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Manual prático de electrónica, onde os estudantes podem adquirir conhecimentos diversos e diversificados
Tipologia: Resumos
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Prefácio
No conteúdo deste livro foi reunido todo o estudo necessário ao entendimento da física e da química da matéria para que se possa entender o resistor, capacitor, transistor display de LCD e Plasma, com isto se pode ter um raciocínio bem avançado dos componentes e funcionamento de cada um. Foi dividido em sete capítulos para melhor entendimento. Primeiro capitulo, estuda resistências, capacitores e indutores, segundo capitulo , a física dos materiais até o estudo do transistor. Terceiro capitulo, estuda o que é e como funciona o televisor, cinescópio, LCD e Plasma. Quarto capitulo, estuda os circuitos e seu funcionamento tanto do televisor monitor quanto do computador.
Introdução
Ler um livro sobre Principio básico da eletrônica até o avançado sobre Televisores, Monitores é computadores uma tarefa até que interessante. O pior é quando na pratica se tem que retirar a tampa traseira do equipamento, é um susto com tantos componentes a sua frente, é ai que começa a duvida como partir para localizar o defeito, por onde começar, pois a leitura do livro por mais que explicita não é o suficiente para entender o funcionamento de cada componente e dos circuitos que compõe o Televisor, monitor e computador. E o medo, pois é dito popular que a alta tensão mata e onde localizar as partes perigosas. Este livro é para retirar estas duvidas e encaminhar o leitor com uma orientação tal que não tenha mais nenhuma duvida deste tipo e possa localizar os defeitos com mais facilidade. Foi incluído um conteúdo com a teoria que irá retirar quase todas as duvidam sobre funcionamento de cada circuito e dos componentes eletrônicos, enriquecendo com conhecimentos que irá ajudar no raciocínio pratico do dia a dia do reparador. De inicio iremos estudar resistências e capacitores a seguir a estrutura dos materiais com isto entendermos como funcionam todos os componentes e no final iremos saber um pouco de computador para os técnicos em televisores.
calor em uma quantidade além do previsto: e temos uma produção descontrolada de calor, com efeitos destrutivos. Exemplo: quando queima um fusível.
Para reduzir, de maneira controlada, a intensidade da corrente, oferecendo-lhe uma oposição ou resistência, ou então para fazer cair a tensão num circuito a um valor mais conveniente a uma determinada aplicação, usamos componentes denominados resistores. Os resistores mais comuns são os de película ou filme de carbono ou metálico, que tem o aspecto mostrado na figura 1.
FIG 1 (^) 1/8W
1/4W
1/2W
R
SIMBOLOS
A “quantidade” de resistência que um resistor oferece à corrente elétrica, ou seja, sua resistência nominal é medida em ohms ( ) e pode variar entre 0,1 e mais de 47 000 000 . Também usamos nas especificações de resistências os múltiplos do ohms, no caso o quilohm (k ) e o megohm (M ). Assim, em lugar de falarmos que um resistor tem 5600 é comum dizermos 5,6 k ou simplesmente 5k6, onde o “k” substitui a vírgula. Para um resistor de 4 700 000 ohms falamos simplesmente 4,7 M ou então 4M7.
A aplicação de resistores, leia mais no capitulo IV Item: a)
Como os resistores são componentes em geral pequenos, os seus valores não são marcados com números e letras, ou através de um código especial que todos os praticantes de eletrônica devem conhecer. Neste código são usadas faixas coloridas conforme explicamos a partir da tabela:
TABELA 1 Cor 1ª faixa 2ª faixa 3ª faixa 4ª faixa Preto - 0 x1 - Marrom 1 1 x10 1% Vermelho 2 2 x100 2% Laranja 3 3 x1000 3% Amarelo 4 4 x10000 4% Verde 5 5 x100000 - Azul 6 6 x1000000 - Violeta 7 7 - - Cinza 8 8 - - Branco 9 9 - - Prata - - x0,01 10%
Saiba mais nos links: Segure a tecla Ctrl e clique em um dos links que abre o site do leitor de resistores on-line. http://www.jqs.eti.br/site/index.php/calculo-resistor-4-cores http://www.jqs.eti.br/site/index.php/calculo-resistor-5-cores
Partindo desta tabela, o valor de um resistor é dado por 4 ou 5 faixas coloridas que são lidas da ponta para o centro, conforme mostra a figura 2. (figura 2).
1ªFaixa=marrom
2ªFaixa=laranja
3ªFaixa=vermelho
4ªFaixa=dourado
Sentido de leitura
Fig 2
Resistor de carvão normal
Como viremos na tabela 2.1 abaixo existem resistores de cinco faixas que são usados em aparelhos de precisão, o significado de cada uma das cinco faixas é o seguinte:
ATENÇÃO Os resistores de grande porte físico são do tipo resistor de fio, e este é usado em circuito que consome corrente elevada.
Exemplo: Encontramos na fonte de alimentação dos Computadores, televisores e monitores.
Quando ligamos resistores em série, conforme mostra a figura 4, a resistência resultante que obtemos equivale à soma das resistências dos vários resistores. Na figura 4 temos a associação de resistores de 100, 20 e 30 ohms, que resulta numa resistência total de 150 ohms
R equivalente = R1+R2+R3 ....Rn
R total = R1+R2+R
R total = 150
Na associação (ou ligação) em paralelo, a resistência equivalente é dada pela fórmula:
R1 x R Reg = (^) R1 + R2 ou (^) 1 / R = 1 / R1 + 1 / R
Para o caso da figura 5, a resistência equivalente à ligação de um resistor de 20 ohms com um de 30 em paralelo é de 12 . Observe que na ligação em série obtemos resistências maiores do que os dos resistores associados e na ligação em paralelo obtêm resistências menores.
