P3R3 - Robô na Escola - Projeto de Extensão: "Robô...
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UFPA 2015 Tutorial Eletrônica Básica P3R3 - Robô na Escola
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UFPA
2015
Tutorial
Eletrônica
Básica
P3R3 - Robô na Escola
Robô na Escola - UFPA – 2015 Autor: Alisson Ricardo da Silva Souza
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Coordenador Marco José de Sousa
Colaboradora - Diretora Escola Estadual Luiz Nunes Direito Maria de Belém Miranda de Souza
Bolsista - LAPS Laboratório de Processamento de Sinais
Adalbery Rodrigues Castro
Bolsista – GVA Grupo de Vibrações e Acústica
Gustavo da Silva Vieira de Melo
Bolsista – Graduando Engenharia da Computação
Alisson Ricardo da Silva Souza
Equipe de Desenvolvimento
Alisson Ricardo da Silva Souza
Alexandre Van Der Vem Edson de Jesus Rodrigues Gonçalves
José Heitor Linhares Mariano
Yuri Chaves Freimann
Colaboradores
Arthur William da Silva Ramos Italo Tempes
Wederson Silva
Projeto Gráfico Alisson Ricardo da Silva Souza
Edson de Jesus Rodrigues Gonçalves
Realização:
Apoio:
Robô na Escola - UFPA – 2015 Autor: Alisson Ricardo da Silva Souza
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Sumário
1 Resistor.......................................................................................... 3
1.1 Tipos de Resistores......................................................... 3
1.2 Lei de Ohm..................................................................... 4
1.3 Associações de Resistores.............................................. 5
2 capacitor........................................................................................ 10
2.1 Tipos de Capacitores...................................................... 10
2.2 Leituras de Valores......................................................... 10
3 Diodo............................................................................................. 11
3.1 Led's .............................................................................. 14
4 Chaves, Interruptores ................................................................... 15
4.1 Eletrônicas ..................................................................... 15
4.2 Analógicas ..................................................................... 21
5 Baterias......................................................................................... 22
5.1 Tipos............................................................................... 23
6 Transformadores........................................................................... 24
6.1 Representação................................................................. 24
7 Reguladores de Tensão................................................................. 25
7.1 Representação................................................................. 25
8 Placa de Circuito Impresso........................................................... 26
8.1 Método Convencional.................................................... 26
8.2 Método de Software Profissional................................... 30
9 Bibliografia................................................................................... 30
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1. Resistores
São peças utilizadas em circuitos elétricos que tem como principal função
converter energia elétrica em energia térmica, ou seja, são usados como aquecedores ou
como dissipadores de eletricidade.
Alguns exemplos de resistores utilizados no nosso cotidiano são: o filamento de
uma lâmpada incandescente, o aquecedor de um chuveiro elétrico, os filamentos que são
aquecidos em uma estufa, entre outros.
Resistores também limitam o fluxo de corrente em um circuito. A essa oposição
damos o nome de resistência elétrica ou impedância, que possui como unidade de
medida o Ohm (Ω).
1.1 - Tipos de resistores
Valores fixos: são resistências com valores já determinados de fábrica. Podemos
identificar o valor desta resistência facilmente através do padrão de cores desenhado em
seu encapsulamento.
Figura 1 - Tipos de resistores e sua simbologia.
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Figura 2 - Código de cores.
Valores variados: são resistências que variam entre uma determinada faixa de
valores. Para isso temos os potenciômetros.
Figura 3 - Tipos de Potenciômetros.
1.2 - Lei de Ohm
O comportamento de todos os dispositivos elétricos pode ser deduzido em
expressões matemáticas, isso não é diferente com o resistor. Para analisarmos seu
comportamento em um dado circuito utilizamos uma expressão chamada de 1º lei de
Ohm, que leva em consideração a tensão aplicada nos terminais da resistência e da
corrente que a atravessa.
Assim temos o seguinte:
𝑅 = 𝑉
𝑖
Onde R -> resistência elétrica, em Ohm.
