Pratico em eletronica, Notas de estudo de Eletrônica

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PRÁTICO EM ELETRÔNICAPRÁTICO EM ELETRÔNICAPRÁTICO EM ELETRÔNICAPRÁTICO EM ELETRÔNICAPRÁTICO EM ELETRÔNICA

SENAI/SC 2

José Fernando Xavier Faraco

Presidente da FIESC

Sérgio Roberto Arruda

Diretor Regional do SENAI/SC

Antônio José Carradore

Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antônio Dociatti

Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

SENAI/SC 4

É autorizada reprodução total ou parcial deste material por qualquer meio ou sistema desde que a fonte seja citada

Equipe Técnica:

Organizadores: Afonso Celso Schmitz Junior Adilson Jair Cardoso

Coordenação: Adriano Fernandes Cardoso Osvair Almeida Matos Roberto Rodrigues de Menezes Junior

Produção Gráfica: César Augusto Lopes Júnior

Capa: César Augusto Lopes Júnior

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Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de Santa Catarina www.sc.senai.br

Rodovia Admar Gonzaga, 2765 – Itacorubi. CEP 88034-001 - Florianópolis - SC Fone: (048) 231- Fax: (048) 234-

S474p

SENAI. SC. Prático em Eletrônica. Florianópolis: SENAI/SC, 2004. 90 p.

1. Eletrônica. I. Título.

CDU: 621.

SENAI/SC

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1 T 1 T ENENSSÃÃOO (^) ,, CC OORRRREENNTTEE EE RR ESESIISSTTÊÊNNCCIIAA (^) EE LÉLÉTTRRIICCAA ..

1. 1 .11 TTeennssããoo EEllééttrriiccaa

É a força que impulsiona os elétrons num circuito fechado, também é chamada de ddp (diferença de potencial).

A unidade no S.I. é o Volt, com o símbolo V, podendo ainda ser representada por "E" ou "U".

Diz-se que a tensão é CC (corrente contínua) quando permanece constante no tempo, não mudando de valor com o decorrer do tempo.

Exemplo : Pilha, bateria, etc.

Quando a tensão muda de valor periodicamente no tempo, é então denominada de tensão CA (corrente alternada).

Exemplo : Tensão elétrica fornecida pela Celesc (220V/60Hz).

A tensão da rede possui uma forma de onda senoidal, respeitando a relação: V = Vmax. sen(α); onde:

V = Tensão instantânea

Vmax = Tensão de pico

Entre 0 e 180º (π radianos) a tensão varia de zero a Vmax e volta a zero, fazendo com que a corrente seja variável e flua em um determinado sentido. Entre 180º (π radianos)

e 360º (2π radianos) ocorre a mesma variação de amplitude, entretanto com sinal con- trário, forçando uma corrente em sentido contrário ao anterior. Esta inversão de fluxo de corrente caracteriza uma onda alternada.

A amplitude em qualquer ponto da senoide pode ser determinada bastando para isto conhecermos a Vmax e o ângulo onde se deseja conhecer a amplitude.

Para o estudo da tensão alternada é ainda necessária a definição de alguns parâme- tros.

1. 1 .11..11 PPeerrííooddoo

É o intervalo de tempo que a forma de onda leva para descrever um ciclo, ou seja, é o intervalo de tempo compreendido entre o início da forma de onda e o final da mesma.

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1. 1 .11..22 FFrreeqqüüêênncciiaa

Equivale ao número de vezes que a forma de onda se repete em um intervalo de tem- po. A unidade de freqüência é o Hertz, representado por Hz, que define o número de vezes que a forma de onda se repete em um período de um segundo.

A relação entre período e freqüência é:

T

f

Onde:

f – freqüência em Hertz

T – período em segundos

1. 1 .11..33 VVaalloorr MMééddiioo

O valor médio de uma onda periódica é um quociente entre área e tempo - a área sendo aquela entre a forma de onda correspondente e o eixo dos tempos durante um período, e o tempo sendo um período. As áreas acima do eixo dos tempos são positi- vas e as áreas abaixo negativas. As áreas devem ser algebricamente somadas, para se obter a área total.

