Saber Eletronica 475, Notas de estudo de Matemática

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4 I SABER ELETRÔNICA 475 I Janeiro/Fevereiro 2014 índice

Editorial

Reportagem:

50 anos de Saber Eletrônica

03 06 National Instruments ........................................................ 05 Keystone .............................................................................. 21 Globtek ................................................................................. 27 Tato ................................................................................... 39 Patola ................................................................................ 39 Microchip .............................................................................. 43 Mouser ............................................................................... 2ª capa Cika ...................................................................................... 3ª capa Agilent ................................................................................ 4ª capa Índice de anunciantes 12 28

Tecnologias

12 Atualidades em Neurociências: A Matriz de Multieletrodos (MEA) 16 Placa Gravadora GravaPen: grava e reproduz sons em um Pen Drive utilizando o mais novo chip LT-

Eletrônica Aplicada – Energia

20 Smart Grid: Energia de nova geração para os desafios de hoje

Instrumentação

22 Teste de Equipamentos Médicos 24 Principais componentes de um sistema de aquisição de dados (DAQ)

Projetos

28 Projeto de Driver de LEDs usando o FL

Eletrônica Aplicada – Industrial

35 O que é um sistema de instrumentação modular para testes automatizados? 40 Introdução e tendências das aplicações de RFID 44 Aplicações da indústria que utilizam controle PID 46 Compreendendo o custo total de um Projeto Embarcado 24

reportagem Janeiro/Fevereiro 2014 I SABER ELETRÔNICA 475 I 7

O Difícil Começo,

por A.W.Franke

No início da década de 1950, a Ibrape – Indústria Brasileira de Produtos Eletrônicos e Elétricos S/A, pertencente ao Grupo Philips, deu início à publicação de um boletim, o Boletim Ibrape, destinado à divulgação de tecnologias avançadas e produtos de última geração. Nessa época, os produtos mais avançados eram as válvulas. Os transistores, embora já houvessem sido inventados, ain- da estavam nos seus primeiros passos, não possuíam ainda sequer aplicações práticas e muito menos projetos viáveis de aplicação. Até mesmo as válvulas eram importadas, não havia produção nacional desses componentes. O Boletim Ibrape existiu por cerca de uma década, trazendo sempre projetos in- teressantes e divulgando novas tecnologias. Foi posteriormente substituído pela Revista Eletrônica Ibrape, cujo intuito era o mesmo, porém dedicando maior espaço a todos esses assuntos e ampliando a distribuição, que continuava gratuita, pelo Correio. Em 1963 nasceu a ideia de ampliar ainda mais o alcance dessas informações com o lançamento da Revista Eletrônica, que além da distribuição por assinaturas (agora pagas) seria também vendida em bancas de jornais, o que permitiria ampliar significa- tivamente o leque de interessados, técnicos e estudantes, que poderiam usufruir das informações disseminadas pela Revista. Foi um início modesto, com um pro- pósito também modesto: preencher as lacunas deixadas pelas revistas do ramo então existentes. Na época, fomos recebidos com desconfiança pelos concorrentes, uma vez que a nossa publicação recebia o apoio irrestrito da Ibrape, que nem por isso deixou de prestigiar as demais publicações em suas programações de publicidade. Reproduzi- mos na íntegra o primeiro editorial, então intitulado “Comentário”, no box acima. Desde o início, a proposta da Revista era por uma publicação bimestral, o que foi obe- decido até o final do seu sétimo ano de vida. No ressurgimento, porém, ela passou a ser mensal, o que vem sendo mantido até hoje. O primeiro número continha vários ar- tigos interessantes para a época, como “Am- plificador Hi-Fi a transistores”, “Material semicondutor em cabeçotes reprodutores para fita magnética”, “O amplificador de FI de vídeo”, “A prova de transistores com Ohmímetro”, “As frequências dos canais de Televisão”, ”Modulação em banda lateral única (SSB)”, ”Fonte estabilizada de 6 volts”, ”A aplicação de ondas sônicas na indústria”, ”Intercomunicador a transistores”, ”Circui- tos básicos com transistores”. Ao contrário das revistas existentes na época, havia um equilíbrio entre os artigos práticos, de circuitos experimentados em laboratório, e os artigos teóricos e de informação geral.