V -> tensão elétrica, em Volts.
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𝑖 -> corrente no resistor, em Amperes.
Exemplo 1: sabendo que a tensão elétrica 𝑉𝑐𝑐 da fonte é 10𝑉 e que a corrente do
circuito 𝑖 é 2 𝑚𝐴, calcule o valor da resistência 𝑅1.
Figura 4
Utilizando a formula da Lei de Ohm, temos:
𝑅 = 𝑉𝑐𝑐
𝑖
𝑅 = 10 𝑉
2 𝑚𝐴 𝑅 = 5000Ω ou 𝑅 = 5 𝐾Ω
Exemplo 2: Sabendo que o valor da tensão da fonte é 5V, calcule o valor de
corrente que passa por um resistor de 330Ω.
Figura 5
Utilizando a formula da Lei de Ohm, temos:
𝑖 = 𝑉𝑐𝑐
𝑅1
𝑖 = 5 𝑉
330 𝑖 = 0,01515 𝐴 ou 𝑖 = 15,15 𝑚𝐴
1.3 - Associações de resistores
Serie
Nesta configuração as resistências estão ligadas “uma atrás da outra”, ou seja, a
segunda resistência é ligada ao final da primeira, a terceira é ligada ao final da segunda
e assim por diante.
+ -
R1
i
Vcc
+ -
330Ω
i
5V
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Figura 6
Onde 𝑉 é a tensão aplicada no circuito
𝑅1 é nossa primeira resistência
𝑅2 é nossa segunda resistência
𝑅3 é nossa terceira resistência
Perceba que uma resistência esta ligada ao final da outra, então temos uma
associação em serie. Uma característica principal desta associação é o valor igual da
corrente para todas as resistências, ou seja, a corrente que passa no primeiro resistor é
igual à corrente que passa no segundo e assim por diante.
Para calcular o valor da corrente que passa nos resistores, temos que reduzir
nosso circuito de forma a utilizar a lei de Ohm adequadamente. Como temos um
circuito em serie, para achar a resistência equivalente, basta somar os valores das
resistências.
Figura 7
Assim,
𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3
𝑅𝑒𝑞 = 100𝐾 + 20𝐾 + 5𝐾 𝑅𝑒𝑞 = 125𝐾Ω ou 𝑅𝑒𝑞 = 125000Ω
Exemplo: Calcule a resistência equivalente do circuito abaixo.
+ -
100K
24V
5K 20K
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Figura 8
Perceba que a corrente i é a mesma q passa pelos resistores R1, R2 e R3, por
conta disso, nossos 3 resistores estão em serie. Assim, basta somar as resistências de
cada uma para achar a equivalente.
Assim,
𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3
𝑅𝑒𝑞 = 10𝐾 + 10𝐾 + 10𝐾 𝑅𝑒𝑞 = 30𝐾Ω ou 𝑅𝑒𝑞 = 30.000Ω
Paralelo
Nesta configuração as resistências estão ligadas em “um mesmo ponto”, ou seja,
as pernas do segundo, terceiro, quarto resistor estão ligadas no mesmo ponto do
primeiro.
Figura 9
Onde, R1 está ligado ao ponto A e B e os resistores R2 e R3 estão ligados no
mesmo ponto, sendo assim todos estão em uma associação em paralelo.
Uma característica principal desse tipo de associação é o valor igual da Tensão
para todas as resistências, ou seja, a “queda de tensão” da resistência R1 é igual à queda
de tensão da R2 e assim em diante para todas as resistências que estão em paralelo no
mesmo ponto.