No caso da senóide, que é periódica e simétrica, seu valor médio é igual a zero, pois as áreas acima e abaixo do eixo dos tempos são iguais.

Por definição temos que o valor médio é dado por:

( ) (^) ⎟⎟

= (^) ∫

T

f x dx

T 0

Vmedio

1. 1 .11..44 VVaalloorr EEffiiccaazz

Embora as correntes e tensões periódicas variem com o tempo, é conveniente asso- cia-las a valores específicos chamados valores eficazes.

Por definição, o valor eficaz de uma corrente ou tensão periódica é equivalente ao valor de uma tensão ou corrente contínua positiva que produz a mesma perda de po- tência média em um resistor.

A relação entre o valor eficaz e a tensão periódica é:

Vmax

Veficaz = (somente para senóide)

O valor eficaz de uma forma de onda periódica é determinado através da expressão:

( ( )) (^) ⎟⎟

= (^) ∫

T

f x dx

T 0

Veficaz^12.

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2 E 2 E QUQUIIPPAAMMEENNTTOOSS DDEE BB AANNCCAADDAA

São equipamentos destinados a alimentação e medição dos mais diversos circuitos eletrônicos, sendo utilizados tanto nos testes de protótipos bem como em manutenção e reparação de equipamentos defeituosos.

2. 2 .11 GGeerraaddoorr ddee ffuunnççããoo

É um equipamento que gera formas de onda quadrada, senoidal, triangular, dente de serra, etc. Estas formas de onda irão simular os sinais de entrada nos circuitos eletrô- nicos, com a finalidade de determinar se o circuito em questão está desempenhando sua função de maneira correta ou não.

Com a ajuda do gerador de funções fica mais fácil e preciso determinar a parte do cir- cuito que está inoperante.

Como exemplo de gerador de funções iremos utilizar o SGF2000B da Servus Tecno- logia e informática.

Figura 1 – Painel frontal do gerador de funções

Descrição das partes componentes do painel frontal

1. Chave Liga-Desliga : Tem por função energizar o equipamento, permitindo que o mesmo possa funcionar.
2. Indicador de freqüência/tensão : Tem por função indicar a freqüência do sinal ge- rado, sendo isto feito em display de leds com 3 dígitos. No caso de se utilizar a sa- ída TTL deve-se multiplicar o valor lido no display por dois (2). O display indica também a leitura de tensão, neste caso a indicação será feita em 3 1/2 dígitos.
3. Seletor de faixa de freqüência : Seleciona a máxima freqüência gerada pelo equi- pamento, ou seja, seleciona o fundo de escala.
4. Seletor de funções : Seleciona a forma de onda que será gerada e entregue em uma das saídas do equipamento.
5. Ajuste de freqüência : Proporciona um ajuste fino de freqüência dentro da faixa selecionada em (3).

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6. Chave freqüência/voltímetro : Seleciona se o display irá mostrar a freqüência do sinal gerado ou se irá mostrar o valor de tensão cc lida.
7. Ajuste de nível de tensão cc (dc off set) : Determina o valor da tensão de referên- cia, ou seja, determina se o sinal gerado irá ser colocado sobre 0Vcc (zero volts cc) ou qualquer outro valor de tensão positiva ou negativa.
8. Chave de liberação do ajuste de nível de tensão cc : Chave que libera ou não o ajuste de off set. Quando não liberado, o sinal de saída será sempre simétrico e em torno do nível zero.
9. Ajuste de amplitude : Determina o valor da tensão do sinal gerado.
10. Entrada de modulação de freqüência (Vco) : Entrada de tensão cc que irá modifi- car a freqüência do sinal gerado em função da amplitude da tensão presente nes- te terminal.
11. Entrada do voltímetro cc (Volts) : Entrada para medição de tensão, que irá será realizada pelo voltímetro interno ao equipamento, quando selecionado por (6).
12. Saída de pulso compatível TTL : Saída que permite excitar circuitos em nível TTL, sendo assim a tensão nunca será superior a 5 Vcc.
13. Saída em baixa tensão (Lo out) : Saída do sinal gerado, com amplitude que varia de -1 V à +1 V.
14. Saída em alta tensão (Hi out) : Saída do sinal gerado, com amplitude que varia de -10 V à +10 V. 2. 2 .22 OOsscciilloossccóóppiioo

