece sempre por uma escala maior porque ldquoo que abunda natildeo prejudicardquo natildeo eacute mesmo

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24 Paulo Brites

Agora vamos medir tensotildees das tomadas Muita calma nesta hora e bota calma nisso

As tensotildees das tomadas apresentam valores bem maiores que os que vocecirc mediu ateacute aqui e embora quem ldquodecircrdquo choque seja a corrente quanto maior a tensatildeo em geral maior seraacute a corrente e portanto o choque e porque natildeo dizer maior seraacute o ldquorisco de vidardquo ou pior o ldquorisco de morterdquo

Mas isto eacute assunto para o meu livro ldquoO que todas as pessoas precisam saber sobre Eletricidaderdquo que se vocecirc ainda natildeo leu natildeo sabe o que estaacute perdendo

Passado o primeiro paraacutegrafo que poderia ser chamado ldquocolocando terrorrdquo e o segundo ldquoos nossos comerciaisrdquo vamos ao que interessa

Decirc uma olhadinha no destaque em azul da fi g4 na paacutegina 20 e veja que agora ao lado da indicaccedilatildeo V temos um siacutembolo que lembra um til (~) e corresponde a tensatildeo de ldquocorrenterdquo alternada onde temos apenas dois valores 200 e 750 (neste caso)

Pois bem as tensotildees das tomadas deveratildeo ser medidas usando uma destas duas posiccedilotildees e usando a ldquoregra de outrordquo comece com 750 por seguranccedila

As ponteiras continuam no mesmo lugar soacute que agora natildeo precisamos nos preocupar com ldquoas coresrdquo isto eacute a polaridade porque tensatildeo alternada natildeo tem positivo e negativo ldquofi xordquo jaacute que eacute ldquoalternadardquo

Tudo certo e conferido hora da foto pro facebook que vocecirc confere na fi g7

Como eu sabia que a rede eleacutetrica onde ia ser feita a medida natildeo era de 220V pude escolher a posiccedilatildeo 200V sem receio de queimar o multiacutemetro e obtive 1308V que eacute bem proacuteximo do valor ldquoofi cialrdquo 127V

Medir tensotildees de tomadas natildeo eacute a uacutenica uacutetilidade das escalas de tensatildeo AC pode-se medir saiacuteda de transformadores tambeacutem

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CAPIacuteTULO 2

USANDO A ESCALA DE ldquoRESISTEcircNCIArdquo

PORQUE AgraveS VEZES RESISTIR Eacute PRECISO

Este capiacutetulo seraacute dedicado a escala ocirchmica ou de medida de resistecircncias

Seraacute um capiacutetulo pequeno mas nem por isso pode ser considerado de pouca importacircncia

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Viva Georg Simon OHM

Nossas proacuteximas medidas estaratildeo relacionadas agraves ldquodescobertasrdquo que este alematildeo fez laacute por volta de 1826

Vocecirc jaacute sabe o que a corrente disse para a tensatildeo - ldquoeu natildeo existo sem vocecircrdquo e para haver corrente tem que ter uma ldquocoisardquo ligada agrave fonte de tensatildeo e esta ldquocoisardquo faraacute com que a corrente seja maior ou menor dependendo da ldquoresistecircnciardquo que ela impotildee agrave passagem da corrente

Todo este lero-lero acima serviu para dizer que pode ser uacutetil medir a resistecircncia da ldquocoisardquo a qual eacute expressa em ohms cuja unidade foi escolhida para homenagear o alematildeo (nada mais justo) ou tambeacutem pela letra grega ldquoocircmegardquo () que parece (soacute parece) uma ferradura

Que tal voltar agrave fi g 1 da paacutegina 19 que eu repito aqui embaixo para relembrar que no borne do meio apareceu esta ldquoferradurardquo e portanto vocecirc que eacute um gecircnio jaacute concluiu sabiamente que a ponteira vermelha vai continuar ali quando quisermos medir as resistecircncias do senhor Ohm A ponta preta eacute ldquoimexiacutevelrdquo (como disse um ministro) fi ca sempre em COM

Agora que vocecirc jaacute sabe onde vai colocar as ponteiras para medir resistecircncias eacute hora de escolher a posiccedilatildeo da chave seletora e isto pode ser visto na fi g2

Nela vocecirc veraacute que existem cinco possibilidades que satildeo as seguintes

2000k - 200k - 20k - 2000 e 200

A posiccedilatildeo 2000k eacute a mesma coisa que

2 megaohm que eacute o maacuteximo valor de resistecircncia que este multiacutemetro mede e eu diria que eacute razoaacutevel e sufi ciente para um principiante ou hobista mas vocecirc iraacute precisar de ldquocoisa melhorrdquo no futuro se quiser se tornar um profi ssional

Abordarei isto em outro capiacutetulo por enquanto aprenda a ldquomexerrdquo com este futucando a vontade

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O que eacute OBRIGATOacuteRIO saber antes de medir resistecircncias

Nunca jamais em tempo algum se pode medir resistecircncias com o equipamento ligado a menos que vocecirc queira correr o risco de queimar o seu multiacutemetro ou ateacute explodiacute-lo na sua cara

Sendo assim preste muita atenccedilatildeo (eu disse MUITA) quando for medir tensotildees para que a chave seletora natildeo esteja em nenhuma posiccedilatildeo de resistecircncia mostrada na fi g2

Outra questatildeo que eu coloco como obrigatoacuteria eacute a verifi caccedilatildeo do estado das ponteiras

Antes de efetuar qualquer medida seja tensatildeo resistecircncia ou corrente devemos adotar o seguinte procedimento

1) Colocamos a chave seletora na menor posiccedilatildeo de medida de resistecircncia (neste caso 200ohms)

2) Unimos fortemente as duas pontas (unidos venceremos) e observamos a leitura no display que deveraacute ser zero Na praacutetica eacute possivel encontrar um valor ligeiramente maior mas que natildeo deve chegar a um

No exemplo da fi g3 obteve-se 001 que eacute bem proacuteximo de zero portanto aceitaacutevel

Valores um pouco maiores indicam dois tipos de problemas

1) Ponteiras defeituosas Troque-as por outras ldquoconfi aacuteveisrdquo e comprove

2) Mau contato na chave seletora produzidos por desgatesmuito comuns em equipamentos de baixa qualidade os ldquofamososrdquo Shing Lin

Por que eacute importante fazer esta verifi caccedilatildeo Se encontramos um valor natildeo nulo siginifi ca que estaremos introduzindo um erro na leitura qualquer que seja ela

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CAPIacuteTULO 3

E AS CORRENTESCOMO MEDIacute-LAS

Medir correntes eacute sempre mais trabalhoso que medir tensotildees mas agraves vezes temos que encarar as difi culdades e natildeo adianta reclamar

Entatildeo vamos aprender como medir correntes e parar de resmungar

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36 Paulo Brites

Analisando as escalas de corrente do multiacutemetro digital

Se medir a corrente for inevitaacutevel entatildeo relaxa e mede mas com cuidado

Uma observaccedilatildeo importante eacute que a maioria dos multiacutemetros digitais soacute mede corrente continua e este eacute o caso do nosso modelo-cobaia

Portanto que fi que bem claro que vocecirc NAtildeO poderaacute medir com ele a corrente de consumo de um aparelho eleacutetrico da sua casa

Vamos voltar a dar uma olhada na aacuterea do retacircngulo verde da fi g3 laacute do capitulo zero que eu estou colocando aqui ao lado com maior destaque para analisarmos

Note que temos quatro posiccedilotildees que ollhando de cima para baixo satildeo 2000 20m 200m e 10

Estranhos estes valores natildeo eacute

Vejamos O primeiro deles 2000 corresponde a 2mA O segundo eacute 20mA e o terceiro 200mA Nada de estranho entatildeo vocecirc concorda

O tal 2000 eacute apenas uma maneira enrolada de escrever 2mA (dois miliamperes) para complicar a vida das pessoas

Entatildeo vocecirc jaacute sabe que seu multiacutemetro digital pode medir corrente contiacutenuas que vatildeo desde a escala de 2mA ateacute a de 200mA e sinto lhe dizer que istoagraves vezes eacute muito pouco

Ah E as ponteiras onde fi cam

Ateacute aqui nada muda A preta fi ca em COM e a vermelha continua no borne marcado com VmA que vocecirc usou ateacute agora para medir tensotildees e resistecircncias

Observe que ao lado dele haacute um ponto de exclamaccedilatildeo dentro de um triacircngulo e a expressatildeo 500mA fused que quer dizer protegido com fusiacutevel ateacute 500mA para alegria dos distraiacutedos

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CAPIacuteTULO 4

Eacute BOM SABER ANTES DE COMPRAR UM DMM

(Digital Multi Meter)

Se vocecirc pretende ter um multiacutemetro digital apenas para os primeiros socorros domeacutesticos natildeo precisa ler este capiacutetulo mas se sua intenccedilatildeo eacute se profi ssionalizar a leitura seraacute uacutetil

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Tantas marcas e modelos o que comprar Oh duacutevida cruel

Reforccedilando o que eu disse na chamada do capiacutetulo tudo dependeraacute dos seus objetivos o que natildeo invalida a tese inicial de que vocecirc deve comeccedilar com um modelo simples e baratinho

Vocecirc acabou de tirar a carta de motorista natildeo vai querer sair por aiacute dirigindo uma Ferrari natildeo eacute mesmo

Agora que vocecirc jaacute sabe pilotar o teco-teco e supondo que vocecirc tomou gosto pela eletrocircnica e quer sair para voos mais altos aiacute sim precisaraacute de um Boeing quero dizer um instrumento melhor

Mas o que eacute um instrumento melhor

Exatidatildeo precisatildeo e resoluccedilatildeo trecircs informaccedilotildees importantes

Sempre defendi a ideia que eacute preciso saber o signifi cado das informaccedilotildees para que possamos tomar decisotildees com mais confi anccedila

Natildeo podemos nos basear no que o vendedor diz porque em geral ele pouco ou nada sabe sobre o que estaacute vendendo

No caso dos multiacutemetros digitais se prentendemos comprar um instrumento melhor eacute preciso comeccedilar entendendo o signifi cado de trecircs paracircmetros essencias que satildeo exatidatildeo ou acuraacutecia precisacirco e resoluccedilatildeo

A palavra acuraacutecia que vem do inglecircs accuracy pode soar estranha para muita gente e o pior eacute que agraves vezes eacute confundida com precisatildeo ateacute mesmo em alguns manuais de multiacutemetros digitais como vemos no exemplo da fi g1 Felizmente esta

confusatildeo natildeo eacute cometida por todos os fabricantes nacionais que traduzem accuracy por precisatildeo e natildeo como exatidatildeo como poderemos ter a oportunidade de constatar olhando a fi g2 a seguir

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46 Paulo Brites

Precisamos entender o que cada uma signifi ca porque eacute aiacute que comeccedila a confusatildeo

Vou pegar para comeccedilar o exemplo da fi g4 onde temos 312 O diacutegito cheio (3 neste caso) quer dizer que teremos trecircs diacutegitos depois do ponto decimal (de 0 a 9 cada um) entretanto o 12 diacutegito signifi ca que teremos apenas 2 valores (0 ou 1) na parte inteira

Taacute confuso

Apelando para os chineses que dizem que uma fi gura vale mais que mil palavras olhe a fi g6 onde temos trecircs exemplos de multiacutemetros

Percebeu que o numerador da fraccedilatildeo corresponde ao primeiro nuacutemero da leitura

Ele costuma ser chamado de MSD = More Signifi cant Digit (Diacutegito Mais Signifi cativo)

Tem tambeacutem o LSD = Least Signifi cant Digit (Diacutegito Menos Signifi cativo) Decirc uma olhada na fi g7 antes de continuarmos

Notou tambeacutem que nos trecircs casos o diacutegito cheio eacute igual a trecircs

E natildeo pense que eacute coincidecircncia que nos trecircs casos temos sempre trecircs diacutegitos depois do ponto decimal que podem variar de 0 a 9 cada um

Vocecirc desconfi a qual eacute a relaccedilatildeo entre uma coisa e a outra

Vai pensando Em breve volto ao assunto

Entretanto nem todos os fabricantes seguem esta regrinha

Alguns preferem expressar o nuacutemero de contagens (aliaacutes parece mais honesto) em vez do nuacutemero de diacutegitos e aiacute temos mais confusatildeo

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50 Paulo Brites

Ahan Como eacute que eacute Explica de novo

Muito bem Veja soacute 005 de 1800V = 00009V = 900V e uma contagem (LSD = diacutegito menos signifi cativo) eacute igual a

00001V = 100V ou 900V + 100V = 1000V = 1mV = 0001V logo o valor medido pode estar entre 17999V e 18010V

E se fosse +- 005 +3d o que mudaria

Vamos pensar um pouquinho

Neste caso teriacuteamos 3 contagens (LSD) = 3 x 00001 = 300V e portanto 900 V + 300 V = 1200 V = 12mV o que nos leva a concluir que podemos ter 17988V ou 18012V (1800 +- 00012)

Isto pode parecer um pouco de preciosismo e ateacute tendo a concordar que na maioria das situaccedilotildees do dia a dia natildeo se precisa levar em conta entretanto julguei pertinente tratar do assunto que pode ser uacutetil para teacutecnicos mais avanccedilados ou para quem vai prestar concursos

Seguranccedila - um toacutepico importante

Antes de terminar este capiacutetulo preciso apresentar-lhe a um item das especifi caccedilotildees dos multiacutemetros digitais que geralmente eacute negligenciado pelos compradores mas que eacute muito importante porque refere-se agrave seguranccedila do usuaacuterio

Observe o destaque com a seta vermelha na fi g 9 onde aparece uma legenda com a seguinte inscriccedilatildeo CAT I - 600V

Dependendo do instrumento poderaacute aparecer tambeacutem como

CAT II CAT III ou CAT IV e a tensatildeo ao lado poderaacute ser 600V ou 1000V

Vocecirc sabe o que estas informaccedilotildees signifi cam

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Eacute bem provaacutevel que natildeo mas natildeo fi que triste pois apenas os bons profi ssionais sabem e como vocecirc eu suponho eacute um principiante natildeo tem obrigaccedilatildeo de saber ou melhor natildeo tinha porque a partir de agora fi caraacute sabendo

Posso comeccedilar dizendo que para hobistas e fazedores esta informaccedilatildeo natildeo chega a ser relevante mas natildeo custa falar um pouco dela

Trata-se de um padratildeo estabelecido pela norma IEC-1010 de 1988 que estabelece as caracteriacutesticas de construccedilatildeo fiacutesica dos multiacutemetros conforme sua aplicaccedilatildeo associadas agrave exposiccedilatildeo do equipamento a sobre tensotildees (transientes) estabelecendo a distacircncia segura que pode ser usado em relaccedilatildeo a fonte de energia

A tabela ao lado nos mostra os valores de tensatildeo de cada categoria

Para um hobista ou ateacute mesmo um teacutecnico em eletrocircnica um instrumento CAT I - 600V que eacute o mais comum atende perfeitamente o mesmo natildeo se pode dizer em se tratando do uso por eletricistas entretanto natildeo irei aprofundar mais sobre assunto a intenccedilatildeo aqui foi apenas alertaacute-lo para algo pouco divulgado

Na fi g10 obtida de um cataacutelogo da Minipa vocecirc tem uma visatildeo geral das categorias e suas aplicaccedilotildees

Ah Jaacute iacutea esquecendo veja a seguir as respostas da paacuteg47

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CAPIacuteTULO 5

O QUE Eacute UM MULTIacuteMETROTRUE RMS

Muita gente ainda tem duacutevidas sobre o que eacute um valor TRUE RMS aliaacutes nem sabe direito o que signifi ca RMS

Este eacute um capiacutetulo que pretende esclarecer isto defi nitivamente

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Para iniacutecio da conversa o que eacute valor RMS

Para entender o que eacute um voltiacutemetro True RMS parece oacutebvio que eacute preciso que vocecirc entenda primeiro o que eacute um valor RMS

O termo ldquotruerdquo signifi ca verdadeiro Entatildeo seraacute existe um RMS de mentirinha e outro ldquoverdadeirordquo eacute isso

Vamos ver

A sigla RMS signifi ca Root Mean Square que ldquoem bom portuguecircsrdquo quer dizer Raiz Meacutedia Quadraacutetica tambeacutem denominado de Valor Efi caz

Hum Isto estaacute cheirando a matemaacutetica

Entatildeo vamos a ela sem medo de ser feliz

Antes de tudo que tal destrincharmos cada uma destas palavrinhas separadamente para tentar entender o que signifi cam juntas

Comecemos com ldquoraizrdquo e ldquoquadraacuteticardquo

Por exemplo dois elevado ao quadrado eacute igual quatro (22 = 4) Encontrar ou ldquoextrair a raiz quadrada de 4 eacute descobrir qual o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 4 que neste exemplo noacutes sabemos que eacute 2

Entatildeo qual eacute a raiz quadrada de 25 Ora eacute o nuacutemero que elevado ao quadrado daacute 25 e ldquoo precircmio vai para o nuacutemero 5rdquo

Depois desta breviacutessima revisatildeo sobre raiz quadrada para acordar seus neurocircnios dorminhocos falemos das meacutedias (que neste caso natildeo satildeo de cafeacute com leite)

Em matemaacutetica podemos calcular diversos tipos de meacutedia e a mais comum de todas eacute a meacutedia aritmeacutetica que embora natildeo seja de interesse em nosso ldquoestudordquo sobre RMS irei abordaacute-la natildeo soacute como curiosidade mas tambeacutem para ajudaacute-lo a compreender o que vem pela frente

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56 Paulo Brites

Meacutedia aritmeacutetica uma revisatildeo raacutepida

Suponhamos que numa determinada escola para o aluno passar de ano tenha que obter meacutedia aritmeacutetica sete em quatro avaliaccedilotildees

Assim ele teraacute que somar 28 pontos nas quatro avaliaccedilotildees porque 28 dividido por 4 eacute igual a 7 logo se ele tirou 4 na primeira prova 6 na segunda 9 na terceira ateacute aqui soacute somou 19 pontos entatildeo ele vai ter que se virar para tirar 9 na quarta avaliaccedilatildeo

Esta eacute a meacutedia aritmeacutetica E a meacutedia quadraacutetica como se faz

Ela eacute um pouquinho mais sofi sticada e menos usada no dia-a-dia mas muito importante quando falamos de tensotildees e correntes alternadas que eacute o nosso caso neste capiacutetulo

Por defi niccedilatildeo

Parece confuso mas natildeo eacute Vamos entatildeo a um exemplo numeacuterico

Usando as notas do aluno vadio do exemplo teremos primeiro que fazer a meacutedia aritmeacutetica dos quadrados das quatro notas ou seja

(42+62+92+92) divide 4 = 214 divide 4 = 535

Se quiseacutessemos achar a Raiz Meacutedia Quadraacutetica teriacuteamos que extrair a raiz quadrada de 535 que daacute aproximadamente 7314 (a conta foi feita com calculadora)

Neste caso o aluno passaria (se eles descobrirem vatildeo pedir para mudar a metologia de caacutelculo)

Mas qual seria o interesse de se extrair a raiz da meacutedia quadraacutetica

No caso das notas nenhum mas tratando-se de medidas de tensotildees e correntes alternadas este caacutelculo eacute muito importante como veremos Deixemos este assunto das meacutedias temporariamente de lado e passemos a algumas consideraccedilotildees sobre a correntetensatildeo alternada

Meacutedia quadraacutetica eacute a raiz quadrada da meacutedia aritmeacutetica dos quadrados dos valores

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CAPIacuteTULO 6

OS MULTIacuteMETROS X-TUDO

Neste capiacutetulo vou falar um pouco sobre os multiacutemetros digitais que medem vaacuterias outras grandezas fiacutesicas aleacutem de tensatildeo corrente e resistecircncia - os multiacutemetros X-Tudo

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64 Paulo Brites

Por exemplo a funccedilatildeo HOLD eacute uma das quais eu destaco como muito uacutetil e raramente eacute usada pelos teacutecnicos

Antes de explicar como usar esta funccedilatildeo eu pergunto - o que signifi ca HOLD

Natildeo precisa pedir para o Google traduzir eu explico De um modo geral hold pode ser traduzido como prender ou segurar

Seraacute que vocecirc jaacute estaacute desconfi ando o que vai acontecer com a leitura no display quando o hold for acionado

Isso mesmo a leitura vai fi car presa ou poderiacuteamos dizer pausada e assim vocecirc natildeo precisa fi car olhando para o multiacutemetro enquanto tenta colocar a ponteira naquele lugar diacutefi cil e correr o risco de provocar um curto acidental encostando-a onde natildeo deveria

Melhor ainda se for auto-hold que permite que a leitura seja congelada quando fi car estaacutevel

Praacutetico natildeo eacute Vocecirc jaacute havia pensado nisto

Outra aplicaccedilatildeo interessante da funccedilatildeo hold eacute a anotaccedilatildeo de valores variaacuteveis em uma tabela Podemos dar um hold e parar para fazer a anotaccedilatildeo calmamente

Outras caracteriacutesticas que valem a pena ser observadas na compra de um instrumento melhor satildeo

- auto range efetua mudanccedila de escalas automaticamente mas pode tornar a leitura mais lenta dependendo do multiacutemetro

- auto desligamento importante para economizar bateria

- bargrarph eacute uma opccedilatildeo interessante quando queremos observar variaccedilotildees na tensatildeo ou corrente

Assim como sugeri no meu livro Osciloscoacutepio sem Traumas aqui tambeacutem vale a pena pesquisar os manuais e viacutedeos na Internet antes de decidir lembrando sempre que nem tudo poderaacute ser contemplado ao mesmo tempo

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66 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 7

O MULTIacuteMETRO DO ELETRICISTA

O verdadeiro eletricista precisa de um multiacutemetro digital mas neste caso com algumas caracteriacutesticas diferentes dos utilizados pelos eletrocircnicos e hobistas Veremos quais neste capiacutetulo

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68 Paulo Brites

O que haacute de diferente

Os multiacutemetros usados por eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo apresentam o aspecto mostrado na fi g1

Eles costumam ser chamados em portuguecircs de alicate amperiacutemetro e em inglecircs satildeo conhecidos como clamp ammeter

O que haacute de especial neles

Vocecirc deve ter notado que haacute um gatilho que quando pressionado abriraacute aquele anel vermelho que serviraacute para abraccedilar o fi o como mostra a fi g2

O principal motivo desta diferenccedila eacute que para os eletricistas e teacutecnicos de refrigeraccedilatildeo pode ser muito importante saber o valor da corrente no circuito

Como vocecirc aprendeu no capiacutetulo 3 para medir a corrente no circuito precisamos interrompecirc-lo para introduzir o amperiacutemetro no meio do caminho ou tecnicamente falando em seacuterie com o circuito

Entretanto em se tratando de um circuito eleacutetrico esta praacutetica de interromper o circuito natildeo apenas eacute desconfortaacutevel pois o local fi caria agraves escuras por algum tempo mas tambeacutem eacute perigosa em certo casos

Para resolver a encrenca sem precisar cortar a veia para fazer o cateterismo e matar o paciente pode-se fazer uma espeacutecie de ressonacircncia magneacutetica no circuito e medir a corrente que nele circula de forma natildeo envasiva usando as propriedades do eletromagnetismo

O eletromagnetismo nos diz que quando uma corrente eleacutetrica passa por um fi o entatildeo estabelece-se em torno dele um campo magneacutetico de valor proporcional agrave intensidade desta corrente e portanto se captarmos este campo podemos descobrir a corrente de forma indireta e com tudo agraves claras

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70 Paulo Brites

CAPIacuteTULO 8

TEORIA NA PRAacuteTICA

Chegamos ao fi nal do livro e espero que seu multimetro ainda esteja vivo (e vocecirc tambeacutem)

Vamos entatildeo a algumas experiecircncias praacuteticas interessantes que vocecirc pode fazer com a teoria que aprendeu

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74 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Verifi cando potenciocircmetros

Uma falha muito comum nos potenciocircmetros eacute apresentar variaccedilotildees bruscas da resistecircncia entre A e C ou B e C (fi g4) ao girarmos o eixo do mesmo

Haacute casos em que esta variaccedilatildeo pode ser provocada por sujeira na parte metaacutelica do cursor o que pode ser resolvido com algum spray de limpa contatos

NAtildeO USE WD40 OU SIMILARES

Para verifi car o potenciocircmetro sem desmontaacute-lo podemos usar a escala ocirchmica do multiacutemetro digital

Inicialmente vocecirc deve medir a resistecircncia entre os terminais A e B e conferir se corresponde ao valor da resistecircncia do potecircnciocircmetro

Se esiver acima de 10 nem precisa continuar porque natildeo tem conserto Supondo que ele passou neste teste eacute hora de conferir como ele se comporta quando variamos o cursor como mostra a fi g5

Colocamos uma das ponteira do multiacutemetro num dos terminais do potenciocircmetro (A ou B como na fi g4) e a outra ponteira no terminal C

A seguir variamos lentamente o eixo e observamos a resistecircncia no display que deveraacute ir de zero ohm (ou proacuteximo) ateacute o valor maacuteximo do potenciocircmetro que vocecirc jaacute havia medido anteriormente

Durante esta variaccedilatildeo do eixo a leitura no display deveraacute subir (ou descer) sem intermitecircncia o que indicaria um dos problemas citados nos paraacutegrafos anteriores

Lembre-se que existem dois tipos de potenciocircmetros lineares e logariacutetmicos cujas curvas de variaccedilatildeo da resistecircncia satildeo diferentes

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Assunto tratado como mais detalhes no capiacutetulo 7 do meu livro Eletrocircnica para Estudantes Hobistas e Inventores

Experiecircncia nordm 3 - Verifi cando cabos de forccedila e similares

Uma falha bastante comum e que leva muitas pessoas a jogar no lixo torradeiras grills ferros de passar roupa entre outros eletrodomeacutesticos eacute o fi o partido

Por exemplo enrolar o fi o do ferro de passar em volta dele como se vecirc na fi g6 acaba partindo o fi o internamente no local indicado em vermelho

Nem sempre a identifi caccedilatildeo do fi o partido pode ser feita visualmente ou com o tato o que leva as pessoas a julgarem que o ferro queimou e mandar consertar natildeo vale a pena

Se vocecirc chegou ateacute aqui na leitura deste livro eacute porque eacute um fazedor e certamente talvez possa consertar o ferro e ajudar o planeta Tirando a tampinha da parte de traacutes vocecirc

veraacute as duas pontas de fi o chegando aos terminais Basta colocar o multiacutemetro na escala de continuidade e medir entre cada terminal e o pino da tomada (com o ferro desligado da tomada eacute claro)

Aacutes vezes eacute necessaacuterio fazer alguns movimentos junto a dobra do fi o para constatar que ele estaacute realmente partido

Se em pelo menos uma das medidas vocecirc natildeo escutar o apitinho signifi ca que o fi o estaacute mesmo partido e aiacute eacute soacute comprar outro e trocar salvando o planeta de mais um lixo no fundo de algum rio

Suponhamos que natildeo eacute seu dia de sorte e vocecirc concluiu que o fi o natildeo estaacute partido mas o fato eacute que a dona patroa estaacute reclamando que o