Para calcular o valor da corrente que passa nos resistores, temos que reduzir
nosso circuito de forma a utilizar a lei de Ohm adequadamente. Como temos um
circuito em paralelo, para achar a resistência equivalente, basta resolver a expressão:
1
𝑅𝑒𝑞=
1
𝑅1+
1
𝑅2+
1
𝑅3+ ⋯ +
1
𝑅𝑛
Ou quando temos 2 resistores em paralelo, podemos usar a formula do produto
pela soma, que é mais simples e prática.
i
i
i
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8
𝑅𝑒𝑞 =𝑅1 × 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
Figura 10
Perceba que as resistências estão ligadas em um mesmo ponto, assim a corrente
que sai da fonte irá se dividir em 3, uma para cada resistor. Assim, temos uma
associação em paralelo e para calcular a resistência equivalente podemos fazer das duas
maneiras:
1
𝑅𝑒𝑞=
1
10+
1
10+
1
10
1
𝑅𝑒𝑞=
3
10
𝑅𝑒𝑞 =10
3
𝑅𝑒𝑞 = 3,3𝐾Ω
Ou podemos fazer da seguinte maneira: pegamos primeiramente dois resistores e
achamos o equivalente, depois fazemos esse equivalente com a outra resistência que
sobrou e assim por diante. Pegando sempre de duas em duas.
𝑅𝑒𝑞¹ =𝑅1 × 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
𝑅𝑒𝑞¹ =10 × 10
10 + 10
𝑅𝑒𝑞¹ =100
20
𝑅𝑒𝑞¹ = 5 𝐾Ω
𝑅𝑒𝑞² =𝑅𝑒𝑞¹ × 𝑅3
𝑅𝑒𝑞¹ + 𝑅3
𝑅𝑒𝑞² =5 × 10
5 + 10
𝑅𝑒𝑞² =50
15
𝑅𝑒𝑞² = 3,3 𝐾Ω
Exemplos de circuitos em paralelo
Figura 11
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Se analisarmos o circuito acima os resistores R1 e R2 estão em serie, assim como os R3
e R4 e R5, R6. Então simplificando nosso circuito ficaria da seguinte maneira.
Figura 12
Percebesse que agora os resistores R7 e R8 estão em paralelo, então:
𝑅𝑒𝑞 =40 × 40
40 + 40
𝑅𝑒𝑞 =40 × 40
40 + 40
𝑅𝑒𝑞 =1600
80
𝑅𝑒𝑞 = 20 𝐾Ω
Figura 13
Assim, temos agora apenas dois resistores em série, Req e R9. Então, fazendo a
soma de suas resistências chegamos ao nível mais simplificado de nosso circuito. Agora
já podemos achar a corrente máxima do circuito, assim como as quedas de tensões em
cada resistência.
𝑅𝑒𝑞2 = 𝑅𝑒𝑞 + 𝑅9
𝑅𝑒𝑞2 = 20𝑘 + 20𝑘
𝑅𝑒𝑞2 = 40𝑘Ω
Figura 14
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2. Capacitores
Em circuitos eletrônicos alguns componentes necessitam que haja alimentação
em corrente contínua, enquanto a fonte está ligada em corrente alternada. A resolução
deste problema é um dos exemplos da utilidade de um capacitor.
Este equipamento é capaz de armazenar energia, a essa característica damos o
nome de Capacitância e possui como unidade de medida o Farad (F).
2.1 - Tipos de Capacitores
Cerâmicos
São os mais comuns no mercado e em equipamentos eletrônicos. Não possuem
polaridade na ora de ligar a outros componentes.
Figura 15 - Capacitor Cerâmico.
Eletrolítico
São mais utilizadas em desacoplamento, acoplamento e filtragem de sinais de
baixas frequências. E possuem polaridade a ser obedecida na ligação com outro
componente.
Figura 16 - Capacitor Eletrolítico.