É um equipamento destinado a medição de tensões cc e ca. As grandezas medidas serão lidas sob a forma de figuras em uma tela. Estas figuras são formadas unicamen- te pelo movimento rápido de um ponto na horizontal e vertical, semelhante a um apa- relho de TV. O painel do Osciloscópio e a função de seus controles

Os controles do osciloscópio podem ser divididos em três grupos principais:

• Controles de ajuste do traço ou ponto na tela;
• Controles e entrada de atuação vertical;
• Controles e entrada de atuação horizontal;

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Controles de atuação horizontal

27 – Chave seletora na base de tempo (H. sweep) : É o controle que permite variar o tempo de deslocamento horizontal do ponto na tela. Através deste controle pode-se ampliar ou reduzir horizontalmente uma figura na tela. Em alguns osciloscópios esta chave seletora tem uma posição identificadora como EXT (externa) possibilitando que o deslocamento horizontal do ponto seja controlado por um circuito externo ao oscilos- cópio, através de uma entrada específica. Quando a posição externa é selecionada não há formação do traço na tela, obtendo-se apenas um ponto. 26 – Ajuste Fino (Variable) : Este controle permite um ajuste mais preciso do tempo de deslocamento do ponto na tela. Atua em conjunto com a chave seletora da base de tempo. 28 – Posição horizontal (H. position) : É o ajuste que permite centrar horizontalmente a forma de onda na tela. Girando-se o controle a forma de onda desloca-se para a es- querda ou para a direita.

Controles e entrada de sincronismo

São controles que permitem fixar a forma de onda na tela. Estes controles são utiliza- dos principalmente na observação de sinais alternados. Estes controles serão analisa- dos por ocasião da utilização do osciloscópio na medida de tensão ca.

Os controles de sincronismo são:

21 – Chave seletora de fonte de sincronismo; 25 – Chave de modo de sincronismo; 22 – Controle do nível de sincronismo; 24 – Chave seletora de fonte.

Seleciona onde será tomado o sinal de sincronismo necessário para fixar a imagem na tela do osciloscópio. Normalmente possui quatro posições:

CH1 - Sincronismo controlado pelo sinal do canal 1

CH2 - Sincronismo controlado pelo sinal do canal 2

Rede - Sincronismo baseado na freqüência da rede de alimentação do osciloscópio

Externo - Sincronismo controlado por equipamento externo ao osciloscópio.

25 – Chave de modo de sincronismo

Normalmente esta chave tem duas ou três posições:

Auto - Nesta posição o osciloscópio realiza o sincronismo automaticamente, em fun- ção da fonte de sincronismo selecionada;

Normal + e Normal – Nestas posições o sincronismo é ajustado manualmente através do controle de nível de sincronismo (level).

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Pontas de Prova

São utilizadas para interligar o osciloscópio aos pontos de medida. Uma das extremi- dades é conectada a uma das entradas do osciloscópio através de um conector e a extremidade livre é conectada aos pontos de medida.

A extremidade livre tem uma garra jacaré, denominada terra da ponta de prova, que deve ser conectada ao terra do circuito, e uma ponta de entrada de sinal que deve ser conectada no ponto que se deseja medir.

