Autor:Luiz Bertini
Texto:Aqui será escrito um livro técnico, on-line sobre eletrônica básica.
Capitulo 1 - Resistores
Resistores são componentes utilizados em eletrônica para polarizar componentes ativos, como transistores e circuitos integrados. Também podem ser utilizados em constantes de tempo e para limitação de corrente. São amplamente utilizados e podem ter o seu valor identificado através de um código de cores impresso em seu corpo. Um circuito básico que podemos fazer com um resistor é a polarização de um led. Sabendo que um led acende com 1,7 volts e consome 5 mA e que queremos ligá-lo em uma fonte de 12 volts calcula-mos o valor do resistor que deve ficar em série com o led assim:
R = 12 - 1,7/0,005
Por hoje é só... 19/01/2008
Veja abaixo o código de cores dos resistores:
preto = 0
marron = 1
vermelho = 2
laranja = 3
amarelo = 4
verde = 5
azul = 6
lílas = 7
cinza = 8
branco = 9
dourado = 5%
prateado = 10%
sem cor = 20%
A leitura do código deve ser feita da faixa mais próxima de uma extremidade.
As três últimas cores (dourado, prateado e sem cor) definem a tolerância do resistor. Desta forma um resistor de 100 ohms com a última faixa dourada poderá ter um valor 5% para mais ou 5% para menos.
Exemplos:
resistor com as seguintes cores:
vermelho, vermelho, vermelho, dourado = 2 2 (2 números 0 = 00) e 5% 0 que é igual a: 2200 ohms com uma tolerância de 5%.
lílas, azul, preto, vermelho = 75 (nehum número 0, pois preto na terceira faixa corresponde a nenhum zero) e 2% de tolerância (pois vermelho corresponde a dois) o que dá um valor de:
75 ohms e 2 % de tolerância.
Podemos ter resistores de filme de carbono, de filme metálico, de carbono, de fio, para uso específico com Rádio Frequência, etc.
21/01/2008
Por um resistor circulará uma corrente quando aplicarmos sobre ele uma tensão e esta é, praticamente, a segunda lei de ohm : V=R xI
Foi esta fórmula que aplicamos acima para calcular o resistor que deveria ir em série com o led.
Para calcular a potência que é dissipada em um resistor podemos usar as seguintes equações:
P = V x V/R ou P = V x I ou P = R x (IxI)
Todas estas fórmulas se aplicam a apenas um resistor por onde passa uma corrente, devido há uma tensão aplicada entre os seus dois terminais.
Divisor de tensão resistivo
Uma aplicação para os resistores é servir como divisores de tensão, a figura abaixo demonstra isto, visualmente e matematicamente.
Considerando-se a corrente de saída ( Iout) = 0 temos:
Vsaída =VR2
Vcc = (R1 + R2) x I à e: VR2 = R2 x I
I = Vcc/R1 + R2 I = VR2/R2
igualando as equações:
Vcc = VR2
R1+R2 R2
VR2 = Vcc x R2
R1+R2
como VR2 é igual a Vsaída temos:
Vsaída = Vcc x R2
R1+R2
Estes cálculos só servem para se ter uma noção da tensão na saída. Quando a corrente de saída for grande haverá uma queda de tensão maior sobre R1 o que fará com que a tensão de saída seja menor do que a calculada.
23/01/2008
Capítulo 2 - Capacitores
Capacitores são componentes largamente utilizados em eletrônica. Algumas das funções deles são servir de filtro, dobradores de tensão, bloquearem tensões contínuas, acoplamento entre circuitos e desacoplamento de sinais alternados.
Existem diversos tipos de capacitores:
-capacitores eletrolíticos com ou sem polaridade.
-capacitores de disco cerâmico, sem polaridade.
-capacitores de polyester, sem polaridade.
-capacitores eletrolíticos de tântalo, com polaridade.
-capacitores schiko.
-capacitores plate usado em RF.
-capacitores a óleo, atualmente usados para alta tensão.
entre outros.
Um capacitor bloqueia a passagem de uma corrente contínua. Uma corrente contínua é conseguida através do uso de uma tensão contínua.