2.2 - Leituras de Valores
Capacitores Eletrolíticos
É fácil de identificar o valor, pois ele já vem indicado direto no corpo em μF,
assim como sua tensão de trabalho em Volts, às vezes pode vir no corpo dele dois
números separados por uma barra. O primeiro é a capacitância e o segundo é a tensão:
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Figura 17 – Capacitor Eletrolítico
Capacitores Cerâmicos
Os capacitores cerâmicos apresentam impressos no próprio corpo um conjunto
de três algarismos e uma letra. Os dois primeiros dígitos representam o valor do
capacitor, e o terceiro algarismo (algarismo multiplicador) representa o número de zeros
à direita. A letra representa a tolerância do capacitor (a qual pode ser omitida), que é a
faixa de valores em que a capacitância variará.
Figura 18 – Interpretando os Algarismos Figura 19 – Tabela de Tolerâncias
Figura 20 – Capacitor Cerâmico
3. Diodo
O diodo é um componente classificado como semicondutor. Ele é feito dos
mesmos materiais que formam os transistores e chips. Este material é baseado no silício.
Ao silício são adicionadas substâncias chamadas genericamente de dopagem ou
impurezas. Temos assim trechos tipo N e tipo P. A diferença entre os dois tipos estão na
forma como os elétrons são conduzidos. Sem entrar em detalhes sobre microeletrônica,
o importante aqui é saber que quando temos uma junção PN, a corrente elétrica trafega
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com facilidade do trecho P para o trecho N, mas não consegue trafegar no sentido
inverso.
O diodo possui seus dois terminais ligados às partes de uma junção PN. A parte
ligada ao P é chamada de anodo, e a parte ligada ao N é chamada de catodo.
Figura 21 – Simbologia
Quando a corrente que esta passando pelo circuito entra pela perna do Anodo do
diodo ela passa normalmente para o outro lado do componente, ou seja, o diodo não
impede o fluxo de corrente. Mas quando a corrente entra pela perna do Cátodo, o diodo
bloqueia a passagem dela. Então temos de estar atentos ao modo de como ligar o diodo
em nosso circuito, dependendo de nossa intenção.
Por causa desta característica, os diodos são usados, entre outras aplicações,
como retificadores. Eles atuam no processo de transformação de corrente alternada em
corrente contínua.
Figura 22 - Tensão senoidal da rede elétrica
Circuito retificador de meia onda
Figura 23
Basta utilizar um diodo na entrada do circuito, assim somente meia onda
senoidal passará para a carga em cada ciclo. Como mostra a figura abaixo.
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Figura 24
Circuito retificador de onda completa
Basta utilizar dois diodos na entrada do circuito, assim teremos o ciclo completo
da senoide passando para a carga. Como mostra a figura abaixo.
Figura 25
Quando usamos transformadores com apenas duas saídas, usamos esta
configuração de retificador.
Figura 26
Quando usamos transformadores com 3 saídas, usamos esta configuração de retificador.
Figura 27
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3.1 - Led’s
O LED é um tipo especial de diodo que tem a capacidade de emitir luz quando é
atravessado por uma corrente elétrica. Como todo diodo, o LED (Light Emitting Diode)
permite a passagem de corrente (quando acende) no sentido direto, do anodo para o
catodo. No sentido inverso, a corrente não o atravessa, e a luz não é emitida.
Figura 28 - Exemplo Led Figura 29 – Simbologia
O raciocínio é o mesmo para o diodo comum, se a corrente chega primeiro na
perna do Anodo ela passa normalmente e o led se acende. Mas quando ela é ligada a
perna do Catodo, além de não passar para o outro lado, o led não se acende.
Para acionar um led devemos liga-lo em serie com uma resistência, pois
dependendo do led que estiver usando a corrente e tensão para ser acionado tem valores
bem pequenos, então temos que usar um resistor para fazer esse controle.
Figura 30
Para calcular o valor da resistência que deve ser ligada basta fazer uma conta
simples levando em consideração a tensão da fonte do circuito, a queda de tensão no led
que costuma ser de 2 𝑉 e corrente necessária para gerar luminosidade satisfatória,
20 𝑚𝐴. Sendo assim nossa conta padrão para esse tipo de ligação fica da seguinte
maneira:
𝑅 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝑙𝑒𝑑
𝐼𝑙𝑒𝑑
Onde 𝑉𝑐𝑐 é a tensão da fonte;
𝑉𝑙𝑒𝑑 é a queda de tensão no led;
𝐼𝑙𝑒𝑑 é a corrente que passa pelo led.