Existem dois tipos de ponta de prova:

− Ponta de prova 1: − Ponta de prova 1:

A ponta 1:1 aplica à entrada do osciloscópio a mesma tensão da forma de onda que é aplicada a ponta de medição, enquanto que a 1:10 atenua em dez vezes esta tensão.

Osciloscópios de duplo traço

Seu funcionamento e ajustes são semelhantes ao osciloscópio simples, com a diferen- ça que alguns dos controles são duplos, um para cada canal.

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4 R 4 R EESSIISSTTOORREESS (^) :: CC LALASSSSIIFFIICCAAÇÇÃÃOO EE II DDEENNTTIIFFIICCAAÇÇÃÃOO

São componentes utilizados em eletrônica com a finalidade de limitar a corrente elétri- ca. A figura 03 mostra alguns resistores.

Figura 3 – Resistores de 4 e 5 anéis

Obs : Pelo controle da corrente é possível reduzir ou dividir tensões.

4. 4 .11 CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddooss RReessiissttoorreess

Os resistores possuem características elétricas importantes, através das quais se dis- tinguem uns dos outros:

4. 4 .11..11 RReessiissttêênncciiaa ÔÔhhmmiiccaa

É o valor específico de resistência do componente. Os resistores são fabricados em valores padronizados, estabelecido por norma, nos seguintes valores base:

10 - 12 - 15 - 18 - 22 - 27 - 33 - 39 - 47 - 56 - 62 - 68 - 82

A faixa completa de valores de resistência se obtém multiplicando-se os valores base por:

0,01 - 0,1 - 1 - 10 - 100 - 1K - 10K - 100K

4. 4 .11..22 PPeerrcceennttuuaall ddee TToolleerrâânncciiaa

Os resistores estão sujeitos a diferenças no seu valor específico de resistência, devido ao processo de fabricação. Estas diferenças situam-se em cinco (5) faixas:

a) Mais ou menos 20% de tolerância; b) Mais ou menos 10% de tolerância; c) Mais ou menos 5% de tolerância; d) Mais ou menos 2% de tolerância; e) Mais ou menos 1% de tolerância.

Os resistores com 20%, 10% e 5% de tolerância são considerados comuns, os de 2% e 1% são considerados de precisão.

O percentual de tolerância indica a variação que o componente pode apresentar em relação ao valor padronizado impresso em seu corpo.

4. 4 .11..33 PPoottêênncciiaa

Define a capacidade de dissipação de calor do resistor, sendo esse valor uma função da tensão e da corrente a que ele está submetido.

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4. 4 .22 SSiimmbboollooggiiaa

A figura 04 mostra a representação de resistores em circuitos eletrônicos.

Figura 4 – Simbologia de um resistor

4. 4 .33 TTiippooss ddee RReessiissttoorreess

Existem três tipos de resistores quanto a constituição:

a) Resistores de filme de carbono; b) Resistores de carvão; c) Resistores de fio.

Resistor de Filme de Carbono

Também é conhecido como resistor de película, sendo constituído por um corpo cilín- drico de cerâmica que serve como base para uma fina camada espiral de material re- sistivo (filme de carbono) que determina seu valor ôhmico.

O corpo do resistor pronto recebe um revestimento que dá acabamento na fabricação e isola o filme de carbono da ação da umidade.

Suas principais características são a precisão e estabilidade do valor resistivo.

4. 4 .33..11 RReessiissttoorr ddee CCaarrvvããoo

É constituído por um corpo cilíndrico de porcelana. No interior da porcelana são com- primidas partículas de carvão que definem a resistência do componente. Os valores de resistência não são precisos.

4. 4 .33..22 RReessiissttoorreess ddee FFiioo

Constitui-se de um corpo de porcelana ou cerâmica que serve como base. Sobre o corpo é enrolado um fio especial (por exemplo, níquel-cromo) cujo comprimento e se- ção determinam o valor do resistor. Os resistores de fio têm capacidade para trabalhar com maiores valores de corrente, produzindo normalmente uma grande quantidade de calor quando em funcionamento.