nº 155 nº 202 nº 259 nº 282

O primeiro editorial

Não pretendíamos revestir de um simbolismo especial o lançamento da nova Revista Eletrônica, justamente no início do ano. Tampouco foi obra do acaso, mas o resultado, meticulosamente realizado, de um plano iniciado há muitos meses, visando oferecer esta publicação aos técnicos brasileiros, já desde o início do ano de 1964. Temos absoluta certeza quanto ao que pretendemos realizar com a Revista Eletrônica. Jovem como é, não possui ainda o seu caráter definitivo. A sua evolução deve se realizar paralelamente à da indústria eletrônica em nosso país, que foi sem dúvida, espantosa nos últimos dez anos. Se procuramos dar um caráter flexível à revista, quanto à sua aparência e conteúdo, nossa orientação ficou, desde o início, bem clara e definida. Não pouparemos esforços para alcançar nossa meta, qual seja, de propor- cionar por todos os meios de que dispomos, a oportunidade aos técnicos, amadores, aficionados e simples curiosos, se familiarizarem mais e mais com este fascinante campo da moderna tecnologia que é a Eletrônica. Para isso, a par dos projetos práticos experimentados em laboratório, serão publicados sempre artigos teóricos e descritivos abordando assuntos que ainda não estão suficientemente conhecidos. Num futuro bem próximo iniciaremos também a publicação de um Curso de Eletrônica, destinado especificamente para principiantes. Outros planos, ainda no momento insuficientemente amadurecidos, serão levados ao conhecimento dos nossos leitores oportunamente.

reportagem 8 I SABER ELETRÔNICA 475 I Janeiro/Fevereiro 2014 Desse começo, em pouco tempo a Revista Eletrônica conquistou prestígio entre os leitores, pois frequentemente trazia assuntos inéditos, e publicando trabalhos de colabo- radores ainda pouco ou nada conhecidos, mas que mais tarde assumiram papéis de destaque no cenário eletrônico do nosso país. A própria tecnologia gráfica ainda era primária, não contando com os recursos que posteriormente a impressão em offset traria. Até o nº 4, a capa e a diagramação in- terna eram simples, mas já a partir do nº 5, passamos a estampar fotos na capa (ainda em preto e branco) e a dinamizar os títulos dos artigos, no que, aliás, fomos pioneiros no Brasil. Já no nº 3 começamos a focalizar a TV em cores, numa época em que até mesmo a Europa ainda não havia escolhido o sistema que iria adotar nas suas transmissões. Entre nós, sonhava-se com TV em cores, mas nada existia de concreto. Nesse mesmo número, iniciamos a publicação do Curso prometido no editorial do nº 1, sob o título “Elementos de Eletrônica”. Numa época em que as transmissões em Frequência Modulada, no Brasil, limitavam- -se a “links” entre estúdios e transmissores das emissoras de AM, já publicávamos, em nosso nº 5, o projeto completo de um sintonizador de FM completo, inclusive com desenho de montagem (nesse tempo, a própria tecnologia dos circuitos impressos era ainda praticamente desconhecida entre nós, tanto que não foi usada nesse projeto). Claro, erros aconteceram também. Um exemplo foi o artigo “Pré-amplificador com transistores” (edição nº 5), onde o autor não colocou a identificação dos códigos dos tran- sistores, obrigando o leitor a consultar a lista de materiais. (Felizmente, os dois transistores usados eram do mesmo tipo). Aliás, na época ainda reinavam os transistores de germânio, os de silício estavam engatinhando. Ainda se pensava muito antes de utilizar transistores em montagens, pois eram às vezes difíceis de encontrar – e relativamente caros, em comparação com as válvulas. Uma curiosidade: o nome ”Revista Eletrônica” deveria ser apenas provisório. Pretendíamos mudá-lo, a partir do nº 5, para “Circuito”, mas já havia uma empresa, a Teleunião, que era detentora do nome para um boletim interno seu, e que infelizmente não nos permitiu o uso de “Circuito” como nome da nossa revista. Ficou então “Revista Eletrônica” como nome definitivo. Do nome “Circuito” ficou somente o título do Editorial, que passou a denominar-se “Curto-Circuito”. E no “Curto-Circuito” da edição nº 6, não por acaso correspondente ao bimestre março/ abril, foi publicada a primeira “brincadeira de 1º de abril” entre as revistas brasileiras de eletrônica, anunciando um “revolucionário processo de rejuvenescimento total de pi- lhas”, segundo o qual bastava mergulhar a pilha gasta num líquido especial. Na edição de nº 7 fomos os primeiros a publicar a descrição completa de um projeto prático de televisor, ainda em preto e branco e usando inúmeras válvulas (e apenas 3 transistores). E na edição nº 11, descrevemos a construção de um osciloscópio. Na edição nº 12 publicamos a descrição da montagem de um transceptor de 27 MHz, também comprovada em laboratório. A partir do nº 13, as capas passaram a oferecer fotos coloridas. Diversas séries de utilidade para o técnico foram apresentadas, entre elas, “Matemática para o técnico”. Na capa de nossa edição nº 19 (janeiro/feverei- ro de 1967) publicamos a foto da torre de transmissão da TV Bandeirantes, ainda em fase de transmissões experimentais. Foi nesse ano que faleceu Hugo Gerns- back, Editor pioneiro de várias revistas especializadas em eletrônica nos Estados Unidos. Ele foi o criador do personagem Mohammed Ulises Fips, que anualmente publicava uma de suas invenções aparen- temente absurdas (muitas das quais muito mais tarde se tornaram realidade, com o que nem o autor sonhava). Essas invenções redundavam invariavelmente em desastres para o autor e eram, na realidade, “pega- dinhas” de primeiro de abril. Gernsback serviu de inspiração para os artigos do nosso “colaborador” Aldo Vilella, que, anos mais tarde, enganaram muitos leitores... Em janeiro de 1968, pela primeira vez foi publicado um projeto prático usando transistores de silício. Nessa mesma edição, apareceu o primeiro artigo sobre o sistema de transmissão de TV em cores, recém- -aprovado pelo Governo Brasileiro, e que veio a ser adotado (sendo até hoje usado) em nosso país. Esse artigo foi escrito por um dos autores do estudo realizado para oferecer os subsídios necessários para a escolha. Abordamos com primazia as comunica- ções via satélite, hoje absolutamente corriquei- ras e sem as quais não conseguimos imaginar o mundo moderno. Também publicamos matérias detalhando todos os planos traçados para o sistema brasileiro de telecomunicações, então em fase de implantação. Outra tecnologia emergente era a dos circuitos integrados lineares, hoje presentes