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Figura 31
𝑅 = 5 − 2
20 𝑚𝐴 𝑅 =
3
0,02 𝑅 = 150 Ω
4. Chaves, Interruptores
São dispositivos usados para bloquear ou liberar a passagem de corrente em
determinada parte do circuito.
4.1 - Eletrônicas
São os que fazem essa função através da presença ou não de corrente ou tensão
nos terminais dos componentes, são dois tipos:
Transistor
Este é sem dúvida o mais importante componente eletrônico já criado. Ele deu
origem aos chips que temos hoje nos computadores. Um processador, por exemplo, tem
no seu interior, vários milhões de microscópicos transistores. Inventado nos laboratórios
Bell nos anos 40, o transistor é um substituto das velhas válvulas eletrônicas, com
grandes vantagens: tamanho minúsculo e pequeno consumo de energia. Quanto ao
sentido da corrente elétrica, os transistores são classificados como NPN e PNP.
Os transistores realizam inúmeras funções, sendo que as mais importantes são
como amplificadores de tensão e amplificadores de corrente. Por exemplo, o sinal
elétrico gerado por um microfone é tão fraco que não tem condições de gerar som
quando é aplicado a um alto falante. Usamos então um transistor para elevar a tensão do
sinal sonoro, de alguns milésimos de volts até alguns volts. Seria tensão suficiente para
alimentar um alto falante, mas ainda sem condições de fornecer a potência adequada (a
tensão está correta mas a corrente é baixa). Usamos então um segundo transistor
atuando como amplificador de corrente. Teremos então a tensão igual à gerada pelo
primeiro transistor, mas com maior capacidade de fornecer corrente.
O dispositivo libera o fluxo de corrente em uma via, quando detecta a presença
de uma segunda corrente, ou seja, o componente tem que ser excitado com uma corrente
menor em um de seus terminais para que seja liberado o fluxo de uma corrente maior
ainda nos outros terminais.
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Figura 32 - Simbologia
O componente tem 3 pernas como mostra a figura sendo que a corrente que
queremos chavear deve entrar pelo Coletor e sair pelo Emissor, mas só haverá fluxo
quando uma corrente estiver entrando pela Base do transistor.
Figura 33
No circuito acima, o led só irá acender se houver uma corrente na base do
transistor, no caso Sinal. Enquanto isso não acontecer o led permanecerá desligado.
Podemos utilizar o microcontrolador Arduino para enviar o “sinal” para o
transistor, assim teríamos um circuito totalmente automático. Bastaria ligar a base do
transistor, associado a um resistor na porta de saída do microcontrolador, e fazer a
programação correta do Arduino para essa tarefa.
Figura 34
As portas de 𝐼/𝑂 do microcontrolador tem como tensão de saída 5𝑉 e uma
corrente máxima de 40 𝑚𝐴, sabendo disso podemos fazer o calculo do resistor da
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seguinte maneira. Admitindo que utilizem uma corrente de 20 𝑚𝐴, para não “forçar” o
microcontrolador, temos pela lei de Ohm:
𝑅 =𝑉
𝑖
𝑅 =5
20 𝑚𝐴
𝑅 =5
0,02
𝑅 = 250 Ω
Mosfet
Dispositivo que libera o fluxo de corrente em uma via, quando detectada a
presença de uma tensão em um dos terminais, ou seja, ao contrario do transistor que
liberava o circuito com uma corrente, o Mosfet libera a passagem com uma tensão no
terminal.
Figura 35 - Simbologia
O componente, assim como o transistor, tem 3 pernas. Sendo que a queda de
tensão tem que entrar pelo GATE e a carga têm que estar ligada entre o DRENO e
SORCE.