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80 Paulo Brites

Eacute assim tambeacutem na vida

Para quem soacute tem dez reais no bolso um real eacute muita coisa mas quem tem um milhatildeo na conta bancaria nem percebe a diferenccedila

Chego ao fi nal do livro com o desejo que lhe tenha sido uacutetil e a esperanccedila que vocecirc natildeo tenha queimado o seu multiacutemetro mesmo sendo um Shing Lin

Sinta-se a vontade para fazer criacuteticas e mandar sugestotildees pelo meu e-mail

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Paulo Brites

Eletrocircnica para

Estudantes Hobistas amp Inventores

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2016

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Algumas palavras iniciais

Quando eu comecei a estudar Eletrocircnica ainda viviacuteamos na Era da Vaacutelvula e os transistores comeccedilavam a chegar por aqui muito timidamente e pelo que lembro soacute existia o CK722 que servia para tudo

As minhas primeiras aulas sobre transistores no curso teacutecnico foram um horror Os ldquoprofessoresrdquo eram dois estudantes de engenharia (natildeo vem ao caso de que escola) totalmente despreparados para dar aula em um curso teacutecnico e queriam calcular a velocidade do eleacutetron dentro do cristal semicondutor e outras bizarrices do gecircnero

Eu me perguntava por que quando estudei as vaacutelvulas anteriormente com um engenheiro natildeo precisei aprender a calcular com que velocidade o eleacutetron saia do caacutetodo e chegava agrave placa Aprendi sim e muito bem com o meu inesqueciacutevel Prof Franccedila como se polarizava uma vaacutelvula como se utilizavam as suas curvas e como se fazia o circuito funcionar

Era isto que eu queria saber sobre os transistores e que aqueles ldquoprofessoresrdquo estudantes de engenharia natildeo ensivam porque tambeacutem natildeo sabiam

Natildeo desisti Mesmo sem Internet e sem Google era 1967 descobri um pequeno livrinho da RCA americana que consegui que chegasse agraves minhas matildeos aqui no Brasil (natildeo perguntem como consegui esta faccedilanha nem lembro mais) e que explicava com muita clareza como o transistor funcionava

Por volta de 1970 quando comecei a dar aula de Eletrocircnica aquele livrinho era a minha fonte de inspiraccedilatildeo para preparar as aulas

Para encurtar este prefaacutecio antes que ele se transforme numa auto biografi a quero dizer que ano apoacutes ano venho percebendo que se precisa simplifi car cada vez mais a maneira de ensinar para quem estaacute comeccedilando a estudar alguma coisa seja Eletrocircnica ou o que for

Estamos no seacuteculo XXI e os meacutetodos de ensino e muitos livros ainda estatildeo no seacuteculo XIX

No meu ponto de vista primeiro o aprendiz precisa entender para que serve aquilo que estatildeo tentando lhe ensinar Mais tarde se for do seu interesse ele iraacute se aprofundar no assunto

Costumo resumir este meu ldquomeacutetodo didaacuteticordquo dizendo - ningueacutem precisa saber como funciona o aparelho digestoacuterio para almoccedilar e jantar

Este seraacute o caminho seguido neste livro - primeiro a gente come depois a gente digere a comida

Espero que funcione e que vocecirc natildeo tenha uma indigestatildeo de conhecimentos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 1 Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudar 13 Continuando as compras 14

Capiacutetulo 2 Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetroVai ser emocionante

Tensatildeo ou voltagem por onde tudo comeccedila 17 Mais uma escala do multiacutemetro 21

Capiacutetulo 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

Sem resistor natildeo daacute pra ser feliz 25 Resistor resistecircncia e coacutedigo de cores 26 Finalmente o coacutedigo de cores 27 Descobrindo o valor da resistecircncia do resistor do resistor atraveacutes do coacutedigo de cores 28 Algumas complicaccedilotildees com o coacutedigo de cores 29 Por que tantos tamanhos de resistores 31

Capiacutetulo 4 Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm Comeccedilando a usar resistores 33 Calculando o valor de um resistor ou conhecendo a Lei de Ohm34 Montando o circuito e fazendo algumas mediccedilotildees 35 Uma conclusatildeo importante 36 Medindo corrente 37 Caracteriacuteticas do circuito seacuterie 39 Usando a Lei de Ohm para descobrir a corrente 39

Capiacutetulo 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees Trats-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Um blaacute-blaacute-blaacute preliminar mas importante 41 Testando diodos com o muacuteltiacutemetro digital 43 Algumas consideraccedilotildees sobre o teste de diodos 44 Descobrindo se o diodo estaacute OK ou natildeo 44 Uma aplicaccedilatildeo para os diodos os circuitos retifi cadores 45

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Da tensatildeo alternada para a contiacutenua 45 Funcionamento de uma ponte retifi cadora 49 Entra em cena o capacitor 51 O que se usa na praacutetica 52 Retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte 53 Comeccedilando a construir uma fonte de alimentaccedilatildeo 54 Como escolher um diodo 57 Capiacutetulo 6 Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

O que eacute um transistor 60 Da teoria para a praacutetica 62 Como funciona um transistor 63 Vamos praticar acendendo o LED com o dedo 65 Substituindo o dedo por um resistor 67 Aprendendo a polarizar um transistor 68 Alguns paracircmetros dos transistores BJT 69 Identifi cando base emissor e coletor e testando um transistor com um multiacutemetro digital71 Como descobrir o hfe de um transistor 75 Trabalhando com o transistor PNP 76

Capiacutetulo 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3 Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemplo Estudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros Resistores especiais sensores ou transdutores 78 LDR - Light Dependence Resistor 78 Sensores teacutermicos NTC e PTC 79 Outros sensores 81 Potenciocircmetros e reostatos 81 Qual a diferenccedila entre potenciocircmetro e resostato82 Potenciocircmetro linear ou logariacutetico 83 Jaacute ouviu falar em trimpots 85

Capiacutetulo 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeo Neste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

Reguladores de tensatildeo integrados 87 Por que precisamos de reguladores de tensatildeo 87 Reguladores de tensatildeo de trecircs terminais 89 Eacute fazendo que se aprende 90 Entendendo um pouco os paracircmetros dos reguladores de tensatildeo 91 Regulador de tensatildeo com saida ajustaacutevel 93 A primeira montagem a gente nunca esquece 95

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Capiacutetulo 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

O que eacute um diodo Zener 98 O diodo Zener na praacutetica 100 Paracircmetros de um diodo Zener 101 Colocando a teoria na praacutetica 102 Foacutermulas para o caacutelculo do resitor shunt 104

Capiacutetulo 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia Capacitacircncia e capacitor 107 Tipos de capacitores 108 Entendendo os valores dos capacitores 109 O que satildeo multiplos e sub multiacuteplos 110 Os capacitores eletroliacuteticos 114 O comportamento do capacitor em corrente contiacutenua 117 O comportamento do capacitor em corrente alternada 121 O que eacute reatacircncia capacitiva 124 O importante conceito de impedacircncia 126

Capiacutetulo 11 Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Polarizando o transistor bipolar 129 Entendendo o que eacute ganho136 Vantagens de desvantagens de cada confi guraccedilatildeo 136 Aumentando o ganho de um amplifi cador 140 Paracircmetros dos transistores e regiotildees de operaccedilatildeo 141 O transistor Darlington 144 Testando o Darligton com o multiacutemetro Digital 145

Capiacutetulo 12 Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepiticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

Algumas palavras sobre luz 148 Dissecando o espectro eletromagneacutetico151 Foto diodos e foto transistores152 O acoplador oacuteptico154

Capiacutetulo 13 Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas e suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

Blaacute-blaacute-blaacute preliminar sobre indutores 157

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores Breves noccedilotildees sobre eletromagnetismo 158 O indutor em corrente contiacutenua 165 O indutor em corrente alternada 169 Reatacircncia indutiva170 Releacute uma aplicaccedilatildeo do eletromagnetismo171 A impedacircncia no circuito RL 174 A impedacircncia do alto falante174

Capiacutetulo 14 Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico Multiacutemetro Analoacutegico por onde tudo comeccedilou176 Como o multiacutemetro analoacutegico mede tensatildeo177 Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microampeiacutemetro179 Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico 179 Como medir resistecircncia como o amperiacutemetro analoacutegico 181 O painel do multiacutemetro analoacutegico182 Testando diodos e transistores com o multiacutemetro analoacutegico185 Ohms por volt uma especifi caccedilatildeo importante188 Testando capacitores com multiacutemetro analoacutegico190 Capiacutetulo 15 Neste diodo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5 Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e SCHOTTKY

SCRs TRIACs e DIACs193 Epecifi caccedilotildees de SCRs e TRIACs196 O que eacute um DIAC198 Como testar um DIAC200 Diodo Schokley e diodo Schoktty200

Capiacutetulo 16 Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar um pouco dos IGBTs

Field Eff ect Transistor mas pode me chamar de FET203 FETs simbologia nomenclaturas e etc204 Polarizando os FETs205 O que eacute um MOSFET ou IGFET207 MOSFET modo depleccedilatildeo ou enriquecido208 Alguns paracircmetros importantes dos MOSFETs211 O que eacute um IGBT214

Referecircncias bibliograacutefi cas 216

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 1

Onde trataremos do que vocecirc precisa ter em matildeos para comeccedilar a estudar e aprender Eletrocircnica

Se vocecirc jaacute for um ldquoiniciadordquona Eletrocircnica

poderaacute dispensar a leitura deste capiacutetulo

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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O que eacute obrigatoacuterio para comeccedilar a estudarNas lojas de eletrocircnica vocecirc

encontraraacute multiacutemetros digitais de qualidade razoaacutevel por menos de cinquenta reais e que atenderatildeo plenamente seus estudos iniciais

Comece com um modelo baacutesico similar ao da fi g1 mesmo que vocecirc esteja com dinheiro sobrando

Multiacutemetros muito sofi sticados acabaratildeo lhe confundindo neste estaacutegio inicial dos estudos

Fig 1 - Mult iacutemetro Digi ta l

Este eacute um dos pensamentos do holandecircs Comenius considerado o pai da didaacutetica moderna que viveu entre 1592 e 1670 (isso mesmo) e que iraacute nortear todo o trabalho deste livro

Em outras palavras para aprendermos alguma coisa de verdade precisamos praticar e no caso da Eletrocircnica precisamos de algumas ferramentas e peccedilas para realizar experimentos e tirar conclusotildees que nos faccedilam entender os conceitos e teorias para o resto da vida para nunca mais nos esquecermos delas

Natildeo daacute para aprender Eletrocircnica de verdade sem que tenhamos em matildeos um multiacutemetro digital portanto natildeo comece a ler o capiacutetulo 2 sem providenciar antes um deles para sua bancada (mesmo que ela seja a mesa da cozinha)

Isso custa muito caro

Bem os preccedilos podem variar de uns vinte reais ateacute mil ou mais

ldquoA educaccedilatildeo deveria comeccedilar pelos sentidos pois as experiecircncias sensoriais obtidas por meio dos objetos seriam internalizadas e mais tarde interpretadas pela razatildeordquo

Segure sua ansiedadeSe este eacute o seu primeiro

multiacutemetro a vontade de sair mexendo em tudo eacute irresistiacutevel (tambeacutem jaacute fui crianccedila) mas segure a sua ansiedade ateacute ser orientado e natildeo transformar felicidade em tristeza em poucos minutos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 2

Vocecirc vai comeccedilar a aprender a usar o multiacutemetro

Vai ser emocionante

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAntes poreacutem vocecirc precisa

lembrar que existem dois ldquotiposrdquo de tensatildeo uma chamada de ldquocorrente contiacutenuardquo e a outra de ldquocorrente alternadardquo

Se vocecirc natildeo sabe disso entatildeo veja meu livro de Eletricidade onde este assunto estaacute bem explicado no capiacutetulo 2

As pilhas e baterias fornecem tensatildeo do ldquotipo corrente contiacutenuardquo e a principal caracteriacutestica eacute que ela tem uma polaridade bem defi nida com um polo positivo e outro negativo

Por convenccedilatildeo o polo positivo costuma ser identifi cado pela cor vermelha e o polo negativo pela cor preta

A ldquocorrenterdquo continua eacute abreviada pela sigla CC ou DC (em inglecircs Direct Current) e representada pelo siacutembolo mostrado na fi g2

Fig2 - Siacutembolo de ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Agora temos que escolher a escala correta atraveacutes da chave rotativa

Sugiro que vocecirc acompanhe a fi g3 com seu multiacutemetro na matildeo

Pode haver uma pequena variaccedilatildeo de um marca para outra principalmente nos modelos mais caros mas o importante eacute que vocecirc procure a posiccedilatildeo onde estaacute o siacutembolo de ldquocorrenterdquo contiacutenua que foi mostrado na fi g2 e estaacute em destaque na fi g3

No nosso exemplo estaacute na parte superior agrave esquerda

Fig3 - Posiccedilotildees da chave seletora para ldquoCorrenterdquo Contiacutenua

Se vocecirc eacute um bom observador deve ter notado que neste ldquoblocordquo existem cinco possibildades de escolha que estatildeo identifi cadas por 1000 200 20 2000m e 200m

Estes nuacutemeros se referem ao valor maacuteximo de tensatildeo contiacutenua que a escala pode medir

Por exemplo se vocecirc vai medir uma tensatildeo de 500V teraacute que usar a posiccedilatildeo marcada com ldquo1000rdquo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 3

Neste capiacutetulo estudaremos um componente sempre presente nos circuitos eletrocircnicos o resistor

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresDescobrindo o valor da resistecircncia do resistor

atraveacutes do coacutedigo de coresDentre os resistores que foram sugeridos para vocecirc comprar tem

alguns com as seguintes coresmarron-preto-vermelho e mais uma faixa que pode ser ouro ou prata que eacute a toleracircncia

Pegue um destes resistores como as cores indicadas acima e acompanhe na tabela abaixo para ver como seraacute feita a leitura do seu valor em ohms

Neste caso temos marron = 1 preto = 0 e vermelho = 2 poreacutem como eacute a terceira faixa ela signifi ca ldquovezes 100rdquo ou ldquodois zerosrdquo e o valor nominal do resistor eacute 1000 ohms que tambeacutem pode ser expresso como 1kohm (lembre-se que ldquokrdquo corresponde a mil)

Eacute provaacutevel que ainda exista uma quarta faixa na cor ouro que corresponde a 5 de toleracircncia entatildeo na hora que formos medir a resistecircncia destes resistores poderemos encontrar um valor entre 950 e 1050 ohms e estaacute tudo certo

No kit de resistores que foi sugerido para vocecirc comprar deve ter tambeacutem um resistor com as cores marron - preto - laranja

Qual eacute o valor deste resistor

Se vocecirc respondeu 10000 ohms ou 10 kohms e eu tenho certeza que respondeu parabeacutens

Supondo que a uacuteltima faixa eacute ouro entre que valores este resistores pode variar

Seria interessante que vocecirc conseguisse outros resistores e praticasse a leitura dos seus valores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 4

Neste capiacutetulo comeccedilaremos a estudar a funccedilatildeo do resistor nos circuitos

Para isso precisaremos estudar a relaccedilatildeo dos resistores com a tensatildeo e a corrente eleacutetrica ou a famosa Lei de Ohm

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Voltemos ao nosso circui to Vol temos ao nosso circui to da f ig 2 para responder da f ig 2 para responder porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistor em seacuter ie com o LED resistor em seacuter ie com o LED e qual o seu valor Para ta l e qual o seu valor Para ta l usaremos a Lei de Ohmusaremos a Lei de Ohm

A pr imeira coisa que vocecirc A pr imeira coisa que vocecirc precisa saber eacute que os precisa saber eacute que os LEDs natildeo suportam uma LEDs natildeo suportam uma tensatildeo maior que 3V em tensatildeo maior que 3V em seus terminais e portanto se seus terminais e portanto se ele for l igado diretamente agrave ele for l igado diretamente agrave bater ia de 9V era uma vez bater ia de 9V era uma vez um LED tatildeo boni t inho donde um LED tatildeo boni t inho donde vocecirc certamente jaacute concluiu vocecirc certamente jaacute concluiu porque precisamos usar o porque precisamos usar o resistorresistor

Estabeleceremos que a Estabeleceremos que a tensatildeo no LED seraacute apenas tensatildeo no LED seraacute apenas 2V o que nos daacute 7V sobre o 2V o que nos daacute 7V sobre o resistorresistor

Outro ponto que precisamos Outro ponto que precisamos saber para apl icar a Lei de saber para apl icar a Lei de Ohm e encontrar o valor Ohm e encontrar o valor do resistor eacute saber qual a do resistor eacute saber qual a corrente que o LED consomecorrente que o LED consome

O valor exato soacute pode ser O valor exato soacute pode ser obt ido atraveacutes do fabr icante obt ido atraveacutes do fabr icante mas na praacutet ica podemos mas na praacutet ica podemos trabalhar com 20mA que eacute t rabalhar com 20mA que eacute um valor bem usual para a um valor bem usual para a maior ia dos LEDs de maior ia dos LEDs de 5mm5mm

De posse destas duas De posse destas duas informaccedilotildees jaacute podemos informaccedilotildees jaacute podemos fazer as contasfazer as contas

Basta div id i r 7V por Basta div id i r 7V por 20mA o que nos daraacute 35020mA o que nos daraacute 350Entretanto este natildeo eacute um Entretanto este natildeo eacute um valor comercial O que valor comercial O que faremos entatildeofaremos entatildeo

Optaremos por 470Optaremos por 470 que que eacute um valor bem comum eacute um valor bem comum garant indo assim que a garant indo assim que a corrente no LED f icaraacute um corrente no LED f icaraacute um pouco menor que 20mA e natildeo pouco menor que 20mA e natildeo corremos o r isco de queimaacute-corremos o r isco de queimaacute-lolo

Montando o circuito e fazendo mediccedilotildeesFinalmente chegou a hora Finalmente chegou a hora

de montar o c i rcui to da de montar o c i rcui to da f ig2 e prat icar tudo que foi f ig2 e prat icar tudo que foi expl icado ateacute aqui expl icado ateacute aqui

Na f ig4 vocecirc tem a Na f ig4 vocecirc tem a montagem do circui to e a montagem do circui to e a medida da tensatildeo apl icada a medida da tensatildeo apl icada a ele que se lecirc no mult iacutemetro ele que se lecirc no mult iacutemetro digi ta l como 936Vdigi ta l como 936V

Embora noacutes tenhamos Embora noacutes tenhamos considerado 9V nos nossos considerado 9V nos nossos Fig 4 - Medindo a tensatildeo da bateria

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 5

Comeccedilaremos a estudar o primeiro componente eletrocircnico propriamente dito e suas aplicaccedilotildees

Trata-se do DIODO semicondutor e os circuitos retifi cadores

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Testando diodos com o multiacutemetro digitalVamos explorar mais Vamos explorar mais

uma apl icaccedilatildeo para o seu uma apl icaccedilatildeo para o seu mult iacutemetro digi ta l que eacute o mult iacutemetro digi ta l que eacute o teste de diodosteste de diodos

Pegue o seu mult iacutemetro Pegue o seu mult iacutemetro e coloque a chave seletora e coloque a chave seletora na posiccedilatildeo onde existe o na posiccedilatildeo onde existe o siacutembolo de um diodo como siacutembolo de um diodo como mostrado na f ig6mostrado na f ig6

Fig 6 - Posiccedilatildeo da chave para teste de diodos no multiacutemetro digital

O proacuteximo passo seraacute pegar O proacuteximo passo seraacute pegar o diodo 1N4007 e apl icar a o diodo 1N4007 e apl icar a ele as ponteiras vermelha ele as ponteiras vermelha e pretas das duas maneiras e pretas das duas maneiras indicadas nas f igs 7a e7bindicadas nas f igs 7a e7b

Na f ig7a o diodo estaacute Na f ig7a o diodo estaacute polar izado diretamente A polar izado diretamente A ponteira preta (negat iva) ponteira preta (negat iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Veja a le i tura no Veja a le i tura no display display em cada casoem cada caso

Fig 7a- Diodo polarizado diretamente

Na f ig 7b o diodo estaacute Na f ig 7b o diodo estaacute polar izado inversamente A polar izado inversamente A ponteira vermelha (posi t iva) ponteira vermelha (posi t iva) estaacute l igada no lado da faixa estaacute l igada no lado da faixa que corresponde ao caacutetodoque corresponde ao caacutetodo

Fig 7b- Diodo polarizado inversamente

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Antes de analisarmos como este circuito iraacute fazer a ldquomaacutegicardquo de transformar uma senoacuteide numa onda completa pulsante como a da fi g 14 vamos ver como ele aparece na praacutetica mostrando um recorte de uma placa de um equipamento

Fig 16 - Ponte retifi cadora com diodos

Haacute uma outra maneira dele aparecer nos circuitos que eacute de forma integrada como se vecirc na fi g 17 onde os quatro diodos estatildeo ldquoescondidosrdquo na pastilha com quatro terminais

Fig 17- Ponte retifi cadora integrada

Funcionamento da ponte retif icadoraNa fi g 18 temos a confi guraccedilatildeo

baacutesica de um circuito retifi cador em ponte onde vemos que a alimentaccedilatildeo AC estaacute ligada aos pontos A e B e a carga representada por um resistor estaacute entre os pontos C e D Note que jaacute foi usado o siacutembolo de ldquoterrardquo ou ground para vocecirc ir se familiarizando com a forma como satildeo desenhados os esquemas dos equipamentos

Para entender como este circuito consegue transformar a onda senoidal de entrada em uma onda pulsante positiva aproveitando os dois semi-ciclos da senoacuteide vamos analisaacute-lo em duas etapas

Fig 18- Circuito retifi casdor em Ponte

Na fi g 19 veremos o comportamento dos diodos durante o semi-ciclo positivo e na fi g 20 durante o semi-ciclo negativo

Note que os quatro diodos denomidados D1 D2 D3 e D4 conduziratildeo dois a dois de cada vez

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescarga ateacute o ponto B do proacuteximo semiciclo

Graccedilas agrave colocaccedilatildeo do capacitor de fi ltro a tensatildeo na carga passaraacute a ter a forma de onda mostrada na fi g23 que jaacute daacute para perceber que estaacute se aproximando de uma tensatildeo contiacutenua

Fig 23 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador meia onda

Repare que ainda existe uma ondulaccedilatildeo que eacute denominada riplle (leia-se ripocircu) a qual podemos fazer que seja bem reduzida dependendo do valor do capacitor de fi ltro escolhido ou melhor calculado

Por enquanto natildeo trataremos do valor do capacitor vamos nos

Fig 24 - Forma de onda com capacitor de fl ltro no retifi cador de

onda completa

O que se usa na praacuteticaParece oacutebivio que a retifi caccedilatildeo de

onda completa fornece uma tensatildeo contiacutenua de melhor qualidade do que a meia onda o que poderia nos levar a pensar que esta natildeo deve ser usada na praacutetica

Entretanto os dois tipos satildeo utilizados dependendo dos objetivos do projeto

Atualmente os equipamentos utilizam mais a retifi caccedilatildeo de onda completa em ponte embora em alguns poucos casos possa se optar pelo circuito chamado meia ponte que tambeacutem fornece uma retifi caccedilatildeo de onda completa utilizando apenas dois diodos em vez de quatro mas exigindo o uso de um transformador como veremos a seguir

prender apenas a parte conceitual

Imagine agora que a mesma soluccedilatildeo de colocar um capacitor em paralelo com a carga fosse adotada num circuito retifi cador de onda completa cuja tensatildeo na carga tem o aspecto da fi g 24

Eacute faacutecil imaginar que o ripple iraacute diminuir e o capacitor vai ldquoter menos trabalhordquo para alimentar a carga num intervalo de tempo menor

Acompanhe na fi g 24 abaixo

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Retif icaccedilatildeo de onda completa em meia ponteO circuito da fi g25 tambeacutem

forneceraacute uma retifi caccedilatildeo de onda completa da mesma forma que o circuito em ponte apresentado na fi g 18 utilizando apenas dois diodos que satildeo ligados ao secundaacuterio de um transformador cujo enrolamento tem uma derivaccedilatildeo central

Para entender como este circuito funciona precisamos antes entender como o transformador funciona neste caso

O enrolamento do secundaacuterio tem uma derivaccedilatildeo central denominado CT que signifi ca center tap (tomada central) que iraacute atuar como ponto de referecircncia em relaccedilatildeo as extreminades A e B do enrolamento

Considerando o CT como nossa referecircncia quando o ponto A estiver no semiciclo positivo em relaccedilatildeo a CT o diodo D1 estaraacute conduzindo fazendo com que este semiciclo positivo apareccedila na carga

Por outro lado o ponto B estaraacute ldquovendordquo um semiciclo negativo em relaccedilatildeo ao CT e portanto D2 estaraacute cortado neste momento

No semiciclo negativo da tensatildeo no secundaacuterio do transformador a situaccedilatildeo se inverteraacute fazendo

Fig 25 - Circuito retifi cador de onda completa em meia ponte

com que o ponto B fi que positivo em relaccedilatildeo ao CT e D2 passaraacute a conduzir fazendo com que a carga ldquovejardquo novamente um semiciclo positivo

Consegue-se assim obter uma onda pulsante que aproveita os dois semiciclos da senoacuteide mas aparecem positivos na carga similar ao que aconteceu com o circuito em ponte

Daiacute pra frente a aplicaccedilatildeo do capacitor de fi ltro em paralelo com a carga natildeo muda nada e nos daraacute uma tensatildeo continua similar a da fi g24

Para economizar dois diodos tivemos que pagar um preccedilo maior que foi colocar um transformador

Em princiacutepio parece que o tiro saiu pela culatra mas veremos adiante que agraves vezes vale apena usar este circuito

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Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de meia onda

Caacutelculo do capacitor de fi ltro para um retifi cador de onda completa

Antes de passarmos a um exemplo numeacuterico vale a pena fazer dois breves comentaacuterios

No primeiro chamamos a atenccedilatildeo de que como bom observador que vocecirc deve ser notou que a diferenccedila entre as duas foacutermulas estaacute apenas no fator 500 e 250 que aparece no numerador

Sendo assim a capacitacircncia em meia onda teraacute um valor duas vezes maior do que em onda completa considerando-se eacute claro mantido os demais paracircmetros fato que jaacute deveria ser esperado

A segunda observaccedilatildeo eacute mais de caracter defensivo antes que algueacutem venha se manifestar quanto a simplicidade da foacutermula e a falta de justifi cativas (leia-se demonstraccedilatildeo matemaacutetica) para se chegar a ela

O escopo deste livro eacute a

objetividade e o alvo satildeo estudantes hobbistas e ldquoinventoresrdquo

O que se pretende com o caacutelculo eacute chegar a um valor aproximado da capacitacircncia para que a partir dele se escolha o mais adequado em conformidade com o que o mercado oferece

Dito isto vamos a um exemplo

Imagine que se pretende montar uma fonte em meia onda para fornecer 12VDC a uma carga que consome no maacuteximo 500mA e o fator de ripple aceitaacutevel seja de 10

Qual o valor do capacitor a ser usado

Como a fonte eacute de meia onda vamos usar a foacutermula com o fator 500 e obteremos 2083F Na praacutetica usaremos 2200F25V

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CAPIacuteTULO 6

Embora ainda tenhamos muito que falar sobre diodos e fontes de alimentaccedilatildeo vamos dar uma breve pausa no tema para introduzir outro componente importantiacutessimo o transistor bipolar