nº 335 Especial nº 373 nº 400

CD nº

reportagem 10 I SABER ELETRÔNICA 475 I Janeiro/Fevereiro 2014

50 anos de Saber Eletrônica

Partindo da ideia de constituir uma editora que contribuísse para o conhecimento do leitor, com algo diferenciado, Hélio Fittipaldi pensou em uma área não muito explorada e que sempre lhe chamou a atenção, a eletrôni- ca. Por influência de seu pai Savério Fittipaldi (1928-1997), resolveu constituir a Editora Saber e editar a princípio histórias em qua- drinhos O Praça Atrapalhado, Dr.Estripa e Os Sobrinhos do Capitão enquanto planejavam a edição de uma publicação de eletrônica. Nesta época entrou como sócio da editora Élio Mendes de Oliveira, falecido em 2009, que atuou como editor até junho de 1984. Em 1980, Savério Fittipaldi saiu da sociedade e constituiu a Editora Fittipaldi com o filho mais novo Vicente A. Fittipaldi. Na época existiam duas outras revistas com muito tempo no ramo e que, juntas, atingiam cerca de 22 mil exemplares. Estavam estagnadas, tecnologicamente falando, e por isso despertaram o interesse em se fazer uma publicação mais atual como outra que havia parado, a Revista Eletrônica, produzida pela Ibrape (uma empresa do grupo Philips). Possuía boa imagem e, por ter cumprido sua missão aqui no Brasil, havia sido descontinuada após dez anos de atividades. Surgiu assim a oportunidade da revista Saber Eletrônica existir. O redator de uma destas revistas, hoje advogado, Alexandre Martins se juntou à equipe e trouxe um jovem que era mal aproveitado na redação de uma daquelas revistas, o recém-formado em física Newton Carvalho Braga. “Feito contato com a Philips, tivemos que comprovar condições tecnológicas para produzir a revista. Assim, conseguimos a tal permissão, e a partir da edição nº 45 passou a ser produzida por nós e lançada em todo o Brasil em bancas de jornal, distribuida pela Editora Abril e posteriormente pela Dinap uma empresa do grupo Abril. Logo começou a tomar corpo e ganhar um lugar de destaque no mercado, chegando a 65 mil exemplares de tiragem nos primeiros 12 meses. A partir de 1985 passou a ser exportada para Portugal e, em 1986, licenciamos a Editorial Quark na Argentina até início dos anos 90”, afirma Hélio, circulando em toda a América Latina e uma edição mexicana editada pela Televisa. Destinada para os técnicos e estudantes, era uma revista que tentava atender a todos. Durante 12 anos,todos os meses era publicado o Curso de Eletrônica nas últimas páginas. Tecnologia era pauta obrigatória, tinha que trazer as novidades no mundo da eletrônica. Em meados da década de 80, com um público mais exigente, a Saber Eletrônica teve que separar a parte de estudantes e se voltar para a indústria, surgiu então a Eletrô- nica Júnior, uma revista pequena, oriunda da série de livros “Experiências e Brincadeiras com Eletrônica“ de Newton C. Braga, nosso diretor técnico. Os leitores reinvindicaram e a Júnior passou a ter um formato maior, mudando seu nome para Eletrônica Total, incorporando os artigos técnicos práticos e matérias de manutenção.