Um capacitor permite a passagem de um sinal alternado e quanto mais alto a freqüência deste sinal maior a facilidade que ele terá de passar pelo capacitor. Mas, de qualquer forma, ele oferece um dificuldade a esta passagem e a esta dificuldade damos o nome de reatância capacitiva.
A reatância capacitiva pode se calculada pela expressão:
XC = 1/2 x PI x F x C
onde:
XC = reatância capacitiva, dada em ohms.
PI = 3,14
F = frequência
C = valor do capacitor
Pela expressão podemos perceber que, quanto maior o valor do capacitor ou maior o valor da frequência menor a reatância capacitiva.
Capacitores eletrolíticos, são amplamente utilizados em fontes comuns ou chaveadas, como filtros e servem para tornar um tensão alternada, que foi retificada por diodos, em tensão contínua.
Também são muitos utilizados em circuitos amplificadores em geral, para acoplar (ligar) um estágio com o outro, permitindo apenas a passagem do sinal que será amplificado e não da tensão continua que polariza o circuito.
Capacitores eletrolíticos de fontes chaveadas devem ser de 105 graus centíogrados. Isto quer dizer que eles suportam uma temperatura de trabalho maior e na prática, oferecem uma baixa resistência interna e uma baixa indutância interna (veremos isto com mais detalhes depois).
Os capacitores eletrolíticos são os capacitores que alcançam os maiores valores. Ficam na ordem de micro Farads.
A maioria do eletrolíticos tem uma temperatura de trabalho de 85 graus centígrados.
Capacitores de disco cerâmico e plate (são quadradinhos) são muito utilizados em circuitos osciladores de rádio frequencia e amplificadores de RF.
O valor destes capacitores fica na ordem de pico e nano Farads.
Os capacitores de polyester são muito utilizados em áudio e fontes. A ordem de seus valores ficam em nano Farads.
Um capacitor é capaz de armazenar energia sob a forma de campo elétrico e dar choques.
Como testar capacitores com um multímetro analógico
Antes de começarmos a falar sobre o teste de capacitores é importante lembrar que quanto menor o valor do capacitor maior deve ser a escala de medição de resistência usada e quanto maior o valor do capacitor menor poderá ser a escala utilizada.
Outra consideração importante é que o capacitor deve ser descarregado antes do teste, bem como após cada teste. Isto deve ser feito para que o teste seja correto além de evitar danos ao multímetro. Para descarregar um capacitor é só colocar os seus dois terminais em curto através de uma chave de fenda ou um alicate de bico, para isto ele deve estar desconectado de qualquer circuito eletrônico. Observação: dependendo do uso e do valor do capacitor este pode estar com muita carga e ao colocar seus terminais em curto poderá ocorrer faíscas e um estalo. Caso o capacitor a ser medido seja para uso com uma tensão alta e possua um valor na ordem de microfarads (uF) pode ser necessário descarregá-lo através de um resistor de baixo valor (aproximadamente 100 Ohms) e só depois os seus terminais devem ser colocados em curto. Cuidado para não levar choque ao fazer isto, use ferramentas com cabo isolado para manusear o resistor e para colocar o capacitor em curto.
Por esta introdução já podemos perceber que devemos utilizar a escala de medição de resistência ou Ohms para a medição e teste de capacitores.
Antes de testarmos um capacitor vamos nos lembrar um pouco do funcionamento de um capacitor. Como sabemos um capacitor impede a circulação de corrente contínua e para corrente alternada ele oferecerá um certa dificuldade. Esta dificuldade é chamada de reatância capacitiva (XC), e dependerá do valor do capacitor e do valor da freqüência.
Ao aplicarmos uma tensão contínua sobre um capacitor ele se carregará com o valor desta tensão, para que isto aconteça uma corrente surgirá entre a fonte de tensão contínua e as armaduras do capacitor. Depois que ele estiver carregado esta corrente cessará.
Mas você não disse que o capacitor não conduz corrente contínua?