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Natildeo irei adentrar nas ldquoentranhasrdquo dos transistores porque natildeo haacute nenhum interesse para um principiante saber isso Natildeo quero incorrer no mesmo erro dos meus primeiros professores

Seguirei um caminho pouco convencional

Suponhamos que vocecirc vai a uma sorveteria onde soacute haacute dois sabores de sorvete e vocecirc pode montar

Fig 1 - ldquosorveterdquo ou transistor PNP

um sorvetatildeo de trecircs camadas com estes dois sabores de modo que duas camadas do mesmo sabor natildeo podem fi car juntas uma da outra

Chamemos um sabor de P e outro de N

Vocecirc concorda que temos duas opotildees de sorvete conforme mostrado nas fi g 1 e 2

Fig 2 - ldquosorveterdquo ou transistor NPN

Agora que vocecirc jaacute aprendeu como se ldquofabricardquo um transistor bipolar vamos dar nomes a cada uma das nossas ldquocamadasrdquo

A ldquocamadardquo do meio cujo tipo de semicondutor soacute aparece uma vez seraacute chamada de base e as outras duas natildeo importa muito se estaacute em cima ou embaixo seratildeo chamadas de emissor e condutor

Na praacutetica precisamos usar uma simbologia para representar os transistores (antes que o sorvete derreta) assim como fi zemos com os diodos

Fig 3 - Siacutembolo do transistor PNP

Fig 4 - Siacutembolo do transistor NPN

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Substituindo o dedo por um resistorNem sempre estaremos

disponiacuteveis ou podemos emprestar nosso dedo para operar o circuito da fi g10 entatildeo eacute melhor arranjar outro jeito

Que tal fornecer a corrente para a base ou como se diz tecnicamente polarizar a base com a fonte que alimenta o circuito que neste caso eacute uma bateria de 9V

Uma sugestatildeo para conseguir isto (natildeo a uacutenica) eacute a mostrada na fi g12 onde foi colocado um resistor de 47kligando a base ao positivo da bateria

Eacute claro que eu vou sugerir que vocecirc monte o circuito e veja se funciona (se natildeo funcionar a culpa natildeo eacute minha) A fi g 13 vai dar uma ajudinha

E aiacute jaacute descobriu o que teria que fazer para usar um transistor PNP no lugar do NPN

Se vocecirc eacute um sujeito curioso e eu espero que seja porque a curiosidade eacute o primeiro passo para se aprender alguma coisa talvez tenha montado o circuito usando por exemplo um BC557 que eacute o ldquoirmatildeordquo PNP do BC547

Se fez deve ter fi cado um pouco

Fig 12 - Polarizaccedilatildeo da base

Fig 13 - Circuito com polarizaccedilatildeo da base

frustrado porque natildeo funcionou

Que bom que natildeo funcionou assim vocecirc teraacute que estudar mais um pouquinho

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresAprendendo a polarizar um transistor

Para aprender como se polariza um transisrtor precisamos conhecer duas regras baacutesicas

Vamos substituitr nossos ldquomodelos sorveterdquo dos transistores das fi g 1 e 2 por um outro menos gostoso poreacutem mais teacutecnico ulitizando diodos

Acompanhe na fi g14

Nunca eacute demais lembrar que na fi g14 temos MODELOS cuja fi nalidade eacute meramente didaacutetica para ilustrar como eacute um transistor ldquopor dentrordquo o que NAcircO signifi ca que se ligarmos dois diodos deste jeito teremos ldquofabricadordquo um transistor

Fig 14 - Modelo de transistores com diodos

Para polar izar um transistor temos que apl icar as regras ldquoverde e amarelordquo ao lado

Vamos fazer isto comeccedilando com um transistor NPN e usando nosso modelo didaacutet ico com diodos

Precisamos escolher um dos terminais (perninhas) do transistor como referecircncia para l igar nossa fonte ou bater ia

Temos trecircs terminais logo teremos trecircs possibi l idade

Comeccedilarei usando o emissor como referecircncia que eacute o mais usado na praacutet ica geralmente conhecido como emissor comum

Veja f ig 15 para um NPN

Fig 15 - Polarizaccedilatildeo emissor comum para um NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVejamos entatildeo como

faremos para usar o mult iacutemetro digi ta l na funccedilatildeo diodo af im de aval iar um transistor

Se natildeo soubermos de antematildeo quais satildeo os terminais teremos que descobr i r por tentat iva e erro

Como satildeo trecircs terminais e duas medidas de cada vez teremos um total de seis medidas a serem real izadas

A melhor maneira de entender e aprender eacute fazendo

Pegue o t ransistor BC547 e ldquo faccedila de contardquo que vocecirc natildeo sabe que ele eacute NPN e natildeo conhece a conf iguraccedilatildeo dos terminais que chamaremos de 12 e 3 como mostra a f ig19

Fig 18 - Funccedilatildeo usada para testar diodos e transistores

Fig 19 - Transistor ldquodescohnecidordquo

Vocecirc teraacute que fazer duas medidas para cada par de terminais como mostra o exemplo das f ig20 e 21 para os terminais 2 e 3

Figs 20 e 21 - Medindo a junccedilatildeo 2-3

Observe que a di ferenccedila entre a f ig 20 e a 21 foi a inversatildeo de polar idade das ponteiras

Na f ig20 obt ivemos uma determinada le i tura d

o display aqui representada como ldquoxxxrdquo logo a junccedilatildeo 2-3 estaacute polar izada diretamente e na f ig21 natildeo obt ivemos nenhuma lei tura o que indica a junccedilatildeo estaacute polar izada

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Achou compl icado

Monte uma tabela como a mostrada a seguir e preencha

com os resul tados obt idos nas le i turas e veraacute como f ica faacuteci l descobr i r os terminais e o t ipo do transistor ldquomister ioso

Um exemplo real vai a judar a vocecirc a entender como preencher a tabela

Como chegamos a conclusatildeo sobre os terminais e o t ipo do transistor atraveacutes dos valores da tabela

A contruccedilatildeo do transistor eacute ta l que a base funciona como uma espeacutecie de terminal comum ao emissor e coletor

Se olharmos a tabela do exemplo perceberemos que a le i tura entre os terminais 1 e 3 natildeo apresentou nenhuma medida nas duas polar izaccedilotildees logo esses terminais devem ser das duas camadas externas do ldquosorveterdquo que montamos assim sendo o terminal 2 deve ser a camada do meio

e portanto eacute a base do nosso transistor

Mas ainda haacute uma questatildeo a ser resolv ida qual terminal eacute emissor e qual eacute coletor

Se vocecirc olhar atentamente a tabela-exemplo notaraacute que a le i tura dos terminais 1-2 eacute l igeiramente maior que a dos terminais 2-3

Na maior ia das vezes isto acontece e eacute justamente aiacute que estaacute o pulo do gato para ajudar a decidir quem eacute emissor e coletor

Veja a regr inha a seguir que vale 99 das vezes

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CAPIacuteTULO 7

Neste capiacutetulo voltaremos a falar de resistores mas natildeo aqueles que estudamos no capiacutetulo 3Trataremos de resistores cuja resistecircncia varia em funccedilatildeo de fatores externos como luz e temperartura por exemploEstudaremos tambeacutem resistores variaacuteveis chamados de ponteciocircmetros

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Os resistores estudados no capiacutetulo 3 tecircm um valor de resistecircncia f ixo e o valor desta resistecircncia natildeo seraacute inf luenciado por agentes externos como luz ou temperatura por exemplo

Neste capiacutetulo t ratarei de dois t ipos ldquoespeciaisrdquo de resistores que tambeacutem satildeo classi f icados como sensores ou transdutores

O termo sensor natildeo requer maiores expl icaccedilotildees Um sensor eacute algo que ldquosenterdquo alguma coisa como por exemplo uma var iaccedilatildeo de

Resistores ldquoespeciaisrdquo sensores ou transdutoresintensidade luminosa ou de temperatura

Jaacute a palavra transdutor (natildeo vaacute confundir com tradutor)pode soar estranha a um novato

Numa def in iccedilatildeo bem baacutesica podemos dizer que um transdutor eacute um disposi t ivo capaz de transformar uma grandeza f iacutes ica em outra

Um al to fa lante eacute um transdutor que transforma em som a energia mecacircnica das vibraccedilotildees de um cone

LDR - Light Dependence Resistor

Na f ig 1 noacutes vemos o aspecto f iacutes ico e a s imbologia de um LDR cuja s ig la pode ser t raduzida como Resistor Dependente da Luz e obviamente vocecirc jaacute concluiu que ele se enquadra na categor ia dos ldquoespeciaisrdquo ou sensores

Podem ser encontrados em diversos tamanhos e fa ixas de resistecircncia

Compre um (ou vaacuter ios)LDR em uma loja de

mater ia l e letrocircnico e meccedila a resistecircncia com o mult iacutemetro digi ta l fazendo var iar a luz incidente sobre ele e observe a var iaccedilatildeo da mesma que vai desde um valor miacutenimo com muita luz ateacute um valor maacuteximo na ausecircncia de luz

Fig 1 - Aspecto de um LDR Coacutep

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Outros sensoresVale mencionar t recircs outros

sensores menos conhecidos que podem ser uacuteteis pr incipalmente para hobistas que se dedicam agrave roboacutet ica Satildeo eles

Sensor de Forccedila ou Pressatildeo

Sensor de Umidade

Magneto resistor

Potenciocircmetros e reostatos

Fig 7 - Alguns tipos de potenciacuteocircmetros

Na f ig 7 temos alguns t ipos de potenciocircmetros que embora natildeo se enquadrem na categor ia de sensores podem se enquadrar no que chamei de ldquoresistores especiasrdquo que eacute o objet ivo deste capiacutetulo

Potenciocircmetros ou reostatos satildeo em essecircncia resistores cuja resistecircncia pode ser escolhida ou var iada pelo usuaacuter io atraveacutes do movimento mecacircnico de um eixo

Fig 8 - Construccedilatildeo de um potenciocircmetro

Observe na f ig8 que o disposi t ivo possui uma resistecircncia f ixa entre os extremos A e B e que atraveacutes da rotaccedilatildeo do cursor pode-se escolher um valor de resistecircncia entre o terminal central C e os terminais extremos A ou B Acompanhe a f ig9

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CAPIacuteTULO 8

Um componente muito utilizado nos circuitos eletrocircnicos eacute o regulador de tensatildeoNeste capiacutetulo vocecirc aprenderaacute um pouco sobre eles e suas aplicaccediloes

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresSe vocecirc estaacute querendo saber

como eu descobr i que temos que colocar os resistores R1 e R2 mostrados na f ig9 eu jaacute lhe respondo- no appl icat ion note do fabr icante do LM317 que pode ser encontrado na Internet

O appl icat ion note eacute um documento fornecido pelo fabr icante de um componente eletrocircnico onde ele daacute todas as informaccedilotildees necessaacuter ias para se ut i l izaacute- lo corretamente

Pois bem anal isando o appl icat ion note vocecirc descobr i raacute tambeacutem como ldquoencontrarrdquo os valores de R1 e R2

Vou lhe dar uma ajudinha e colocar na f ig10 um pedaccedilo do appl icat ion note obt ido no si te da OnSemiconductors que eacute atual nome da Nat ional

Estaacute tudo em inglecircs

Vaacute se acostumando porque eacute assim mesmo Pior ser ia se est ivesse em chinecircs

Na praacutet ica pode-se simpl i f icar a conta usando-se a foacutermula da f ig11

Fig 9 - Como usar o LM317

Fig 10 - Como calcular R1 e R2

Fig 11 - Caacutelculo simplifi cado de R1 e R2

Agora vem a melhor parte saiba que na Internet vocecirc encontraraacute calculadoras on l ine para achar estes valores sem precisar fazer contas

Encerrarei este capiacutetulo com chave de ouro propondo-lhe uma montagem muito uacutet i l

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A primeira montagem a gente nunca esqueceVocecirc chegou a um ponto da

le i tura deste l ivro em que jaacute pode usar os conhecimentos adquir idos ateacute aqui para real izar a sua pr imeira montagem que embora simples seraacute de grande ut i l idade no seu aprendizado de Eletrocircnica

Vou propor que vocecirc monte uma fonte de al imentaccedilatildeo para sua bancada de in ic iante

A fonte proposta aqui teraacute as seguintes caracteriacute t icas pr incipais

1) Entrada - 127V ou 220V

2) Corrente maacutexima de saida - 1A

3) Uma tensatildeo de saiacuteda f ixa igual a 5V

4) Uma tensatildeo de saiacuteda var iaacutevel de 125V a 15V

Na f ig12 vocecirc encontraraacute o esquema da fonte e na f ig13 temos um outro esquema chamado diagrama em blocos que costuma ser muito uacutet i l para se anal isar o funcionamento de um circui to

No diagrama em blocos natildeo desenhamos os siacutembolos do componentes que compotildee o c i rcui to e s im como o proacutepr io nome sugere temos apenas blocos mostrando de forma geneacuter ica o que cada parte do circui to faz

Eacute importante vocecirc comeccedilar a se fami l iar izar com este t ipo de raciociacutenio e sempre que possiacutevel tentar construir um diagrama em blocos do projeto que vocecirc quer construir ou ldquo inventarrdquo

Finalmente da f ig14 temos a repet iccedilatildeo do circui to da f ig12 mostrando aacutereas pont i lhadas para ajudaacute- lo a entender como se controacutei um diagrama em blocos

O pr imeiro passo para a montagem da fonte eacute sem duacutevida a aquis iccedilatildeo dos componentes cuja l is ta estaacute na paacutegina seguinte

Exi tem basicamente duas maneiras para fazer a montagem ut i l izar uma placa de circui to impresso especialmente desenhada para a fonte ou ut i l izar uma placa padronizada

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CAPIacuteTULO 9

Neste capiacutetulo vocecirc estudaraacute os diodos Zener bem como algumas de suas aplicaccedilotildees

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

No capiacutetulo 5 quando vocecirc foi apresentado ao diodo ret i f icador lhe fo i d i to que o diodo deve ser polar izado diretamente ( forward em inglecircs) para poder conduzir o que signi f ica que o terminal correspondente ao anodo deve ser l igado ao posi t ivo da bater ia ou da fonte de al imentaccedilatildeo

E o que acontecer ia se polar izaacutessemos um diodo reversamente e fossemos aumentando a tensatildeo sobre ele como mostra a f ig1

Laacute por 1934 mais ou menos um f iacutes ico estadunidense chamado Clarence ZENER descobr iu que mater ia is isolantes sofr iam um colapso (breakdown ) no isolamento quando submetidos a uma determinada tensatildeo que foi denominada tensatildeo de ruptura (breakdown em inglecircs)

Esta descoberta fo i apl icada mais tarde aos diodos numa exper iecircncia s imi lar a da f ig1 e part i r daiacute foram fabr icados diodos para t rabalhar especif icamente com tensatildeo reversa e que

O que eacute um diodo Zener

foram denominados diodos Zener em homenagem ao ldquodescobr idorrdquo do fenocircmeno f iacutes ico de breakdown

Bem isto eacute soacute uma cur iosidade mas acho que vale a pena contar para enr iquecer sua cul tura geral O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

No capiacutetulo 5 euproposi ta lmente deixei de apresentar um graacutef ico mostrando a var iaccedilatildeo da corrente no diodo em funccedilatildeo da tensatildeo apl icada a ele

Vocecirc vai ver este graacutef ico agora na f ig2 onde temos o comportamento da corrente no diodo em duas si tuaccedilotildees polar izaccedilatildeo direta (a direi ta) e reversa (a esquerda)

Fig 1 - Polarizando um diodo reversamente

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A seguir temos o caacutelculo do resistor shunt (Rs) bem como da potecircncia do Zener para cada um dos trecircs casos

Nos trecircs casos podemos concluir que um Zener de 500mW atende ao circui to

Quanto ao resistor podemos exper imentar 120 100e 68 ue satildeo os valores comerciais mais proacuteximos para cada caso

Os caacutelculos servem apenas como uma referecircncia prel iminar Devemos montar o c i rcui to a anal isar os resul tados prat icamente

Eacute possivel encontar outras maneiras de se real izar estes caacutelculos mas no f im das contas todas se baseiam na ldquoeternardquo Lei de Ohm

Seria interessante vocecirc prat icar este c i rcui to

Caacutelculo do resistor shunt para cada caso

Por enquanto vou f icando por aqui com este assunto sobre os diodos Zener

Como prel iminar isto jaacute eacute suf ic iente por enquanto

Natildeo eacute a intenccedilatildeo esgotar um assunto num uacutenico capiacutetulo e deixar de estudar outras coisas O obej t ivo do l ivro eacute que vocecirc comece conhecendo o baacutesico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 10

Neste capiacutetulo estudaremos mais um componente passivo depois dos resistores muito importante e sempre presente nos circuitos eletrocircnicos - os capacitores Aproveitaremos para comeccedilar a estudar o conceito de impedacircncia

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores4) pico = 0000 000 000

001 (um tr i lh ioneacutesimo) O pico eacute s imbol izado pela letra p minuacutescula Na Eletrocircnica ldquoant igardquo ainda no tempo das vaacutelvulas natildeo era muito comum usar-se picofarads e s im F

Uma forma que costuma ser usada para escrever os valores dos capaci tores pr incipalmente nos esquemas eacute ldquosubst i tu i r rdquo a viacutergula (ou ponto) pela letra que representa o siacutembolo do submuacutelt ip lo

Nada melhor que um exemplo para esclarecer

Um capaci tor de 12nF pode ser escr i to tambeacutem como ldquo1n2rdquo onde o F de farad foi sumaacuteriamente omit ido pois f ica subentendido que soacute pode ser F jaacute que estamos tratando de capaci tor

E tem mais na praacutet ica fa la-se ldquoum nano doisrdquo e estamos conversados

Outra coisa que costuma confundir a cabeccedila dos teacutecnicos ateacute mesmo veteranos eacute que este mesmo capaci tor ldquo1n2rdquo pode ser

representado tambeacutem por 1200pF

Esta ldquometamorfoserdquo nos nuacutemeros eacute um pouquinho mais di f iacutec i l de entender mas natildeo eacute nenhum bicho de sete cabeccedilas

Vocecirc reparou que um nano eacute mi l vezes maior que um pico

Taacute confuso

Entatildeo olha soacute1 nano = 0000 000 001(9 zeros antes do 1)

1 pico = 0000 000 000 001 (12 zeros antes do 1)

A di ferenccedila entre o nano e o pico eacute que o pico tem trecircs zeros a mais antes do 1 que o nano

Logo para t ransformar nano em pico colocamos estes t recircs zeros depois do 1 e teremos 1 nano = 1000 pico que tambeacutem pode ser escr i to como ldquo1kpFrdquo subst i tu indo-se o 1000 pela letra k (minuacutescula)

Em outras palavras temos que mult ip l icar o valor em nano por 1000 para que ele ldquov i rerdquo p ico

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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A segunda armadura eacute obt ida por um papel embebido por um l iacutequido condutor de corrente eleacutetr ica chamado eletroacutel i to o qual entra em contato com uma segunda folha de alumiacutenio onde eacute preso o terminal negat ivo do capaci tor

A seguir todo este conjunto eacute enrolado t ipo um ldquobolo de rolordquo e colocado numa caneca de alumiacutenio que serviraacute tambeacutem como terminal negat ivo

Fig 4 - Bolo de rolo e o eletroliacutetico

Depois desta inusi tada expl icaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo do capaci tor e letrol iacute t ico que todo mundo chama ldquona int imidaderdquo apenas de eletrol iacute t ico e que deve ter deixado vocecirc com a boca cheia drsquoaacutegua vale a pena comentar porque f iz isto

Duas satildeo as razotildees A pr imeira eacute para vocecirc ldquo f icar l igadordquo (sem trocadi lho) e NUNCA (NUNCA MESMO) l igar um eletrol iacute t ico com a polar idade invert ida a menos que vocecirc seja um aspirante a

terror ista e esteja interessado em fabr icar bombas caseiras porque ele vai explodir

A segunda razatildeo natildeo menos importante eacute que pelo processo de construccedilatildeo dos eletrol iacute t icos envolvendo uma reaccedilatildeo quiacutemica eles tendem a ldquoenvelhecerrdquo e se tornarem improacutepios para o consumo ou melhor para o uso

Em outras palavras cuidado ao tentar usar eletrol iacute t icos muito velhos e portanto natildeo recomendo a compra daqueles ldquosaldotildeesrdquo que agraves vezes aparecem nas lo jas de componentes eletrocircnicos O barato pode sair caro

Dentre os capaci tores os eletrol iacute t icos satildeo os mais ldquosensiacuteveisrdquo e um dos componentes passivos que apresentam o maior iacutendice de falhas

Eu costumo dizer ldquo sempre desconf ie de jacareacutes e eletrol iacute t icosrdquo e les satildeo traioccediloeiros

Esta eacute uma recomendaccedilatildeo especial para quem pretende se dedicar agrave manutenccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresVoltando a questatildeo da

explosatildeo dos eletrol i t icos vale ressal tar que eles natildeo explodem apenas por conta da inversatildeo da polar idade tensatildeo apl icada ao capaci tor acima de sua tensatildeo de trabalho (work vol tage ) fa lhas no circui to ou ateacute mesmo no proacutepr io capaci tor temperatura elevada no equipamento e ainda tensatildeo al ternada podem provocar a explosatildeo

Jaacute que falei em temperatura eacute bom que vocecirc saiba que este tambeacutem eacute um paracircmetro importante na especi f icaccedilatildeo dos eletrol iacute t icos a leacutem eacute c laro da capaci tacircncia e da tensatildeo de trabalho

Os eletrol iacute t icos mais comuns satildeo fabr icados para suportar ateacute 85ordmC poreacutem podemos encontrar t ipos para 105ordmC e ateacute 125ordmC

Fig 6 - Eletroliacutetico explodido

Fig 5 - Especifi caccedilotildees dos eletroliacuteticos

Natildeo posso f inal izar este paragraacutefo sem falar de um paracircmetro dos eletrol iacute t icos que haacute alguns anos atraacutes natildeo era muito divulgado Trata-se da ESR

A sigla ESR signi f ica Equivalent Ser ie Resistance ou em portuguecircs Resistecircncia Seacuter ie Equivalente

Como assim estamos falando de capaci tores ou resistecircncias

Pois eacute todo capaci tor tem uma resistecircncia interna ldquoembut idardquo por construccedilatildeo e que deve ter o menor valor possiacutevel mas no caso dos eletrol iacute t icos costuma aumentar com a ldquo idaderdquo e provocar alguns transtornos

Natildeo i re i me aprofundar neste assunto aqui No meu si te tem art igos sobre isto

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute reatacircncia capacit iva

Este eacute um concei to muito importante quando tratamos de capaci tores em corrente al ternada

Vol te ao circui to da f ig12 e me responda o seguinte a tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor teraacute o mesmo valor que a tensatildeo apl icada ao ci rcui to seraacute maior ou menor

Maior parece impossiacutevel porque o capaci tor eacute um componente passivo e portanto natildeo eacute capaz de ampl i f icar um sinal

Entatildeo igual ou menor parece uma resposta razoaacutevel vocecirc natildeo acha

Sendo assim cabe uma segunda pergunta - o que inf luenciaraacute no valor da tensatildeo que apareceraacute sobre o resistor

Se vocecirc pensou em dizer que eacute o valor da capaci tacircncia do capaci tor eu dir ia que estaacute quente mas haacute um detalhe a mais para apreciarmos

A frequecircncia da senoacuteide tambeacutem iraacute inf luenciar o

que daacute para desconf iar se usarmos um pouco de imaginaccedilatildeo

Quanto maior for a f requecircncia da senoacuteide mais rapidamente o capaci tor se carrega e se descarrega o que faz aumentar a corrente no circui to e por conseguinte a tensatildeo sobre o resistor aumenta

Entatildeo o capaci tor atuou da mesma forma que um resistor em seacuter ie atuar ia oferecendo maior ou menor resistecircncia dependendo de sua capaci tacircncia e da frequecircncia da onda

Chama-se de reatacircncia capacit iva esta resistecircncia que o capaci tor oferece ao circui to quando estaacute submetido a uma tensatildeo alternada senoidal

Reparou que eu gr i fe i a uacutel t ima frase do paraacutegrafo acima

Isto porque soacute faz sentido em falar de reatacircncia capaci t iva quando temos temos tensatildeo al ternada senoidal

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO importante conceito de impedacircncia

Se vocecirc tem envolv imento com eletrocircnica ou ateacute mesmo se eacute um cur ioso ou novato no ramo este eacute um termo que vocecirc jaacute deve ter ouvido

Mas vocecirc o que signi f ica impedacircncia

Jaacute que este capiacutetulo estaacute t ratando dos capaci tores vamos dar uma olhada no circui to da f ig14 onde temos um resistor em seacuter ie com um capaci tor ao qual eacute apl icada uma tensatildeo al ternada

Fig 14 - Impedacircncia em um circuito RCEmbora o tema seja

pert inente aos l ivros de eletroteacutecnica onde o le i tor poderaacute encontrar mais detalhe ju lgo importante mencionaacute- lo aqui

Na f ig14 do lado esquerdo temos a representaccedilatildeo da tensatildeo sobre o resistor e sobre o capaci tor

Observe que tensatildeo e corrente no resistor estatildeo em

fase entretanto no capaci tor estatildeo defasadas de 90ordm como jaacute v imos anter iormente

Caso esteja estranhando os desenhos onde tensatildeo e corrente estatildeo representadas por f lechinhas num sistema de eixos perpendiculares informo-lhe que esta eacute uma maneira de representar chamada de fasores e que ajuda a s impl i f icar o entendimento

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Vocecirc notou que a f lechina ( fasor) que representa a tensatildeo sobre o capaci tor estaacute apontando para baixo

Isto fo i fe i to porque no capaci tor a tensatildeo estaacute atrasada da corrente e que eacute tomada como referecircncia

Como o circui to eacute seacuter ie temos que a tensatildeo apl icada deve ser igual a tensatildeo no resistor (ER) somada com a tensatildeo no capaci tor (EC)

Por outro lado a resistecircncia total do c i rcui to seraacute igual a resistecircncia do resistor (R) somada com a resistecircncia do capaci tor que eacute denominada reatacircncia capaci t iva (XC)

Por causa desta defasagem esta natildeo eacute uma soma com a qual estamos acostumados desde cr iancinha onde 2 + 2 = 4

Trata-se de uma soma vetor ia l que eacute representada pela hipotenusa do tr iacircngulo da f ig15

Sent iu um cheiro de Teorema de Pi taacutegoras no ar

Pois bem eacute esta hipotenusa que representa a soma vetor ia l de R e XC que seraacute chamada de impedacircncia e representada pela letra Z tendo tambeacutem o ohm ( como unidade de medida

Na f ig 15 vocecirc vecirc como se calcula a impedacircncia em um circui to RC seacuter ie e pode concluir que a impedacircncia var ia com a frequecircncia da onda senoidal apl icada ao circui to

Fig 15 - Caacutelculo da impedacircncia (Z) no circuito RC

Por ora natildeo aprofundarei mais sobre este assunto e o que vimos ateacute aqui ju lgo suf ic iente para cont inuar nossa caminhada na compreensatildeo do funcionamento dos circui tos eletrocircnicos