Busca da tecnologia

A proposta de publicar aquilo que o leitor necessitava era o diferencial da Saber Eletrônica em relação às outras revistas que existiam na época. Luiz Henrique Corrêa Bernardes escreveu as primeiras matérias sobre microcontrola- dores. “Uma nova fase tecnológica que até então não tinha divulgação em nosso país e onde tivemos dificuldades para entrar com matérias práticas desenvolvidas aqui. Não conseguíamos autores nacionais para de- senvolver projetos com microcontroladores Quase dez anos depois, em dezembro de 2000, começamos a divulgação das primeiras matérias sobre o DSP, no caso o da Texas, e a partir daí é que passamos para uma revista voltada para a área industrial”, observa Hélio. Desde 1994, a editora já estava na in- ternet por um convênio feito com a Escola Politécnica e a Reitoria da USP. Através da FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), a editora conseguia se conectar à web e aprender como era este novo mundo. Quando a internet começou a ser comercializada (1997) foi decidido que a Saber precisava de um espaço digital, e assim foi criado o primeiro site. No início de 2007 “começamos o desen- volvimento de um software para criar um portal de notícias e artigos do mundo da eletrônica, tanto para a indústria, seus enge- nheiros e técnicos, como para os estudantes”. Durante 2007, o projeto se concretizou mais para o fim do ano, a Editora Saber ampliou sua atuação para além das páginas da edição impressa. A partir de 1° de fevereiro de 2008 entrou no ar o portal Saber Eletrônica, que possui matérias das revistas Saber Eletrôni- ca e Eletrônica Total publicadas nas versões originais impressas.

A qualidade

A escolha das matérias não é a única preocupação, a qualidade, a estética e o design têm as suas parcelas de importância. Algumas capas foram inesquecíveis e tiveram repercussão incrível até com os fabricantes. Uma matéria que não se esquece foi a do Microtransmissor FM.“Na época esse assunto revolucionou.Tinha o tamanho de uma caixinha de fósforos, a bobina não era com fios, mas sim impressa na placa de circuito impresso, arte do Newton que a tinha visto em uma revista japonesa. Era uma microestação de

nº 463 nº 468 nº 472 nº 475

reportagem Janeiro/Fevereiro 2014 I SABER ELETRÔNICA 475 I 11 rádio FM com o alcance de 50 metros. Isto virou febre, era mais ou menos meados de 1977”, lembra Hélio. “A Saber Eletrônica deixou de ser em preto e branco quando publicou uma série de matérias sobre SMD, que veio da Holanda, da própria Philips. Como material inédito e muito detalhado, serviu de guia para a elaboração da Norma Brasileira. A capa foi desenhada em 3D, e dava a noção de poder ver dentro do componente, quando na época não havia softwares para 3D. Uma outra capa marcante foi a do DSP da Texas Instruments. Uma inspiração de “

• Uma Odisséia no Espaço”. Foi desenhada em 3D, e mesclada com a foto macro do carimbo da Texas para dar uma aparência realista pois, na época, não havia software para fazer este efeito.

