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Treinamento de Eletrônica Básica Teoria e Prática Por Alex M. Lima Índice ● Sobre o Treinamento ● Introdução ● Tipos de Correntes Elétricas ● Unidades e Medida de Grandezas Elétricas ● Lei de Ohm ● Tipos de Ferramentas de Bancada ● Aprendendo a Usar Protobord ● Usando o Multímetro / Multiteste ● Tipos de Componentes Eletrônicos ● Resistores ● Capacitores ● Diodos ● Transistores ● Transistores MOSFET ● Circuitos integrados ● Transformadores ● Aprendendo a Ler Esquemas Eletrônicos ● Técnicas de Soldagem ● Fontes de Alimentação ● Montando Uma Fonte de Alimentação Variável Ficha Técnica Edição: Alex Lima Revisão: Dirlene da Costa Imagens: Gabriel Lima Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 1 Sobre o Treinamento Este Treinamento de Eletrônica Básica foi elaborado por Alex M. Lima, técnico formado em eletrônica registrado no CreaRJ. Todo o conteúdo aplicado é utilizado também em curso presencial. Este Treinamento é direcionado aos iniciantes, pessoas que nunca tiveram contato com a eletrônica poderão de forma fácil e simples porem técnica aprender todo conceito básico da eletrônica em seus aplicações. Com uma metodologia didática simples usando figuras de linguagem para facilitar o entendimento do aluno novato. Nosso treinamento aborda toda teoria, mais também acompanhado de testes e aplicações praticas na bancada do nosso laboratório. Seja bem vindo ao nosso Treinamento de Eletrônica Básica. bom aprendizado, aproveito todo nosso conteúdo Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 2 Introdução Link: https://www.youtube.com/watch?v=3Rk4SBTczCE Conceito da Eletrônica Eletrônica é o estudo das propriedades e aplicações de dispositivos que dependem do movimento de elétrons em semicondutores, gases ou no vácuo. A eletrônica esta por de traz de toda e qualquer tecnologia, desde a tecnologia automotiva, tecnologia espacial, tecnologia da informação, tecnologia da telefonia celular dentro dos hospitais escolas e em nossas casas, todas as tecnologias dependem em algum momento da eletrônica. Toda evolução do homem tem a eletrônica envolvida desde o dia em que Thomas Edison em seus experimentos inventou a lâmpada elétrica incandescente, em meados do seculo 18. E depois muitos outros físicos e cientistas como Nikola Tesla , Michael Faraday e outros desenvolveram experimentos com descobertas que foi proporcionando a mudança no habito humano ate os dias de hoje. A eletrônica é um ramo da Física que estuda a manipulação das tensões e correntes existentes num circuito. Ela analisa o comportamento dos conjuntos elétricos que admitem infinitos níveis de tensão. A partir dessa análise, permite formar outros circuitos capazes de realizar amplificações de sinais, assim como possibilitou a diversificação das telecomunicações que antes só trabalhavam com modulações de sinais. Os principais componentes utilizados nos estudos da eletrônica analógica são os transistores, capacitores, resistores, bobinas, Diodos, potenciômetros e circuitos integrados, e outros. Princípios da eletrônica Analógica A eletrônica analógica se baseia na manipulação das tensões e correntes existentes num circuito, formando circuitos capazes de realizar amplificações de sinais, comutação de máquinas e possibilitou a diversificação das telecomunicações que a principio só trabalhavam com modulações de sinais. A eletrônica analógica se baseia nos princípios da lei de ohm, que o estudante de eletrônica deve procurar entender para poder fazer cálculos aplicativos em circuitos. Ao observar um equipamento aberto em funcionando a olho nu, não vemos nada acontecer, não se enxerga nenhuma atividade, no entanto não se imagina a quantidade de coisas que estão acontecendo em um circuito em que diversos dispositivos estão trabalhando em conjunto de forma harmônica, Semicondutores, capacitores Resistores e inúmeros componentes . Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 3 Tipos de Correntes Elétricas Link:https://www.youtube.com/watch?v=vwvWPfOHqhw A corrente elétrica é o fluxo "ordenado" de partículas portadoras de carga elétrica, ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Tal deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros meios (reação química, atrito, luz, etc.) . Consideramse dois tipos de corrente elétrica: Corrente Alternada (CA) e Corrente Contínua (CC) , Os conceitos são muito simples, porém fundamentais para analisar circuitos elétricos e entender o princípio de funcionamento de equipamentos, dispositivos e instrumentos elétricos. No caso do sistema foto voltaico, a principal funções e inverter a CC corrente continua em CA corrente alternada. Suas representações gráficas são respectivamente: CC CA Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 4 ● Corrente Contínua (CC ou DC, em inglês) é aquela cujo sentido permanece constante. Quando, além do sentido, a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada corrente contínua constante. Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V), pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas (1,2V e 1,5V), dínamos, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias, que retificam a corrente alternada para produzir corrente contínua. Normalmente é utilizada para alimentar aparelhos eletrônicos Corrente contínua constante Dizse que uma corrente contínua é constante, se seu gráfico for dado por um segmento de reta constante, ou seja, não variável. Este tipo de corrente é comumente encontrado em pilhas e baterias. Corrente contínua pulsante Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 5 Embora não altere seu sentido as correntes contínuas pulsantes passam periodicamente por variações, não sendo necessariamente constantes entre duas medidas em diferentes intervalos de tempo. A ilustração do gráfico acima é um exemplo de corrente contínua constante. Esta forma de corrente é geralmente encontrada em circuitos retificadores de corrente alternada. ● Corrente Alternada (CA ou AC, em inglês) é aquela cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente. Esse é o caso das correntes utilizadas em residências, que são fornecidas pelas usinas hidrelétricas, em que temos uma corrente alternada de frequência 60 ciclos por segundo (60Hz Hertz). Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 6 Corrente alternada Dependendo da forma como é gerada a corrente, esta é invertida periodicamente, ou seja, ora é positiva e ora é negativa, fazendo com que os elétrons executem um movimento de vaievem. Este tipo de corrente é o que encontramos quando medimos a corrente encontrada na rede elétrica residencial, ou seja, a corrente medida nas tomada de nossa casa. Copyright © Todos os DireitosReservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 7 Unidades de Medida de Grandezas Elétricas Link: https://www.youtube.com/watch?v=GnzmFRygbY A unidade de medida é a grandeza de referência com qual comparamos o resultado de uma medição ou cálculo., a medição indica que a tensão da bateria é igual a 3,98 vezes o valor da grandeza de referência, que é o volt. O metro, o quilograma e o segundo são as unidades de medida mais conhecidas. Eles são utilizados para expressar, de forma quantitativa e padronizada, as grandezas físicas comprimento, massa e tempo, respectivamente. Unidade Grandeza Símbolo Ampere Corrente elétrica A ou I Volt Tensão elétrica U ou V Watt Potencia elétrica W Watt Hora Potencia elétrica WH OHM Resistência Ω Hartz Frequência Hz Farad Capacitância F Lumem Fluxo Luminoso LM Lux Luminância LX Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 8 Corrente elétrica Uma corrente elétrica é um fluxo ordenado de partículas carregadas (partículas dotadas de carga elétrica). Em um condutor de eletricidade, por exemplo um fio de cobre, a corrente elétrica é formada por minúsculas partículas dotadas de carga elétrica negativa, denominadas elétrons. Os elétrons são os portadores da carga elétrica. Tensão elétrica Tensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp) é a diferença de potencial entre dois pontos. A tensão elétrica também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. Vamos dar um exemplo de uma mangueira com água, a qual no ponto entre a entrada de água e a saída exista uma diferença na quantidade de água, essa diferença tratase da ddp entre esses dois pontos. Já no condutor, por onde circula a carga de energia elétrica, a diferença entre o gerador (equipamento responsável por gerar energia) e o consumidor (que pode ser seu computador ou outro equipamento) é que simboliza qual é a tensão que existe nesse condutor. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 9 No exemplo acima, o gerador, que é a pilha, libera uma partícula eletrizada, esta percorre o condutor e faz acender a lâmpada, depois essa partícula continua seu percurso até retornar à pilha. Com isso, podese concluir que a tensão elétrica é a quantidade de energia que um gerador fornece pra movimentar uma carga elétrica durante um condutor. Potencia elétrica O conceito de potência elétrica está associado ao fato de quanto de energia pode ser desenvolvida em um intervalo de tempo por um dispositivo elétrico. A potência elétrica é a quantificação de energia transformada em trabalho. Quando dizemos que um motor fornece uma determinada força ou uma lâmpada um determinado brilho, estamos nos referindo a intensidade de energia elétrica que está sendo transformada em um efeito. A unidade de medida da potencia elétrica é dada em Watt (W) em homenagem ao físico Escocês James Watt (1736 – 1819). A corrente A potência elétrica pode ser definido como o trabalho elétrico desenvolvido pela corrente elétrica num período de tempo. Em termos mais simples é a conversão de energia elétrica em outra energia útil ao ser humanos. No caso do chuveiro, quanto maior potência elétrica, maior a quantidade de calor que ele gera para aquecer a água. Nos equipamentos elétricos e eletrodomésticos a informação da potência é muito importante, primeiro pois ela é quem define o quão “forte” seu equipamento é em relação a outros modelos e em segundo pois é ele que nos da a informação para a devida instalação deste aparelho, como o cabo que será usado para ele ou até mesmo o disjuntor de proteção. Para isso precisamos entender que a fórmula da potência é: Formula de Potencia: P = I x U P= Potência em Watts (W) I= Corrente em Ampere (A) U= Tensão em volts (V) Com base nesta fórmula é que encontramos a corrente elétrica que este aparelho ou equipamento solicitará a rede para o seu funcionamento. Como a tensão do aparelho já e conhecida, através da fórmula encontramos a corrente elétrica. A corrente elétrica vai ser o fator determinador para a escolha do cabo e do disjuntor de proteção, já que estes são baseados pela corrente elétrica do equipamento. Resistência Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 10 Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms. Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade para se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. Grupo de resistores. Frequência Outra grandeza importante na eletricidade é a frequência elétrica. No sentido genérico, é definida como um determinado número de ciclos em um determinado tempo, sob a forma de oscilação, mas vamos ver aqui especificamente como a frequência se comporta na eletricidade. A frequência elétrica é uma grandeza dada em Hertz (Hz), em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz (18571894). Ela corresponde ao número de oscilações,ondas ou ciclos por segundo que ocorre na corrente elétrica. Pra ficar mais clara essa observação, vamos a um exemplo bem prático. Imagine que uma lâmpada comum fique piscando uma vez a cada segundo. Essa piscada corresponde a oscilação. A frequência da oscilação, nesse caso, é uma vez a cada segundo. Aplicando a grandeza, corresponde a 1 Hz, e totalmente perceptível ao olho humano, certo? Agora imagine essa mesma lâmpada piscando 60 vezes por segundo. 60 ciclos por segundo equivalem a 60 Hz, e nesse caso, o olho humano não consegue perceber essa "velocidade". Pois é essa a frequência mais comum que encontramos na rede elétrica. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 11 Agora, observe no desenho como esse ciclo se comporta (clique para ampliar): Exemplo equivalente a 1 Hz Note que cada oscilação leva 1 segundo como já vimos, mas perceba que, se juntarmos suas metades, equivale a um círculo. Podemos dizer então, que cada ciclo equivale a uma volta completa, ou 360º. Até aí, tudo bem, mas por que 60 ciclos por segundo? A maioria dos países adotam esse modelo, mas existem regiões, inclusive do Brasil, que adotaram o padrão de 50 Hz. Existem outros valores de frequências, usados principalmente na indústria, e também há como variar seu valor, mas isso é assunto pra outro artigo. Capacitância A capacitância ou capacidade é a grandeza elétrica de um capacitor, que é determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que atravessa o capacitor numa determinada freqüência. Sua unidade é dada em farad (símbolo F), que é o valor que deixará passar uma corrente de 1 ampere quando a tensão estiver variando na razão de 1 volt por segundo. A capacitância pode ser medida pela seguinte fórmula: , onde q é a quantidade de carga, dada em Coulomb e U é o potencial eletrostática, dado em Volts. Quanto maior for o material, maior capacitância ele terá. Copyright © Todos os DireitosReservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 12 Fluxo Luminoso É chamado fluxo luminoso a radiação total emitida em todas as direções por uma fonte luminosa ou fonte de luz que pode produzir estímulo visual. Estes comprimentos de onda estão compreendidos entre 380 a 780 nm. Sua unidade é o lumen (lm). Luminância Luminância corresponde ao fluxo luminoso emitida por unidade de área de uma superfície numa direção específica. Esta mede a luz tal como é percebida pelo olho humano. A percepção de todas as superfícies e objetos que estão no nosso campo de visão devese à sua luminância, enquanto os níveis de iluminância não são de facto percebidos. A unidade é a candela por metro quadrado (cd/m2). Observando parte uma superfície iluminada, a intensidade luminosa refletida por uma superfície dividida pela área visível para os olhos denominase luminância. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 13 Lei de OHM Link: https://www.youtube.com/watch?v=UTWMT7eDPaE George Simon Ohm foi um físico alemão que viveu entre os anos de 1789 e 1854 e verificou experimentalmente que existem resistores nos quais a variação da corrente elétrica é proporcional à variação da diferença de potencial (ddp). Simon realizou inúmeras experiências com diversos tipos de condutores, aplicando sobre eles várias intensidades de voltagens, contudo, percebeu que nos metais, principalmente, a relação entre a corrente elétrica e a diferença de potencial se mantinha sempre constante Georg ligou uma fonte de tensão elétrica a um material, e percebeu que circulou uma corrente elétrica por esse circuito. Em seguida Georg variou essa tensão e percebeu uma corrente elétrica diferente. E desta forma para cada tensão aplicada uma corrente diferente era registrada em suas anotações. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 14 Com bases nessas informações foi possível sintetizar uma fórmula matemática para a lei de Ohm, com esta fórmula usando as grandezas tensão elétrica, corrente elétrica e resistências elétrica, é possível que se ache uma das grandezas usando duas das outras grandezas. Representando as grandezas elétricas temos: V = Tensão elétrica, unidade volt (V é a letra que representa a unidade). I = Corrente elétrica, unidade âmpere (A é a letra que representa a unidade). R = Resistência elétrica, unidade Ohm (Ω é a letra grega que representa a unidade). A fórmula da lei de ohm é: Fórmula da lei de Ohm Como complemento, aos estudos da lei de ohm, é importante que o profissional ou mesmo o estudante, saiba manipular e converter estas unidades de medidas para seus múltiplos e submúltiplos, pois em muitos cálculos em eletricidade e comum encontrar variações da mesma unidade. O uso da lei de ohm é muito amplo, sendo usado para definição e especificação de equipamentos, bitola de cabos, seleção de equipamentos de segurança e proteção de circuitos, definição de resistências para equipamentos e circuitos elétricos e eletrônicos, seleção de tensão de trabalho para certos equipamentos e circuitos e outra infinidades de utilizações. Invariavelmente em eletricidade qualquer que seja o Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 15 estudo ou a aplicação a lei de ohm será usada por isso é tão importante conhecela e dominála. Lei de Ohm ilustrada: Relembrando a fórmula da Lei de Ohm A lei de Ohm pode ser reescrita de três maneiras para calcular corrente, resistência e tensão. Se uma corrente I deve fluir através de uma resistência R, a tensão V pode ser calculado. V = I × R Se há uma tensão V através de uma resistência R, uma corrente I flui através dele. I pode ser calculada. I = V / R Se uma corrente I flui através de um resistor, e se tiver uma tensão V através da resistência R pode ser calculado. R = V / I Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 16 Tipos de Ferramentas Básicas para Eletrônica Link: https://www.youtube.com/watch?v=8FyURDq7OM Para quem deseja iniciar na eletrônica devese obter o mínimo básico de ferramentas para trabalhos práticos na bancada . Nesta aula vamos apresentar as ferramentas básicas e suas funções. Separamos abaixo a lista com as ferramentas básicas minima identificada por números para um iniciante na eletrônica Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 17 . Lista das Ferramentas 1. Ferro de solda O ferro de soldar é um dispositivo eléctrico que tem como base de funcionamento a transformação de corrente eléctrica em calor que é fornecido através de uma resistência, com o qual podemos unir duas partes metálicas. Com estes pequenos aparelhos podemos fazer a união de duas partes metálicas, como componentes, Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 18 placas de circuito, fios condutores, etc., por meio de um material que tem o nome de solda. 