Realmente ele não conduz mas quando aplicamos sobre ele uma tensão continua a tendência é que aconteça uma movimentação de cargas para a sua armaduras de forma que a armadura que está ligada no positivo tenha a mesma quantidade de carga da armadura que esta ligada no negativo, e vice-versa. Estas cargas terão valores opostos (em uma armadura serão positivas e na outra negativas) estabelecido este equilíbrio cessa a corrente. Quanto isto acontece o capacitor se carrega.
Podemos dizer que quanto maior o valor do capacitor maior será o tempo necessário para ele se carregar e/ou maior será a corrente para ele se carregar.
É bom lembrar que, na escala para medição de resistência, um multímetro apresenta em suas pontas de prova uma tensão (é para isto que ele usa pilhas ou baterias) e é através desta tensão que iremos testar os capacitores, vendo a sua carga através da movimentação do ponteiro do galvanômetro. Também é bom relembrar que quase todos os multímetros analógicos invertem a polaridade das suas pontas quando estão nas escalas de resistência. A ponta vermelha passa a ser negativa e a preta positiva. Devemos ficar atento a isto ao se medir capacitores polarizados, como os eletrolíticos, por exemplo. Nestes casos devemos ligar a ponta positiva com o terminal positivo do capacitor. Também é bom relembrar que a escala de resistência apresenta um símbolo, que representa o infinito, de um lado e o zero do outro.
Já relembrados estes conceitos vamos aos testes:
- Colocar o multímetro na escala de resistência.
- Encostar uma ponta de prova em cada terminal do capacitor.
- Observar a movimentação do ponteiro do multímetro (não precisa marcar o valor).
- Caso o ponteiro suba e desça o capacitor estará bom, ou seja, o ponteiro subiu pois estava circulando uma corrente para carregar o capacitor, terminada a carga acaba a corrente e o ponteiro volta para a posição inicial, o infinito. Quanto maior o valor do capacitor maior será o tempo que o ponteiro levará para subir e descer.
- Se o ponteiro subir e ficar parado em alguma posição entre zero e
o infinito (mesmo que comece a descer e pare) o capacitor estará com fuga, ou seja, uma corrente contínua está circulando através dele e isto já é sinal que este capacitor não
está bom.
- Se o ponteiro for direto para o zero o capacitor estará em curto. Também não está bom. Neste caso toda a corrente fornecida pelas pilhas do multímetro atravessará o capacitor, ele não oferece nenhuma resistência, e por isto o ponteiro vai para o zero.
- Se o ponteiro não se mover o capacitor estará aberto, sem capacitância, e não estará bom. Neste caso o capacitor nem chegou a se carregar e é por isto que o ponteiro nem se moveu. Ficou na posição indicada por infinito.
Mas eu posso utilizar qualquer escala de medição de resistência para os testes?
Não. Dependendo do valor do capacitor deveremos utilizar escalas diferentes.
Vamos à prática:
Para medir capacitores acima de 10000 uF use a escala X1.
Para medir capacitores entre 1000 uF a 10000 uF use as escalas X1 ou X10.
Para medir capacitores entre 100 uF a 1000 uF use as escalas X10 ou X100.
Para medir capacitores entre 10 uF e 100 uF use as escalas X100 ou X1K.
Para medir capacitores entre 1 uF e 10 uF use as escalas X1K ou X10K.
Para medir capacitores entre 100 nF e 1 uF use as escalas de 1K ou 10K ou 100K.
Para medir capacitores entre 1nF e 100 nF use a escala de 100K.
Para medir capacitores abaixo de 1 nF use a escala de 100K mas a leitura será difícil e, consequentemente, o teste não terá precisão.
Com este teste eu consigo saber o valor do capacitor e saber se este valor não está alterado?
Com este teste não dá para saber o valor do capacitor, mas apenas se ele não está aberto, com fuga ou em curto. Para saber o valor exato é necessário o uso de um capacímetro. O que podemos fazer é pegar um capacitor, que sabemos que está bom e seja do mesmo valor do capacitor testado, e comparar a leitura no multímetro deste capacitor com o capacitor a ser testado, para isto memorize as posições em que o ponteiro para na medição de um e do outro. Se der muita diferença entre estas posições provavelmente o capacitor em teste terá alguma alteração.