Vencer pelo conhecimento

Confiante de que a função da Saber é formar e informar o mercado da eletrôni- ca, Hélio acredita que é nossa função mos- trar a evolução e sempre está a procura do conhecimento, por isso não abre mão da qualidade na escolha das matérias e a preocupação com a arte. “Constantemente encontramos leitores do curso básico que hoje, são presidentes ou diretores de alguma empresa. Muitos cresceram junto conosco. Atualmente, o Brasil tem uma quantidade e qualidade enorme de profissionais na área de eletrônica”. A revista Saber Eletrônica ao longo dos anos vem aperfeiçoando suas matérias e é considerada o incentivo das outras publica- ções da Editora. A novidade é o portal que veio para acrescentar, e hoje tem mais de 120 mil visitantes diferentes em média mensal. “Nestes 50 anos, todo dia há uma novi- dade e creio que pouquíssimas pessoas têm esse privilégio. No dia-a-dia não percebemos todo esse tempo passado. Só comecei a me dar conta quando, em uma viagem ao exte- rior, fui apontado como referência na área, há muitos anos”. Quando encontramos alguns desses profissionais, ficamos surpresos como, du- rante todos esses anos, contribuímos para a formação de tão grande quantidade de profissionais competentes que prestam um inestimável serviço para suas empresas e para o Brasil. A Revista Saber Eletrônica tornou-se uma revista específica para profissionais, enquanto que os iniciantes e estudantes têm na outra publicação desta editora, a Eletrônica Total, suporte para iniciação e conhecimentos básicos. Nos quase 40 anos que seguiram a se- gunda fase da Revista Saber Eletrônica, fomos responsáveis por artigos que realmente signi- ficaram pontos de transição das tecnologias eletrônicas. Muitos desses artigos deixaram sua marca. Na fase inicial, por exemplo, destacamos a publicação, logo na edição nº 56, do Micro- transmissor de FM, que foi o nosso maior sucesso em termos de quantidade de vendas, já que a placa de circuito impresso era fornecida juntamente com a revista. Foi a primeira vez em que um projeto desse tipo foi publicado e com a introdução de uma tecnologia até então pouco conhecida: a bobina impressa na placa de circuito impresso. Seguiram-se ao transmissor de FM diver- sos outros projetos de destaque, como uma série de kits de jogos e utilidades. Podemos lembrar, por exemplo, de um conjunto de amplificadores que podiam ser montados na mesma placa. Bastava escolher o circuito e a potência, que a mesma placa fornecida com a revista servia para sua montagem. Na ocasião estávamos concentrados principalmente na tecnologia do transistor, do componente discreto, e os poucos circui- tos integrados que eram usados continham funções simples como operacionais, regula- dores, lógica TTL, CMOS, etc.Todavia, muitos projetos complexos como frequencímetros, anemômetros, além de outros, foram publi- cados nessa fase. A seguir, uma nova revolução tecnológica foi acompanhada por nossa revista: o apare- cimento dos videogames no Brasil. Lançamos em nossas páginas o projeto completo de videogames, tais quais o Tele-tênis, Paredão, Fórmula 1, Motocross, e outros. Nessa fase já estava em vigor a ideia de que, se desejamos que o leitor monte os projetos, então, precisamos ajudá-lo a ter em mãos os componentes para isso. Para tanto, uma empresa Saber Publicidade e Promo- ções, hoje Saber Marketing Direto Ltda., foi criada para a venda dos kits de muitos de nossos projetos. Mas, não foi apenas no setor de montagem que inovamos. O aparecimento de novas tec- nologias e a vocação didática sempre foram acompanhados na forma de artigos teóricos que visavam manter os profissionais da área atualizados. Assim sendo, desde a primeira edição dessa segunda fase (Revista nº 45), coloca- mos em nossas páginas o primeiro “Curso de Eletrônica em Instrução Programada” de que se tem notícia. Usando uma abordagem diferenciada do tema, conseguimos ensinar os fundamentos da Eletrônica para os que estavam entrando no novo campo, dando os elementos para que muitos seguissem carreira nesta área aprofundando seus conhecimentos. Não é preciso salientar que a entrada num curso técnico ou superior, já tendo co- nhecimentos básicos, é um fator de grande importância para que o aluno o acompanhe com muito mais facilidade. Facilitamos a vida de muitos leitores dessa forma. Fomos os primeiros a descrever novas tecnologias, como as que fazem uso de com- ponentes para montagem em superfície, numa série amparada em amplo material da Philips, tratamos de fibras ópticas, de novas tecnolo- gias de gravação de som como o DCC e o DVD, e hoje continuamos com temas atuais como a nanotecnologia, microprocessadores, microcontroladores e DSPs nas aplicações mais modernas. Nossa vocação, hoje em dia, mudou bas- tante em muitos aspectos.Além de visarmos o profissional que já trabalha na eletrônica, levando soluções práticas e novas tecnologias que possam ajudá-lo no seu dia a dia, também reciclamos conhecimentos e complementamos o ensino (deficiente) que muitos possam ter recebido nos tempos acadêmicos. As tecnologias mudam e o profissional precisa entender como funcionam com- ponentes e circuitos que no seu tempo de escola não existiam. O tempo e a falta de uso também faz com que muita coisa seja esquecida e de tempos em tempos precise ser relembrada. Muito mais do que isso, a experiência de um profissional na solução de um problema prático pode ser muito importante para outro que tenha o mesmo problema, e um meio de se passar isso para esse outro é a nossa Revista. Pode-se imaginar que a Internet tende a nos substituir, mas quem pode afirmar isto!? Nossa vocação é justamente filtrar a enorme quantidade de informações que existe na grande rede, levando ao leitor aquilo que ele não tem tempo de procurar ou, às vezes, até mesmo lhe passa despercebida a existência. Cutucamos o leitor, alertando-o para o que há de novo. Não esperamos que ele descubra

isso acidentalmente. E

2014 I Janeiro/Fevereiro I SABER ELETRÔNICA 475 I 13 tecnologias da MEA estão os microeletrodos, feitos de platina negra revestida com óxido de titânio e montados naquele local através de nanotecnologia do mesmo tipo empregado na fabricação dos circuitos integrados (li- tografia de raios X), conforme é mostrado na figura 1.Após se desenvolver sob a MEA, os neurônios fazem conexões espontane- amente com os microeletrodos, conforme ilustra a microfotografia na figura 2. A durabilidade da cultura em MEA é limitada a algumas poucas semanas: exige cuidados com relação à nutrição e colocação de antibióticos para evitar infecções que podem destruir rapidamente o tecido vivo. A figura 3 exibe uma cultura de tecido nervoso sendo mantido em MEA através da infusão de nutrientes e antibióticos. Em um neurônio típico, o impulso ner- voso (que é um sinal elétrico) se propaga no sentido dendrito-axônio. A figura 4 apresenta o aspecto típico do sinal elétrico gerado por um único neurônio.