Cada um dos tipos tem, de acordo com a sua constituição, características que os tor- nam mais adequados que os outro em sua classe de aplicação. Quanto à construção os resistores são divididos em três grupos:

• Resistores fixos
• Resistores ajustáveis
• Resistores variáveis 4. 4 .33..33 RReessiissttoorreess FFiixxooss

São resistores cujo valor ôhmico já vem definido de fábrica, não sendo possível altera- los.

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4. 4 .44..11 IInntteerrpprreettaaççããoo DDoo CCóóddiiggoo DDee CCoorreess..

Existem no mercado atualmente resistores de quatro e cinco anéis, neste item estuda- remos a decodificação do código de cores para esses componentes.

Resistores de Quatro Anéis.

O código se compõe de três anéis utilizados para representar o valor ôhmico, e um para representar o percentual de tolerância.

O primeiro anel a ser lido é aquele que estiver mais próximo de uma das extremidades do componente. Seguem na ordem o 20, 30, e 40 anel colorido.

Figura 7 – Resistores de 4 anéis

Sendo assim:

• 1° anel = 1º número significativo;
• 2 ° anel = 2º número significativo;
• 3 ° anel = multiplicador (número de zeros);
• 4 ° anel = tolerância.

Tabela 1 – Decodificação de resistores de 4 anéis

COR NÚMERO SIGNIFICADO MULTIPLICADOR TOLERÂNCIA Preto 0 X 1 Marrom 1 X 10 Vermelho 2 X 100 Laranja 3 X 1K Amarelo 4 X 10K Verde 5 X 100K Azul 6 Violeta 7 Cinza 8 Branco 9 Ouro X 0,1 (^) ± 5% Prata X 0,01 (^) ± 10% Sem Cor (^) ± 20%

Exemplo

1° anel - amarelo = 4 2° anel - violeta = 7 3° anel - vermelho = 2 zeros (00) 4° anel - ouro = + / - 5 % de tolerância 4700 Ohms + / - 5% = 4k7Ω + / - 5%

Casos especiais de cores

Resistores de 1 A 10 Ohms.

Para representar resistores de 1 a 10 Ohms, o código estabelece o uso da cor doura- do no terceiro anel. Esta cor no terceiro anel indica a existência de uma vírgula entre os dois primeiros números.

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Exemplo

Marrom, cinza, dourado, dourado. 1,8 Ohms ± 5%

Resistores abaixo de 1 Ohm.

Para representar resistores abaixo de 1 Ohm o código determina o uso do prateado no terceiro anel. Esta cor no terceiro anel indica a existência de um 0 (zero) antes dos dois primeiros números.

Exemplo

Marrom, cinza, prata, ouro. 0,18 Ohms ± 5%

Resistores de Cinco Anéis.

Em algumas aplicações são necessários resistores com valores mais precisos, que se situam entre os valores padronizados. Estes resistores têm seu valor impresso no cor- po através de cinco anéis coloridos.

Nestes resistores, os Três primeiros anéis são dígitos significativos, o quarto anel re- presenta o número de zeros (fator multiplicativo) e o quinto anel é a tolerância.

Tabela 2 – Decodificação de resistores de 5 anéis COR NÚMERO SIGNIFICADO MULTIPLICADOR TOLERÂNCIA Preto 0 X 1 Marrom 1 X 10 (^) ± 1% Vermelho 2 X 100 (^) ± 2% Laranja 3 X 1K Amarelo 4 X 10K Verde 5 X 100K Azul 6 Violeta 7 Cinza 8 Branco 9 Ouro X 0,1 (^) ± 5% Prata X 0,01 (^) ± 10% Sem Cor (^) ± 20%

Exemplo

Laranja, branco, branco, laranja, marrom. 39900 Ohms ± 1%