Passemos a um novo toacutepico no capiacutetulo 11 De vol ta aos transistores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 11

Neste capiacutetulo voltarei aos transistores para estudarmos as teacutecnicas de polarizaccedilatildeo para aplicaccedilatildeo do transistor como amplifi cador e outras coisinhas mais

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

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Polarizando o transistor bipolarNo capiacutetulo 6 quando lhe

apresentei ao t ransistor f iz uma raacutepida abordagem sobre a polar izaccedilatildeo do BJT para que vocecirc pudesse ter o pr imeiro contato com ele

Entretanto eacute preciso estudar algumas cois inhas a mais para entender os c i rcui tos onde os t ransistores aparecem e eacute muito importante saber um pouco sobre a forma de polar izaacute- los

Vocecirc jaacute sabe que o t ransistor tem trecircs terminais denominados base emissor e coletor o que nos leva a poder ut i l izaacute- los em trecircs conf iguraccedilotildees conhecidas como base comum emissor comum e coletor comum como vemos na f ig1

Vou comeccedilar anal isando as diversas formas de polar izar a conf iguraccedilatildeo emissor comum por ser a mais ut i l izada na praacutet ica

Fig 1 - Confi guraccedilotildees para transistor NPN

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresna tensatildeo sobre o resistor RE que gostariacuteamos que natildeo dependesse do sinal e portanto o capacitor iraacute se encarregar de natildeo deixar que a tensatildeo no emissor varie

A polarizaccedilatildeo da base neste caso eacute fi xa porque eacute feita pelo divisor resistivo R1 e R2 que aplicaraacute uma tensatildeo na base que natildeo dependeraacute dos paracircmetros do transistor

Aqui eacute preciso estar atento para o fato de que a tensatildeo VBE eacute obtida pela diferenccedila entre a tensatildeo na base que chamaremos VB e a tensatildeo no emissor que chamaremos VEb e como a polarizaccedilatildeo base-emissor deve ser direta devemos ter VB maior que VE Esta eacute uma observaccedilatildeo importante quando estamos analisando uma falha no circuito

Por enquanto fi camos por aqui com esta polarizaccedilatildeo que eacute a mais utilizada na praacutetica Natildeo tratarei dos caacutelculos neste momento deixando para um apecircndice ao fi nal do livro

A seguir estudaremos um pouco o circuito coletor comum tambeacutem chamado seguidor de emissor que vai mostrado na fi g8

Neste caso estaacute sendo utilizada polarizaccedilatildeo fi xa com apenas um resistor entre +VCC e a base mas poderia ser utilizada tambeacutem a

Fig 8 - Circuito coletor comum

polarizaccedilccedilao com divisor resistivoDois fatos devem ser observados

no circuito acima

O primeiro eacute que o coletor estaacute ligado diretamente a fonte de alimentaccedilatildeo e o segundo eacute que a saiacuteda eacute feita no emissor onde estaacute ligado o resistor de carga (RL) que vai ligado a terra

Quando se diz coletor comum signifi ca dizer que o coletor eacute o terminal comum agrave entrada e agrave saiacuteda do sinal

No paraacutegrado acima coloquei a palavra sinalem destaque

Isto porque o importante mesmo no circuito eacute o sinal A polarizaccedilatildeo eacute uma necessidade pois sem ela o transistor natildeo funcionaraacute e o terminal (base emissor ou coletor) eacute escolhido como comum em relaccedilatildeo a entrada e a saiacuteda do sinal

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convencionou chamar de Eletrocircnica Linear (ou analoacutegica) e portanto o que vai nos interessar mais no momento eacute a regiatildeo branca da fi g14 ou seja a regiatildeo linear

Mas por que estaacute regiatildeo eacute chamada linear ou em outras palavras o que eacute um sistema linear

Os matemaacuteticos dizem que um sistema eacute linear quando ele cumpre duas condiccedilotildees superposiccedilatildeo e proporcionalidade

Traduzindo isto para a linguagem dos natildeo iniciados o que estas condiccedilotildees querem dizer no caso especiacutefi co da eletrocircnica eacute que se somarmos dois ou mais sinais obteremos um sinal de respostas que manteraacute as caracteristicas dos

sinais de entrada (superposiccedilatildeo) e se amplifi carmos um sinal a saiacuteda seraacute proporcional a entrada (proporcionalidade)

Trocando em miuacutedos a Eletrocircnica Linear natildeo produz distorccedilatildeo entre a as formas de onda de entrada e de saiacuteda

Isto vai fi car mais faacutecil de entender acompanhando as fi g 15 16 e 17

Na fi g15 o sinal de entrada (Ib) excursionou dentro dos limites da regiatildeo lienar do transistor ou seja a nossa aacuterea branca da fi g14 e os sinais de saiacuteda (Ic e Vce) preservaram a forma senoidal do sinal de entrada (porporcionalidade)

Nas fi g 16 e 17 que vocecirc veraacute na paacutegina a seguir o sinal avanccedilou para a regiatildeo de corte (vermelha) ou a regiatildeo de saturaccedilatildeo (azul) e a saiacuteda fi cou distorcida nos dois casos

Curiosamente vocecirc veraacute circuitos que natildeo respeitam as condiccedilotildees matemaacuteticas de linearidade e mesmo assim seratildeo enquadrados como Eletrocircnica Linear

O que eu posso dizer eacute que na Eletrocircnica Digital soacute trabalhamos no corte e sarturaccedilatildeo na Linear nem sempre

Fig 15 - Sinal excursionando na regiatildeo linear do transistor

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Fig 20 - Praticando um pouco mais com Darlington

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CAPIacuteTULO 12

Este seraacute um capiacutetulo dedicado aos dispositivos semicondutores oacutepticos cada vez mais utilizados em diversos projetos

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Nos capiacutetulos anteriores vocecirc jaacute teve contato com dois componentes que se enquadradam na categoria dos optoeletrocircnicos Satildeo eles os LEDs e os LDRs

Neste capiacutetulo vocecirc seraacute apresentado a mais alguns deles tais como foto diodos foto transistores e acopladores oacutepticos

Uma novidade aqui eacute que alguns dos componentes oacutepticos que estudaremos podem trabalhar com uma luz que nossos olhos natildeo veem Han Como assim natildeo veem

Jaacute ouviu falar em infra vermelho ou em inglecircs infra red (IR)

Jaacute parou para pensar o que signifi ca infra vermelho

Analisando ao peacute da letra infra vermelho quer dizer abaixo do vermelho

E daiacute

Bem considerando que este capiacutetulo comeccedila com o tiacutetulo algumas palavras sobre luz saiba que a luz eacute uma forma de energia eletromagneacutetica sendo assim a luz pode ser considerada uma onda

Algumas palavras sobre a luzHaacute uma outra teoria sobre a luz

que a considera como partiacuteculas que satildeo denominadas foacutetons (daiacute o termo foto eleacutetrico)

Durante muitos anos houve um confl ito entre as duas teorias mas hoje ambas convivem em paz ao que os cientistas chamam de natureza dual da luz Pode ser onda ou pode ser partiacutecula e assim fi cam todos felizes

Mas isto eacute uma conversa muito comprida que eu deixo para vocecirc procurar em algum livro de Fiacutesica

No momento vou me concentar em tratar a luz como onda eletromagneacutetica

Grosso modo eletromagnetismo eacute uma mistura de eletricidade com magnetismo e sobre isto teremos uma conversinha mais aprofundada no proacuteximo capiacutetulo

Por ora precisamos falar sobre duas grandezas associadas a uma onda que neste caso natildeo tem muito a ver com surfi stas

Vamos falar de frequecircncia e comprimento de onda e as fi g1 e 2 nos ajudaratildeo nesta missatildeo

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Fig 4 - Tabela de LEDs - wwwthorlabscom

Na maioria das situaccedilotildees quando queremos utilizar um LED apenas como indicador de ligadodesligado por exemplo natildeo precisamos lidar com estas informaccedilotildees

Resolvi incluiacute-las aqui porque podem ser uacuteteis em projetos mais avanccedilados Como diz o ditado saber natildeo ocupa lugar

Foto diodos e foto transistoresO foto diodo como proacuteprio nome

indica eacute um diodo que dependeraacute da luz para funcionar ou melhor para conduzir

Mas eacute preciso estar atento que ele deveraacute ser ligado no circuito de modo a receber polarizaccedilatildeo inversa como mostra a fi g5

Ao receber luz eacute que ele iraacute conduzir

Fig 5 - Polarizaccedilatildeo de um foto diodo

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CAPIacuteTULO 13

Este capiacutetulo trataraacute dos indutores popularmente conhecidos como bobinas suas aplicaccedilotildees mais usuais como releacutes e altofalantes

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Blaacute-blaacute-blaacute prel iminar sobre indutoresEste capiacutetulo completaraacute

a trilogia dos componentes passivos utilizados em Eletrocircnica - resistores capacitores e indutores este uacuteltimo popularmente mais conhecido como bobina

O comportamento do capacitor exigiu um pouco de abstraccedilatildeo para entender como ele armazena cargas eleacutetricas e que foi amenizado com a viagem de trem

Para o indutor podemos melhorar esta abstraccedilatildeo atraveacutes de algumas experiecircncias simples que lhe ajudaratildeo a entender os misteacuterios do comportamento destes fi os enrolados

Antes poreacutem vamos a algumas informaccedilotildees baacutesicas

Se o resistor oferece resistecircncia medida em ohms o capacitor nos daacute capacitacirccia medida em farads parece razoaacutevel pensar que o indutor iraacute oferecer indutacircncia mas medida em que unidade

No caso dos indutores a unidade utilizada eacute o henry simbolizado por H (maiacuteusculo) Uma homenagem ao cientista norte americano Joseph Henry (1797-1878)

Aqui tambeacutem de modo

similar ao que acontece com os capacitores trabalha-se mais com os submuacuteltiplos milihenry (mh) e microhenry (h)

O siacutembolo graacutefi co dos indutores estaacute na fi g 1 onde vocecirc pode notar duas possibilidades Com nuacutecleo de ar ou de ferro que pode ser laminado em bastatildeo de ferrite ou na forma de um anel chamado de toroacuteide

Alguns aspectos de indutores comerciais satildeo mostrados na fi g2

Fig 1 - Simbologia de indutores

Fig 2 - Alguns tipos de indutores

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventorescontraacuterio isto eacute utilizar um campo magneacutetico para criar uma corrente eleacutetrica

Em 1831 Michael Faraday pensou no assunto e demonstrou sua ideia para a Royal Society de Londres

Seria bem interessante se vocecirc pudesse repetir a experiecircncia de Faraday mas se natildeo tiver os materiais necessaacuterios que seratildeo citados a seguir busque viacutedeos no you tube e vocecirc encontraraacute vaacuterios que valem a pena assistir

Para realizar a experiecircncia com um bom ecircxito precisaremos de uma bobina com bastante espiras (400 ou mais)

Espiras O que eacute isso

Se natildeo sabe vai se acostumando com esta palavrinha estranha

Ela signifi ca as voltas do fi o como em um carretel de linha por exemplo

Para fazer a experiecircncia de Faraday eu utilizei um transformador sem o nuacutecleo

Vocecirc iraacute precisar tambeacutem de um imatilde bem forte conhecido como neodiacutemio que pode ser conseguido

desmontando um velho HD fora de uso e fi nalmente um micro amperiacutemetro de ponteiro e bem sensiacutevel

Este eacute o componente mais difiacutecil que pode ser encontrado em sucatas de tape decks antigos

Um bom inventor deve ser tambeacutem um bom sucateiro (ou acumulador como se diz atualmente)

Acompanhe na fi g9 como fi cou minha reacutepllica moderna da experiecircncia de Fararay

Fig 9 - Experiecircncia de Faraday

Para que a magia aconteccedila vocecirc deveraacute fi car movimentando o imatilde para dentro e para fora da bobina com uma razoaacutevel rapidez e veraacute o ponteiro do microamperiacutemetro se movimentar numa espeacutecie de vai e vem

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFiz este comentaacuterio com o intuiacuteto

de chamar sua atenccedilatildeo que estudar e entender as coisas natildeo deve ser apenas decorar defi niccedilotildees e foacutermulas

Reconheccedilo que estes fenocircmenos envolvendo eletricidade e magnetismo satildeo bastante abstratos exigindo uma boa dose de imaginaccedilatildeo e o estudante geralmente tem difi culdade em entende-los mas natildeo desanime

Vocecirc deve ter reparado que mais de uma vez nos uacuteltimos paraacutegrafos eu escrevi a palavras induz e induzir com letra maiuacutescula e o fi z intecionalmente para que vocecirc perecebesse de onde vem a palavra INDUTAcircNCIA que estaacute associada agraves bobinas ou indutores

Formalmente defi ne-se indutacircncia dizendo que eacute a propriedade de um circuito ou mais especifi camente um condutor ou uma bobina gerar uma forccedila eletromotriz auto induzida

Assim embora natildeo possa ser vista ou sentida por noacutes a indutacircncia estaraacute sempre presente em um circuito desde que haja uma corrente variaacutevel felizmente na maioria dos casos ela pode ser desprezada

Uma outra maneira de interpretar a experiecircncia de Faraday eacute dizer que um campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a um condutor INDUZ nele uma FEM que por sua vez produz uma corrente e esta corrente segundo Oersted produz um campo magneacutetico e aiacute fi ca tudo junto e misturado campo magneacutetico que produz corrente eleacutetrica e corrente eleacutetrica que produz campo magneacutetico

Mas aqui temos um fato curioso a ser analisado A proacutepria corrente eleacutetrica induzida na bobina pelo campo magneacutetico variaacutevel em relaccedilatildeo a ela produziraacute um campo magneacutetico na bobina que por sua vez produziraacute uma tensatildeo nos terminais dela como nos mostrou Oersted

Temos uma situaccedilatildeo em que toda accedilatildeo provoca uma reaccedilatildeo que foi enunciado por Newton estudando forccedilas que atuam num corpo e fi cou conhecido como Terceira Lei de Newton

Isso mostra que os fenocircmenos fiacutesicos acabam interagindo de alguma forma e conclusotildees obtidas na analise de um problema podem ser uacuteteis em outro mesmo que natildeo se perceba a princiacutepio que haacute uma conexatildeo entre eles

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Fig 15- Carga e descarga no capacitor

Fig 16 - Carga e descarga no indutor

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CAPIacuteTULO 14

Hora de ser apresentado a um ser quase em extinccedilatildeo o multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

Deixei para o fi nal para falar deste tipo de multiacutemetro por duas razotildees principais

A primeira eacute que sem duacutevida o multiacutemetro digital se tornou mais praacutetico e mais preciso para se fazer mediccedilotildees e substituiu o analoacutegico

A segunda razatildeo eacute que o funcionamento dos analoacutegicos se baseia nos conceitos de eletromagnetismo que foram estudados no capiacutetulo anterior o que nos permitiraacute entender um pouco melhor como funcionam estes multiacutemetros dos velhos tempos

Eles ainda satildeo vendidos e em certas situaccedilotildees trazem algumas vantagens em relaccedilatildeo aos modernos digitais principalmente quando queremos obsevar uma variaccedilatildeo de tensatildeo ou corrente

Na fi g1 vocecirc poderaacute ver como eacute a cara destes multiacutemetros

O coraccedilatildeo deles eacute um microamperiacutemetro tecnicamente conhecido como galvanocircmetro

Na fi g2 temos a representaccedilatildeo graacutefi ca de um galvanocircmetro de bobina moacutevel cujo fucionamento iremos ver a seguir

Multiacutemetro Analoacutegico - por onde tudo comeccedilou

Fig 1 - Multiacutemetro analoacutegico

Fig 2 - Aspecto do galvonocircmetro

Nesta fi gura vemos um campo magneacutetico fi xo no interior do qual coloca-se uma bobina moacutevel a qual estaacute fi xado um ponteiro

Ao circular uma corrente na bobina surgiraacute nela um campo magneacutetico que eacute proporcional a esta corrente e os dois campos se repeliratildeo fazendo a bobina se movimentar e junto com ela o ponteiro se movimenta

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Medindo correntes maiores que a de fundo de escala do microamperiacutemetro

E aiacute encontrou a soluccedilatildeo para o problema proposto na paacutegina anterior

Que tal dar uma olhada na fi g5

Nela temos o resistor shunt colocado em paralelo com o microamperiacutemetro o que faraacute com que parte da corrente medida ateacute o limite do fundo de escala passe por ele e o excedente passe pelo resistor shunt

Fig5 - Shunt para medir corrente

Para que nosso instrumento possa medir vaacuterios valores de corrente podemos utilizar a sugestatildeo da fi g6

Fig6 - Amperiacutemetro analoacutegico

Como medir tensotildees alternadas com um microamperiacutemetro analoacutegico

Jaacute mencionei anteriormente que o galvanocircmetro comumente usado para construccedilatildeo dos multiacutemetros analoacutegicos eacute o de bobina moacutevel e que ele soacute funciona com corrente contiacutenua

Vocecirc jaacute aprendeu como utilizar um amperiacutemetro para medir tensatildeo desde que ela seja continua e para tensotildees alternadas o que fazer

No capiacutetulo 5 vocecirc aprendeu que podemos transformar tensotildees alternadas em continuas pulsantes com auxilio de diodos construindo circuitos retifi cadores Entatildeo matildeos a obra vamos construir um voltiacutemetro analoacutegico para AC

A preferecircncia eacute pela retifi caccedilatildeo de onda completa com dois diodos como no exemplo da fi g7

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Como medir resistecircncia com o amperiacutemetro analoacutegico

Ateacute aqui vocecirc aprendeu que um micro amperiacutemetro pode ser usado natildeo apenas para medir corrente DC mas tambeacutem para medir tensatildeo DC e AC graccedilas a alguns artifi cios Estaacute faltando apenas fazecirc-lo medir resistecircncia

Nos capiacutetulos 3 e 4 estudamos os resistores e o conceito de resistecircncia que eacute a difi culdade que alguma coisa condutora oferece a passagem da corrente eleacutetrica

Ops Eu ouvi corrente eleacutetrica

Ora eacute exatamente isso que o amperiacutemetro mede mas se para haver corrente tem que haver tensatildeo que tal usarmos a ideia da fi g8

Unindo os terminais marcados ohms entre si teremos uma corrente no circuito produzida pela pilha e que pode ser ajustada pelo potenciocircmetro (reostato)

Fig8 - Ohmiacutemetro analoacutegico

O potenciocircmetro deve ser ajustado de modo que com os terminais ohms interligados a corrente no micro amperiacutemetro atinja o fundo de escala

Se introduzirmos um resistor entre os terminais ohms o ponteiro se deslocaraacute proporcionalmente a corrente (que seraacute menor) a qual dependeraacute do valor da tensatildeo da pilha e da resistecircncia do resistor conforme garante a Lei de Ohm

Para simplifi car as coisas e natildeo precisarmos fi car fazendo contas escrevemos no painel os valores de resistecircncia correspondentes a corrente medida

Qual o maior valor de resistecircncia que poderemos medir com este arranjo

Isso vai depender da corrente de fundo de escala do micro amperiacutemetro e da tensatildeo da pilha e de acordo com a Lei de Ohm concluiacutemos que quanto maior a tensatildeo pilha e menor a corrente de fundo de escala maiores valores de resistecircncia poderemos medir

Essa uma dica importante para se escolher um multiacutemetro analoacutegico

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPara medir vaacuterios valores de

resistecircncia com melhor precisatildeo utiliza-se o mesmo recurso dos vaacuterios resistores com uma chave seletora como mostra o exemplo da fi g9 e jaacute adotado para medir correntes e tensotildees

Observe que ao lado da chave S1 da fi g9 temos indicaccedilotildees como x1 x10 x100 e x1000 (ou x 1K) o que eacute diferente das indicaccedilotildees nas escalas de corrente e tensatildeo onde tinhamos o valor maacuteximo permitido para cada posiccedilatildeo

Fig 9 - Ohmiacutemetro analoacutegico com vaacuterias escalas

O painel do multiacutemetro analoacutegico

Fig10 - Painel de um multiacutemetro analoacutegico

Quase todos os analoacutegicos tecircm um painel parecido com este

A primeira vista o iniciante costuma se sentir um pouco

confuso com tantas escalas mas pouco a pouco iraacute se familiarizando e para ajudar vou detalhar a seguir cada uma delas junto com a chave seletora que aparece na fi g11

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A maioria dos instrumentos que encontramos por aiacute eacute de 20kV o que corresponde a 50A

Suponhamos que vamos medir uma tensatildeo em um circuito utilizando a escala de 10V utilizando dois tipos de multiacutemetro sendo um com sensibilidade de 20kV e outro de 50kV

Como isto iraacute infl uenciar no resultado da nossa medida

Antes de explicar o que iraacute acontecer com a medida observe que no primeiro caso o multiacutemetro apresentaraacute uma resistecircncia de 10x20k= 200knas ponteiras e no segundo caso 10x50k= 500kisto utilizando-se a escala de 10V

E se utilizaacutessemos a escala de 100V o que aconteceria com estes valores de resistecircncia

Ficariam iguais a 2000k=2Me 5000k=5M respecitivamente

Vocecirc jaacute deve ter percebido que a resistecircncia entre as ponteiras varia com a escala utilizada para o mesmo multiacutemetro

Nos digitais isto natildeo acontece a resistecircncia entre as ponteiras eacute constante e geralmente igual a 10Mqualquer que seja a escala escolhida

Se vocecirc natildeo perecebeu como estes ohms por volt satildeo importantes numa medida e podem nos fornecer uma leitura menor que o valor verdeiro convido-o a estudar o exemplo a seguir

Vocecirc jaacute sabe que para medir tensatildeo o voltiacutemetro eacute colocado em paralelo com os pontos do circuito onde se pretende medir e isto obviamente vale para analoacutegicos e digitais

Consideremos o circuito da fi g15 onde para simplifi car vou utilizar dois resistores em seacuterie e de mesmo valor

Fig15 - Circuito seacuterie

Neste caso a queda de tensatildeo sobre cada resistor seraacute igual a 6V e deveriacuteamos medir este valor colocando um voltiacutemetro em paralelo com qualquer um dos dois mas vamos ver o que aconteceraacute se utilizarmos um voltiacutemetro com

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CAPIacuteTULO 15

Neste capiacutetulo vocecirc conheceraacute mais alguns diodos aleacutem do que foi estudado no capiacutetulo 5Satildeo eles SCR TRIAC DIAC e Schottky C

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SCRs TRIACs e DIACsVocecirc certamente jaacute utilizou

um controlador de velocidade de ventilador de teto popularmente conhecido como dimmer e se teve curiosidade de desmontaacute-lo para ver o que tem dentro (fi g1) encontrou aleacutem do pontecircnciometro e algumas pecinhas miuacutedas um componente com trecircs perninhas que parece mas natildeo eacute um transistor

Vocecirc acabou de ser apresentado ao TRIAC sigla para TRIode for Altenating Current que eacute um dos diodos especiais de uma famiacutelia de semicondutores conhecida como tiristores

Os tiristores mais comuns satildeo o SCR (Silicon Controled Rectifi er) o TRIAC e o DIAC (DIode for Alternating Current)

Neste capiacutetulo estudaremos um pouco sobre estes componentes e a primeira coisa que deve chamar a sua atenccedilatildeo eacute que embora tanto o SCR como TRIAC sejam considerados diodos eles tecircm trecircs terminais e natildeo apenas dois como os diodos retifi cadores estudados no capiacutetulo 5

Naquele capiacutetulo vocecirc aprendeu que um diodo soacute conduz quando

Fig1 - Por dentro de um dimmer

polarizado diretamente o que signifi ca que o anodo deve estar num niacutevel de tensatildeo positiva mais alto do que o caacutetodo

Esta condiccedilatildeo continuaraacute valendo para os SCRs e TRIACs entretanto uma condiccedilatildeo a mais seraacute imposta A conduccedilatildeo dependeraacute tambeacutem da polarizaccedilatildeo do terceiro terminal que eacute chamado de porta numa traduccedilatildeo adpatda da palavra inglesa gate

Comecemos pelo SCR cujo siacutembolo vocecirc vecirc na fi g2

Fig 2 -Simbologia do SCR

Natildeo irei me prender a estudar o funcionamento interno do componente pois natildeo considero importante no momento

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Acompanhe pela fi g6 abaixo como fi caraacute a tensatildeo na carga

A medida que a tensatildeo AC (linha vermelha) vai aumentando o anodo vai fi cando mais positivo que o caacutetodo condiccedilatildeo necessaaacuteria para que o SCR conduza

Mas soacute isto natildeo eacute sufi ciente eacute preciso que o gate tambeacutem fi que cerca de 06V mais positivo em relaccedilatildeo ao caacutetodo para que o SCR dispare e comece a conduzir

A tensatildeo na carga seraacute a que vemos na linha preta da fi g6

Repare que haacute uma demora para o SCR comeccedilar a conduzir de cerca de 12V por causa da queda de 06 V no diodo que polariza o gate

Esta demora pode ser aumentada ou melhor controlada pelo potenciocircmetro

Obtemos assim uma retifi caccedilatildeo de meia onda cujo valor da tensatildeo na carga pode ser controlado com um pequeno potecircnciometro

Desta forma o SCR faz jus ao seu nome Retifi cador de Siliacutecio Controlado

Fig6 - Formas de onda no circuito com SCR

Entretanto o SCR deixa a desejar pelo fato de fornecer apenas 50 de tensatildeo agrave carga uma vez que os picos negativos da onda satildeo eliminados

Uma maneira de resolver isto seria usar dois SCRs em anti-paralelo como sugere a fi g7

E assim nasceu o TRIAC que veremos a seguir

Fig7 - Dois SCRs em anti-paralelo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventoresconduzir no semiciclo negativo restante

O ponto de disparo eacute controlado pelo pontenciocircmetro permitindo que a corrente na carga seja controlada desde quase zero ateacute o valor maacuteximo dos dois semiciclos da onda AC de entrada

Basicamente todos os controles de ventilador de teto e furadeiras

Como testar um DIACEsta eacute uma duacutevida comum dos

teacutecnicos

Se utilizarmos o meacutetodo de teste de diodos com o multiacutemetro digital ou da resistecircncia com o multiacutemetro analoacutegico natildeo chegaremos a nenhuma conclusatildeo a menos que o DIAC esteja em curto

Se ele natildeo estiver em curto iraacute se apresentar como aberto qualquer que seja a polaridade

aplicada sobre ele uma vez que eacute necessaacuteria uma tensatildeo da ordem de 30V para ele disparar

Precisariacuteamos construir um circuito especial para teste que faccedila o DIAC disparar

Natildeo irei tratar disso aqui porque as situaccedilotildees de uso de DIAC satildeo tatildeo poucas e o preccedilo deles eacute tatildeo baixo que na duacutevida vale mais a pena trocaacute-lo

Diodo Schokley a Diodo Schottky

por exemplo usam um sistema como este Simples efi ciente e ralativamente barato

O uacutenico inconveniente eacute que o gatilhamento do TRIAC costuma gerar ondas de RF que podem interferir em equipamentos proacuteximos necessitando que alguns circuitos de fi ltro feito com indutores e capacitores sejam acrecentados ao cojunto

O que vai me interessar neste paraacutegrafo eacute lhe apresentar um diodo que embora natildeo faccedila parte da categoria dos tiristores eacute muito usado hoje em dia Trata-se do diodo Schottky sobre o qual jaacute falarei