Spikes e Bursts

Níveis elétricos mais elevados do que a média destes sinais são chamados spikes. Sempre que a amplitude do sinal elétrico ul- trapassa um determinado nível de “ threshold ” temos um spike. Um conjunto de spikes próximos é chamado “ burst ”. Na figura 5 à esquerda, os “x” marcados em vermelho mostram os spikes e embaixo, em cima, um esquema ilustrando as distâncias IBI e ISI. Os softwares de Aquisição e Registro de dados para MEA devem ser capazes de iden- tificar e medir ISI e IBI nos sinais registrados. A importância de estudar os spikes é que a informação está contida neles e no atraso en- tre dois spikes consecutivos. Também existe informação relevante no intervalo de tempo F1. Cultura de neurônios em MEA sendo mantida pela infusão de nutrientes e antibióticos. F2. Microfotografia dos neurônios que se desenvolvem ao redor de um microeletrodo. À direita, esquema mostrando um neurônio.

14 I SABER ELETRÔNICA 475 I Janeiro/Fevereiro I 2014 tecnologias entre os bursts (IBI). Em circuitos eletrônicos digitais, a informação pode ser processada de modo similar ao que ocorre nos tecidos nervosos biológicos, usando-se uma técnica denominada PWM ( Pulse Width Modulation ), ou Modulação por Largura de Pulsos.Varian- do-se o intervalo de tempo entre os pulsos, o PWM carrega informações que podem ser transformadas para o domínio analógico. Neurônios disparando spikes assemelham-se a geradores PWM em eletrônica.

Lendo milhares de Neurô-

nios simultaneamente

Entretanto, o sinal elétrico gerado por apenas um único neurônio não significa nada para o neurocientista. O cérebro é um processador distribuído e de funcionamento paralelo. Para que um sinal gerado no cérebro de qualquer animal tenha significado (por exemplo, a informação de mover um dedo), é necessário que milhares de neurônios, de regiões distintas do cérebro, produzam spi- kes e bursts. Por este motivo é que a MEA tem no mínimo 60 eletrodos: pode-se ler com ela, simultaneamente, o sinal elétrico oriundo de milhares de neurônios ao mesmo tempo. Para registrar estes sinais existem programas específicos de computador, como por exemplo o Neurorighter cuja janela é mostrada na figura 6.

Aplicações

Um dos mais interessantes experimen- tos com MEA é ilustrado na figura 7. Trata-se de um sistema de controle em malha fechada, onde(1) representa a Cultura de células nervosas na matriz de multieletrodos(2), representa o amplificador de sinais, conversor A/D e o computador, (4) que executa um programa que reproduz um ratinho num labirinto, o qual tenta encontrar sua recompensa (queijo). Esse ratinho virtual na tela do compu- tador passa a ser controlado pelos sinais elétricos provenientes da própria matriz de multieletrodo. Quando o ratinho está indo para o lado certo, o módulo (3) que é o Estimulador, gera impulsos elétricos que são interpretados pelos neurônios in vitro como um feedback positivo. O sinal proveniente dos neurônios (em 60 canais) é, então, amplificado e combinado usando-se Algoritmos de Software (Filtros de Wiener e Filtros Kalman). F4. Sinal elétrico típico gerado por um único neurônio. F5. Spikes e Bursts registrados na MEA. À direita, ilustração esquemati- zando os Intervalos entre Bursts e ISI (Intervalos entre Spikes).

16 I SABER ELETRÔNICA 475 I Janeiro/Fevereiro I 2014 tecnologias C om esta placa é possível reproduzir e gravar quaisquer tipos de sons em formato WAV diretamente em um Pen Drive. Pode-se utilizar o próprio microfone embutido na placa para capturar o som a ser gravado, ou ajuda a usar qualquer outro tipo de fonte de áudio conectado a entrada auxiliar. Outra opção de gravação é conectar o pen drive a um computador, transferir o áudio que se dese- ja reproduzir e tornar a conectá-lo à placa, respeitando somente o tipo de formato de áudio (WAV) e nome do arquivo a ser reproduzido (REC001 a REC255). A capacidade de armazenamento de áudio depende única e exclusivamente da capacidade do pen drive a ser utilizado. Já a quantidade de áudio a ser reconhecido pela placa é de 255 arquivos diferentes, não importando o tamanho de cada um. Ideal para aplicações com microcontro- lador, uma vez que a placa GravaPen possui entradas para endereçamento de leitura e gravação dos arquivos, podendo facilmente ser interligadas às portas de I/O de um microcontrolador. A placa conta ainda com um sinal indicador de fim de arquivo, de maneira a informar ao microcontrolador que o áudio que estava sendo reproduzido já chegou ao fim. É muito útil em aplicações profissionais onde se deseja reproduzir diferentes sons, ou mesmo diferentes mensagens em deter- minadas situações. Exemplos: Informativo de andares de elevadores, Mensagens de centrais telefônicas, Informativo de estações de trens e metrô, Menu de opções em áudio, Alarmes, entre várias outras. Observe abaixo, na figura 1, a descri- ção da placa. Placa Gravadora GravaPen: grava e reproduz sons em um Pen Drive utilizando o mais novo chip LT- Pensando nas necessidades de diversos desenvolvedores de produtos tecnológicos, hobistas e estudantes, a Liatec desenvol- veu a placa GravaPen, capaz de gravar e reproduzir sons diretamente em um Pen Drive, dispensando a utilização de qual- quer tipo de dispositivo externo. José Fonseca tecnologias F1. Detalhes da placa gravadora GravaPen.