2. Suporte para Ferro de Solda O Suporte para Ferro de Solda é um acessório muito importante para quem trabalha com estação de solda ou realiza trabalhos eletrônicos de soldagem ou dessoldagem com soldadores manuais (ferros de solda). Desenvolvido para auxiliar profissionais e técnicos, o Suporte para Ferro de Solda deixa organizado seu local de trabalho, evitando acidentes e eventuais queimaduras na sua mesa ou bancada causadas pelo ferro de solda quente, quando em local indevido. 3. Sugador de Solda Esta ferramenta é usada para retirar a solda do circuito. É formada por um tubo de metal ou plástico com um embolo impulsionado através de uma mola. Para o sugador durar o máximo de tempo possível, de vez em quando temos que desmontálo para fazer uma limpeza interna e colocar grafite em pó para melhorar o deslizamento do embolo. Também podemos usar uma ?camisinha? para proteger o bico. A ?camisinha? é um bico de borracha resistente ao calor e adquirido nas lojas de ferramentas ou componentes eletrônicos 4. Multímetro / Multiteste Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 19 O multímetro é um aparelho de medida elétrica, capaz de realizar a medição elétrica de três tipos diferentes: Voltímetro, Ohmímetro e Amperímetro. Essa ferramenta é capaz de medir: • Corrente elétrica (contínua e alternada) – função amperímetro • Tensão elétrica (contínua e alternada) – função voltímetro • Resistência elétrica função ohmímetro • Capacitância • Frequência de sinais alternados • Temperatura • Entre outros 5. Solda de Estanho Podem ser usadas para soldagem de cobre e suas ligas, como latão (cobre e zinco) e bronze (cobre e estanho), mas não servem para soldar outros metais, como o alumínio e o ferro. As soldas de estanho são largamente utilizadas para soldagem principalmente na eletrônica. 6. Suporte para Placas com lupa Este suporte é usado para facilitar o trabalho com a soldagem das placas ou qualquer outro componente ou dispositivo, com o auxilio das garras articuladas e a lupa o trabalho fica mais fácil. 7. Alicate de bico Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 20Alicate bico fino ou bico meia cana: alicate com a ponta fina para uso em manutenção elétrica em locais de difícil acesso. Serve para torção e corte de fios e cabos. Também utilizado para trabalhos artesanais com arames e chapas finas. Estes alicates podem ser com bico reto ou bico curvo. 8. Alicate de Corte O Alicate de Corte serve para cortar chapas, arames e fios. Corte Diagonal Corte Frontal. Específico para corte de fios. Utilizado para corte de fios e cabos na manutenção eletroeletrônica, informática, predial e automotiva. Alguns profissionais o utilizam, como descascador de fios. 9. Jogo de Chaves de fendas e Phillips Utilizado para parafusar ou desparafusar pequenos equipamentos e peças em geral. Estas ferramentas citadas na lista acima são essenciais e não tem como ficar sem elas na bancada de trabalho, existem lojas especializadas que vendem o kit completo ou ate mesmo no Mercado Livre Outras ferramentas também podem ser incluído como, alicate universal , Fios e cabos, Parafusos , Alicate Amperímetro, Wattímetro, Frequencímetro, termômetro digital, Osciloscópio, Micro retifica furadeira e outros. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 21 Bancada de trabalho Abaixo colocamos a foto de uma bancada de trabalho para eletrônica como uma sugestão. Com uma boa luminária, tomadas bem distribuídas e algumas prateleiras para organização das ferramentas. Aprendendo a Usar Protoboard ou Matriz de Contatos Link: https://www.youtube.com/watch?v=IjutkETU1c Protoboard Consiste numa placa com uma matriz de contatos que permite a construção de circuitos experimentais sem a necessidade de solda, permitindo com rapidez e segurança desde uma alteração de posição de um determinado componente até sua substituição. A Protoboard é uma ferramenta muito útil na bancada, seja iniciante ou profissional. Ele ajuda a fazer testes em circuitos, construir projetos , etc.. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 22 É constituída por uma base plástica, contendo inúmeros orifícios destinados à inserção de terminais de componentes eletrônicos. Internamente existem ligações determinadas que interconectam os orifícios, permitindo a montagem de circuitos eletrônicos sem a utilização de solda. A grande vantagem é que os componentes podem ser facilmente retirados para serem utilizados posteriormente em novas montagens. A figura abaixo ilustra uma protoboard de 830 furos, bastante comum no meio eletrônico: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 23 Uma protoboard possui orifícios dispostos em colunas e linhas. As linhas encontramse nas extremidades da protoboard e as colunas ao centro. As colunas são formadas exatamente por cinco furos cada uma. Observando a figura ao lado, verificase que uma protoboard possui um grupo de colunas dispostas acima da cavidade central e outro grupo abaixo dessa cavidade. Essa cavidade divide a protoboard em duas partes iguais. Todos os cinco orifícios de uma mesma coluna estão internamente conectados. Os orifícios de uma coluna não possuem conexões internas com os de outras colunas. Os orifícios das linhas estão conectados entre si (em uma mesma linha). As linhas são eletricamente independentes, isto é, não há conexão elétrica entre os furos de uma linha e de outra. Na figura anterior existem quatro linhas independentes: duas na parte de cima e duas na parte de baixo. Em algumas protoboards as linhas são divididas em duas partes exatamente iguais, sendo que cada parte é eletricamente independente em relação à outra. O diagrama interno de ligações de uma protoboard está representado na figura a seguir: Os traços em verde correspondem às ligações elétricas dos orifícios, evidenciando as colunas de cinco furos e as quatro linhas nas extremidades. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 24 Para conectar dois ou mais componentes, basta inserir o terminal correspondente de cada um nos furos de uma mesma coluna ou linha. As linhas, geralmente, são utilizadas para a alimentação do circuito, tanto que possuem os símbolos + e . Todavia, isso constitui apenas uma sugestão e não uma regra. Para ilustrar melhor o assunto, foram disponibilizadas duas imagens que mostram maneiras possíveis de se ligar em série um Led, um resistor e dois fios condutores. As protoboards são projetadas para a realização de montagens experimentais e possuem limitações de ordem prática: baixa capacidade de corrente (cerca de 1A), capacitância e resistência dos contatos internos consideráveis, susceptibilidade à captação de ruídos e interferências, dentre outros fatores. Desta forma, uma vez comprovado o funcionamento de um circuito, o mesmo deverá ser montado em uma placa de circuito impresso, caso deseje utilizálo em definitivo. Usando o Multímetro / Multiteste Link: https://www.youtube.com/watch?v=u7Rl9uXmgI Como o próprio nome diz, multímetros são equipamentos capazes de medir e avaliar diversas grandezas elétricas, como tensão, corrente, resistência, continuidade, frequência, capacitância, temperatura, teste de diodo, ciclo de atividade, dentre outros, em sistemas contínuos e alternados. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 25 Um Multímetro é um aparelho para testes e medição de grandezas elétricas, extremamente popular entre técnicos e engenheiros eletrônicos devido à sua grande utilidade, permitindo, mesmo nos modelos mais simples, efetuar a medição de Corrente, Tensão e Resistência Elétricas, permitindo assim realizar diversos tipos de diagnósticos em circuitos elétricos. Alguns modelos mais incrementados permitem realizar medições adicionais, como Capacitância, Frequência, Temperatura, Indutância e outras. Vamos utilizar neste artigo um Multímetro Digital, pois é o tipo mais amplamente usado hoje em dia, em larga escala. Porém, existem também os multímetros Analógicos, dos quais falaremos posteriormente. Os multímetros também podem ser de Bancada, que geralmente possuem várias funções extras, mais alcance de escala e maior precisão, e portáteis (de mão), muito úteis para carregar em uma maleta de ferramentas ou bolsa. Vamos usar um multímetro portátil neste artigo para realizar medições. Antes de prosseguir, recomendamos que o leitor revise seus conhecimentos sobre alguns conceitos básicos de eletricidade, tais como: ● Corrente Elétrica ● Tensão Elétrica ● Resistência Elétrica Partes de um Multímetro Um multímetro possui três partes principais: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 26 ● Display (Visor) ● Botão de Seleção (Chave Seletora) ● Bornes onde são conectadas as Pontas de Prova (Ponteiras) O Visor é onde os resultados das medições são exibidos. Dependendo do modelo do multímetro, pode ter 3 ou mais dígitos, e um dígito adicional para representar o sinal de negativo. O botão de seleção é um botão rotativo, de múltiplas posições, que usamos paraselecionar a função que desejamos medir, e a precisão da escala de medição, e também para desligar o multímetro quando não em uso, para economizar sua bateria, que geralmente é uma bateria de 9 V. As ponteiras são conectadas em bornes específicos presentes no multímetro, sendo uma ponteira geralmente na cor vermelha para representar a polaridade positiva, e outra ponteira na cor preta, para representar a polaridade negativa. Comumente, um multímetro possui mais de dois bornes de conexão para as ponteiras, os quais permitem a medição de outras grandezas quando as ponteira são trocadas de conector. Na foto abaixo podemos ver um exemplo de um multímetro típico (um Minipa modelo ET2020), o qual usarei nas medições apresentadas no artigo: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 27 Multímetro Minipa ET2020 Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 28 Esse multímetro nos permite realizar medições de Tensão Alternada e Contínua, Resistência, Corrente Elétrica (contínua apenas), realizar teste em baterias de 1,5 V e 9 V, e testar o ganho (hFE) de transístores NPN e PNP, além de realizar teste de continuidade. A figura abaixo mostra a localização de cada uma dessas funções na escala do multímetro: Grandezas medidas pelo multímetro e suas escalas Para efetuar essas medições, é necessário conectar as pontas de prova nos bornes corretos. A figura a seguir mostra as funções que são medidas em cada borne, lembrando que a ponteira preta sempre deve ser conectada ao borne COM, e a vermelha, ao demais bornes, conforme o teste que se deseja realizar: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 29 Bornes do Multimetro e conexão das ponteiras Efetuando Medições Para efetuarmos medições, a primeira coisa a se fazer é determinar a grandeza a ser mensurada. Vamos começar efetuando medição de Tensão Elétrica. Para isso, vamos conectar as pontas de prova nos bornes conforme segue: ● Ponteira vermelha no borne VΩ ● Ponteira preta no borne COM Agora, precisamos determinar que tipo de tensão elétrica vamos medir: Contínua (DCV) ou Alternada (ACV) . Vou efetuar a medição de uma Bateria de 9V, que opera com Tensão Contínua. Para isso, precisamos localizar no Multímetro a escala de tensão contínua, e ajustar sua precisão para acomodar o valor que pretendemos medir, que é de aproximadamente 9V. Para isso, escolhemos na escala o valor que for mais próximo e acima do valor esperado na medição, para evitar danos ao multímetro. Se estiver com dúvida com relação ao valor da tensão que será medida, coloque a chave de seleção no valor mais elevado e depois vá baixando, para aumentar a precisão, até o valor máximo ainda seguro para a medição. No meu caso, o valor de escala mais próximo e acima de 9V é o de 20 DCV (tensão contínua), que permite medir valores de 0 até 19,99 V. Veja a escala selecionada na Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 30 figura abaixo: Vamos à medição. Após selecionar a escala correta no aparelho girando a chave seletora, conecte as pontas de prova aos pólos da bateria, com firmeza, e verifique no visor do multímetro o valor medido. Caso você inverta a polaridade das ponteiras, não haverá problema, pois o multímetro mede a tensão em relação ao ponto comum (COM). Neste caso, a única diferença que você verá é que o sinal aparecerá com o sinal de negativo no visor. Veja a medição realizada na figura abaixo: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 31 Medindo a tensão elétrica de uma bateria de 9V com o multimetro Note o valor medido: 9,81 V, um pouco acima do esperado para esta bateria, que é de 9 V. Isso pode se dar por conta de ajustes de calibração do multímetro ou por conta de variações na tensão da bateria em si. Note que esse multímetro possui uma posição específica para medição de baterias, tando de 9V quanto pilhas de 1,5V. Mas muitos multímetros não possuem essa opção, então a forma mais comum de efetuar essa medição é a que acabamos de mostrar. Medindo Tensão Alternada: Rede Elétrica Vamos medir agora a tensão da rede elétrica, em uma tomada de 110 V. Essa tensão é alternada, portanto vamos ter de alterar a posição da chave seletora para ACV, escolhendo a escala de 200 V (neste caso sabemos o valor que será medido; caos não soubéssemos se a tomada é de 110 V ou de 220 V, deveríamos colocar a chave seletora na posição 750 V para não danificar o multímetro). Veja a medição na figura a seguir: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 32 Medindo Tensão Alternada com um Multímetro O valor medido foi de 116,3 V, dentro da normalidade para a rede elétrica convencional. Lembrese de que se for medir uma tomada de 220 V, ou se não souber a tensão da tomada, coloque o multímetro na escala de 750 ACV (ou a mais alta que seu multímetro possuir) para evitar acidentes. Medindo Resistência Elétrica Vamos efetuar agora a medição de Resistência Elétrica de um resistor. O resistor possui a marcação de sua resistência em seu corpo, mas vamos supor que não houvesse tal marcação, ou que ela fora apagada. Neste caso, vamos começar colocando a chave seletora na escala de medição de resistência (Ω), no valor mais alto presente no multímetro, que é a posição 200 M (200 MegaOhms). Não precisamos nos preocupar com a polaridade para esta medição, e é importante notar que o componente deve estar desconectado de qualquer circuito. Portanto, se você quiser medir um resistor que esteja soldado a uma placa, será necessário Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 33 soltar (dessoldar) ao menos um de seus terminais, de modo que a medição não sofra influência dos demais componentes conectados ao circuito. Veja a medição inicial na figura a seguir: Medindo Resistência: Posição 200 M Na posição 200M (que mede até 200 MΩ), o multímetro mostra o valor 01,0. A precisão do valor mostrado é muito baixa, e isso nos indica que a faixa da escala escolhida está muito elevada. Vamos alterar a posição da chave seletora para 20M para conseguirmos maior precisão nessa medição: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 34 Medindo Resistência: Posição 20 M Note que agora o valor mostrado é de 0,05, ainda muito impreciso. Vamos mudar novamente a posição da chave seletora, abaixando um nível da escala, para 2000K (que equivale a 2M): Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 35 Medindo Resistência: Posição 2000 K Na posição 2000K temos uma precisão melhor. Veja que o multímetro agora mostra o valor 051, e como a escala está em KΩ, isso indica que a resistência do resistor é de 51 KΩ. Podemos obter maior precisão nessa medição alterando novamente a escala, pois temos uma posição mais próxima de 51 KΩ, que é a posição 200K: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 36 Medindo Resistência: Posição 200 K Conseguimos a melhor precisão possível para essa medição: 51,6 na posição 200K, o que significa que a resistência medida é de 51,6 KΩ. Esse resistor é, na verdade, um resistor de 47 KΩ, e o valor apresentado (um pouco acima) se deve à tolerância do valor da resistência, que é de 10%. Portanto, o resistor pode ter sua resistência entre42,3 KΩ e 51,7 KΩ (47 ±10%), o que indica que nosso resistor está em bom estado. O que acontece se tentarmos medir esse resistor em uma escala mais abaixo? Vamos medilo agora alterando a posição da chave seletora para 20 K: Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 37 Medindo Resistência: Posição 20 K Veja que agora o multímetro não mostrou nenhum valor de resistência, e em vez disso, mostrou o valor “I”. Interpretamos esse valor com sendo “Infinito”, ou seja, o