Antes poreacutem uma observaccedilatildeo ele natildeo deve ser confundido com

o diodo Schokley que aparece no tiacutetulo acima

Este sim um tiristor que eacute uma espeacutecie de DIAC numa soacute direccedilatildeo entretanto trata-se de um componete em desuso e por isso natildeo seraacute tratado aqui Vale aprensentar seu simbolo na fi g 14 apenas como curiosidade

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Fig15 - Siacutembolo do diodo Schottky

A princiacutepio o diodo Schottky funciona como um diodo retifi cador comum e ateacute pode ser confundido com um deles pois o aspecto fiacutesico eacute o mesmo entretanto a simbologia utilizada nos esquemas eacute a mostrada na fi g15

Fig15 - Siacutembolo do diodo Schokley ( em desuso)

A principal caracteristica dos diodos Schottky eacute a velocidade de comutaccedilatildeo e por isso costumam ser cohecidos tambeacutem como diodos raacutepidos (fast diodes) e ultra raacutepidos (ultra fast)

O diodo retifi cador comum soacute opera em frequecircncias baixas geramente da ordem de ateacute 400Hz

Com a proliferaccedilatildeo das fontes chaveadas passou-se a ter a necessidade de diodos que comutassem em frequecircncias bem mais altas pois estas fontes podem operar em ateacute 250KHz

O teacutecnico deve estar atento para natildeo substituiacute-lo por um diodo comum que acabaraacute queimando em pouco tempo por conta do aquecimento produzido nele uma vez que natildeo consegue comutar em frequecircncias altas

Uma confusatildeo comum para muitos teacutecnicos eacute observar que ao mediacute-lo com a escala de diodo do multiacutemetro digital o valor encontrado seraacute bem menor que o usual para os diodos retifi cadores e isto agraves vezes leva a interpretaccedilatildeo errocircnea de qu o dido estaacute defeituoso

O mesmo acontece se for utilizada a escala ocirchmica do multiacutemetro analoacutegico cuja resistecircncia obtida tambeacutem seraacute menor

O valor da barreira de potencial para os diodos Schottky eacute da ordem de 04V e natildeo os 07V encontrados nos retifi cadores comuns

Uma boa praacutetica eacute sempre respeitar o coacutedigo que aparece no esquema e caso natildeo seja possiacutevel encontrar o componente no mercado recorrer ao data sheet e analisar cuidadosamente as especifi caccedilotildees

Nada de fi car fazendo perguntas nos forums algueacutem sabe o que eu coloco no lugar de

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

CAPIacuteTULO 16

Vamos estudar um novo transistor os FETs e MOSFETs cada vez mais presentes nos circuitos eletrocircnicos e tambeacutem falar dos IGBTs

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

203wwwpaulobritescombr

Field Effect Transistor mas pode me chamar de FET

No capiacutetulo 6 vocecirc foi apresentado aos transistores bipolares (BJT) popularmente mais conhecidos simplesmente por transistor

Naquele momento apresentei uma breve explicaccedilatildeo sobre a construccedilatildeo dos BJT mas que eacute sufi ciente para vocecirc trabalhar com eles

O nome bipolar estaacute ligado de algum modo ao fato deles serem construidos com o auxilio de dois tipos de semicondutores um P e outro N daiacute a possibilidade de termos transistores PNP e NPN

Pois bem antes da invenccedilatildeo dos bipolares laacute pelos idos da decada de 50 do seacuteculo passado o fiacutesico estadonudense William Bradford Shockley considerado um dos pais do transistor jaacute havia publicado alguns documentos onde ele teorizava sobre um componente semicondutor que denominou transistor unipolar

Entetanto comercialmente os BJT sairam na frente e fi caram mais conhecidos

O transistor unipolar do DrSchokley ganhou o nome comercial de transistor de efeito

de campo e eacute conhecido pela sigla FET e laacute pelo fi nal da decada de 80 comeccedilaram a ganhar espaccedilo nos circuitos eletrocircnicos e depois de tanto tempo ainda deixam muitos teacutecnicos confusos sobre o seu funcionamento e caracteristicas Ora de desfazer os misteacuterios sobre os FETs

Comeccedilemos pela principal diferenccedila entre os BJT e os FETs que satildeo constituidos de uma uacutenca pastinha tipo P ou tipo N e por isso denominados Canal P ou Canal N

Neste caso natildeo funciona a imagem do sorvete apresentada laacute no capiacutetulo 6 eu diria que estaacute mais para uma barra de chocolate (preto ou branco) como vemos na fi g1

Fig1 - FET Canal N e Canal P

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204 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresFETs Siacutembologia nomenclaturas e etc

Da fi g1 conclui-se que os FETs tambeacutem possuem trecircs terminais como os BJT mas os nomes destes terminais satildeo diferentes

Os terminais das extremidades da barra de semicondutor que da nome ao FET (canal N ou canal P)satildeo denominados de dreno e supridouro O termo supridouro eacute uma traduccedilatildeo para a palavra source em inglecircs Em alguns livros ela costuma ser traduzida por fonte mas eu prefi ro supridouro para que natildeo haha nenhuma confunsatildeo com fonte de alimentaccedilatildeo

O supridouro iraacute fornecer as cargas que seratildeo colhidas pelo dreno

Aqui podemos fazer uma analogia com os BJT dizendo que o supridouro faz o papel do emissor enquanto o dreno funciona como o coletor

Haacute ainda um terceiro terminal ao qual chamaremos gate que corresponde a base dos BJT

Repare que a base eacute constituida de um semicondutor oposto ao canal Assim no canal N a base seraacute de material P e no canal P seraacute de material N

Vamos ver na fi g 2 como fi caraacute a simbologia usada para os FETs

Observe que diferentemente dos BJT nos FETs natildeo haacute distinccedilatildeo no desenho para o terminal do dreno e do supridouro enquanto o terminal do gate eacute indicado por uma seta sujo sentido para dentro ou para fora serviraacute para indicar se trata-se de um canal N ou canal P

Fig 2- Simbologia dos FETs

Na fi g3 temos uma maneira de pensar os FETS atraveacutes de um circuito equivalente onde a bara do canal eacute representada por uma resistecircncia com as extremidades marcadas como supridouro e dreno e o gate indicado por um diodo

Eacute importante ressaltar que estas fi guras tecircm apenas intenccedilatildeo didaacutetica e natildeo pense vocecirc que eacute assim que se fabrica um FET

Por outro lado este circuito equivalente ajudaraacute a lembrar o sentido da seta para cada tipo de FET

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

209wwwpaulobritescombr

Eacute como se o canal natildeo existisse fiacutesicamente e soacute passe a existir quando for aplicada uma tensatildeo entre gate e supridouro

Neste caso o MOSFET eacute dito operar no modo enriquecido ou intensifi cado que eacute uma traduccedilatildeo aproximada para a palavra enhancement

E na praacuteitca que diferenccedila isto faz

Para entender a diferenccedila entre o modo de operaccedilatildeo depleccedilatildeo e enriquecido convido-o a examinar as fi g8 e 9 que nos mostra as curvas ID x VDS para cada um deles

Olhe atentamente cada uma

Fig 9 - Curvas do MOSFET Modo Enriquecido

Fig 8 - Curvas do MOSFET Modo Depleccedilatildeo

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresPrimeiramente peccedilo que vocecirc se

foque mais atentamente nas curvas da direita que satildeo chamadas de curvas de transferecircncia

Na fi g8 que corresponde ao modo depleccedilatildeo note que memso para VGS = 0V jaacute existe uma corrente de dreno que no caso eacute de 5mA

Para cortarmos o MOSFET (ID=0) precisamos aplicar uma tensatildeo de cerca de - 6V (neste exemplo) entre gate e supridouro e mesmo assim ele natildeo fi ca totalmente cortado pois ainda haveraacute uma pequena corrente de dreno

Agora olhe a fi g9 e veraacute que para o MOSFET comeccedilar a conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo proacutexima de 1V entre gate e supridouro (tensatildeo de threshold)

E daiacute

E daiacute que no modo enriquecido eacute como se o MOSFET jaacute nascesse cortado e para conduzir precisamos aplicar uma tensatildeo maior que zero volt entre gate e supridouro

Isto eacute o que em eletrocircnica se chama de uma chave ideal como um interruptor que para passar corrente precisamos acionaacute-lo

Esta caracteristica dos MOFETs

modo enriquecido os tornam os preferidos para projetos de fontes chaveadas por exemplo onde precisamos de um transistor que que funcione como uma chave eletrocircnica

Este livro natildeo trataraacute de fontes chaveadas mas fi que atento para a informaccedilatildeo que foi dada aqui sobre os MOSFETs pois seraacute muito uacutetil quando for estudaacute-las

Para resumir podemos dizer o seguinte

Os d-MOFETS comportam-se como chave normalmente fechada e para abriacute-la precisamos a aplicar uma polarizazaccedilatildeo entre gate e supridouro (indenpendente do tipo do canal N ou P)

Os e-MOSFETs comportam-se de maneira oposta

Finalmente vale resaltar que os d-MOSFETs podem operar tambeacutem no modo enriquecido o que pode ser confi rmado analisando a fi g8 mas vocecirc natildeo pode substituir um tipo pelo outro numa reparaccedilatildeo

O que eu estou querendo dizer eacute que tudo dependeraacute de como foi feito o projeto originalmente para que o d-MOSFET funcione como e-MOSFET

214 wwwpaulobritescombr

Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp InventoresO que eacute um IGBT

Para tornar a coisa mais faacutecil de entender vamos comeccedilar com o signifi cado da sigla IGBT Transistor Bipolar de Porta Isolada o que nos levar a pensar que eles satildeo uma mistura dos dois tipos de transistores ou seja um hiacutebrido de MOSFET na entrada com transistor bipolar na saiacuteda numa confi guraccedilatildeo que nos faz lembrar o transistor Darlington estudado no capiacutetulo 11

Veja bem eu disse ldquonos faz lembrarrdquo natildeo disse que os IGBTs satildeo Darlingtons que eacute outra coisa

Em outras palavras a entrada

de um IGBT eacute feita por uma porta isolada como nos MOSFETs enquanto na saiacuteda temos um emissor e um coletor como nos transistores bipolares como vemos na fi g13

Fig 13 - Cosntruccedilatildeo de um IGBT

Uma observaccedilatildeo interessante quanto aos IGBTs eacute que satildeo fabricados exclusivamente como canal N

Quanto a simbologia adotada para representar os IGBTs nos circuitos podemos vecirc-los representados de uma das duas maneiras mostradas na fi g14

Fig 14 - Simbologia de um IGBT

Mas por que inventaram os IGBTs

O IGBT alia o que haacute de melhor em cada tipo de transistor para fazer um dispositivo capaz trabalhar em circuitos que precisam de alta velocidade de comutaccedilatildeo manusear correntes altas e se comportarem como uma chave ideal (fechada resistecircncia zero aberta resistecircncia infi nita)

Com um IGBT a transiccedilatildeo do estado de conduccedilatildeo para o estado

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Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp Inventores

215wwwpaulobritescombr

de corte e vice-versa pode ser feita em 2 microssegundos o que nos daacute uma frequecircncia de 500 kHz

Podem ser construiacutedos em moacutedulos que operam centenas de ampegraveres e tensotildees ateacute 6 kV

A Panasonic (soacute ela) por exemplo utiliza-os nas fontes de seus fornos de micro-ondas e diversos fabricantes nas placas Y e Z dos televisores de plasma

Outra aplicaccedilatildeo para estes dispositivos satildeo amplifi cadores de aacuteudio classe D tambeacutem chamados de amplifi cadores digitais

Na moderna induacutestria automobiliacutestica eles satildeo usados para excitar os motores PMSM (Permanent Magnetic Sychronous Motor)

Enfi m satildeo os semicondutores entrando defi nifi tivamente na eletrocircnica de potecircncia

Ufa Acabou

Enf im chegamos ao f inal da novela Espero que os capiacutetulos tenham sido emocionantes

Natildeo deu para bisbi lhotar mais profundademente alguns personagens mas espero ter despertado em vocecirc a cur iosidade e a part i r de agora se s inta est imulado a cont inuar estudando para querer saber mais Na Era Google isto f icou mais faacuteci l

O l ivro teve a intenccedilatildeo de plantar uma semente mas para que a aacutervore decirc bons frutos dependeraacute de como vocecirc i raacute cuidar dela

Agraves vezes me perguntam quanto tempo se leva para aprender Eletrocircnica

No meu caso foram quatro anos mais 67 pois ainda cont inuo aprendendo todo dia o importante eacute que as sementes que recebi no curso teacutecnico foram de pr imeira qual idade e eu soube plantaacute- las e cuidar dos seus frutos e fo i isso que tentei fazer ao lhe oferecer este modesto l ivro

Entendendo que o coloquei nesta paacuteginas f ruto de minha exper iecircncia como teacutecnico eacute o miacutenimo indispesaacutevel para se comeccedilar daqui pra f rente eacute com vocecirc

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Tem alguma duacutevida

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Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 3

Algumas palavras iniciais

Este trabalho tem a intenccedilatildeo de ajudar o teacutecnico reparador seja experiente

ou iniciante no seu dia-a-dia na reparaccedilatildeo de fornos de micro-ondas com

rapidez seguranccedila e efi ciecircncia

Os eletroeletrocircnicos atingiram alto grau de sofi sticaccedilatildeo por baixo preccedilo o

que exige do reparador trabalhar tambeacutem com preccedilos mais modestos para

mesmo cobrando valores ldquomais em contardquo obter uma remuneraccedilatildeo digna

pelo seu trabalho

Em outras palavras a ldquomaacutegicardquo chama-se efi ciecircncia que se obteacutem com

informaccedilatildeo e treinamento

Consertar trocando peccedilas ateacute ver se funciona natildeo eacute consertar e pode

se transformar em alguns casos em esperar por um milagre e milagres

dependem de feacute

O consumidor de hoje estaacute mais exigente quer respostas raacutepidas para o

seu problema e talvez natildeo tenha paciecircncia para esperar que as preces do

seu teacutecnico sejam atendidas

Procurei colocar aqui o maacuteximo de informaccedilatildeo que adquiri no dia-a-dia da

bancada e contei com a experiecircncia e colaboraccedilatildeo do amigo Fernando Joseacute

que me sugeriu valiosos ldquoajustesrdquo

Natildeo posso deixar de citar outros colaboradores como o Joatildeo Alexandre

Prof Cesar Bastos Prof Jonas Marques e Prof Francisco Amaral A todos

muito obrigado

Eacute possiacutevel que alguma coisa tenha sido esquecida ou tenha fi cado mal

explicada por isso conto com a sua participaccedilatildeo e comentaacuterios

Como foi dito o objetivo do livro eacute dar ao teacutecnico meios para ele se tornar

raacutepido e efi ciente no reparo Espero alcanccedilar este objetivo

Criacuteticas e sugestotildees seratildeo sempre bem acolhidas pois lembrando Soacutecrates

ldquosoacute sei que nada seirdquo

livro

de

amos

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Paulo Brites 5

Sumaacuterio

Algumas palavras iinciais 3

Natildeo prartique pirataria 4

Leia 6

Observaccedilatildeo 7

Magnetron o coraccedilatildeo do forno de micro-ondas 8

O que eacute a magnetron 9

Verifi caccedilotildees da Magnetron com ohmiacutemetro 10

O circuito da magnetron 11

Verifi cando as peccedilas do circuito de alta tensatildeo 12

Verifi cando o diodo de alta tensatildeo com multiacutemetro analoacutegico 13

Verifi cando o transformador de alta tensatildeo 14

Os dispositivos de proteccedilatildeo do forno de micro-ondas 16

Verifi cando os switches de porta 18

Muita atenccedilatildeo ao substituir os switches de porta 19

Mais uma proteccedilatildeo o termostato 20

Um dispositivo importante o motor do prato 21

Portas e gabinetes enferrujados 22

Defeitos eletrocircnicos 23

Medindo a potecircncia do forno 24

Guia geral de defeitos e soluccedilotildees 25

Sobre a lacircmpada seacuterie 28

livro

de

amos

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6 Paulo Brites

A reparaccedilatildeo de qualquer equipamento eletroeletrocircnico soacute deve ser executada por pessoa habilitada e com conhecimentos miacutenimos de eletricidade

Este livro NAtildeO se destina a pessoas sem experiecircncia eou conhecimentos

sobre eletricidade

Medidas de tensotildees devem ser evitadas e se forem necessaacuterias deveratildeo ser feitas por pessoa habilitada e seguindo as recomendaccedilotildees que seratildeo apresentadas ao longo do livro

L e i a

O forno de micro-ondas possui uma aacuterea

onde temos alta tensatildeo (4000 volts) que

pode MATAR portanto TODA e QUALQUER

substituiccedilatildeo de peccedilas soacute PODE e soacute DEVE

ser feita com o forno DESLIGADO DA

TOMADA

livro

de

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10 Paulo Brites

VERIFICACcedilOtildeES NA MAGNETRON COM OHMIacuteMETROVERIFICANDO O FILAMENTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um ohmiacutemetro (digital ou

analoacutegico) meccedila a continuidade do fi lamento (Fig4)

O valor obtido deve ser proacuteximo de

zero ohm caso contraacuterio indica que o

fi lamento estaacute aberto e por isso natildeo

haacute aquecimento

Troque a magentron por outra igual

VERIFICANDO CURTO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os dois terminais que

ligam o transformador ao fi lamento da

magnetron

Com um multiacutemetro (digital ou

analoacutegico) na maior escala de

reistecircncia meccedila a continuidade entre cada terminal do fi lamento e a carcaccedila da magnetron (Fig5)

Deveraacute indicar circuito aberto

ou seja resistecircncia infi nita caso

contraacuterio indica que haacute um curto entre

o fi lamento e a carcaccedila da magnetron

Neste caso o fusiacutevel deve estar queimado (aberto)

Troque a magnetron por outra igual

NUNCA MECcedilA TENSAtildeO NOS TERMINAIS DO FILAMENTO

FIG 4

FIG 5

MEDINDO A MEDINDO A RESISTEcircNCIA DO RESISTEcircNCIA DO

FILAMENTOFILAMENTO

VERIFICANDO VERIFICANDO CURTO ENTRE CURTO ENTRE FILAMENTO EFILAMENTO ECARCACcedilA DA CARCACcedilA DA MAGNETRONMAGNETRON

livro

de

amos

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Paulo Brites 13

VERIFICANDO O DIODO DE ALTA TENSAtildeO

COM UM MULTIacuteMETRO ANALOacuteGICO QUE USA BATERIA DE 225V

Medindo o diodo no sentido de

conduccedilatildeo (Fig8)

Lembre-se que nos multiacutemetros

analoacutegicos em geral a polaridade das

ponteiras na medida de resistecircncia eacute

invertida (preto = positivo e vermelho

= negativo)

Medindo o diodo no sentido de natildeo

conduccedilatildeo (Fig9)

Como foi dito na paacutegina anterior o

mais importante eacute verifi car se o diodo

estaacute em curto e isto pode ser feito com

qualquer multiacutemetro digital na escala

de medir diodos

FIG 9

FIG 8

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MEDINDO O CAPACITOR DE ALTA TENSAtildeO COM O

CAPACIacuteMETRO (Fig7)

FIG 7

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Este capacitor eacute a oacuteleo e por

isso natildeo tem polaridade

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de

amos

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14 Paulo Brites

VERIFICANDO O TRANSFORMADOR DE ALTA TENSAtildeO

O primeiro teste em um

transformador pode ser feito com os

olhos e com o nariz Isso mesmo

Um grande nuacutemero de

transformadores quando queima

apresenta uma coloraccedilatildeo tiacutepica de

uma coisa queimada e um cheiro

caracteriacutestico

Agora suponhamos que o ldquomeacutetodordquo

da inspeccedilatildeo visual e do olfato natildeo lhe

convenceram e vocecirc quer usar algo

mais ldquocientiacutefi cordquo

Vamos entatildeo a um passo-a-passo

para testar o transformador de alta

tensatildeo

Meccedila as resistecircncias do primaacuterio e

secundaacuterio

Primaacuterio 05 a 15 ohm (aprox)Valor mais baixo pode indicar curtoFilamento zero ohm (aprox)Alta tensatildeo 80 a 100 ohms

AS OPERACcedilOtildeES A SEGUIR DEVEM SER REALIZADAS COM MUITO CUIDADO E ATENCcedilAtildeO

Com o forno DESLIGADO DA TOMADA retire os terminais que ligam

o transformador agraves demais parte do

forno (primaacuterio e secundaacuterio)

Natildeo esqueccedila de indentifi car com

etiquetas tudo que foi desligado para

evitar ligar errado depois

Se possiacutevel fotografe

medindo a resitecircncia do enrolamento primaacuterio

FIG 10

FIG 11

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO DO

FILAMENTO

FIG 11

FFFFFFFFFFFFFFFIIIIIIIIIIIIIIIGGGGGGGGGGGGGGG 111111111111111000000000000000

MEDINDO RESISTEcircNCIA

DO ENROLAMENTO

DE ALTA TENSAtildeO

livro

de

amos

tra

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Paulo Brites 17

Figura 15 - Diagrama mostrando os trecircs switches de proteccedilatildeo

Estes trecircs switches satildeo mostrados

numa estrutura de plaacutestico por traacutes do

painel similar a mostrada na fi gura 16

Examine um de cada vez

Natildeo retire todos os fi os pois

certamente vocecirc iraacute se complicar na

hora de recolocaacute-los e vai se meter

numa grande encrenca

Figura 16

Termostato instalado

sobre a magnetron

livro

de

amos

tra

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18 Paulo Brites

VERIFICANDO OS SWITCHES DE PORTA

Uma das falhas mais comuns

nos fornos de micro-ondas estaacute

relacionada aos switches de porta

Se o display acender e for possiacutevel

alterar os dados atraveacutes do painel

como tempo de funcionamento por

exemplo entatildeo estaacute descartada uma

falha na placa de comando

Entretanto se ao acionamos a tecla

ldquoligardquo o forno natildeo daacute partida devemos

desconfi ar da proacutepria ldquoteclardquo da

membrana ou dos switches de porta

A verifi caccedilatildeo pode ser feita com o

switch no lugar bastando desconectar

um dos fi os que chegam a ele

Teste um de cada vez para natildeo se

atrapalhar (Ver Figs 13 e 14 paacuteg 13)

O teste pode ser realizado com um

multiacutemetro na escala ocirchmica mais

baixa (digital ou analoacutegico)

Existem dois tipos de switches

NA = normalmente aberto

e NF = normalmente fechado

Na condiccedilatildeo fechado a

resistecircncia medida deve ser sempre

EXATAMENTE igual a zero ohm

As medidas devem ser realizadas

com a porta aberta e fechada

A resistecircncia medida deve alterar

dependendo da situaccedilatildeo da porta

(aberta ou fechada) ou seja se com

a porta aberta medimos zero ohm

entatildeo com a porta fechada devemos

medir resistecircncia infi nita e vice-versa

Se isto natildeo acontecer eacute provaacutevel

que a mola interna do switch esteja

quebrada

Retire-o do lugar para verifcar

Esta operaccedilatildeo exige bastante

cuidado para natildeo quebrar as travas

que prendem o switch (fi g14)

Outra falha comum nestes

switches que provoca funcionamento

intermitente eacute a oxidaccedilatildeo nos

terminais

Caso encontre um switch defeituoso

o melhor eacute trocar tambeacutem os outros

dois para evitar retorno do forno

ainda em garantia de serviccedilo o que

eacute desgastante para o cliente e natildeo eacute

uma boa propaganda para vocecirc

NAtildeO ESQUECcedilA DE DESLIGAR O FORNO

DA TOMADA

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 19

MUITA ATENCcedilAtildeO AO SUBSTITUIR OS SWITCHES DE PORTA

Ao substituir um switch de porta

eacute importante dar muita atenccedilatildeo na

confi guraccedilatildeo do mesmo

Como foi citado nas citado paacuteginas

anteriores existem dois tipos de

switches Normalmente ABERTO

(NA) ou Normal Open (NO) e

Normalmente FECHADO ou Normal

Closed (NC)

Observe atentamente os desenhos

das fi guras 17 e 18 e veja a diferenccedila

entre os dois

A dica eacute a posiccedilatildeo dos terminais

(lembra do jogo dos sete erros eacute por

aiacute)

FIg17- Normalmente Aberto = NA Normal Open = NO

FIg18 - Normalmente Fechado = NF Normal Closed = NC

FIg19 - Normalmente Aberto ou Fechado

Podemos encontrar tambeacutem um swtich com trecircs terminais que tanto pode ser utizado como NA ou NF

Fig17

Fig18

Fig19

OBSERVE O VALOR DA CORRENTE NO CORPO DOS SWITCHES

ATENCcedilAtildeO

Fig19

livro

de

amos

tra

Ganhe Dinheiro Consertando Fornos de Micro-ondas

Paulo Brites 25

GUIA GERAL DE DEFEITOS E SOLUCcedilOtildeES

ESTE GUIA SOacute DEVE SER USADO DEPOIS QUE VOCEcirc TIVER LIDO E ENTENDIDO TODO O LIVRO

NAtildeO TENTE CONSERTAR UM FORNO DE MICRO-ONDAS SEM SABER

EXATAMENTE O QUE ESTAacute FAZENDO

1 FORNO TOTALMENTE ldquoMORTOrdquo NEM O DISPLAY ACENDE

1) Retire a tampa e verifi que o fusiacutevel Se estiver aberto (queimado) e com certeza estaraacute troque-o mas NAtildeO LIGUE o forno diretamente agrave rede

2) Ligue o forno atraveacutes de uma lacircmpada seacuterie de 40 ou 60W mas NAtildeO ACIONE O START

3) Se o display acender isto indica que natildeo haacute curto na PCI mas se a

lacircmpada acender com brilho total indica que a PCI estaacute em curto Eacute possivel

que o transformador da PCI esteja em curto

4) Em alguns fornos existe um varistor na entrada de AC da PCI Ele deve

medir como circuito aberto na escala ocirchmica Se indicar curto retire-o e teste o

forno sem ele ligando diretamente agrave rede (sem lacircmpada seacuterie) Natildeo esqueccedila de colocar um varistor novo antes de entregar o forno ao cliente 5) Se o teste acima natildeo indicou curto na PCI entatildeo verifi que os componentes

de alta tensatildeo como indicado no livro

6) Ainda falta uma coisa - Verifi que o interior do forno e a porta para ver se

natildeo haacute pontos de ferrugem que podem estar causando centelhamentos

Se natildeo encontrou nada errado retire o forno da lacircmpade seacuterie coloque

um copo com aacutegua dentro do forno programe para 10 ou 15 segundos e

arrisque pressionar o start

Eacute possiacutevel que o fusiacutevel tenha aberto espontacircneamente ou por algum

ldquoproblemardquo na instalaccedilatildeo (em certos casos conhecido como miau)

Natildeo invente ldquohistorinhasrdquoCobre apenas pela sua avaliaccedilatildeo

livro

de

amos

tra

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Tem alguma duacutevida

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Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 1

Paulo Brites

Osciloscoacutepio sem Traumas

1ordf Ediccedilatildeo

Rio de Janeiro

Ediccedilatildeo do Autor

2017

Coacutep

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e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 7