Figura 36
No circuito acima, o motor só irá ligar quando houver uma queda de tensão no
resistor 𝑅1 já que este esta ligado no pino GATE do MOSFET. Assim, haverá corrente
passando pelo DRENO E SORCE do MOSFET.
Para determinar o valor da queda de tensão para acionar o MOSFET basta olhar
no dadasheet do componente o valor de VGS (Gate threshold voltage).
Exemplos de circuitos com MOSFET
Circuito temporizador de lâmpada.
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Figura 37
Como mostra no datasheet do MOSFET a tensão para condução é de 2V ~ 4V,
então a queda de tensão no resistor R2 tem que estar acima disso para que a lâmpada
acenda. Quando pressionarmos o botão, o capacitor vai ser carregado com a tensão da
bateria, assim como ele esta em paralelo com o resistor automaticamente sua tensão será
também a da bateria, ligando o MOSFET. Quando soltar o botão, o capacitor levará um
tempo para descarregar obedecendo à equação:
𝑡 = 𝑅 . 𝐶 . 𝑙𝑛 ( 𝑉
𝑉𝐺𝑆 )
𝑡 = > Tempo de descarga do capacitor ou tempo que a lâmpada permanece acesa.
𝑅 => Valor do resistor em ohms.
𝐶 => Valor da capacitância em Farads
𝑙𝑛 ( 𝑉
𝑉𝐶 ) => Logaritmo neperiano da relação
𝑉𝐷𝐷
𝑉𝐶
𝑉 => é a tensão da bateria (VDD) e VC é a tensão mínima (VT) que mantêm o
MOSFET ligado (conduzindo)
𝑉𝐺𝑆 => Para o MOSFET IRF630 é de 4 volts. Então, o tempo de descarga a considerar
é o tempo para que o capacitor descarregue de 12 volts até 4 volts.
Para os valores dados no circuito tem-se:
𝑡 = 𝑅 × 𝐶 × 𝑙𝑛(𝑉
𝑉𝐺𝑆)
𝑡 = 100𝐾 × 100µ𝐹 × ln (12
4 )
𝑡 = 100 × 10−3 × 100 × 10−6 × 𝑙𝑛(3)
𝑡 = 10 × 1,1 = 11 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠
Relé
Tendo o surgimento em torno do século XIX o Relê é um dispositivo
eletromecânico, formado por um magneto móvel, que se desloca unindo dois contatos
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metálicos. O Relê podemos dizer que foi muito utilizado nos sistemas telefônicos no
tempo das centrais analógicas nas localidades mais remotas. Os Relês são considerados
grandes membros, e até mesmo uma espécie de antepassados dos transistores, onde
eram considerados que suas aplicações eram muito limitadas, caras e lentas (ex: o relê
demora mais de milésimo de segundo para fechar um circuito). Mesmo tendo estas
desvantagens ainda encontramos alguns dispositivos que utilizam os relês.
Funcionamento dos Relês
Podemos considerar o funcionamento dos Relés bem simples, eles trabalham da
seguinte forma: quando uma corrente circula pela bobina, esta cria um campo
magnético que atrai um ou uma série de contatos fechando ou abrindo circuitos.
Ao cessar a corrente da bobina o campo magnético também cessa, fazendo com
que os contatos voltem para a posição original. Os relés podem ter diversas
configurações quanto aos seus contatos: podem ter contatos NA, NF ou ambos, neste
caso com um contato comum ou central (C). Os contatos NA (normalmente aberto) são
os que estão abertos enquanto a bobina não está energizada e que fecham, quando a
bobina recebe corrente.
Os NF (normalmente fechado) abrem-se quando a bobina recebe corrente, ao
contrário dos NA. O contato central ou C é o comum, ou seja, quando o contato NA
fecha é com o C que se estabelece a condução e o contrário com o NF.
Existem relés simples com apenas um contato, mas também os de múltiplos
contatos, ou seja, múltiplas chaves dentro de um mesmo encapsulamento.