2014 I Janeiro/Fevereiro I SABER ELETRÔNICA 475 I 17 tecnologias

Operações básicas (utilizando

as teclas existentes na placa)

Para gravar um arquivo de áudio, o usuário tem três opções: Utilizando um PC para transferir os arquivos para o Pen Drive Nesta opção, o usuário terá que veri- ficar a existência de uma pasta chamada RECORD (em maiúsculo ou minúsculo) na raiz do Pen Drive. Caso não exista, o usuário deverá criá-la e os arquivos deverão ser transferidos para dentro dela. Outro cuidado a ser verificado é o formato (tipo) de arquivo a ser gravado no Pen Drive para posterior reprodução, pois a placa somente lê arquivos do tipo WAV. Observação: A placa somente re- conhece arquivos que estejam gravados dentro da pasta RECORD e nomeados/ chamados de REC001.wav até REC255.wav, de forma que os números de 001 até 255 representam o endereço/posição do arqui- vo dentro da pasta RECORD no Pen Drive. Utilizando o microfone embutido Para gravar um arquivo de áudio utili- zando o microfone embutido da placa, basta introduzir um Pen Drive na entrada USB da placa e, em seguida, pressionar o botão GRA- VA e mantê-lo pressionado durante todo o tempo de gravação. No momento em que o botão GRAVA deixar de ser pressionado, o processo de gravação será finalizado e o arquivo será gerado no Pen Drive. Os jumpers JP1 e JP2 deverão estar abertos. A placa GravaPen necessita de 1, segundos para criar a pasta RECORD no Pen Drive e outros 1,5 segundos para iniciar a gravação de um arquivo. Isto é, caso o usuário utilize um Pen Drive que já possua em sua raiz uma pasta chamada RECORD, ao ser pressionado o botão GRAVA, a placa somente iniciará o processo de gravação 1, segundos depois. Já no caso do Pen Drive não possuir a pasta RECORD em sua raiz, ao ser pressionado o botão GRAVA a placa somente iniciará o processo de gravação 3 segundos depois (1,5 segundos para criar a pasta RECORD e mais 1,5 segundos para iniciar o processo de gravação). Os arquivos criados pela placa recebem o nome RECxxx, onde xxx representam o endereço/posição do arquivo dentro da pasta RECORD no Pen Drive. Antes de iniciar um processo de gravação, a chave de endereçamento manual deverá estar configurada para o endereço/posição em que se deseja gravar o arquivo. Observação: Caso a chave de ende- reçamento manual esteja configurada para um endereço/posição já existente dentro da pasta RECORD e seja iniciado um processo de gravação, este não será executado. Caso se deseje substituir um arquivo existente por outro, esta operação deverá ser exe- cutada utilizando-se um PC para apagar o arquivo que se deseja substituir. tecnologias F2. Esta porta é ativada em nível lógico 0 (próximo de zero volt ou aterrada). F3. Configuração utilizando o microcontrolador.

2014 I Janeiro/Fevereiro I SABER ELETRÔNICA 475 I 19 tecnologias configurado. Para tal, o usuário poderá optar por fazê-lo de forma manual, utilizando a chave de endereçamento manual, ou o micro- controlador. Para o último caso, a chave de endereçamento manual deverá estar configu- rada para o endereço 0 (todas as switches na posição zero) e o endereçamento efetuado através das entradas da porta de endereça- mento externo por um microcontrolador, como mostrado na figura 3. Reproduzindo um arquivo de áudio De forma análoga ao item “Reprodu- zindo um arquivo de áudio” e todas suas observações feitas, o usuário poderá optar por reproduzir um arquivo de áudio usando uma das duas formas apresentadas, com a diferença de que no lugar dos botões TOCA e PULA, será utilizado um microcontrolador em substituição aos mesmos, conforme ilustra a figura 4. Para efetuar o endereçamento dos ar- quivos, poderá ser utilizada a chave de ende- reçamento manual, ou um microcontrolador. Para o último caso, a chave de endereçamento manual deverá estar configurada para o ende- reço 0 (todas as switches na posição zero) e o endereçamento efetuado através das entradas da porta de endereçamento externo, por um microcontrolador. Observe a figura 5. No caso de se efetuar uma reprodução de arquivo de áudio empregando microcon- trolador, deverá receber uma informação de fim de arquivo, para então saber o momento em que o comando de TOCA deverá ser retirado, possibilitando a reprodução dele ou de outro arquivo. A placa GravaPen disponibiliza em uma de suas portas, um “sinal” de indicação de fim de reprodução de arquivo, de forma a possibilitar ao microcontrolador saber quando a repro- dução do arquivo chegou ao fim ( figura 6 ). Antes de iniciar ou ao término de uma reprodução de arquivo, o valor do sinal é 3, V. Durante toda a reprodução do arquivo, o valor do sinal é zero volt.