Algumas palavras inicias

Haacute muito tempo que me pedem um livro sobre osciloscoacutepios

O osciloscoacutepio dentre os instrumentos utilizados em eletrocircnica parece ser o que mais desespero causa aos teacutecnicos por isso o tiacutetulo deste livro eacute Osciloscoacutepio sem Traumas

Nunca sofri deste pacircnico talvez porque tenha tido a sorte de ldquoconviverrdquo com eles (os osciloscoacutepios) ainda quando estudante do curso teacutecnico laacute pelo idos de 1966

Para natildeo pagar o curso eu trabalhava aos saacutebados no laboratoacuterio da escola cuidando dos equipamentos e foi ali que me vi pela primeira vez frente a frente com esta ldquojoia rarardquo

Natildeo lembro exatamente quantos eram mas certamente natildeo deveriam passar de dois ou trecircs Custavam muiiiiiiiito caro

Talvez fosse algum Heathkit valvulado de tela redonda que natildeo passava dos 5 MHz ou melhor ldquomegaciclosrdquo como se dizia naqueles tempos

Era o meu sonho de consumo ter um na minha bancada domeacutestica

Soacute pude acordar do sonho em 1988 quando um amigo me trouxe dos ldquoesteitesrdquo um Hitachi dois canais de 35MHz por 500 dolares que lhe paguei parceladamente

Ele ainda faz parte da minha bancada embora sofrendo de Parkinson com algumas tremedeiras ao mostrar os sinais na tela que jaacute eacute natildeo eacute mais redonda e sim quadrada

Em 76 quando entrei para Embratel tive oportunidade de ldquomexerrdquo em tops de linha da Tektronix Utilizei um deles para fazer o meu primeiro artigo para a Revista Antenna em 1978

Nunca fi z curso para aprender manuseaacute-los

No curso teacutecnico meu ldquocheferdquo do laboratoacuterio prof Messias me

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Osciloscoacutepio sem Traumas

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ajudou a dar os primeiros passos como fazemos para ensinar uma crianccedila a andar de bicicleta sem rodinhas Daiacute em diante fui caindo e levantando sozinho e natildeo precisei mais das rodinhas

Por volta de 2003 ministrei alguns cursos presenciais sobre uso de osciloscoacutepio Ao preparar as aulas do curso percebi que era importante natildeo apenas falar dos ldquobototildeezinhosrdquo mas sim do que se esperava ver na tela e como interpretar os ldquosinaisrdquo

No meu contato com os teacutecnicos reparadores desde que iniciei meus treinamentos sobre reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos percebo que o que falta agraves vezes para entender um osciloscoacutepio eacute um soacutelido conhecimento do que eacute ou como eacute composto efetivamente um sinal eleacutetrico por isso o capiacutetulo 1 deste livro seraacute dedicado a isto

Antes de encerrar estas natildeo tatildeo breves palavras iniciais valem algumas consideraccedilotildees

Os leitores que me seguem haacute muito tempo jaacute se acostumaram com a minha maneira de escrever e pelos comentaacuterios que recebo parece que apreciam

Entretanto se vocecirc estaacute chegando agora pode levar um susto ao ler um livro teacutecnico escrito desta maneira

Para mim livros satildeo como pratos de comida A comida alimenta o estocircmago o livro alimenta o espiacuterito

A comida pode ser do tipo ldquofast foodrdquo ou ldquoa la carterdquo mas antes de alimentar o estocircmago deve agradar aos olhos

Aprendi isto com minha matildee que sem modeacutestia a parte cozinhava muito bem e mesmo no almoccedilo do dia a dia enfeitava os pratos antes de irem para mesa Aiacute ateacute jiloacute pra quem natildeo gosta fi ca gostoso

Um livro para mim natildeo tem que falar apenas do tema a que se propotildee mas deve fazer o pensamento voar

Voe comigo nas proacuteximas paacuteginas Boa viagem e ldquobon apetitrdquo

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Natildeo pratique pirataria

Se vocecirc adquiriu uma coacutepia natildeo autorizada deste livro vocecirc estaacute

praticando pirataria de acordo com a Lei de Direitos Autorais nordm 9610 de

19 de fevereiro de 1998

Distribuir coacutepias em papel ou em meios digitais deste livro sem

autorizaccedilatildeo por escrito do autor aleacutem de ser contra a lei (o que pode

lhe ensejar um processo judicial) prejudicaraacute todo o trabalho que ele

devotou para elaborar o material portanto peccedilo-lhe que mais por uma

questatildeo de consciecircncia do que legal natildeo o faccedila

O Autor

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Sumaacuterio

Capiacutetulo 0 - Comprando um osciloscoacutepio 13

Capiacutetulo 1 - Para quecirc serve um osciloscoacutepio 25

Capiacutetulo 2 - Natildeo exploda seu osciloscoacutepio 39

Capiacutetulo 3 - As ponteiras do osciloscoacutepio 43

Capiacutetulo 4 - Primeiros contatos com os bototildeezinhos51

Capiacutetulo 5 - Teoria na praacutetica 65

Capiacutetulo 6 - Fast Fourier Transform na praacutetica 85

Capiacutetulo 7 - O modo YT ou as Figuras de Lissajous 99

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Capiacutetulo Zero

Comprando um osciloscoacutepio

Resolvi denominar este capiacutetulo de ZERO porque eacute por ele que tudo deve comeccedilar - a compra do osciloscoacutepioSe vocacirc prentende comprar um a leitura eacute obrigatoacuteria Se jaacute comprou tambeacutem

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A compra de um instrumento de teste deve ser feita sempre com muito criteacuterio para evitar que nos arrependamos depois e aiacute natildeo adiantaraacute mais ldquochorar pelo leite derramadordquo

Se comprar um multimetro jaacute exige cuidados o quecirc se diraacute entatildeo sobre um osciloscoacutepio considerando-se o seu preccedilo

A principal ou talvez a uacutenica preocupaccedilatildeo dos teacutecnicos na hora da compra de um osciloscoacutepio eacute com a Bandwidth (e o preccedilo eacute claro)

No tempo dos osciloscoacutepios analoacutegicos e dos sinais do mesmo tipo ateacute pode-se dizer com reservas que bastava saber ldquoquantos megardquo eacute jaacute era sufi ciente para se comprar o brinquedinho mas na Era Digital outras questotildees muito importantes devem ser consideradas como descreverei a seguir

Analoacutegico versus digital o que comprarSe vocecirc vai comprar um osciloscoacutepio agora certamente teraacute que ser um

digital tambeacutem conhecido pela sigla DSO (Digital Storage Oscilloscope) a menos que vocecirc encontre algum analoacutegico top de linha por um valor extremamente convidativo

Entretanto mesmo eu sendo um ldquoanalogic manrdquo como me disse certa vez um instrutor da HP hoje eu me rendo ao DSO contanto que ele fi que no meio do caminho entre um Fusquinha e uma Ferrari e se vocecirc continuar a ler entenderaacute porque

Encontramos por aiacute muitos digitais baratinhos mas natildeo se iluda pois o dito popular ldquoo barato sai carordquo tem sempre razatildeo

Entatildeo esta eacute a primeira dica - compre um digital mas escolha bem para natildeo se estressar depois

Vocecirc jaacute pensou num meacutedico usando um medidor de pressatildeo arterial (esfi gnomanocircmetro esse eacute o nome teacutecnico) cujo ponteirinho fi que balanccedilando entre o dez e o vinte por exemplo

Eacute isso que acontece com oscilocoacutepios digitais que eu chamo ldquobaixa rendardquo Ter uma ldquocoisardquo destas agraves vezes eacute melhor natildeo ter nada

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Mas nem soacute de BW vive um osciloscoacutepioNos osciloscoacutepios digitais existem mais duas especifi caccedilotildees muito

importantes e que satildeo pouco conhecidas e entendidas sample rate e memory depth sobre as quais discorrerei a partir de agora

Antes poreacutem vale dar uma breve explicaccedilatildeo de como um DSO funciona

Nada neste mundo eacute digital tudo eacute analoacutegico portanto o primeiro passo em qualquer sistema digital consiste em fazer uma conversatildeo de analoacutegico para digital geralmente designada pela sigla ADC (Analog-Digital Conversion)

O processo ADC consiste em ldquotransformarrdquo um sinal contiacutenuo como todo sinal analoacutegico em um ldquomonterdquo de pontos que o represente

Para que natildeo paire nenhuma duacutevida eacute bom que se esclareccedila que a palavra ldquocontiacutenuordquo que usei acima natildeo tem nada a ver com ldquocorrentetensatildeo continuardquo por sinal uma peacutessima traduccedilatildeo para direct current A palavra continuo(a) signifi ca ldquosem interrupccedilatildeordquo

Acompanhe a fi g5 para entender o que acontece com uma Conversatildeo

AnaloacutegicoDigital

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Capiacutetulo 1

Este eacute um capiacutetulo preliminar que provavelmente vocecirc natildeo encontraraacute em nenhum livro sobre osciloscoacutepios e tratraraacute de sinais eleacutetricos ou formas de ondas

Parece que os autores pensam que as pessoas jaacute nascem sabendo tudo ou que a escola lhes ensinou a ldquoligar os pontosrdquo como diz Steve Jobs

Para que serve um osciloscoacutepio

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Para que serve um osciloscoacutepioComo uma onda

Lulu Santos amp Nelson Motta

A vida vem em ondas

como um mar

Num indo e vindo

infi nito

Estaacute estranhando que eu comece o primeiro capiacutetulo de um livro sobre osciloscoacutepio com um pedacinho de uma letra de muacutesica

Entatildeo vaacute se acostumando porque ainda irei ldquoaprontarrdquo outras estranhices deste tipo ateacute o fi nal do livro

Ah Ia ateacute esquecendo a pergunta eacute para que serve um osciloscoacutepio natildeo eacute mesmo

Pois bem um osciloscoacutepio eacute um instrumento eletrocircnico que permite ver ou melhor avaliar ondas (eleacutetricas natildeo as do Lulu)

Um pouco de matemaacutetica e fiacutesica natildeo faz mal a ningueacutem

Calma natildeo precisa suar frio eu soacute quero que vocecirc entenda exatamente afi nal o que eacute uma onda

Os fiacutesicos e os poetas cada um do seu jeito dizem que uma onda representa ldquocoisasrdquo da Natureza que satildeo repetitivas ou ciacuteclicas como as ondas do mar do Lulu Santos

E os osciloscoacutepios nos permitem ldquoverrdquo as formas das ondas sob o ponto de vista dos fiacutesicos (natildeo dos poetas)

Vocecirc certamente sabe que a tensatildeo ou voltagem das tomadas das casas eacute alternada senoidal

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Sai x e y entra t de tempo e V de volts

Se vocecirc jaacute teve a oportunidade de olhar o painel de um osciloscoacutepio analoacutegico viu dois bototildees um chamado voltdiv e outro denominado timediv parecidos com a fi g6

Fig6

Se o osciloscoacutepio for digital tambeacutem conhecidos como DSO (Digital Storage Osciloscope) teremos uma aacuterea denominada VERTICAL e outra denominado Horizontal como vemos na fi g7

Fig7

Isto seraacute melhor detalhado oportunamente no momento quero apenas que vocecirc perceba as semelhanccedilas entre nomenclaturas diferentes usadas nos osciloscoacutepios mas que no fundo dizem a mesma coisa e as relacione com as utilizadas pela matemaacutetica

Uma coisa que pode ter deixado vocecirc intrigado eacute que nos exemplos do ponto P girando eu soacute falei em acircngulo e em eletricidade e eletrocircnica muitas vezes preferimos frequecircncias e tempos em vez de acircngulos

Vamos ver como podemos arrumar isso

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que cada quadriacutecula vale 2 milessegundos e como temos 10 quadriacuteculas teremos na tela uma onda completa cujo periodo vale 20ms que corresponde a 50Hz (por que)

Suponhamos que a senoacuteide da fi g11 foi obtida com a chave timediv em 5ms Qual a frequecircncia desta onda

Obs Geralmente o zero antes da viacutergula eacute omitido por exemplo 5ms = 05ms

Primeiro precisamos descobrir qual o seu periacuteodo Como a onda estaacute ocupando 10 quadriacuteculas que neste caso vale 5ms temos um periacuteodo de 5ms e portanto a frequecircncia desta senoacuteide seraacute 1divide05ms = 1divide 000005 = 200Hz

Qual deveria ser a posiccedilatildeo da chave timediv para que aparecessem na tela dois ciclos completos da mesma onda de 200Hz como mostrada na fi g11

Para ter dois ciclos completos precisamos que a tela toda corresponda a 10ms uma vez que um ciclo completo ocupa 5ms e portanto devemos passar a chave timediv para 25ms Como

a posiccedilatildeo mais proacutexima eacute 2ms tivemos que escolher esta e por isso como vocecirc deve ter notado fi cou faltando um pedacinho do segundo ciclo

Na paacutegina a seguir vou lhe dar uma tabela que relaciona os valores do tamanho da quadriacutecula (timediv) com a frequecircncia maacutexima de uma onda que aparece numa tela de 10 ou 12 quadriacuteculas (div = divisatildeo = quadriacutecula)

A boa notiacutecia eacute que alguns osciloscoacutepios digitais podem mostrar a frequecircncia da onda escrita na tela junto com outros paracircmetros dependendo da confi guraccedilatildeo que se faccedila

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Natildeo exploda seu osciloscoacutepio

Capiacutetulo 2

Antes de aprofundar no manuseio de cada botatildeozinho eacute importante que vocecirc seja alertado para alguns cuidados no uso do osciloscoacutepio e natildeo transforme um sonho em pesadelo numa fraccedilatildeo de segundos

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Antes de usar o osciloscoacutepio confi ra a tomada

Este seraacute um capiacutetulo bem curtinho mas muito importante

Todos os osciloscoacutepios (aqui no Brasil) usam o padratildeo americano de cabo de forccedila com trecircs pinos onde o terceiro pino corresponde ao ground ou aterramento como se vecirc na fi g1

A primeira coisa que vocecirc deve fazer eacute verifi car com um ohmiacutemetro se haacute continuidade entre este terceiro pino e a

parte metaacutelica dos conectores BNC onde satildeo ligadas as ponteiras do osciloscoacutepio

Eacute quase certo que vocecirc constate que estes pontos estatildeo interligados e eacute aiacute que mora o perigo porque a garrinha jacareacute que vocecirc iraacute ligar ao ldquoterrardquo do equipamento a ser testado tambeacutem estaacute ligada a este ponto

A questatildeo do pino de aterramento ainda eacute polecircmica porque muita gente confunde terra com neutro e agraves vezes na hora de fazer a instalaccedilatildeo o Zeacute Faiacutesca interliga os dois o que JAMAIS deve ser feito

Qual a soluccedilatildeo

A melhor de todas sem duacutevida seria ligar o equipamento sob teste atraveacutes de um transformador de isolamento que natildeo deve ser confundido com auto transformador

Natildeo isole o osciloscoacutepio e sim o equipamento

Certifi que-se que fase e neutro estejam ligados corretamente na tomada

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As ponteiras do osciloscoacutepio

Ainda antes de partir para o uso do osciloscoacutepio precisamos conhecer um pouco sobre as ponteiras para que vocecirc natildeo se confunda com os resultados obtidos

Capiacutetulo 3

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Isto ocorreu porque a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro produziu um divisor de tensatildeo com a impedacircncia da fonte

Suponhamos que em vez de 2Mohms a impedacircncia de entrada do voltiacutemetro fosse 9Mohms Qual seria o valor lido por ele

Para encontrar este valor basta usar a foacutermula abaixo

e obteremos 09V que eacute um valor bem mais proacuteximo do valor ldquoverdadeirordquo (experimente fazer a conta para Rin = 2Mohms e encontraraacute 066V)

Vocecirc pode estar querendo me perguntar o que tudo isto tem a ver com a ponteira do osciloscoacutepio e eu jaacute lhe adianto que eacute muito importante como seraacute visto no proacuteximo paragraacutefo

O que devemos saber sobre as ponteiras

Vale informar inicialmente que as ponteiras podem ser passivas ou ativas mas neste breve capiacutetulo tratarei apenas das passivas que satildeo as mais comuns

Na fi g3 temos uma ponteira bastante popular e que costuma acompanhar o osciloscoacutepio (por enquanto ainda natildeo eacute um acessoacuterio que tem que ser comprado separadamente)

Observe no destaque a tecla amarela que permite que se escolha a posiccedilatildeo x1 que eacute direta e a posiccedilatildeo x10 que iraacute atenuar dez vezes o sinal que chega a entrada do osciloscoacutepio

E eacute sobre esta tecla que quero conversar com vocecirc pela importacircncia dela e aiacute vocecirc entenderaacute o porquecirc do paragraacutefo anterior

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Para que a divisatildeo de um para dez natildeo fi que comprometida a medida que a frequecircncia do sinal vai aumentando coloca-se um capacitor de compensaccedilatildeo (trimmer) que vai entrar em paralelo com a capacitacircncia do cabo e da entrada do osciloscoacutepio como vimos na fi g4

O capacitor de compensaccedilatildeo eacute ajustaacutevel e pode ser colocado ou na entrada da ponteira ou junto ao conector BNC que eacute ligado agrave entrada do osciloscoacutepio que costuma ser o caso das ponteiras com BW maior que 350MHz Veja a fi g5

Ajustando o capacitor de compensaccedilatildeo

Antes de comeccedilarmos a verifi car os sinais de um circuito com o osciloscoacutepio eacute obrigatoacuterio verifi car se a ponteira estaacute respondendo de forma plana a todas as frequecircncias e para isso todo osciloscoacutepio possui um gerador interno de onda quadrada de 1kHz e 05Vpp com um terminal de acesso disponiacutevel no painel como vemos na fi g6

O ajuste deve ser feito com uma chave natildeo metaacutelica geralmente fornecida junto com a ponteira a qual deveraacute estar na posiccedilatildeo x10

Quando a ponteira estaacute ajustada corretamente devemos obter na tela uma onda quadrada ldquoperfeitardquo

Caso isto natildeo esteja acontecendo deve-se ajustar o trimmer ateacute conseguir Na fi g7 temos as duas situaccedilotildees indesejaacuteveis com a ponteira supercompensada ou subcompensada

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Capiacutetulo 4

Primeiros contatos com os bototildeezinhos

Este eacute um capiacutetulo de aquecimento para vocecirc comeccedilar a conhecer as funccedilotildees do ldquopainel do aviatildeordquo e poder levantar voo e natildeo cair

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Imagine por exemplo o coletor de um transistor amplifi cador

Se tivermos um sinal aplicado agrave entrada do amplifi cador teremos dois sinais no coletor um ldquosinalrdquo DC referente agrave polarizaccedilatildeo do transistor e outro AC que eacute o sinal de entrada amplifi cado

Quando ligamos o coletor deste transistor agrave base de outro geralmente colocamos um capacitor entre um ponto e outro que eacute chamado capacitor de acoplamento cuja fi nalidade eacute natildeo deixar que a tensatildeo DC do coletor do acuteprimeiro transistor chegue agrave base do segundo

Ao inspecionarmos o sinal no coletor com um osciloscoacutepio temos duas maneiras de fazecirc-lo

Se colocarmos a chave de acoplamento do osciloscoacutepio em AC o sinal iraacute variar em relaccedilatildeo ao niacutevel zero ou niacutevel de ground uma vez que a tensatildeo de polarizaccedilatildeo foi ldquobarradardquo por um capacitor interno na entrada vertical do osciloscoacutepio

Por outro lado se colocarmos a chave em DC iremos ver o sinal referenciado a tensatildeo de polarizaccedilatildeo do coletor

Para que esta ideia fi que defi nitivamente entendida veja a fi g1A

No osciloscoacutepio digital a escolha do tipo de acoplamento natildeo eacute feita por uma chave mecacircnica como mostrada na fi g 1 para um analoacutegico e sim atraveacutes de um menu como veremos mais tarde

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Trigando o sinal

Depois de entender que o oscilocoacutepio trabalha com tempo e natildeo com frequecircncia o trigger eacute o segundo ponto onde vejo a maior difi culdade que os teacutecnicos encontram ao manusear o equipamento

A traduccedilatildeo mais adequada para a palavra trigger eacute gatilho que nos lembra alvo que virou ldquoaacutelvarordquo na muacutesica-deboche dos Democircnios da Garoa)

De tanto levar ldquofrexadardquo do teu olhar Meu peito ateacute Parece sabe o que ldquotalbuardquo de tiro ao ldquoaacutelvarordquo Natildeo tem mais onde furar

Aportuguesando criacuteamos o verbo trigar que pode ser entendido como ldquoatingir ou obter o alvordquo agraves vezes tambeacutem gatilhar

Aqui preciso fazer um relato no miacutenimo divertido

Pesquisando manuais de oscilocoacutepio para escrever este livro encontrei a seguinte traduccedilatildeo para trigger ALVEJAR Soacute esqueceram de dizer a marca do sabatildeo em poacute

Alvejar signifi ca ldquotornar alvo brancordquo entretanto jaacute se pode ver gente usando no sentido de atirar ao alvo (e natildeo ao Aacutelvaro) ou tomar como alvo provavelmente eacute uma traduccedilatildeo a ldquola Googlerdquo de quem natildeo sabe inglecircs nem portuguecircs Eu discordo e prefi ro fi car com o neologismo ldquotrigarrdquo

Voltando ao trigger farei uma comparaccedilatildeo que seraacute melhor entendida pela turma que eacute ldquojovem haacute mais tempordquo como eu e pegou as tvs valvuladas

Todos noacutes daquela eacutepoca preacute histoacuterica ainda lembramos que era preciso ajustar um botatildeozinho (ou dois) na tv para fazer a tela parar de rolar

Tecnicamente falando era preciso ldquosincronizarrdquo a frequecircncia do oscilador vertical e horizontal

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Que tal darmos uma olhada em mais um exemplo para vocecirc se convencer defi nitivamente como eu me convenci que a Natureza ama a senoacuteide

Juntando-se as duas senoacuteides da fi g 10 iremos obter a onda ldquodistorcidardquo da fi g 11 C

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Capiacutetulo 5

Estaacute na hora de comeccedilar a se familiarizar com os resultados obtidos na tela do osciloscoacutepio e natildeo apenas olhar a fi gurinha como se fosse um gibi

Teoria na praacutetica

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Colocando a matildeo na massa

Chegada a hora de exorcizar os fantasmas se livrar do trauma do osciloscoacutepio e nada melhor para isso que encaraacute-lo de ldquohomem para homemrdquo (sem nenhum machismo)

O capiacutetulo seraacute dividido em cinco experiecircncias para que vocecirc vaacute se familiarizando com o seu oscilocoacutepio gradualmente

Todas elas tomaratildeo como base na maioria das vezes um osciloscoacutepio digital muito embora poderatildeo ser realizadas com um analoacutegico sendo que nunca eacute demais lembrar que muitas informaccedilotildees mencionadas para o digital natildeo poderatildeo ser encontradas no analoacutegico

Experiecircncia nordm 1 - Analisando uma onda senoidal

Para realizar esta experiecircncia vocecirc vai precisar obviamente de uma onda senoidal que pode ser obtida a partir de um gerador de funccedilotildees

Se vocecirc natildeo tem um gerador de funccedilotildees poderaacute utilizar um circuito de um oscilador que gere pelo menos uma senoacuteide de frequecircncia fi xa

Para que vocecirc natildeo tenha nenhuma desculpa (aleacutem da preguiccedila) para realizar esta experiecircncia se vocecirc natildeo tem o gerador de funcotildees nem o oscilador vou lhe dar uma terceira alternativa use um transformador qualquer ligado agrave rede eleacutetrica

A pergunta que natildeo quer calar - natildeo poderia usar a proacutepria rede eleacutetrica

Sim se vocecirc tomar os cuidados abordados no capiacutetulo 2 mas eu natildeo recomendo fi car fazendo experiecircncias com tensotildees altas principalmente se sua rede for de 220V Vai que o cachorro late a dona patroa chama o seu fi lho(a) grita paieeeeeeeeee ou sei laacute o quecirc e vocecirc se distrai Eu natildeo gosto de levar choque e vocecirc

Eu vou usar o oscilador senoidal que falei e vocecirc iraacute ver na telinha algo parecido com a fi g1 sobre a qual temos muito a conversar

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72 Paulo Brites

Experiecircncia nordm 2 - Analisando um amplifi cador - usando os 2 canais

A primeira parte da experiecircncia seraacute injetar uma onda senoidal de 1 kHz na entrada e ajustaacute-la com auxiacutelio de P1 de modo a garantir que este sinal chegaraacute na saiacuteda sem distorccedilatildeo sobre um resistor de 8 ohms utilizado como carga

Na fi g 6 ao lado vemos a aplicaccedilatildeo da ponteira do osciloscoacutepio sobre a carga

A seguir teremos duas imagens da tela do osciloscoacutepio

A fi g7 mostra a forma de onda sobre a carga com o valor maacuteximo mas sem distorccedilatildeo

Na fi g8 vocecirc poderaacute a forma de onda obtida num osciloscoacutepio analoacutegico e comparar a amplitude com a da fi g7

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Olhe o destaque na fi g 7 com a seta branca no canto inferior esquerdo e veja que estaacute indicando 200mV ou seja que cada quadriacutecula na vertical vale 200mV e como o sinal ocupa aproximadamente 8 quadriacuteculas o seu valor pico a pico eacute 8 x 200mV = 1600mV ou 16 volts pico a pico

Antes de prosseguir quero que vocecirc examine a fi g8 onde temos a forma de onda obtida no mesmo amplifcador nas mesmas condilccediloes da fi g7 poreacutem em um osciloscoacutepio analoacutegico que neste caso estaacute com a chave VOLTDIV ajustada para 50mV

Vocecirc notou que o sinal natildeo ocupou 8 quadriculas como osciloscoacutepio digital e sim apenas pouco mais de trecircs nos dando um valor pico a pico igual a 160mV e natildeo 1600mV como ocorreu no digital

Por que seraacute que aconteceu isso eacute a grande pergunta

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No fi nal eu os convidava a procupar no dicionaacuterio (que eu levava para sala de aula) aquelas palavras que ningueacutem sabia o queria dizer

Ningueacutem vai entender o que o professor estaacute tentando ensinar se natildeo souber o que signifi cam as palavras que ele estaacute falando

Seguindo este ldquomeu princiacutepio didaacuteticordquo quero primeiramente que vocecirc entenda o que signifi ca hold off que eacute um termo composto do verbo to hold (segurar) e da preposiccedilatildeo off (desligar) que juntos pode ser entendido como ldquoatrasar alguma coisa por um certo tempordquo e no nosso caso eacute isto que o trigger vai fazer quando a funccedilatildeo hold off for acionada

A liacutengua inglesa tem dessas coisas uma preposiccedilatildeo ou adveacuterbio no caso off colocada junto do verbo (to hold) lhe daacute um ldquonovordquo signifi cado Sugiro que vocecirc pesquise o signifi cado de hold on muito usado em letras de muacutesicas Natildeo daacute pra aprender eletrocircnica sem saber inglecircs Pense nisso

Depois desta pequena digressatildeo no tema e ldquominirdquo aula de inglecircs vamos nos aprofundar mais sobre o hold off nos osciloscoacutepios Como eu disse no iniacutecio do livro a ideia natildeo eacute ldquoadestraacute-lordquo para usar o osciloscoacutepio mas sim que vocecirc entenda o que estaacute fazendo e porquecirc