Figura 38 - Relé simples e Shild.
Relés suportam correntes a níveis de Amperes entre seus terminais, enquanto
transistores não passam dos Miliamperes, exceções dos MOSFETs.
Para ligar um relé temos que usar um transistor para acionar a bobina em seu
interior e mudar o contato da ligação.
Usamos também um diodo ligado contrario ao sentido da corrente que o
alimenta, para evitar que a tensão reversa danifique o circuito.
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Figura 39 - Exemplo de circuito com Arduino e relé de 5 pinos.
Exemplos de circuitos com relé
Circuito para acender uma lâmpada através de um SINAL, que pode vir do Arduino.
Figura 40
Circuito para alterar o sentido de um motor de rotação continua.
Figura 41
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4.2 - Analógicas
São dispositivos que liberam a passagem de corrente quando pressionadas
mecanicamente, ou seja, o usuário vai lá e aperta, muda de posição a alavanca da chave.
Push Button
Figura 42 - Exemplos de Push Button
Alavanca
Figura 43 - Exemplo de Alavanca
Figura 44
Esses tipos de chaves são as mais simples de se usar, quando usamos as que
contem 2 terminais a corrente passa de um lado para o outro quando a chave é
comutada.
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Se usarmos uma chave de 3 terminais podemos utiliza-la para ligar dos circuitos
distintos da seguinte maneira.
Figura 45
Para isso ligamos nossa fonte de tensão no terminal do meio e os 2 circuitos em
cada terminal, assim, quando comutarmos a chave para um lado acionaremos um
circuito, deixando passar corrente para ele e assim para o outro circuito quando
mudarmos novamente a posição da chave.
5. Baterias
Nenhum circuito elétrico ou eletrônico pode funcionar sem um gerador de
corrente elétrica. Os geradores nada mais são que baterias, pilhas ou fontes de
alimentação. Possuem dois terminais, sendo um positivo e um negativo. O terminal
positivo é aquele por onde sai a corrente, e o negativo é aquele por onde entra a
corrente.
Toda bateria tem uma voltagem especificada. As pilhas, por exemplo, têm 1,5
volts. Também são bastante populares as baterias de 9 volts. Hoje em dia encontramos
vários tipos de bateria com diversas voltagens, inclusive recarregáveis. É o caso das
baterias de telefones celulares.
Figura 46 - Exemplo de Baterias e Pilhas
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5.1 - Tipos
Pilha Alcalina
Essa pilha usa zinco (Zn), hidróxido de potássio (KOH) e dióxido de manganês
(MnO2) como reagentes, é também conhecida como pilha seca alcalina. A vantagem
dessas pilhas é a durabilidade, uma vez que possuem menor risco de vazamentos.
Figura 47
Bateria de níquel-cádmio
Composta pelos elementos químicos: Níquel (Ni) e Cádmio (Cd), é usada em
filmadoras e celulares e possui a vantagem de ser recarregável através de um carregador
externo.
Figura 48
Bateria de Chumbo
É a responsável por manter automóveis em funcionamento, são fabricadas desde
1915, e constituem baterias muito duradouras.
Figura 49
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6. Transformadores
São dispositivos usados para rebaixar ou elevar tensões, geralmente usados em
circuitos onde precisamos rebaixar a tensão da tomada para um valor mais acessível ao
nosso circuito. Lembrando que a tensão permanecerá sendo alternada, então teremos
que associar mais alguns componentes para tornar continua e estabilizar a tensão.
Figura 50
6.1 - Representação
Transformador com núcleo de ferro.
Figura 51
Usamos o retificador de onda completa para retirar os picos de tensão negativos.
Mas ainda sim será oscilante, de 0 a tensão de pico. Então usamos também um capacitor
para minimizar essa variação, não a ponto de eliminá-la, mas o suficiente pra utilizar no
circuito.
Transformador de núcleo de ferro e derivação central.