Embora as escalas de medição de resistência de um multímetro possam apresentar alguma diferença entre a máxima resistência que pode ser medida, pois a máxima resistência a ser medida depende, além do fator de multiplicação (X1, X10, etc) do fundo de escala indicado no galvanômetro, as escalas acima servem como uma boa referência para o teste de capacitores.
Observações:
Alguns capacitores eletrolíticos, geralmente os com alta tensão de isolação, costumam apresentar uma certa corrente de fuga, sendo assim pode ser que em determinadas escalas o ponteiro suba e, ao descer, pare próximo ao infinito. Se isto acontecer diminua a escala de multiplicação e veja se o ponteiro chega ao infinito, caso isto aconteça o capacitor estará bom.
Todos estes testes foram desenvolvidos com o auxílio da prática e embora possam variar um pouco de multímetro para multímetro, sempre serviram para testar capacitores.
É interessante que ao adquirir um multímetro se escolha um que tenha várias escalas de medição de resistência e seja capaz de medir valores máximos de 50M ohms para cima. Para saber qual a maior resistência que um multímetro é capaz de medir basta ler o maior valor da escala de resistência e multiplicar pela maior escala. Veja o exemplo:
Fundo de escala = 5K ohms
Maior escala = X10K
Maior resistência que pode ser medida = 5K x 10K = 50 M ohms.
Não encoste as mãos nas partes metálicas das pontas de prova, nem nos terminais dos capacitores, pois isto alterará as medições e testes.
25/01/2008
Capítulo 3 - Indutores
Indutores são componentes formados por espiras, voltas de fio, enroladas ou não em torno de um núcleo. Um enrolamento de um transformador é um indutor, ou choque ("pecinha" para eliminar ruídos...) é um indutor. E por aí vai...
Usamos indutores, especificamente em eletrônica, na construção de transformadores de diversos tipos, como partes de filtros, como eliminadores de ruídos, como parte de circuitos osciladores etc, etc...
Um indutor oferece uma dificuldade a passagem de uma frequencia alternada, e a esta característica damos o nome de reatância indutiva, veja:
XL =2 x PI x F x L
onde:
XL =reatância indutiva
PI = 3,14
F = frequencia que " passa" ou está aplicada sobre o indutor
L = valor do indutor
O valor do indutor é dado em Henries, micro henries, nano Henries, pico Henries
Podemos perceber pela expressão, que: se aumentarmos o valor de F ou de L aumentamos a reatância indutiva. E é pelo fato dele oferecer esta resistência que podemos usá-lo em filtros em fontes de alimentação, particularmente fontes chaveadas
Um indutor armazena energia na forma de campo eletromagnético. Vamos explicar melhor: Quando passa uma corrente por um indutor ele cria uma campo eletromagnético ao redor dele, quando tiramos a tensão que gerava esta corrente o campo magnético diminui e atravessa suas próprias espiras criando uma tensão ao contrário da que gerava a corrente anteriormente, esta tensão é capaz de dar um belo choque elétrico ou de "queimar" componentes eletrônicos em um circuito.
27/01/2008
Capítulo 4 - Transformadores
Transformadores são componentes eletrônicos usado na maioria do equipamentos.
A construção de um transformador consiste na confecção de dois, ou mais, enrolamentos isolados entre sí.
Vamos imaginar um transformador com dois enrolamentos, um que é a entrada, e chamaremos de primário, e o outro que é a saida e chamaremos de secundário.
Também temos que acrescentar a estes enrolamentos um núcleo que, no caso de uso com a rede elétrica é feito de chapas de ferro sílicio, e no caso de fontes chaveadas é feito de ferrite.
É em volta deste núcleo que faremos ou teremos os enrolamentos.
Nosso transformador imaginário terá o seu primário dimensionado para 127 volts e seu secundário para 15 volts.
Na prática o que acontece? Acontece que se aplicarmos 127 volts em seu primário teremos 15 volts no seu secundário e um enrolamento estará isolado do outro, pois não há ligação física entre os dois enrolamentos, a tensão se transfere de um lado para o outro através de indução eletromagnética. E falamos que voce está isolado da rede, que o lado do secundário está isolado do lado da rede eletrica, que é de 127 volts.