Quando temos um sinal perioacutedico e bem comportado o trigger deve capturar o sinal que estamos analisando em um determinado ponto deste sinal e que pode ser ajustado por noacutes como vimos na experiecircncia anterior

Relembrar como ocorre a formaccedilatildeo de uma imagem de tv na tela no ldquomundo analoacutegicordquo com auxiacutelio da fi g18 ajudaraacute a entender o hold off

A imagem comeccedila a ser varrida a esquerda pela rampa de subida de onda dente serra e ao chegar ao fi nal dela a onda dente serra cai a zero entretanto ela ldquogastardquo um certo tempo para fazer isso Na imagem de tv este tempo corresponde ao retraccedilo quando um pulso apaga momentaneamente a tela para que natildeo se veja o feixe retornado

Pois bem este tempo da descida da rampa eacute predeterminado no tv mas no osciloscoacutepio

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Capiacutetulo 6

Neste capiacutetulo vou tratar com mais profundidade de um assunto que abordei laacute atraacutes de maneira superfi cial que eacute o FFT

Uma opccedilatildeo pouco conhecida e explorada pelos teacutecnicos mas que eacute um dos grandes trunfos do osciloscoacutepio digital e que pode ser de muita utilidade

Fast Fourier Transform na praacutetica

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Measure

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XY (sobre esta tratarei no capiacutetulo 7)

Uma vez estabelecidas estas preacute condiccedilotildees jaacute estamos quase aptos a usar o FFT antes poreacutem quero lhe apresentar a mais um botatildezinho chamado Cursor e vocecirc vecirc na fi g1

Pressionando este botatildeo habilitamos a apresentaccedilatildeo de alguns valores da onda sob anaacutelise

Podemos habilitaacute-lo para mostrar tensatildeo tempo ou frequecircncia (MathFFT)

Na fi g 2 temos uma tela onde o Cursor foi habilitado para mostrar com detalhes os valores de tensatildeo da onda Observe que no canto inferior direito temos y = 420V y1 = 204V e y2 = - 216V

Os valores y1 e y2 satildeo respectivamente o pico superior e inferior da onda Soacute como curiosidade se vocecirc fi zer a conta 204 -(-216) encontraraacute 420V que eacute o pico a pico (y)

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 93

Na fi g7 temos uma onda senoidal pura de 1kHz examinada atraveacutes da ldquojanelardquo Hamming

Este fi ltro daacute melhor resoluccedilatildeo para a magnitude da onda se comparado com o Retangular que veremos na fi g8

Tem uma resoluccedilatildeo ligeiramente melhor para a frequecircncia que o Hanning que seraacute mostrado na fi g10

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) Ondas senoidais perioacutedicas e com uma banda de ruido randocircmico estreita

2) Transientes ou bursts onde os niacuteveis de sinal antes e depois do evento sejam signifi cativamente diferentes

A seguir na fi g8 vamos examinar a mesma onda com a janela Retangular

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

94 Paulo Brites

O proacuteprio formato da janela jaacute nos mostra que ele seraacute melhor para frequecircncias e pior para maginitudes

Melhor para espectro de frequecircncias de sinais natildeo repetivos e proacuteximas de componentes DC

Eacute recomendado nos seguintes casos

1) O niacutevel do sinal antes e depois do evento eacute aproximadamente o mesmo

2) Ondas senoidas de magnitudes iguais com frequecircncias muito proacuteximas

Ruiacutedo randocircmico de banda larga (broadband) com pouco variaccedilatildeo no espectro

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 99

Capiacutetulo 7

Este eacute um capiacutetulo para teacutecnicos avanccedilados e que se dediquem mais a anaacutelise de circuitos analoacutegicos de aacuteudio e experiecircncias de laboratoacuterios de fiacutesica em particular

O modo YT ou as figuras de Lissajous

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 101

Por exemplo a composiccedilatildeo de duas senoacuteides de mesma amplitude e frequecircncias diferentes se esiverem em fase estando uma no eixo horizontal e outra no vertical produziratildeo a Figura de Lissajous mostrada no destaque da fi g3

No exemplo da fi g3 a onda do eixo vertical (Y) tem o dobro da frequecircncia da onda do eixo horizontal (X)

Uma infi nidade de Figuras de Lissajous poderatildeo ser obtidas e visualisadas na tela de um osciloscoacutepio seja ele analoacutegico ou digital

Nos analoacutegicos o procedimento eacute um pouco mais trabalhoso pois teremos que usar a entrada Z sobre a qual me referi no capiacutetulo zero

Nos digitais a tarefa se tornou mais amena bastando usar a funccedilatildeo XY ldquoescondidardquo no menu Display como veremos mais adiante

Mas a pergunta que vocecirc deve estar querendo fazer eacute - onde isto pode ser uacutetil numa reparaccedilatildeo por exemplo

A aplicaccedilatildeo mais imediata de Lissajoous na reparaccedilatildeo em particular em aacuteudio analoacutegico eacute encontrar o acircngulo de defasagem entre dois sinais

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

wwwpaulobritescombr 105

Voltemos agrave fi g7 para ver como se descobre a diferenccedila de fase entre as ondas da fi g6

Observe que a fi g7 nos daacute uma elipse que o resultado da composiccedilatildeo das duas senoacuteides

Vou introduzir a fi g9 que nos daacute um modelo para calcular a diferenccedila de fase

Na fi g10 podemos ver os valores de A e B para a nossa Figura de Lissajous e seraacute atraves deles que calcularemos a diferenccedila de fase () entre as duas ondas pela foacutermula = arcsen (AB)

= arcsen (09511)

= 60ordm

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

Osciloscoacutepio sem Traumas

106 Paulo Brites

Achou complicado

Realmentem devo concordar que natildeo tatildeo simples assim mas tambeacutem natildeo eacute nehum bicho de sete cabeccedilas basta prarticars um pouquinho

Natildeo irei me aprofundar mais neste assunto ateacute porque daria para escrever um livro apenas sobre Figuras de Lissajous

O objetivo foi apresentaacute-lo a uma coisa natildeo muito conhecida e utilizada pelos teacutecnicos eacute bom saber que existe porque agraves vezes cai em concursos

E assim cheguei ao fi nal do livro com a consciecircncia que uma outra coisinha pode ter fi cado esquecida mas pelo menos o essencial foi dito

Daqui pra frente vai fi car mais faacutecil ir ldquoconvivendordquo com o osciloscoacutepio sem ter medo dele

Espero que sue traumas tenham sido superados

Aguardo seus comentaacuterios e ateacute sempre

Coacutep

ia d

e A

valia

ccedilatildeo

E aiacute

Gostou

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Paacutegi

na5

Algumas palavras iniciais

As fontes chaveadas ou SMPS sigla de Switch Mode Power Supply

estatildeo nos equipamentos eletrocircnico haacute pelo menos 30 anos e ainda

aterrorizam ateacute mesmo teacutecnico reparadores da velha guarda

Este e-book que era para ser apenas uma compilaccedilatildeo de uma seacuterie de

artigos no meu site acabou ganhando vida proacutepria com algumas

ideias a mais

Embora o seu tiacutetulo diga ldquopara iniciantes quase apostaria que muito

teacutecnico ldquoexperienterdquo iraacute aprender muitas coisas nele

No volume 2 cuja a previsatildeo de sair eu natildeo tenho a miacutenima ideia de

quando seraacute pretendo fazer uma abordagem mais especificas em

cima de algumas fontes de equipamentos do mercado o que natildeo

significa dizer que seraacute um livro de ldquotroca peccedilasrdquo

Os leitores que me seguem haacute alguns anos sabem que meu mantra eacute

ldquose vocecirc como as coisas funciona vocecirc tem uma grande chance de

consertar com apresentar uma falhardquo contanto que natildeo use peccedilas

falsificadas

Por isso a importacircncia do embasamento teoacuterico para que vocecirc

acredite que fez tudo certo e se natildeo funcionou o problema eacute do chinecircs

que fabricou aquela peccedila de mentirinha

Seus comentaacuterios sempre seratildeo bem-vindos

Paacutegi

na6

Sumaacuterio

CAPIacuteTULO 1 9

Recordar eacute viver ou Um pouco de Nostalgia 9

Por que inventaram as fontes chaveadas 10

As ondas na saiacuteda do retificador 11

Testando a ponte retificadora 12

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITALNA ESCALA DE DIODOS 14

CAPIacuteTULO 2 17

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS 17

Dicas de manutenccedilatildeo comece pelo mais faacutecil 22

Dicas de manutenccedilatildeo hoje natildeo eacute seu dia de sorte 24

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora 26

CAPIacuteTULO 3 28

Para entender como funciona uma fonte chaveada 28

Ligando um transformador a uma tensatildeo contiacutenua 31

O princiacutepio de funcionamento de uma SMPS 32

O diagrama em blocos de uma SMPS 34

Paacutegi

na7

CAPIacuteTULO 4 39

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS 39

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky 40

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES 46

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR 48

CAPIacuteTULO 5 50

MOSFETS uma dor de cabeccedila para o reparador 50

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos 51

Tempos de chaveamento nos MOSFETS 56

- Paracircmetros importantes 56

CAPIacuteTULO 6 60

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo 60

APEcircNDICE 1 65

Para que serve um varistor 65

APEcircNDICE 2 78

Capacitores na linha de AC 78

APEcircNDICE 3 89

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI 89

PAULO BRITES

Paacutegi

na11

As ondas na saiacuteda do retificador

Como estamos no capiacutetulo ldquoRecordar eacute viverrdquo penso que vale a pena dar

uma olhadinha nas formas de onda na saiacuteda de um retificador

Vou partir do suposto que a rede eleacutetrica eacute uma onda senoidal de 60Hz

Se a retificaccedilatildeo for de meia onda teremos algo como mostrado da figura 1

e portanto a frequecircncia da onda

pulsante na carga seraacute igual a da onda

de entrada no nosso caso 60Hz

Entretanto se tivermos uma retificaccedilatildeo de onda completa seja em meia

ponte (com transformador com derivaccedilatildeo central no secundaacuterio) ou ponte

de quatro diodos a onda que

apareceraacute sobre a carga (sem o

capacitor de filtro) seraacute a da

figura 2 ao lado

Neste caso a frequecircncia da onda pulsante seraacute 120Hz ou seja o dobro da

frequecircncia da rede eleacutetrica

Natildeo vou entrar em mais detalhes sobre isso pois objetivo aqui foi apenas

fazer uma ldquorecordaccedilatildeordquo de pontos que eu suponho vocecirc sabe Se natildeo sabe

vai ter que aprender e aiacute eu recomendo as minhas aulas no Clube Aprenda

Eletrocircnica com Paulo Brites

Figura -1

Figura 2

Paacutegi

na12

Testando a ponte retificadora

Ainda no capiacutetulo das ldquorecordaccedilotildeesrdquo pode ser uacutetil incluir uma seccedilatildeo falando

do teste da ponte retificadora isto porque como veremos oportunamente

TODA fonte chaveada ldquocomeccedilardquo com uma ponte retificadora

Ela pode ser feita de forma discreta ou seja com quatro diodos como

mostra a figura 3 ou com uma ponte

integrada mostrada na figura 4

Seja laacute como for a ponte montada na placa do circuito

o esquema da mesma eacute o que vemos na figura 5 que

vocecirc DEVE saber de ldquocabeccedilardquo Ele seraacute extremamente

uacutetil na hora que vocecirc precisar testar uma ponte

integrada para saber se estaacute defeituosa ou natildeo

Figura 3 - Retificaccedilatildeo em ponte com quatro diodos

Figura 4 - Reticficaccedilatildeo com ponte integrada

Figura 5 - Circuito de uma ponte retificadora

Paacutegi

na14

USANDO UM MULTIacuteMETRO DIGITAL NA ESCALA DE DIODOS

1 Coloque e mantenha a ponteira vermelha do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e em seguida coloque a ponteira preta do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosimldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda na

figura 5

2 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo-ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

3 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a conduccedilatildeo dos diodos agrave direita na figura

5

4 Coloque e mantenha a ponteira preta do multiacutemetro no terminal

marcado ldquo+ldquo na ponte e seguida coloque a ponteira vermelha do

multiacutemetro alternadamente nos terminais marcados com ldquosim ldquo (pontos A

e B da figura 5) Assim se testa a natildeo conduccedilatildeo dos diodos agrave esquerda

na figura 5

Caso prefira utilizar um multiacutemetro analoacutegico utilizando as

escalas de medir resistecircncia fique atento pois na maioria

deles devemos inverter as ponteiras vermelha e preta para

teste de diodos e transistores

PAULO BRITES

Paacutegi

na17

CAPIacuteTULO 2

A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS

Como eu disse no capiacutetulo 1 TODA fonte chaveada comeccedila com uma

ponte retificadora e por isso eacute primordial saber testaacute-la

Comeccedilarei analisando a

figura 1 que eacute a

ldquoentradardquo de uma fonte

chaveada

Irei analisar ponto por

ponto esta parte da

fonte e mostrar que

dependendo da

ldquoqualidaderdquo do

equipamento alguns

componentes podem ter

sido omitidos

Repare que repeti o desenho da ponte da figura 5 do capiacutetulo 1 para

ajudaacute-lo na anaacutelise

Figura 1 - Circuito de entrada de uma Fonte Chaveada

Paacutegi

na18

Vamos ao passo a passo comeccedilando pelo comeccedilo - a rede eleacutetrica

Logo na entrada temos em paralelo com a tomada o R802

identificado como varistor

Nem sempre ele estaraacute presente uma vez que ele ldquonatildeo faz faltardquo para

a fonte funcionar Ele um ldquomerordquo dispositivo de seguranccedila ou

proteccedilatildeo que soacute entra em accedilatildeo quando ocorrem surtos de tensatildeo

elevados e muito raacutepidos na rede eleacutetrica Eacute como um cinto de

seguranccedila enquanto o carro natildeo bater no muro ele natildeo faz falta

Eu escrevi um post no meu site falando sobre estes ldquoseresrdquo e vou

reproduzi-lo no Apecircndice 1 no final do livro Sugiro fortemente que

depois vocecirc vaacute laacute e leia (caso ainda natildeo tenha lido no site)

A seguir vem o fusiacutevel Acho que natildeo preciso falar dele natildeo eacute

De cada lado da rede temos L801 e L803 que obviamente satildeo

bobinas mas ao lado estaacute escrito jumper

Estas duas bobinas junto com C801 formam o primeiro estaacutegio de um

filtro de linha Se o equipamento for ldquomais baratinhordquo o fabricante

substitui as bobinas por jumpers para economizar alguns cents e

dane-se o mundo

Seguindo a linha de entrada encontraremos mais duas bobinas (L805)

outro capacitor em paralelo (C824) um resistor de 1M505W (R801)

e dois capacitores para ldquoterrardquo (C802 e C803) Ufa Acabou Isso tudo

eacute o filtro de linha

PAULO BRITES

Paacutegi

na21

que vai passar pelos pobres coitados dos diodos da ponte que diga-

se de passagem devem ter uma especificaccedilatildeo adequada para a

chamada in rush current

Em condiccedilotildees ldquonormaisrdquo a resistecircncia do NTC anda em torno de 10

Ohms mas quando a in rush current passa ele aquece

(momentaneamente) e sua resistecircncia diminui (coeficiente negativo

de temperatura)

Aliaacutes eu acho que vocecirc deveria comprovar isso Eacute muito faacutecil e uacutetil

Coloque o multiacutemetro na escala ocirchmica (digital ou analoacutegico tanto

faz) para medir um NTC e em seguida aqueccedila-o Note que a resistecircncia

vai comeccedilar a diminuir e assim que vocecirc parar de ldquotorturaacute-lordquo a

resistecircncia vai voltando ao valor inicial

Figura 2- Exemplo do circuito de uma fonte

PAULO BRITES

Paacutegi

na25

acendeu mais forte que o Sol de meio dia Se todas a resposta a todas a

estas perguntas eacute sim entatildeo

Paacutegi

na26

Hora de arregaccedilar as mangas Este fusiacutevel certamente morreu de morte

matada e cabe a vocecirc como um bom detetive (porque eacute isto que um

teacutecnico reparador na verdade eacute) descobrir quem eacute o ldquoassassinordquo que pode

ter agido sozinho ou ser uma quadrilha

Acho que vale a pena enumerar mais duas regras de Sherlock Holmes

(adaptadas) antes que vocecirc comece a destruir o aparelho e depois chore

laacutegrimas de sangue por natildeo as ter seguido

Nunca tente adivinhar Eacute um erro capital tentar fazer uma

investigaccedilatildeo sem ter dados concretos Sem dados concretos

comeccedilamos a torcer os fatos para se adaptarem as suposiccedilotildees

Depois de eliminar o impossiacutevel aquilo que sobra eacute a verdade

Reflita bem sobre estas duas regras que vocecirc certamente se tornaraacute um

bom teacutecnico reparador

Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora

Se vocecirc encontrou algum (ou todos) diodos em curto ou aberto na ponte

retificadora natildeo saia correndo para trocaacute-la Pode ter havido uma ldquochacinardquo

e seraacute necessaacuterio examinar todos os componentes cuidadosamente

incluindo o transistor chaveador (falarei dele em outro capiacutetulo) que

geralmente estaacute preso a um dissipador de calor

Quando eu digo todos os componentes satildeo TODOS mesmo incluindo

portanto os resistores proacuteximos a cena do crime

E neste ponto preciso chamar a sua atenccedilatildeo para algo muito importante

Paacutegi

na28

CAPIacuteTULO 3

Para entender como funciona uma fonte chaveada

Vou comeccedilar este capiacutetulo como uma pergunta

Adoro este meacutetodo de ldquoensinordquo atribuiacutedo a Soacutecrates em que o

aprendiz eacute estimulado a pensar

A pergunta eacute - Qual eacute mesmo o principal objetivo da fonte chaveada

Eu falei sobre isso laacute no capiacutetulo 1 - reduzir o tamanho e o peso

E qual o maior vilatildeo neste caso O transformador de forccedila grandatildeo e

pesadatildeo

Se vocecirc jaacute andou ldquomexendordquo em

equipamentos ldquomodernosrdquo

(de uns 20 anos para caacute mais ou

menos) deve ter notado que

os transformadores passaram por uma ldquodietardquo radical como vemos na

figura 1

Espero que tenha notado tambeacutem que eles natildeo satildeo enrolados sobre

nuacutecleos de ferro laminado e sim em nuacutecleos de ferrite mas isto eacute soacute

um detalhe O que interessa mesmo eacute o que vem a seguir

Notou tambeacutem que eles natildeo satildeo ligados diretamente agrave rede eleacutetrica

como os trafos das fontes lineares

Figura 1 - Exemplos de Chpper

PAULO BRITES

Paacutegi

na35

O termo HOT quer dizer neste caso que o aterramento deste lado estaacute

referenciado agrave rede eleacutetrica portanto poderaacute dar choque se a tomada natildeo

for ligada corretamente isto eacute neutro no neutro e fase na fase

Aqui cabe um pouco de nostalgia

Antigamente (muito antigamente) quando os primeiros raacutedios valvulados

chegaram aqui na terrinha vindos dos ldquoesteistesrdquo era comum agraves vezes

levar-se choque quando se tocava na parte metaacutelica do chassi

A regra era - inverte a tomada Na verdade o que se estava fazendo era

inverter fase com neutro colocando o neutro (que natildeo daacute choque) no

chassi

Voltando ao presente a mesma coisa acontece com as fontes chaveadas

embora jaacute haja uma preocupaccedilatildeo hoje em dia para se ldquopolarizarrdquo as

tomadas

Quando ao termo COLD que aqui natildeo deve ser traduzido como frio quer

dizer que este lado da fonte estaacute isolado da rede eleacutetrica sendo assim seu

ldquoterrardquo eacute independente e por isso costuma ser desenhado com uma

simbologia diferente (geralmente a ldquovassourinhardquo)

Esta questatildeo do isolamento entre os ldquoterrasrdquo de cada lado da fonte foi uma

outra questatildeo que fez com que as fontes chaveadas demorassem um

pouco a deslanchar comercialmente tambeacutem os televisores com entrada

de aacuteudio e viacutedeo

PAULO BRITES

Paacutegi

na39

CAPIacuteTULO 4

Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS

Quero tratar neste capiacutetulo dos diodos retificadores e capacitores de

filtro do secundaacuterio das fontes chaveadas uma vez que no primaacuterio

tudo continua igualzinho a uma fonte linear convencional

simplesmente porque a frequecircncia eacute 120Hz

Estranhou que eu escrevi 120Hz Espero que natildeo caso contraacuterio estaacute

na hora de reler o capiacutetulo 1

Com o chaveamento produzido no chopper com frequecircncias cada vez

maiores surge uma exigecircncia com relaccedilatildeo aos paracircmetros dos diodos

que iratildeo retificar as ondas nos secundaacuterios do chopper

Sim porque nos secundaacuterios teremos tensotildees alternadas e senoidais

porque toda saiacuteda de transformador eacute senoidal e um chopper natildeo

deixa de ser um transformador apenas porque mudou de nome

Entretanto eacute aqui que a coisa complica natildeo estaremos mais

retificando 60Hz e portanto os diodos natildeo podem ser ldquolerdosrdquo e

responderem apenas ateacute 400Hz como os retificadores ldquocomunsrdquo

Paacutegi

na40

Diodos Fast Ultra Fast e Schottky

As fontes chaveadas que tambeacutem podem ser chamadas de conversor

DC-DC comeccedilaram a exigir diodos retificadores capazes de cortar e

conduzir mais rapidamente por conta da frequecircncia em que elas

trabalham e assim sugiram os diodos Fast (raacutepido) e Ultra Fast

(ultrarraacutepido) e Schottky

Os dois primeiros ficam na categoria de junccedilatildeo PN junto com os

retificadores convencionais enquanto o Schottky utiliza processos de

fabricaccedilatildeo diferentes e cada um deles tem uma aplicaccedilatildeo especiacutefica

Para os retificadores convencionais standard existe uma famiacutelia de

diodos muito utilizada que eacute a 1N40xx que natildeo deve ser confundida

com UF40xx

A famiacutelia 1N40xx contempla diodos retificadores de aplicaccedilatildeo geral

enquanto a famiacutelia UF40xx embora tenha as mesmas caracteriacutesticas

no que se refere a tensatildeo e corrente apresenta um detalhe importante

que eacute o trr que nem eacute mencionado no data sheet para a famiacutelia 1N40xx

Hein O que eacute esse ldquotrrrdquo eacute isso que vocecirc queria perguntar

Em inglecircs quer dizer time reverse recovery que trocando em miuacutedos

significa tempo de recuperaccedilatildeo reversa

PAULO BRITES

Paacutegi

na41

E daiacute

Sem querer aprofundar muito nesta questatildeo pode-se entender o trr

como o tempo que o diodo leva para a voltar a conduzir depois que

for submetido a uma polarizaccedilatildeo inversa

E por oacutebvias razotildees este tempo comeccedila a se tornar importante

quando estamos retificando ondas de frequecircncia muito alta como eacute o

caso das que aparecem nos secundaacuterios do chopper

Voltando aos diodos das famiacutelias 1N40xx e UF40xx vamos dar uma

olhada em parte dos data sheets de cada uma delas

Aliaacutes quero aproveitar para lhe lembrar que sem saber ler data sheets

natildeo daacute mais para ser feliz

Na figura 1 temos uma parte do data sheet da famiacutelia 1N40xx e logo a

seguir na figura 2 estaacute o data sheet da famiacutelia UF40xx

Figura1 - Data sheet dos diodos 1N40xx

Paacutegi

na42

Se vocecirc comparar as duas tabelas veraacute que natildeo haacute nenhuma diferenccedila

entre os paracircmetros e apressadamente poderaacute concluir que satildeo

ldquoequivalentesrdquo e um pode substituir o outro

Neste momento preciso invocar mais uma regra de Holmes

Nada eacute tatildeo importante quanto os detalhes Nunca

confie em generalizaccedilotildees concentre-se nas miudezas

O que estaacute regrinha aparentemente ingecircnua estaacute a nos dizer eacute que

devemos esmiuccedilar um pouco mais Que tal olhar a figura 3

Figura 2 - Data sheet dos diodos UF40xx

PAULO BRITES

Paacutegi

na43

Notou que na tabela da figura 3 apareceu o tal do trr

Tambeacutem com o destaque que eu dei soacute natildeo nota quem eacute cego

Espero que eu natildeo precise usar argumentos mais fortes para lhe convencer

que natildeo devemos utilizar algum 1N40xx onde havia um UF40xx ou no

popular eles natildeo satildeo equivalentes como dizem por aiacute

Dentro desta lista de ldquonovos diodosrdquo haacute ainda um que costuma aparecer

na retificaccedilatildeo das ondas dos secundaacuterios dos choppers que eacute o diodo

Schottky que natildeo deve ser confundido com Schokley que eacute um tiristor

Lembre-se de Sherlock Holmes - ldquoNada eacute tatildeo importante como os

detalhesrdquo

Embora ele esteja ldquomisturadordquo com a turma dos fast e ultra fast a

construccedilatildeo do diodo Schottky natildeo se baseia na junccedilatildeo PN dos ldquooutrosrdquo

Natildeo me estenderei aqui nestas questotildees de fabricaccedilatildeo de diodos mas natildeo

posso deixar de mencionaacute-las para chamar sua atenccedilatildeo que natildeo daacute mais

para trocar diodos de qualquer maneira ou pensando apenas em tensatildeo e

corrente

Figura 3 - Uma informaccedilatildeo importante

Paacutegi

na46

Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES

Haacute um ditado popular que diz - dize-me com quem andas e eu te direi

quem eacutes

Eu poderia adaptaacute-lo para a reparaccedilatildeo de equipamentos eletrocircnicos

modernos da seguinte forma - dize-me que capacitores eletroliacuteticos estais

usando e eu te direi que teacutecnico eacutes

Se vocecirc ainda compra eletroliacuteticos apenas pela capacitacircncia tensatildeo de

trabalho e principalmente preccedilo estaacute na hora de mudar de ideia

Embora custar mais caro natildeo seja sinocircnimo de qualidade muito barato

com certeza eacute falta dela

Os eletroliacuteticos utilizados no primaacuterio da fonte ou seja no filtro apoacutes a

retificaccedilatildeo da ponte natildeo satildeo muito criacuteticos com relaccedilatildeo a outros

paracircmetros aleacutem da capacitacircncia e tensatildeo de trabalho

Isto se o que estiver escrito no corpo dele for verdade

Vai comprar eletroliacuteticos deste tipo leve o capaciacutemetro com vocecirc

Certamente vocecirc jaacute deve ter ouvido falar que medir capacitacircncia natildeo ajuda

muito

Sim e natildeo aiacute depende

Se vocecirc pegou um capacitor novo e a capacitacircncia estaacute muito abaixo do

valor nominal eu diria que ldquohaacute algo de podre no reino da Dinamarcardquo e eacute

melhor desconfiar do que pagar para ver

Paacutegi

na48

Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR

Esta eacute uma pergunta que sempre aparece entre os teacutecnicos reparadores

quando estatildeo discutindo sobre capacitores eletroliacuteticos

Eu diria que existem dois valores a considerar um para o capacitor novo e

outro para o capacitor ldquoidosordquo e com alguns anos de serviccedilos prestados ao

circuito

E qual o valor que se deve considerar ao medira a ESR para saber se estaacute

ldquoruimrdquo

Primeiramente precisariacuteamos saber qual o valor da ESR especificada pelo

fabricante o que vocecirc poderaacute obter no data sheet do referido capacitor

Isso mesmo capacitores tambeacutem tecircm data sheets (quando o fabricante eacute

honesto)