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Figura 52
Usamos um diodo para cada saída do transformador, isso fará com que a tensão
deixe de ser alternada, ou seja, não tenha mais picos negativos. Mas ainda sim será
oscilante, de 0 a tensão de pico. Então usamos também um capacitor para minimizar
essa variação, não a ponto de eliminá-la, mas o suficiente pra utilizar no circuito. O
contato da derivação central é nosso “terra” do circuito.
7. Reguladores de Tensão
São usados para estabilizar a tensão em determinado valor, mesmo a tensão de
entrada sendo menor ou maior que a do que a que se quer estabilizar.
Temos os da série 78 (reguladores positivos), os da série 79 (reguladores
negativos) e o LM 317 (regulador com tensão ajustável).
Exemplo: 7805 é para 5 V, 7806 é para 6 V e assim por diante, sempre os dois
últimos números indicam a tensão de saída.
Figura 53 – Tipos de reguladores
7.1 - Representação
Usamos os reguladores para estabilizar ainda mais a tensão na saída do
transformador, da seguinte maneira.
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Figura 54
Podemos utilizar esse circuito para gerar uma tensão de saída de 5V, graças ao
regulador 7805. Entretanto temos que verificar a tensão do transformador, pois o
regulador tem uma tensão máxima de entrada. Se usarmos um transformador de 9V,
ainda estaremos na faixa de operação do regulador, já que sua tensão máxima de entrada
é de 25V.
8. Placa de Circuito Impresso
É a plataforma onde desenhamos nosso circuito eletrônico e soldamos nossos
componentes. Confeccionada de fenolite, fibra de vidro, fibra de poliéster, filme de
poliéster, filmes específicos à base de diversos polímeros, etc, que possuem a superfície
com uma ou, duas faces, por fina película de cobre.
Para desenhar nossa placa podemos usar métodos convencionais ou softwares
profissionais de edição.
8.1 - Método convencional
Precisaremos de uma caneta piloto preta.
Figura 55
Régua
Figura 56
Robô na Escola - UFPA – 2015 Autor: Alisson Ricardo da Silva Souza
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Placa de Fenolite
Figura 56
Perfurador para placa ou Furadeira Elétrica
Figura 57
Percloreto de ferro
Figura 58
Desenho do circuito
Figura 59
Robô na Escola - UFPA – 2015 Autor: Alisson Ricardo da Silva Souza
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Montagem
Junte todos os materiais;
Figura 60
Dilua certa quantidade do percloreto dentro de uma vasilha com água,
lembrando, primeiro ponha a agua depois vá pondo aos poucos o acido;
Figura 61
Perfure a placa
Figura 62
Figura 63
Robô na Escola - UFPA – 2015 Autor: Alisson Ricardo da Silva Souza
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Desenhe a trilha na placa com a caneta e régua;
Figura 64
Mergulhe a placa, já com o desenho e perfurada, no acido;
Figura 65
Limpe com agua corrente e pronto, está feita sua placa;
Figura 66
8.2 - Métodos de Software Profissional
Podemos utilizar um software chamado Kicad para fazer o desenho de nossa
placa, com isso tornasse mais eficiente à confecção em larga escala e o desenho de
placas mais complexas. Para isso utilizaremos o tutorial “Desenhando minha primeira
placa no Kicad” que pode ser encontrado no site P3R3.com.
9. Bibliografia
Figuras – Wikepidia e Própria Autoria
Resistor - https://pt.wikipedia.org/wiki/Resistor
Capacitor - https://pt.wikipedia.org/wiki/Capacitor
Transistor - https://pt.wikipedia.org/wiki/Trans%C3%ADstor
Regulador de Tensão - https://pt.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_tens%C3%A3o
Transformador - https://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador
Diodo - https://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_semicondutor
Reles - https://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9
Mosfet - https://pt.wikipedia.org/wiki/MOSFET
Led - https://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_emissor_de_luz
Pilhas - https://pt.wikipedia.org/wiki/Pilha_alcalina