09/02/2008
Capitulo 5 - Diodos
O diodo é um semicondutor utilizado em diversas áreas de eletrônica. Como ele tem como característica conduzir apenas em um sentido é utilizado para retificar, ou seja, transformar tensão alternada em contínua e portanto é muito útil em fontes de alimentação. Pode ser utilizado também para proteger um circuito. Existem diversos tipos de diodos (neste livro você verá alguns tipos) e com alguns tipos conseguimos construir reguladores, osciladores, atenuadores, sintonizadores, etc.
Testando diodos
Às vezes precisamos testar um diodo retificador, mas como fazer isto?
É fácil, mas antes de começarmos vamos falar um pouco sobre multímetros. Um multímetro ou multiteste é um equipamento muito importante para quem gosta de se aventurar, seja por hobby ou profissão, na eletrônica. Estes aparelhos nos permitem medir diversas grandezas:
- tensão elétrica
- corrente elétrica
- resistência elétrica.
- etc.
Geralmente temos em um multímetro diversas escalas. Estas escalas além de indicar qual a grandeza que estamos medindo, também definem o fundo de escala, ou seja, o máximo valor que podemos medir na mesma. Como exemplo podemos citar o seguinte: na escala de 100 VAC (tensão alternada) não devemos medir uma tensão maior do que 100 VAC com o risco de danificarmos o aparelho. Hoje em dia além das grandezas já citadas, encontramos multímetros que podem medir o ganho de transistores (HFE), freqüência, capacitância, etc.
Existem também multímetros analógicos e digitais. Os multímetros analógicos possuem diversas escalas e um ponteiro que corre sobre elas indicando o valor medido. Os multímetros digitais tem um display que mostram, diretamente, o valor numérico da grandeza medida.
Se você possuir um multímetro e um diodo, pegue-os para fazermos os testes.
Medindo diodos com um multímetro analógico:
Para medirmos um diodo devemos colocar o multímetro na escala de resistência.
Eu acho interessante que se trabalhe sempre com uma mesma escala, uma que seja a intermediária entre a mais baixa e a mais alta (as escalas de resistência vem indicadas assim: X1, X10 , X1K, etc. Estas indicações definem o fator de multiplicação do valor lido na escala do galvanômetro. Vamos supor que você está na escala X10 e o valor lido é 15, na realidade a resistência que você está medindo é de 150 Ohms, 15 X 10 = 150 Ohms. Se você estivesse na escala X1 e a indicação fosse 15 o valor da resistência realmente seria 15 Ohms, 15 X 1 = 15 Ohms. Deu para perceber como se faz a leitura?)
É importante lembrar que na maioria dos multímetros analógicos ao se colocar a chave na posição para medição de resistência as pontas ficam invertidas (que eu saiba só multímetros analógicos que possuem circuitos internos para aumentar a impedância de entrada, etc é que não invertem as pontas), ou seja, a vermelha que é a positiva, passa a ser a negativa. E a preta que é a negativa passa a ser a positiva.
O diodo deve estar, pelo menos com um lado, desconectado do circuito (o circuito deve estar desligado).
Agora só falta fazermos o ajuste de 0 Ohms, para isto basta colocarmos as duas pontas em curto e ajustarmos o knob de ajuste até que o ponteiro pare em cima da indicação de 0 Ohms. Em alguns multímetros estes ajuste deve ser verificado sempre que se mudar de escala. Se não for possível “zerar” o multímetro é porque, provavelmente, as pilhas estão descarregadas. Abra o multímetro e troque-as.
Já sabendo isto vamos testar o diodo:
- encoste uma ponta de cada lado, se o ponteiro se mover até um certo valor da escala, (ficar parado próximo ao centro da escala, não dê muita atenção ao valor) o diodo está conduzindo.
- agora inverta as pontas (faça outra medição), o ponteiro não deve se mover. Se isto acontecer o diodo está bom, ou seja, só está conduzindo em um sentido.