Conclusão

Se a reprodução de um arquivo estiver em andamento e o botão GRAVA for pressio- nado, a reprodução será interrompida e será iniciado o processo de gravação, obedecendo as temporizações já mencionadas. Não existe limite de tamanho ou tempo de gravação e/ou reprodução de arquivos. Os únicos fatores que limitam a placa são: Capacidade de armazenamento do Pen Dri- ve, ou número máximo de 255 arquivos. Ou seja, pode-se gravar ou reproduzir arquivos de qualquer tamanho ou tempo de duração. Caso o Pen Drive a ser utilizado tenha esgotado sua capacidade de armazenamen- to (sem nenhum espaço livre) e indepen- dentemente de não terem sido completado os 255 arquivos, e seja pressionado o botão GRAVA, nenhum arquivo será criado e, consequentemente, a gravação não será efetuada. Na hipótese de existir um peque- no espaço livre no Pen Drive e ser iniciado um processo de gravação, o arquivo será criado e a gravação será iniciada. Caso a gravação não tenha terminado e o limite do Pen Drive seja esgotado, a gravação será finalizada e será gravado somente o conteúdo até este momento. tecnologias F5. Configuração no caso de uso do microcontrolador. F6. Detalhe do “fim da reprodução”.

E

20 I SABER ELETRÔNICA 475 I Janeiro/Fevereiro I 2014 Eletrônica Aplicada Energia Smart Grid: Energia de nova geração para os desafios de hoje

O setor elétrico brasileiro

Recentemente, têm sido pauta de dis- cussão no setor elétrico os riscos do forne- cimento de energia elétrica no país devido a diversos fatores como, por exemplo, nível baixo dos reservatórios das usinas hidrelétricas, atraso de obras e aumento na demanda de energia nos últimos anos. Contribuindo com estas incertezas, o setor tem passado por mudanças regulatórias importantes, deixando os investidores apreensivos. Diante deste cenário, uma visão de médio e longo prazo é fundamental para que possamos garantir um crescimento sustentável do país, principalmente consi- derando a complexidade do setor elétrico. Quando uma análise mais profunda é realizada, estratégias mais adequadas podem ser determinadas para garantir o fornecimento de energia elétrica ao país. Um dos indicadores que merece atenção é o “índice de perdas de energia”. Na figura 1 é possível observar que o Brasil, em comparação com os demais paí- ses da América Latina, possui maior perda de energia, na ordem de 16 %. Esta perda é ainda mais acentuada quando comparamos o Brasil com os demais países do mundo. Investimentos que busquem maior eficiência são extremamente importantes no setor elétrico, principalmente para ga- rantir um crescimento sustentável do país sem riscos. É nesta maior “inteligência” ou eficiência que o conceito “Smart Grid” entra em cena. elétrico enfrenta grandes desafios para alcançar um conceito integrado.

Smart Grid:

Da teoria à prática

Diversas são as tecnologias, padrões e arquiteturas disponíveis, mas fazer uma escolha inteligente irá garantir que o processo de modernização alcance os benefícios esperados e a expectativa tanto do setor como da sociedade. No setor elétrico, devido às demandas regulatórias, requisitos técnicos e neces- sidade de alcançar melhores índices de qualidade do serviço, tecnologias (wi- reless, fibra óptica e CLP, entre outras) foram aplicadas até em pontos estraté- gicos, como por exemplo, subestações de energia, que transformam a energia oriunda de centros distantes de geração até as cidades, onde é distribuída. Embora as tecnologias sejam diversas, o grande desafio está relacionado à co- municação da chamada “última milha”: medidores inteligentes, sensores e equi-

Nem sempre está claro o que se entende pela expressão “Smart Grid”.

O objetivo é tornar o processo mais sustentável, diminuir os custos opera-

cionais, e beneficiar a sociedade com novos serviços (energias renováveis,

veículos elétricos, geração distribuída, etc.)

Ronald Eduardo Avelar Fujitsu

Smart Grid como um indutor

do desenvolvimento

Smart Grid, ou Redes Inteligentes, é, atualmente, um conceito frequentemente citado dentro da indústria de energia. A aplicação desse conceito promove a mo- dernização do processo de fornecimento de energia, envolvendo as mais diversas áreas do setor elétrico: Geração, Trans- missão e Distribuição de energia. E esta modernização tem como objetivo tornar o processo cada vez mais sustentável, reduzir os custos operacionais, postergar investimentos devido ao aumento de de- manda de energia e beneficiar a sociedade com novos serviços (energias renováveis, veículos elétricos, geração distribuída, entre outros), ou seja, aperfeiçoar toda a cadeia de fornecimento de energia elétrica. Porém, a modernização do setor F1. Perda de Energia Elétrica: Trans- missão e Distribuição (%)