Existem pelo menos trecircs tipos de eletroliacuteticos no que se refere a ESR os

ldquonormaisrdquo os de low ESR (baixo ESR) e os de ultra low ESR (ultrabaixo ESR)

Eu sugiro que vocecirc olhe no corpo do capacitor se haacute alguma especificaccedilatildeo

quanto a este tipo e saiba que se o fabricante do equipamento usou um

tipo ultra low que eacute bem mais caro natildeo foi por questotildees altruiacutestas e sim

porque o circuito eacute criacutetico Eu se vocecirc respeitaria isso

Aleacutem da questatildeo da qualidade a ESR depende tambeacutem da capacitacircncia e

da tensatildeo de trabalho

Creio que eu fui uma das primeiras pessoas aqui no Brasil e levantar esta

polecircmica sobre o ESR e por volta do ano 2000 comprei o kit 7204 para

PAULO BRITES

Paacutegi

na51

Eacute comum pelos foacuteruns por aiacute ver ldquoteacutecnicordquo perguntando pelo equivalente

ou substituto do transistor ldquoXPTOrdquo que ele natildeo acha para comprar na

quitanda da esquina

Esse pessoal ainda estaacute vivendo no seacuteculo passado onde existiam as tais

tabelinhas de equivalentes encontradas nas lojas e bem surradas de tanto

que eram manuseadas pelos vendedores

Aloooooo Isso natildeo existe mais estamos no seacuteculo XXI

FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos

Embora os FETs natildeo sejam semicondutores muito usados em fontes

chaveadas e sim os MOSFETs comeccedilarei por eles para facilitar o

entendimento antes poreacutem mostrando um quadro geral sobre eles

Figura 1 - Quadro geral sobre Fets e Mosfets

ENCHANCEMENT

Paacutegi

na52

A primeira coisa que eu quero eacute que vocecirc observe eacute que os MOSFETs

diferentemente dos FETS natildeo se dividem apenas em Canal N e Canal P

Aleacutem de ldquopensarrdquo no tipo de canal precisamos nos preocupar com o modo

de operaccedilatildeo que pode ser enhancement ou depleccedilatildeo

Esta ldquosuacutetilrdquo diferenccedila pode ser percebida olhando a simbologia de cada um

que vamos conferir nas figuras 2 e 3 Eu trato disto no capiacutetulo 16 do meu

e-book Eletrocircnica para Estudantes Hobistas amp inventores mas vou dar

uma palinha aqui para vocecirc natildeo ter que interromper a leitura agora

Figura 2 - Simbologia MOSFET - D

Figura 3- Simbologia MOSFET - E

Paacutegi

na54

Ainda tem duacutevida

Pense um pouquinho Se a chave que vai ligar e desligar o chopper (o

MOSFET) jaacute estiver previamente fechada como ocorre num D-MOSFET natildeo

haveraacute variaccedilatildeo de campo magneacutetico no chopper e como consequecircncia a

fonte vai ficar ldquoparadardquo

Convido vocecirc a pegar alguns esquemas de fontes chaveadas e dar uma

olhada no MOSFET que estaacute sendo usado mas cuidado com a ldquopegadinhardquo

da figura 4

Repare que neste esquema o MOSFET foi desenhado como modo depleccedilatildeo

(linha contiacutenua no gate) mas deveria ser modo enhancement (linha

pontilhada) Para completar a lambanccedila colocaram um Canal P (seta para

fora) onde eacute Canal N (seta para dentro) Por isso eu sou fatilde do jogo dos setes

erros

Natildeo acredita que o desenho estaacute ERRADO

Figura 4- Siacutembolo do MOSFET errado

Paacutegi

na56

Tempos de chaveamento nos MOSFETS

- Paracircmetros importantes

As informaccedilotildees que seratildeo discutidas agora natildeo satildeo importantes apenas

para MOFETS mas para qualquer transistor que opere em chaveamento de

sinais

Eacute um assunto espinhoso e exige atenccedilatildeo para entender a nomenclatura e

eu vou comeccedilar com a figura 6 e destrinchar as siglas

Figura 6 - Tempos de chaveamento de um transistor

Este graacutefico pode ser utilizado tanto para transistores bipolares quanto

MOSFETS para a nomenclatura que vocecirc encontraraacute nos data sheets de

transistores de chaveamento eacute a mesma

Corrente de

base ou tensatildeo

de gate

Paacutegi

na58

Observe um pedaccedilo do data sheet do E-MOSFET FPQ7N80 e identifique na

tabela da figura 7 os tempos de chaveamento que acabamos de discutir

Eacute assim que se procura um transistor para substituir natildeo eacute perguntando

para mim

Figura 7 - Caracteriacutesticas de chaveamento de um transistor

Paacutegi

na60

CAPIacuteTULO 6

Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo

Se vocecirc estaacute pensando que eu vou lhe dar uma listinha de marcas

modelos e peccedilas a trocar pensou errado

O que eu pretendo neste capiacutetulo de encerramento do volume 1 eacute

discutir algumas questotildees baacutesicas de reparaccedilatildeo em particular de

fontes chaveadas ou conversores DC-DC de um modo geral

A primeira delas natildeo poderia deixar de ser eacute avisar aos iniciantes (ou

natildeo) que ldquosem lacircmpada seacuterie natildeo daacute para ser felizrdquo

E se vocecirc natildeo sabe ou tem duacutevidas sobre o uso das LS decirc uma olhada

no apecircndice 3

No capiacutetulo 3 eu alertei para os ldquodois ladosrdquo da fonte o HOT e COLD e

aqui quero enfatizar que vocecirc tem que tomar muito cuidado ao

colocar a ponteira negativa dos multiacutemetros ou a garra jacareacute do

osciloscoacutepio e natildeo ldquomisturarrdquo as coisas

Em outras palavras vocecirc natildeo pode medir tensotildees ou analisar formas

de onda do secundaacuterio usando o ldquoterrardquo do lado HOT e vice-versa

Na melhor das hipoacuteteses a leitura vai dar errada

PAULO BRITES

Paacutegi

na61

E na pior das hipoacuteteses Talvez vocecirc tenha que comprar um novo

instrumento isso se a fonte sobreviver incoacutelume

As medidas do lado HOT devem ser feitas usando como referecircncia o

negativo do capacitor de filtro ligado a ponte retificadora

Quanto a garra jacareacute do osciloscoacutepio cerifique-se que natildeo haacute

diferenccedila de potencial entre ela e ground do lado HOT

O bom mesmo eacute trabalhar usando um transformador de isolamento

ao qual ligaremos o equipamento que estaacute na ldquomesa de operaccedilatildeordquo

Se vai fazer medidas de resistecircncia certifique-se que o ldquomoribundordquo

estaacute DESLIGADO da tomada e que o capacitor de filtro grandatildeo estaacute

descarregado

E por falar em descarregar o capacitor de filtro natildeo use o meacutetodo dos

ldquoantigosrdquo mostrado na figura 1 que consiste em ldquofechar um curtordquo

entre os terminais dele com uma chave de fenda

Figura 1 - Como natildeo se deve descarregar um capacitor

PAULO BRITES

Paacutegi

na65

APEcircNDICE 1

Para que serve um varistor

Certamente vocecirc jaacute encontrou em algum equipamento

uma ldquopecinhardquo localizada proacutexima agrave entrada da rede

com o aspecto de um capacitor de polieacutester como

vemos na fig1

Eacute possiacutevel tambeacutem que nesta regiatildeo existam aleacutem do

fusiacutevel algumas bobinas capacitores e talvez um NTC entretanto a

ldquopecinhardquo da figura 1 (agraves vezes pode ser amarela) natildeo eacute um capacitor

e sim um varistor que costuma atender tambeacutem pelo ldquoapelidordquo de

MOV ou SIOV

Aliaacutes jaacute que mencionei o NTC eacute importante que vocecirc natildeo o confunda

com o varistor jaacute que fisicamente satildeo parecidos (geralmente pretos ou

verdes)

Mas para que serve um varistor eacute o que o menos experientes devem

estar querendo saber

O varistor ou MOV eacute na verdade um VDR isto eacute um resistor

dependente da voltagem e eu diria que ele poderia ser chamado de

ldquoanjo da guardardquo dos equipamentos eletrocircnicos e jaacute explicarei por que

Quando eu digo ldquoanjo da guardardquo estou querendo dizer ldquodispositivo

de proteccedilatildeordquo Mas isto natildeo eacute a funccedilatildeo do fusiacutevel

Figura 1

PAULO BRITES

Paacutegi

na69

corretamente a tomada brasileira que manda ligar o vivo no vivo e o

neutro no neutro)

Se surgir um transiente de alta tensatildeo na rede mesmo que num

intervalo de tempo extremamente pequeno a resistecircncia do varistor

deveraacute cair instantaneamente para um valor proacuteximo de zero fazendo

com que o fusiacutevel abra (ldquoqueimerdquo) pela alta energia nele e deste

momento em diante a fonte natildeo recebe mais tensatildeo da rede graccedilas

ao ldquoanjo da guarda the flashrdquo chamado varistor

Reparando a fonte da impressora Lexmark E-260N

Para ilustrar a importacircncia do varistor em um equipamento vou contar

um ldquocausordquo veriacutedico que aconteceu comigo recentemente e me

inspirou para escrever este post

Recentemente fui ldquoconvocadordquo para reparar uma impressora Lexmark

E-260N que estava ldquomortinha da silvardquo ou seja natildeo acendia nem um

ledizinho para mostrar que ainda havia um sopro de vida naquela

impressora enferma

O dono natildeo sabia o que tinha acontecido Chegou segunda feira para

trabalhar e encontrou a ldquodefuntardquo laacute Certamente o crime ou a morte

suacutebita tinha ocorrido no final de semana portanto sem testemunhas

Minha primeira providecircncia obviamente foi trocar o cabo de forccedila

por um comprovadamente bom porque natildeo costumo comeccedilar a

procurar chifres em cabeccedila de burro e parafraseando uma antiga

PAULO BRITES

Paacutegi

na71

Expressando meus pensamentos e partindo para o confronto

Xampamp tenho mesmo que desmontar esta 90w9i3 impressora

e se natildeo haacute remeacutedio entatildeo remediado estaacute

Matildeos agrave obra Depois de retirar vaacuterias partes do gabinete e trocentos

parafusos a fonte apareceu e o fusiacutevel tambeacutem do ladinho da tomada

de forccedila como se vecirc na figura 4

Multiacutemetro na matildeo na escala de continuidade aacutevido para natildeo ouvir

o apitinho e faturar o meu Estava laacute 4( o maldito apitinho

denunciando para minha tristeza que o ldquoo fuzil tava batildeordquo

Antes de sentar e comeccedilar a chorar feito crianccedila que perdeu seu

brinquedinho novo resolvi ldquoesticarrdquo meu olhar pela placa e encontrei

PAULO BRITES

Paacutegi

na73

Ansioso para descobrir se era crime ou suiciacutedio soldei um pedacinho

de fio jampeando o fusiacutevel e liguei a encrenca atraveacutes da lacircmpada

seacuterie eacute claro que eu natildeo sou bobo

Bingo A lacircmpada soacute natildeo acendeu mais forte porque sua potecircncia era

60W

Conclusatildeo - natildeo foi suiciacutedio foi crime mesmo Seraacute que o ldquodesconrdquo

(assassino) deixou evidecircncias (jaacute perceberam que eu sou aficionado

de Criminal Minds)

Todo teacutecnico reparador deve ter uma veia de investigador o que inclui

olfato e olhar apurado

Veja soacute na fig 6 o que encontrei apoacutes seguir a trilha que saia do fusiacutevel

ldquoqueimadordquo

A regiatildeo carbonizada escondida entre os dois capacitores azuis do

filtro de linha colados um ao outro natildeo deixava duacutevida que o crime

tinha sido realizado por um surto na rede eleacutetrica no final de semana

e portanto sem testemunhas Mas natildeo existe crime perfeito

Se olharmos a figura 6 onde estaacute a seta vermelha veremos uma peccedila

preta Na verdade era um encapsulamento em espaguete termo

retraacutetil onde os varistores costumam ser ldquoescondidosrdquo pelos

fabricantes

PAULO BRITES

Paacutegi

na79

Sua funccedilatildeo eacute suprimir ou pelo menos reduzir os ruiacutedos indesejaacuteveis

que ldquoviajamrdquo pela rede eleacutetrica e satildeo prejudiciais natildeo apenas ao

equipamento mas a proacutepria rede

Estes ruiacutedos se dividem em dois tipos EMI ndash Interferecircncia

Eletromagneacutetica e RFI ndash Interferecircncia por Raacutedio Frequecircncia

O primeiro na faixa de 150kHz a 30MHz ldquocaminhardquo pelas trilhas e fios

do circuito enquanto o segundo se ldquoespalha pelo arrdquo pois fica entre

30MHz e 1GHz

A turma da velha guarda de reparadores se estiver lendo este post

deve lembrar das blindagens quase sempre obrigatoacuterias nas

primitivas fontes chaveadas dos saudosos viacutedeos cassetes que

garantiram o sustento de muitos teacutecnicos por vaacuterios anos

Antes de analisar os componentes do filtro de linha da figura1 e em

particular os capacitores que satildeo o objeto deste artigo quero que

vocecirc preste atenccedilatildeo nos diversos triacircngulos com um ponto de

exclamaccedilatildeo que aparecem no circuito

Vocecirc sabe o que eles significam

Este siacutembolo eacute usado para indicar que se trata de componente criacutetico

e que portanto as especificaccedilotildees devem ser seguidas ao peacute da letra

quando for necessaacuteria a substituiccedilatildeo no reparo do equipamento

Agora foque seu olhar nos capacitores no circuito da fig1 e note que

uns estatildeo identificados com ldquoCXrdquo e outros com ldquoCYrdquo Vocecirc sabe qual a

diferenccedila entre o ldquotipo Xrdquo e o ldquotipo Yrdquo

Paacutegi

na80

Se natildeo sabe entatildeo continue lendo e descobriraacute

Antes de continuar mais uma perguntinha do jogo dos sete erros

qual a diferenccedila entre a maneira que CX1 e CX2 estatildeo ligados no

circuito e CY3 CY4 CY5 e CY6

Vai pensando que eu jaacute volto

Dois conceitos importantes Ruiacutedo em Modo Comum e Ruiacutedo em

Modo Diferencial

Quando se fala em EMI dois conceitos precisam ser entendidos para

saber como a interferecircncia se propaga e a partir daiacute qual a melhor

maneira de eliminaacute-la ou pelo menos reduzi-la a niacuteveis aceitaacuteveis

Comece analisando a fig 3 que representa o que se chama de Ruiacutedo

em Modo

Comum

(CMN =

Common

Mode

Noise)

Figura 3- Ruiacutedo em Modo Comum

PAULO BRITES

Paacutegi

na83

eis que surgem os capacitores denominados classe X e classe Y

Figura 5 - Circuito utilizado como filtro de linha

A diferenccedila entre a maneira como estes capacitores satildeo ligados eacute que

os capacitores para reduccedilatildeo do ruiacutedo diferencial (CX) satildeo ligados entre

as duas linhas de alimentaccedilatildeo (fase-neutro ou fase-fase) enquanto

os que pretendem eliminar o ruiacutedo em modo comum (CY) satildeo ligados

entre cada linha de alimentaccedilatildeo e o ground (terra de verdade)

As especificaccedilotildees de CX e CY

PAULO BRITES

Paacutegi

na85

Antes de prosseguir quero analisar com vocecirc a tabela da fig6 que eacute

um recorte da lista de peccedilas denominada ldquosafety partsrdquo de um tv LCD

Na primeira coluna observe que temos duas classes de capacitores X-

cap e Y-cap

Na segunda coluna temos a relaccedilatildeo de fabricantes sugeridos para

estes capacitores e na terceira o coacutedigo do capacitor de acordo com o

fabricante escolhido Na quarta coluna temos os valores de

capacitacircncia

A penuacuteltima coluna nos diz o padratildeo de seguranccedila adotado e

finalmente a uacuteltima traacutes vaacuterios logos que provavelmente vocecirc jaacute viu

nas etiquetas dos aparelhos e sobre os quais falarei mais adiante

Ainda sobre estes capacitores vale observar que eles satildeo fabricados

em algumas subcategorias ou subclasses como mostrado a seguir

Os capacitores classe X se subdividem em X1 X2 e X3 com as seguintes

especificaccedilotildees com relaccedilatildeo a tensatildeo de pico suportada

X1 tensatildeo de pico maior que 2500V e menor que 4000V

Paacutegi

na86

X2 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 2500V (os mais comuns)

X3 ndash tensatildeo de pico igual ou abaixo de 1200V

Para os capacitores da classe Y temos quatro subclasses Y1 Y2 Y3 e

Y4 com as seguintes especificaccedilotildees

Y1 ndash usados com tensotildees ateacute 500VAC

Y2 ndash usados com tensotildees ateacute 300VAC

Y3 ndash usados com tensotildees ateacute 250VAC

Y4 ndash usados com tensotildees ateacute 150VAC

Os padrotildees de seguranccedila

Os padrotildees de seguranccedila de componentes eletroeletrocircnicos satildeo

especificados mundialmente por algumas agecircncias natildeo

governamentais que estabelecem as normas de testes que devem ser

adotadas pela induacutestria em conformidade com as legislaccedilotildees de cada

paiacutes

Na tabela abaixo temos a relaccedilatildeo das cinco principais agecircncias e seus

respectivos padrotildees de seguranccedila Agora vocecirc jaacute sabe o que significam

aqueles logos ldquoestranhosrdquo que aparecem nas etiquetas dos aparelhos

bem como em alguns componentes

PAULO BRITES

Paacutegi

na87

Por que eacute preciso saber isto

Eacute pouco provaacutevel que vocecirc se depare com alguns destes capacitores

defeituosos e precise substituiacute-los mas eacute importante saber que

capacitores ldquonatildeo satildeo todos a mesma coisardquo e foi por isso que resolvi

incluir este assunto na seacuterie Cada Macaco no Seu Galho

E se precisar trocar onde comprar

Fora do Brasil eu poderia lhe indicar algumas empresas como Mouser

ou Farnell entre outras mas por aqui acho difiacutecil

Vai ser mais faacutecil recorrer a alguma sucata mas agora vocecirc jaacute com o

que se preocupar na hora da escolha e natildeo vai trocar X por Y ou vice-

versa

Gostou do artigo Deixe seus comentaacuterios e divulgue para os seus

colegas de profissatildeo natildeo guarde para si o que vocecirc aprendeu

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PAULO BRITES

Paacutegi

na89

APEcircNDICE 3

Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI

Natildeo eacute de hoje que eu escrevo sobre este assunto e estou convencido

que de vez em quando eacute preciso reativaacute-lo na cabeccedila dos teacutecnicos

por isso mesmo correndo o risco de ser chamado de velho razinza que

repete sempre a mesma ladainha volto a tratar dele no meu blog

Quero aproveitar tambeacutem para dar uma dica e resolver o problema

surgido com a descontinuidade de fabricaccedilatildeo das lacircmpadas

incandescentes que constituem o ldquocoraccedilatildeordquo da nossa imprescindiacutevel

lacircmpada seacuterie na bancada

Como era antigamente

A turma da velha guarda foi treinada a usar lacircmpada seacuterie e os

teacutecnicos de old times sempre tinham em suas bancadas um soquete

com uma lacircmpada de 100 ou 150 W para ligar amplificadores e

televisores ldquoqueimadoresrdquo de fusiacuteveis que chegavam para conserto

De repente natildeo sei por que parece que agrave medida que os aparelhos

foram ficando mais modernos a ldquogloriosardquo lacircmpada seacuterie (como diria

certo apresentador de TV) parece que tambeacutem foi ficando deacutemodeacute e

alguns teacutecnicos comeccedilaram a alegar - natildeo uso porque natildeo funciona

nos televisores com fonte chaveada

E de onde saiu este mito

Paacutegi

na90

Certamente da falta de conhecimento teoacuterico isto eacute fazer as coisas

pela praacutetica (leia-se chutocircmetro) mas sem saber porque estaacute fazendo

Talvez aqui caiba uma pergunta - vocecirc sabe como funciona uma

lacircmpada seacuterie

Em princiacutepio poderiacuteamos dizer que a lacircmpada seacuterie eacute uma espeacutecie de

fusiacutevel que natildeo queima

Como assim fusiacutevel que natildeo queima Que histoacuteria eacute essa

Todo mundo sabe que o fusiacutevel (natildeo confundir com fuzil) eacute aquele

ldquocarinhardquo que fica logo na entrada do circuito de modo que toda a

corrente do aparelho tem que passar por ele ou seja ele fica em seacuterie

com o circuito quer seja no aparelho ou na casa da gente (aiacute costuma

ser chamado de disjuntor)

Ele eacute dimensionado para suportar uma determinada corrente e se esta

corrente for maior que o previsto pelo projetista ele se romperaacute por

aquecimento (ainda bem)

Vale a pena lembrar aos novatos (soacute aos novatos mesmo) que nunca

jamais em tempo algum se deve trocar um fusiacutevel ldquoteimosordquo que

ldquoinsisterdquo em queimar sempre por outro ldquomais forterdquo (a menos que

vocecirc esteja fazendo treinamento para incendiaacuterio)

Considerando que o fusiacutevel que ldquoqueimourdquo estava com o seu valor em

ampegraveres igual ao especificado pelo fabricante significa que os

ldquoampegraveres (corrente) que passaram por ele estavam acima do normal

ou seja haacute uma sobrecarga ou curto circuito no aparelho

Paacutegi

na92

Qual a diferenccedila entre curto circuito e sobre corrente (over current)

Bem um curto circuito eacute circuito curto (sem trocadilhos) ou seja um

circuito de resistecircncia zero (aquilo que vocecirc tem no bolso no final do

mecircs) o que faz a corrente tender a um valor muitiacutessimo alto (as contas

a pagar)

Uma sobre corrente (over current) ocorre quando a resistecircncia do

circuito fica abaixo do normal mas natildeo eacute zero e portanto a corrente

ficaraacute mais alta que o especificado mas natildeo necessariamente se

tornaraacute muitiacutessimo alta de repente

Eacute comum ouvirmos nos noticiaacuterios ndash o incecircndio pode ter sido

provocado por um curto circuito que comeccedilou no aparelho de ar

condicionado e blaacute blaacute blaacute E aiacute cabe uma perguntinha e o disjuntor

natildeo desarmou imediatamente por quecirc

Para ficar mais faacutecil de entender o curto circuito eacute um infarto

fulminante enquanto a sobre corrente eacute provocada por uma sobre

carga eacute aquela doenccedila ldquoinvisiacutevelrdquo que mata devagar

E como a lacircmpada seacuterie pode ajudar no reparo de aparelhos

eletrocircnicos

Se ao ligarmos o aparelho atraveacutes da lacircmpada seacuterie e ela acender com

seu brilho ldquonormalrdquo significa que haacute um curto e obviamente vocecirc

deveraacute procuraacute-lo antes de ligar o aparelho diretamente agrave rede (a

menos que vocecirc seja acionista da faacutebrica de fusiacuteveis)

PAULO BRITES

Paacutegi

na95

Nos aparelhos modernos esta tensatildeo miacutenima costuma ser 90 ou 100V

logo com 60 V como no exemplo acima a fonte natildeo vai partir

Entendeu agora porque a lacircmpada seacuterie natildeo funcionou

E como resolver isso

Muito simples

A regra de ouro da lacircmpada seacuterie

Basta usarmos uma lacircmpada seacuterie com potecircncia cerca trecircs vezes a

potecircncia do aparelho para conseguirmos que cerca de 80 da tensatildeo

rede alimente o aparelho o que deve ser suficiente para a fonte partir

(80 de 127 V nos daacute 101 V)

Assim no nosso exemplo a potecircncia da lacircmpada deveria ser de 300 W

o que faraacute com que apareccedila mais tensatildeo sobre a carga (televisor) e

menos tensatildeo na lacircmpada que praticamente natildeo deveraacute acender se o

aparelho estiver funcionando corretamente

Uma duacutevida que quase todo mundo tem

No paraacutegrafo acima foi dito que se o televisor consumir 100 W e for

ligado em seacuterie com uma lacircmpada de 300 W teremos ldquomais tensatildeo no

televisor e menos lacircmpadardquo Vocecirc entendeu bem isso

Quanto maior a potecircncia da lacircmpada menor seraacute a sua resistecircncia e

como a lacircmpada estaacute em seacuterie com o aparelho em teste a corrente

que circularaacute na lacircmpada seraacute a mesma que circularaacute no aparelho

PAULO BRITES

Paacutegi

na97

E se natildeo conseguir comprar lacircmpadas incandescentes

As lacircmpadas incandescentes estatildeo descontinuadas ou seja natildeo satildeo

mais fabricadas portanto corra para comprar onde ainda tem estoque

antigo e faccedila as suas reservas

Outra opccedilatildeo eacute utilizar lacircmpadas haloacutegenas com

soquete E27 que funcionam de modo similar agraves

incandescentes pois ambas tecircm filamento

resistivo e isso eacute que importa no caso da

lacircmpada seacuterie

Um cuidado especial eacute quanto agrave potecircncia destas lacircmpadas Encontrei

trecircs potecircncias da marca OSRAM com indicaccedilotildees 42 W sim 60 W 70 W

sim 100 W e 100W sim 150W

Considere as os valores mais baixos de potecircncia (42 70 W e 100W) e

natildeo os valores mais altos

O que fabricante estaacute querendo dizer eacute que uma lacircmpada haloacutegena

de 42 W por exemplo equivale em termos de iluminaccedilatildeo a uma

incandescente de 60 W a de 70W equivale a uma de 100W

entretanto o que importa no nosso caso eacute o valor ldquoverdadeirordquo e natildeo

o equivalente em termos de iluminaccedilatildeo

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                                                  • CAPIacuteTULO 2
                                                  • A ldquoporta de entradardquo de TODAS as SMPS
                                                  • Eureka - tem diodo ldquoruimrdquo na ponte retificadora
                                                  • CAPIacuteTULO 3
                                                  • Para entender como funciona uma fonte chaveada
                                                  • CAPIacuteTULO 4
                                                  • Diodos retificadores e capacitores de filtro em uma SMPS
                                                  • Diodos Fast Ultra Fast e Schottky
                                                  • Capacitores eletroliacuteticos CUIDADO COM ELES
                                                  • Qual o valor ldquocorretordquo para a ESR
                                                  • FETS e MOSFETS - decifrem-nos ou te devoramos
                                                  • Tempos de chaveamento nos MOSFETS
                                                  • - Paracircmetros importantes
                                                  • CAPIacuteTULO 6
                                                  • Algumas dicas para iniciar a reparaccedilatildeo
                                                  • Para que serve um varistor
                                                  • APEcircNDICE 3
                                                  • Lacircmpada Seacuterie no seacuteculo XXI
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