- se nas duas leituras o ponteiro chegar a indicar zero ohms o diodo está em curto.
- se nas duas leituras o ponteiro indicar infinito (não se mover) o diodo está aberto.
- se o ponteiro se mover nas duas leituras mas indicar valores (ou posições na escala) diferentes, provavelmente o diodo estará com fuga.
Cabe lembrar que o lado do diodo que tem uma faixa é o negativo (cátodo). E o diodo só conduzirá quando neste lado estiver encostada a ponta vermelha (este multímetro inverte as pontas, lembre-se disto). Desta forma podemos até descobrir quem é quem em um diodo quando este estiver com as marcações apagadas. O lado, quando o diodo conduz, em que estiver a ponta vermelha será sempre o cátodo.
Experimente fazer testes mudando de escalas de resistência e veja as diferenças, para isto pegue um diodo bom. Mas cuidado se você colocar em uma escala com fator de multiplicação grande ( X1K, X10K, por exemplo) não encoste nas duas pontas com suas mãos ao mesmo tempo, pois você poderá errar na leitura. O multímetro estará medindo a resistência do seu corpo junto com o diodo. Experimente colocar na escala mais alta e pegar uma ponta com cada mão, você verá que o ponteiro se moverá. Isto causa um erro na leitura.
Medindo um diodo com um multímetro digital:
Em multímetros digitais teremos, geralmente, uma escala específica para medição de semicondutores (diodos, transistores, etc). Esta escala será representada pela simbologia de um diodo. Nos multímetros digitais as pontas não se invertem, desta forma a vermelha sempre corresponderá ao positivo e a preta sempre ao negativo.
Vamos logo testar este diodo:
- coloque o multímetro na escala representada pelo símbolo de um diodo. Provavelmente aparecerá um numero 1 no lado esquerdo do display. Isto indica nenhuma circulação de corrente entre as pontas, ou uma resistência muito alta. Encoste uma ponta com a outra e veja que aparecerá o número zero, ou seja, uma resistência muito baixa.
- Encoste as pontas no diodo se aparecer um número (o valor numérico pode variar entre os diversos tipos de multímetros), o diodo estará polarizado corretamente e o lado onde estiver encostada a ponta vermelha será o positivo do diodo (ânodo).
- Inverta as pontas, se não aparecer nenhum número (continuar o 1 no canto esquerdo do display) o diodo está bom, só conduz em um sentido.
- se na primeira e na segunda medida aparecer um número próximo a zero (ou mesmo o zero) o diodo está em curto.
- se nas duas medidas o display não indicar nada o diodo está aberto.
- se nas duas medidas aparecerem números no display, provavelmente o diodo está com fuga.
É super importante ressaltar que, se aqui vimos um pouco de teoria de como se faz para testarmos diodos, a prática é fundamental neste caso. Pegue vários diodos e teste-os, acostume-se com as escalas de resistência de seu multímetro. Tente testar leds (que são diodos emissores de luz), varie as escalas e veja se percebe alguma diferença. Lembre-se que um
transistor bipolar pode ser representado como dois diodos e tente testá-lo.
09/02/2008
Capítulo 6 - NTCs e PTCs
Existem alguns tipos de resistores que possuem características especiais, vamos falar de dois deles, o famoso NTC e o não mais notório PTC. Estes dois resistores tem o seu valor dependente da temperatura em que estão submetidos, ou seja, se voce varia a temperatura voce varia o valor deles.
O NTC possui um coeficiente negativo de temperatura e isto quer dizer que: quando a temperatura sobe sua resistência abaixa.
O PTC possui um coeficiente positivo de temperatura e isto quer dizer que: quando a temperatura aumenta sua resistência aumenta também.
São muito usados em termômetros, termostatos, proteção contra excesso de temperatura, enfim são muito usados em sensores.
Existe um tipo de PTC, que recebe o nome de PPTC ou Polyswitch, que é capaz de aumentar rapidamente e muito sua resistência interna diminuindo extremamente a corrente que passa por ele protegendo assim o circuito onde está instalado.
17/02/2007