valor medido está além do valor máximo que pode ser medido nessa posição da escala. Neste caso, basta alterar a chave seletora para uma posição acima, ou até que um valor concreto seja mostrado no visor. Vamos medir a resistência de um pedaço de fio de cobre agora. Medindo a Resistência de um Fio de Cobre Um fio de cobre é um excelente condutor de eletricidade, e justamente por isso esperamos medir um valor de resistência muito baixa, tendendo a zero ohms. Na prática, fatores como o comprimento do fio, seu diâmetro, se é sólido ou de fios trançados, sua temperatura, etc.influenciam no valor da resistência medida. De qualquer forma, esperamos que o valor medido seja muito baixo, e por isso vamos Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 38 colocar a escala do multímetro no menor valor possível, que no caso do meu aparelho é de 200 Ω (ou seja, mede até 200 ohms). Veja na figura a seguir essa medição sendo realizada: Medindo um fio de cobre com o multímetro O valor medido foi de apenas 6,7 Ω e, na prática, pode ser até um pouco menor, devido ao contato entre as pontas de prova e o pedaço de fio, que é imperfeito. Também usei uma garra jacaré para fixar uma das ponteiras ao fio, pois precisei de uma das mãos para disparar a fotografia! Esse tipo de medição é muito útil para testar, por exemplo, cabos de força de equipamentos, que podem estar rompidos e, assim, impedir que a energia elétrica chegue ao aparelho, tornandoo inoperante. Caso a resistência medida seja maior do que alguns poucos ohms, ou se aparecer o valor “I”, então o cabo estará com problemas – provavelmente rompido. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 39 Tipos de Componentes eletrônicos Link: https://www.youtube.com/watch?v=x0CMLF3X184 Ao longo dos anos diversos cientistas descobriram propriedades diferentes em certos materiais ou compostos que se comportavam de maneiras particulares a passagem da corrente elétrica por eles. Com isso foram desenvolvidos componentes baseados nestes estudos que tem possuem aplicações distintas na elétrica e eletrônica e posteriormente na computação. Vejamos alguns dos mais importantes. Você irá conhecer e aprender a identificar os componentes fisicamente e no esquema eletrônico, tendo consequentemente, condições básicas para realizar as experiências e as montagens na prática. Antes de partirmos para tão esperada parte prática. Este treinamento foi desenvolvido para o iniciante que deseja aprender eletrônica de forma prática,ou seja, através da realização de experiências e montagens. Este material é muito importante para que o iniciante possa usar e distinguir os componentes corretamente durante as montagens e experiências, saber identificar seus terminais e polaridades, ou seja, saber usar quem é quem e qual é qual Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 40 Resistores LinK: https://www.youtube.com/watch?v=72h5lPjJOeU O primeiro componente que iremos estudar chamase resitor. Sua função é limitar o fluxo de corrente em um circuito, ou seja dificultar a passagem da correte elétrica. A medida da resistência elétrica é o ohm, simbolizada por Ω. Os resistores mais comuns são os de carbono. Os resistores comuns utilizados nos aparelhos eletrônicos, como radios, DVDs, televisores são pequenos, com potências de 1/8W à 7 W, tipicamente. Os valores da resistência dos resistores são dados por faixas coloridas segundo um código, mostrado na tabela abaixo. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 41 Acima você encontrou dois exemplos de como efetuar a leitura do valor de resistência de um resistor de 4 faixas e 5 faixas. Abaixo você encontra outros exemplos e alguns exercícios para que você possa praticar. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 42 Na lista abaixo para facilitar temos os principais resistores listados com suas cores e valores 1º) Descubra o valor das cores e o valor Ohmico de cada resistor. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 43 Em um esquema eletrônico identificamos o resistor pelo seu símbolo, independente da sua potência, material ou tamanho, lembrando que o resistor não tem polaridade. Abaixo você encontra as duas formas simbólicas para o resistor. Abaixo você encontra a imagem real de alguns resistores de carvão de 1/4 W. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 44 Resistores Variáveis Existem resistores que podem ter sua resistência alternada, e por isso são usados em ajustes ou controles. Temos dois tipos principais de resistores variáveis que são os trimpots e os potenciômetros. sensibilidade, etc Abaixo você encontra alguns modelos reais de trimpots que existem disponíveis no Os trimpots são usados para ajustar a resistência em um circuito de maneira semipermanentes, ou seja, ajustes que não necessitem serem acertados a todo instantes. Ajuste de calibragens como ganhos, mercado. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 45 Em um esquema eletrônico identificamos o Trimpot pelo seu símbolo, independente do modelo. Abaixo você encontra forma simbólica para o trimpot. Já os potenciômetros são usados como elementos de controle, ou seja, podem serem enpregados no contole de volume, velocidade, brilho, etc... . Abaixo você encontra dois modelos reais e sua estrutura. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 46 Em um esquema eletrônico identificamos o potênciometro pelo seu símbolo, independente do modelo. Abaixo você encontra forma simbólica para o potênciometro. Resistores especiais Fotoresistor também conhecido LDR (Light dependent resistor) é um resistor cuja resistência depende da intencidade de luz que incide sobre ele. Abaixo você encontra alguns modelos reais de LDR. Em um esquema eletrônico identificamos o LDR pelo seu símbolo, independente do tamanho. Abaixo você encontra forma simbólica para o LDR. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 47 Capacitores Link: https://www.youtube.com/watch?v=RyKegPHtqM O capacitor cumpre inúmeras finalidades nos circuitos eletrônicos. Os capacitores são utilizados como reservatórios de cargas nos circuitos de filtro, como “amortecedores”, evitando que ocorra variações grandes em um circuito, em acoplamentos e desacoplamentos de sinais, no bloqueio de corrente contìnua, A unidade de medida de um capacitor é dado em farads (F). Na prática são utilizados submúltiplos do farad como o microfarad (µF – milionésimo do farad – 0,0 001 F), o nanofarad (nF – bilionésimo do farad – 0,0 0 001 F) e o picofarad (PF – trilionésimo do farad– 0,0 0 0 001 F). Abaixo você encontrará os tipos mais comuns de capacitores utilizados na eletrônica. Capacitor eletrolítico Possui polaridade e durante uma montagem ou substituição devemos estar atentos a esta polaridade. Os capacitores eletrolíticos vem com uma faixa lateral indicando o terminal negativo do capacitor, e esta polaridade deve ser respeitada na hora da montagem, caso contrário o Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 48 circuito não funcionará e dependendo da tensão de trabalho o mesmo pode até estourar. Abaixo você encontra alguns modelos reais de capacitor eletrolíticos. Na grande maioria, tem sua capacidade medida em microfarad (µF). Outra especificação importante dos capacitores é a sua tensão de trabalho, ou seja, qual a tensão máxima que suportam. Em um esquema eletrônico identificamos o capacitor eletrolítico pelo seu símbolo, independente do tamanho. Abaixo você encontra forma simbólica para o capacitor Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 49 eletrolítico. Atenção à polaridade. Capacitor de Poliester O capacitor de poliester é muito utilizado nas montagens eletrônica. Este tipo de capacitor, geralmente apresenta menor capacidade que os eletrolíticos, sendo da ordem de alguns nanofarads (nF) até alguns microfarads (µF). Não tem polaridade como os eletrolíticos. Abaixo você encontra alguns modelos reais de capacitores de poliester. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 50 Em um esquema eletrônico identificamos o capacitor de poliester pelo seu símbolo, independente do tamanho e tensão de trabalho. Abaixo você encontra forma simbólica para o capacitor poliéster. Já o valor do capacitor pode ser impresso no corpo do mesmo de duas maneiras, irei descrever as mais comuns na atualidade. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 51 Capacitores Cerâmicos O capacitor cerâmico também é muito utilizado nas montagens eletrônica, principalmente em circuitos osciladores e de RF. Este tipo de capacitor, geralmente apresenta menor capacidade que os de poliester e eletrolíticos, sendo da ordem de alguns picofarads (pF) até centenas de nanofarads (nF). Também não possui polaridade. Abaixo você encontra alguns modelos reais de capacitores de cerâmica. Em um esquema eletrônico identificamos o capacitor de cerâmica pelo seu símbolo, independente do tamanho e tensão de trabalho. Abaixo você encontra forma simbólica para o capacitor cerâmica. A maneira como o valor do capacitor é impresso no corpo do capacitor de cerâmica é bem igual ao último exemplo do capacitor de poliester, principalmente nos mod. mais comuns. Existe apenas uma diferença em relação ao capacitores de valores inferiores a 100 pF. Nos tipos de baixos valores existe uma letra maiúscula que substitui a vírgula e a capacitância é dada em picofarads. Por exemplo 4N7 ou 4J7 indicam 4,7 pF. Nos tipos de maiores valores, continua valendo a mesma regra, os dois primeiros dígitos formam a dezena da capacitância e o terceiro o número de zeros, com o valor dado em picofarads. Por exemplo 103 significa 10 seguido de 3 zeros ou 10 0 pF. Ora, 10 0 pF equivale a 10 nF (nanofarads). Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 52 Alguns exemplos para praticar: Por que é importante seguir o tipo indicado de capacitor numa montagem? Os capacitores, se bem que tenham por função armazenar cargas elétricas, são diferentes quanto a outras Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 53 propriedades que são importantes numa montagem eletrônica. Por que não posso usar um capacitor de poliéster onde se recomenda um cerâmico? Os capacitores de poliéster não respondem as variações de sinais de altas frequências tão bem quanto os cerâmicos. Assim, num circuito de alta frequência, um capacitor de poliéster pode não funcionar, dependendo de sua função. É por este motivo, que nas listas de materiais ou mesmo nas recomendações para montagem de certos circuitos, devese seguir à risca a recomendação de se usar determinado tipo de capacitor. Num transmissor, por exemplo, se o capacitor indicado for cerâmico ele deve ser desse tipo, sob pena do projeto não funcionar Diodos Diodos e retificadores Link:https://www.youtube.com/watch?v=IUVUTcFT9ds Os diodos semicondutores são dispositivos que conduzem a corrente num único sentido. Por este motivo eles são utilizados tanto em funções lógicas como na retificação, ou seja, para converter Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 54 corrente alternada em corrente contínua. Abaixo você encontra alguns modelos reais de diodos. Diodos de sinal São projetados para funcionarem com baixas correntes (menos de 1 A). Possuem o encapsulamento de vidro, podem ser de silício ou germânio e os encontraremos nos circuitos chaveadores ou retificadores de baixa corrente. Abaixo você encontra alguns modelos reais de diodos de sinal. Em um esquema eletrônico identificamos os diodos pelo seu símbolo, independente do tipo e da corrente, devendo observar as especificações fornecidas no esquema do circuito. Abaixo você encontra a forma simbólicas para o diodo. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 55 Ponte de Diodos retificadores Tratase de um conjunto de diodos montado e conjunto chamado Ponte de diodos, este conjunto é composto por 4 diodos e pode ter diversos encapsulamentos com capacidade de trabalhar com ampla faixa de corrente, dependendo do modelo de das características da ponte. Abaixo você encontra alguns modelos reais de ponte de diodos. Em um esquema eletrônico identificamos as pontes de diodos pelo seu símbolo, independente do tipo e da corrente, devendo observar as especificações fornecidas no esquema do circuito. Abaixo você encontra a forma simbólicas para uma ponte de diodo. Diodo zeners Estes diodos podem conduzir corrente no sentido inverso. Para isto devemos aplicar tensão igual ou Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 56 maior que a indicada no corpo dele. Quando um zener está conduzindo no sentido inverso, ele mantém a tensão constante nos seus terminais. Portanto ele pode ser usado como estabilizador, regulador de tensão ou em circuitos de proteção em circuitos de baixa corrente. Abaixo você encontra alguns modelos reais de diodos zeners. Em um esquema eletrônico identificamos as pontes de diodos pelo seu símbolo, independente do tipo e da corrente, devendo observar as especificações fornecidas no esquema do circuito. Abaixo você encontra a forma simbólicas para uma ponte de diodo. LED (ou diodo emissor de luz) é um diodo especial feito de arseneto de gálio que acende quando polarizado no sentido direto. É usado nos circuitos como sinalizadores visuais. Abaixo você encontra alguns modelos reais de LEDs. Em um esquema eletrônico identificamos os LEDs pelo seu símbolo, independente do tipo e da cor e do tamanho. Abaixo você encontra a forma simbólicas para um LED Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 57 Transistores Link:https://www.youtube.com/watch?v=TeedML8VQUU De todos os componentes eletrônicos, talvez o mais importante seja o transistor bipolar ou simplesmentetransistor. O transistor pode amplificar sinais, gerar sinais ou ainda funcionar como uma chave eletrônica, ligando e desligando circuitos. Em outras palavras, colocando um transistor num circuito ele pode controlar este circuito a partir de sinais de comando. Existem dois tipos de transistores que são diferenciados pelo modo como sua estrutura de silício é determinada. Se usarmos dois pedaços de silício N e um de silício P teremos um transistor NPN. Por outro lado, usando dois pedaços de silício P e um de N, teremos um transistor PNP. Abaixo você encontra alguns modelos reais de Transistores Bipolares. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 58 Abaixo vamos identificar a base, coletor e emissor de alguns tipos de transistores bipolar. Isso é muito importante para que você saiba utilizalos corretamente em uma montagem ou até mesmo em substituição durante o reparo de algum equipamento. Através da simbologia do transistor não é possível saber qual é o seu encapsulamento, temos que identificar no circuito através da descrição qual o tipo do transistor que esta sendo utilizado. Geralmente os fabricantes identificam os transistores em um circuito utilizando letras como Q , T , TR, acrescentando um nº conforme a ordem . Em um esquema eletrônico identificamos os transistores bipolares pelo seu símbolo, pode ser um transistor NPN ou um transistor PNP. Abaixo você encontra a formas simbólicas para os dois tipos de transistores. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 59 Tiristores São diodos especiais destinados ao controle de corrente intensas com um terminal para o disparo do componente, havendo dois tipos principais que podem se encontrados. Os SCRs são usados em corrente contínua e os TRIACs são usados em corrente alternada. Abaixo veremos os seus aspectos físicos e o símbolo destes dois tipos de componentes: SCR (Silicon Controlled Rectfier) ou Diodo Controlado de Silício. Tratase de um dispositivo semicondutor de 4 camada destinado ao controle de correntes intensas nos circuitos. Este dispositivo possui um anodo e um catodo entre os quais passa a corrente principal, e um elemento de disparo denominado gate. Abaixo você encontra alguns modelos reais de SCRs. Em um esquema eletrônico identificamos o SCR pelo seu símbolo. Abaixo você encontra a formas simbólicas para o SCR. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 60 TRIACs Os TRIACs conduzem corrente nos dois sentidos quando disparados, e por isso são indicados para o controle de dispositivos em circuitos de corrente alternada. São usados para controlar a passagem da corrente alternada em lâmpadas incandescentes, motores, resistências de chuveiros, etc. Este tipo de circuito controlador recebe o nome de "dimmer". O TRIAC é um componente formado basicamente por dois SCRs internos ligados em paralelo, um ao contrário do outro. Ele possui três terminais: MT1 (anodo 1), MT2 (anodo 2) e gate (G). Abaixo você encontra alguns modelos reais de TRIACs. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 61 Em um esquema eletrônico identificamos o SCR pelo seu símbolo. Abaixo você encontra a formas simbólicas para o SCR. Transistores Mosfet Link: https://www.youtube.com/watch?v=4olUrh3YciA Os transistores de efeito de campo não são componentes novos. Na verdade, em teoria Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 62 foram criados antes mesmo dos transistores comuns bipolares. No entanto, com a possibilidade de se obter este dispositivo na versão de alta potência, o MOSFET se tornou um componente extremamente popular que já começa a ser o preferido em muitas aplicações. Neste artigo falaremos do MOSFET comum, seu princípio de funcionamento e algumas aplicações prática. Os transistores de efeito de campo diferentemente dos transistores bipolares comuns são típicos amplificadores de tensão e não de corrente. Enquanto a corrente de coletor de um transistor comum é função da corrente de base, num transistor de efeito de campo, a corrente de dreno é função da tensão de comporta, conforme indica a figura abaixo. O transistor de efeito de campo MOS é um típico amplificador de tensão. MOSFET é a abreviação de MetalOxideSemiconductor Field Effect Transistor ou Transistor de Efeito de Campo de Óxido de Metal Semicondutor. Na figura abaixo temos uma estrutura simplificada de um MOSFET. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 63 A estrutura de um MOSFET. Uma fina película de óxido de metal isola a região de comporta da região do canal que liga o dreno à fonte. Dependendo da polaridade dos materiais semicondutores usados podemos ter MOSFET de canais N ou P, conforme mostram os símbolos da figura abaixo. Tipos de MOSFET. O eletrodo ligado ao substrato normalmente nas aplicações comuns é unido ao eletrodo de fonte, se bem que existam aplicações que exijam transistores em que este eletrodo seja polarizado de forma independente. Para usar o transistor de efeito de campo de canal N o circuito básico é o mostrado na Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 64 figura abaixo. Configuração básica e característica do MOSFET. Com uma tensão nula de comporta a corrente de dreno tem um valor que depende da tensão de alimentação até o ponto de saturação. Para cortar a corrente de dreno a comporta deve ficar negativa em relação a tensão de fonte. Tanto mais negativa ela fica menor é a corrente que pode fluir entre o dreno e a fonte conforme mostra o gráfico junto à figura. Observe que estas curvas são bastante semelhantes as obtidas com válvulas (principalmente os tipos pentodo) e que polarizando o componente na sua região linear ele se torna um excelente amplificador de sinais. CI Circuito Integrado Link:https://www.youtube.com/watch?v=oAM1vIP6Dw8 Os circuitos integrados são circuitos eletrônicos funcionais, constituídos por um conjunto de Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 65 transístores, díodos, resistências e condensadores, fabricados num mesmo processo, sobre uma substância comum semicondutora de silício que se designa vulgarmente por chip. O circuito integrado propriamente dito chamase pastilha (chip, em inglês) e é muito pequeno. A maior parte do tamanho externo do circuito integrado devese à caixa e às ligações da pastilha aos terminais externos. Classificação dos Circuitos Integrados Classificação dos circuitos integrados quanto ao processo de fabrico: ● Circuito integrado monolítico (o seu processo de fabrico baseiase na técnica planar) ● Circuito integrado pelicular (película delgada – thinfilm ou película grossa – thickfilm) ● Circuito integrado multiplaca ● Circuito integrado híbrido (combinação das técnicas de integração monolítica e pelicular) Classificação dos circuitos integrados quanto ao tipo de transístores utilizados: Bipolar e MosFet. Os circuitos integrados digitais estão agrupados em famílias lógicas. Famílias lógicas bipolares: ● RTL – Resistor Transistor Logic – Lógica de transístor e resistência. ● DTL – Díode Transistor Logic – Lógica de transístor e díodo. ● TTL – Transistor Transistor Logic – Lógica transístortransístor. ● HTL – High Threshold Logic – Lógica de transístor com altolimiar. ● ECL – Emitter Coupled Logic – Lógica de emissores ligados. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 66 ● I2L – IntegratedInjection Logic – Lógica de injecção integrada. Famílias lógicas MOS: ● CMOS – Complemantary MOS – MOS de pares complementares NMOS/PMOS ● NMOS – Utiliza só transístores MOSFET canal N. ● PMOS Utiliza só transístores MOSFET canal P. Classificação dos circuitos integrados quanto à sua aplicação: ● Lineares ou analógicos Os primeiros, são CIs que produzem sinais contínuos em função dos sinais que lhe são aplicados nas suas entradas. A função principal do CI analógico é a amplificação. Podem destacarse neste grupo de circuitos integrados os amplificadores operacionais (AmpOp). ● Digitais Circuitos que só funcionam com um determinado número de valores ou estados lógicos, que Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 67 geralmente são dois (0 e 1). Classificação dos circuitos integrados quanto à sua gama de integração: A gama de integração referese ao número de componentes que o CI contém. ● SSI (Small Scale Integration) – Integração em pequena escala: São os CI com menos componentes. Podem dispor de até 30 dispositivos por pastilha (chip). ● MSI (Medium Scale Integration) – Integração em média escala: Corresponde aos CI com várias centenas de componentes, podendo possuir de 30 a 1000 dispositivos por pastilha (estes circuitos incluem descodificadores, contadores, etc.). ● LSI (Large Scale Integration) – Integração em grande escala: Contém milhares de componentes podendo possuir de 1000 até 100 000 dispositivos por pastilha (estes circuitos normalmente efectuam funções lógicas complexas, tais como toda a parte aritmética duma calculadora, um relógio digital, etc.). ● VLSI (Very Large Scale Integration) – Integração em muito larga escala: É o grupo de CI com um número de componentes compreendido entre 100 000 e 10 milhões de dispositivos por pastilha (são utilizados na implementação de microprocessadores). ● ULSI (Ultra Large Scale Integration) – Integração em escala ultra larga: É o grupo de Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 68 CI com mais de 10 milhões de dispositivos por pastilha. Tipos de cápsulas do C.I. Os principais tipos de cápsulas utilizadas para envolver e proteger os chips são basicamente quatro: ● Cápsulas com dupla fila de pinos (DIL ou DIP – Dual In Line). ● Cápsulas planas (Flatpack) ● Cápsulas metálicas TO5 (cilíndricas) Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 69 ● Cápsula SIL – Single In Line ● Cápsulas QIL – Quad In Line Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 70 ● Cápsulas especiais Enquanto as cápsulas TO5 são de material metálico, as restantes podem utilizar materiais plásticos ou cerâmicos. Circuitos Integrados de Potência Alguns integrados de potência têm uma cápsula extremamente parecida com a dos transístores de potência. 1. Algumas observações importantes a respeito das aletas de acoplamento aos dissipadores de calor: 2. As aletas podem ser fixadas a dissipadores de alumínio em método idêntico ao utilizado Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 71 nos transístores de potência. 3. 4. Acoplarse as aletas à própria caixa (se for metálica) que contém o circuito. 5. As aletas podem ser soldadas a uma das faces de cobre do circuito impresso (no caso de uma dupla face). 6. 7. As aletas, quase sempre estão ligadas electricamente por dentro do c.i., ao pino correspondente ao negativo da alimentação (massa). Cápsulas de C.I. em SMT Existem três tipos básicos de cápsulas de circuitos integrados em SMT (Surface Mount Technology): SOIC – SmallOutline Integrated Circuit – é semelhante a um DIP em miniatura e com os pinos dobrados. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 72 PLCC – PlasticLeaded Chip Carrier – tem os terminais dobrados para debaixo do corpo. LCCC – Leadless Ceramic Chip Carrier – não tem pinos. No seu lugar existem uns contactos metálicos moldados na cápsula cerâmica. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 73 Transformadores Link: https://www.youtube.com/watch?v=0uoFqhn_IqU Os transformadores são componentes formados por duas bobinas ou enrolamentos em núcleo ou forma comum. Eles são usados para alterar o valor de uma voltagem AC, principalmente nas fontes de alimentação. O tipo mais utilizado de transformador é denominado “transformador de força”. Abaixo você encontra alguns modelos reais de transformadores. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 74 Em um esquema eletrônico identificamos o transformador pelo seu símbolo, independente do tamanho, tensão de saída e da corrente, devendo observar as especificações fornecidas no esquema do circuito. Abaixo você encontra algumas formar simbólicas mais utilizadas para o indutor. Se o enrolamento possui a metade das voltas do primário, a tensão do secundário será a metade da tensão do primário. As mesmas equações para tensão e corrente e relação de transformação são aplicadas. Rebaixando a tensão permite elevar a corrente do secundário. Em regra geral, os transformadores abaixadores podem fornecer uma corrente secundária maior, porém abaixam a tensão do secundário. Os símbolos para transformadores elevadores e abaixadores indicados nas Figuras 1 e 2 são típicos. Você nunca deve tentar Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 75 determinar a relação de transformação de um transformador contando o número de voltas do símbolo. São apenas símbolos. Figura 1 Figura 2 A relação atual de transformação pode ser fornecida pelo fabricante ou pode ser indicada no diagrama esquemático do equipamento. Lembrese de que, se as tensões do primário e do secundário forem conhecidas, a relação de transformação também é conhecida, uma vez que a relação de transformação é a mesma que a relação entre as tensões. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 76 Aprendendo a Ler Diagramas de Esquema Eletrônico. Link: https://www.youtube.com/watch?v=MuBf806VgCM A leitura de esquemas depende em primeiro lugar do conhecimento do que cada símbolo representa e a interpretação de seus valores. Depois vem a maneira como eles são ligados e como isso corresponde ao aspecto real que o circuito vai ter. Veja abaixo Principais Simbolos Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 77 Alem destes incluímos os que também já vimos nos nossos componentes estudados Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 78 Ninguém pode montar aparelhos eletrônicos, reparar ou mesmo entender o seu princípio de funcionamento numa análise se não souber interpretar diagramas.A eletrônica utiliza símbolos padronizados e disposições que devem ser conhecidas de todos. Para os leitores iniciantes, saber como interpretar o diagrama que representa um aparelho eletrônico é essencial. Sem isso, a montagem é impossível, se não houver um desenho com o aspecto real dos componentes, e uma análise para localizar falhas, fazer o ajustes se torna extremamente complicada. Como interpretar diagramas é o assunto deste nosso treinamento. Em revistas técnicas, livros de eletrônica e mesmo manuais de montagens os leitores podem perfeitamente encontrar desenhos que mostram a disposição de todos os componentes de um aparelho numa placa de circuito impresso, ou ponte de terminais e suas conexões. Um desenho deste tipo é mostrado na figura 1, facilitando bastante a montagem ou localização de partes pelos menos experientes.. OS SÍMBOLOS Os símbolos adotados nos diagramas não precisam ter o aspecto do componente, mas devem "lembrar" este componente de alguma forma. Assim, observamos, em primeiro lugar, que os símbolos usados têm o mesmo número de terminais do componente real. Um resistor, por exemplo, tem um símbolo com dois terminais ou fios, conforme mostra a figura 3. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 79 Um transistor tem um símbolo com 3 terminais. Um circuito integrado terá tantos terminais quanto sejam os utilizados no dispositivo representado. Em segundo lugar a representação pode também ter algo que se relacione com o funcionamento desse componente. Assim, na simbologia americana, um resistor é representado por uma linha tortuosa, como um percurso que apresenta uma "resistência" para a corrente elétrica. Um diodo é representado por uma seta que indica que a corrente só pode passar num sentido, conforme mostra a figura 4. Na figura 5 temos uma relação de símbolos de componentes eletrônicos, da maneira como usamos em nossas publicações. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 80 Variações na simbologia podem ocorrer, dependendo da origem do diagrama. O exemplo mais comum é o do resistor que na nossa simbologia é um retângulo e na simbologia americana e mesmo japonesa é uma linha tortuosa. Para que seja facilitada a identificação dos componentes num diagrama e sua posterior localização no próprio aparelho, por exemplo, numa placa de circuito impresso, é comum atribuirse no diagrama uma identificação simplificada numa certa ordem.Por exemplo, os resistores são identificados pela letra "R" com um número de ordem. Assim, temos R1, R2, R3, etc. de modo que, a partir de uma lista de materiais, ou do diagrama, não seja preciso colocar todas as características do componente impressas na própria placa.Para os capacitores usamos a letra "C" , para os diodos D, para os transistores Q ou TR, para os circuitos integrados IC ou CI, para os transformadores T, para as bobinas L ou XRF, e assim por diante.O praticante de eletrônica deve memorizar estes símbolos se quiser saber como interpretar um diagrama. AS LIGAÇÕES Evidentemente, num aparelho eletrônico, todos os componentes estão interligados de determinadas maneiras, ou seja, formam uma "rede" de ligações que devem ser representadas no diagrama. É justamente na interpretação do modo como são feitas essas interligações que os praticantes de eletrônica encontram as maiores dificuldades. As ligações são representadas nos diagramas por linhas contínuas. Assim, na figura 6 temos um resistor ligado à base de um transistor, e o coletor deste transistor está ligado ao pólo positivo (+V) de uma fonte de alimentação. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 81 No entanto existem casos de representações de ligações que merecem atenção. O primeiro é o mostrado na figura 7 em que temos duas ligações que se cruzam, sem haver contato entre elas. Veja que estas ligações não precisam, na realidade, no aparelho estar se cruzando. Apenas na representação estas linhas "dizem" que R1 está ligado ao emissor de Q1 enquanto que C1 está ligado à sua base. Na prática, numa placa de circuito impresso, estas ligações não correspondem obrigatoriamente a fios ou trilhas que se cruzam. Ocorre apenas, que da forma como o diagrama foi feito, essas ligações aparecem cruzadas. Isso acontece porque a disposição dos componentes num diagrama não precisa ser exatamente a mesma que encontramos no aparelho real.Na figura 8 temos um exemplo disso. Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 82 Veja como o diagrama e o aparelho são bastante diferentes. No entanto, o diagrama representa exatamente as ligações e os componentes usados na montagem definitiva. Confira ligação por ligação e ver como isso é verdade. Um outro caso importante das ligações é o caso dos "nós" ou pontos para onde convergem várias ligações, conforme mostra a figura 9. Na figura vemos que tanto o resistor R1 como o capacitor C1 são ligados à base do transistor. O ponto indica que ali convergem três fios de ligação ou três trilhas da placa. Veja que, na prática, os pontos de conexão dos componentes não precisam estar no mesmo lugar, mas sim que deve haver contacto elétrico entre eles. É importante que o leitor mais uma vez note que a posição dos componentes no diagrama não precisa ser exatamente a mesma em que eles se encontram na montagem. O diagrama representa as ligações e não as posições. No entanto, pelas ligações, podemos chegar com certa facilidade às posições acompanhandoas com cuidado. Assim, se sabemos que R1 está ligado à Q1, encontrando R1 numa placa, será fácil seguir suas ligações para chegar até Q1. Também saberemos que o ponto em que a ligação de R1 encontra Q1 corresponde à base deste componente, conforme mostra a figura 10. CONFERINDO MONTAGENS Um ponto muito importante para o montador e reparador de aparelhos eletrônicos é saber conferir uma montagem ou examinar uma placa de circuito impresso a partir do seu diagrama. Na realidade o melhor procedimento para se detectar falhas de montagem, Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br 83 encontrar problemas num aparelho é justamente esse. Nossa principal recomendação aos leitores que nos escrevem quando têm problemas com a montagem e não indicação alguma dos sintomas ou do que fizeram (sem isso, como podemos saber o que aconteceu realmente?) é justamente essa: confiram a montagem PELO DIAGRAMA. Para isso o procedimento é simples: a. Verifiquem, a partir do diagrama, quais são os componentes que estão ligados a linha positiva de alimentação e terra (0V). Na figura 11 temos R1, R3, R6 e R7 ao positivo. R2, R4, R5 e R8 estão no 0V. b) Confira seus valores. c) Verifique os transistores se estão ligados corretamente (e circuitos integrados, se existirem) d) Verifique os acoplamentos, ou seja, os componentes por onde passam os sinais. No diagrama C1, C2 e C3 fazem isso. Técnicas de Soldagem Link: https://www.youtube.com/watch?v=eQlsEihzCiA Fazer uma solda de qualidade é um processo que exige um pouco de prática, mas não se trata de algo impossível. Basta ter os materiais corretos e um pouco de boa vontade para aprender. Os itens necessários para executar uma boa solda podem ser adquiridos em qualquer loja de componentes eletrônicos. O custo do conjunto não é alto e, se você for cuidadoso, terá o equipamento por muito tempo. Ferro de solda Copyright © Todos os Direitos Reservados a Elétrica e Cia www.eletricacia.com.br
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