Fórmula para duas resistências.
30 x 20 Reg = (^) 30 + 20 = 600 50 = 12^
Quando em uma montagem de circuito não temos um determinado valor de resistor, podemos substituir por dois ou mais resistores em paralelo ou em série.
Nota: A maior parte destes componentes já não é mais utilizados. Foram substituídos por circuitos digitais A aplicação do código de cores em resistores leia mais no capitulo IV, computadores Item: c)
R1 R2^ R
R1 R2 R 100 20 30
R = R1 + R2 + R R = 100 + 20 + 30 R = 150
FIG 4
2R2 5% 7Watts
2R2 10% 10Watts
15R 5% 10Watts FIG 3
R
R
R1=
R2=
1/R = 1/20 + 1/30 3 + 2 60
Fig 5
1 / R =
1 = 5 R 60
5R = 60 R = 12
Potenciômetro Duplo de uma pista
Potenciômetro Duplo de duas pistas
Fig 8A
a) POTENCIÔMETROS E TRIMPOTS (NOTA: estes componentes não são mais utilizados. Ficou fora de uso nos aparelhos atuais.) São resistores variáveis, ou seja, dispositivos que podemos usar para variar a resistência apresentada na circulação de corrente elétrica.
Na figura 6-A e 6-B temos alguns tipos mais usados destes componentes. São constituídos por um elemento de resistência, que pode ser de carbono ou fio de níquel cromo, sobre o qual corre uma parte móvel denominada cursor. Conforme a posição do cursor temos a resistência apresentada por este componente.
TRIMPOT – Resistor de ajuste localizado geralmente nos circuitos. Para ajuste interno do equipamento.
ATENÇÃO Os novos equipamentos não possuem mais este tipo de componente foram substituídos por micro controladores.
POTENCIÔMETRO -Resistor de ajuste, localizado geralmente na parte frontal dos equipamentos mais antigos. Veja a figura 7, à medida que o cursor vai de A para B, aumenta a resistência entre A e X ao mesmo tempo em que diminui a resistência entre X e B. A resistência total entre A e B é a resistência nominal do componente, ou seja, o valor máximo que podemos obter. Podemos encontrar potenciômetros e trimpots com valores na faixa de fração de ohms até milhões de ohms. Se o mesmo eixo controlar dois Potenciômetros, diremos que se trata de um potenciômetro duplo figura 8 A. Alguns potenciômetros incorporam um interruptor que é controlado pelo mesmo eixo, como Acontece com os controles de volume de Rádios e amplificadores. No mesmo controle Podemos aumentar e diminuir o volume e Ligar e desligar o aparelho (figura 8)
Até pouco tempo os potenciômetros eram usados em diversas funções, como por exemplo, controles de volume, controle de tonalidade, sensibilidade, já que permitem o ajuste, a qualquer momento, das características desejadas. Já os trimpots eram usados quando se desejasse um ajuste único, ou seja, somente num determinado momento, levando o aparelho a um comportamento que deve ser definitivo (é claro que o ajuste pode ser refeito sempre que necessário, mas o trimpots normalmente fica dentro do aparelho, que nesse caso precisa ser aberto).
Na figura 9 mostramos um trimpots de precisão, do tipo multivoltas, muito usado em equipamentos de precisão.
Nos Novos aparelhos se som Encontramos controles de volume manual com aparência externa de potenciômetros. É um disco de fibra com furos e contatos quando se atua no eixo o contato varia (desliga e liga) enviando um pulso que faz com que o micro controlador ajuste o som. Este é um tipo de função digital.
Trimmpot de diversos formatos e o simbolo elétrico 6-A
Potenciômetro
Simbolo elétrico
Terminais do Interruptor
Terminais do Potenciômetro
Fig-
FIG 9
TRIMPOT "MULTVOLTAS"
X Fig 7
Cerâmica
Poliester Plate Metalizado
Fig 13
SMD
Estes capacitores podem ser encontrados na faixa de 0,1 F até de 100 000 F.
Simbologia Capacitor eletrolítico (símbolo)
a)
c)
b)
Existem capacitores que seu valor vem marcado por código de cores exemplo: capacitores de poliéster metalizado e de Plate veja na figura 13.
A aplicação de capacitores leia mais no capitulo IV Computadores Item: f )
Além da capacitância os capacitores possuem ainda uma outra especificação muito importante: a tensão de isolação ou de trabalho. Se aplicarmos uma tensão muito grande às armaduras de um capacitor, a ddp (diferença de potencial) entre estas armaduras pode ser suficiente para provocar uma centelha que atravessa o dielétrico e causa a destruição do componente. Assim, nunca devemos usar um capacitor num circuito que mantenha uma tensão maior do que a especificada. Na figura 14 mostramos a maneira como normalmente é especificada esta tensão máxima.
Para alguns tipos de capacitores também existem códigos especiais para especificações de valores. Os cerâmicos de discos, conforme mostra a figura 13, por exemplo, possuem dois tipos de especificações que não devem ser confundidas. Para os pequenos valores, temos a especificação direta em picofarad (pF) em que existe uma última letra maiúscula que indica a sua tolerância, ou seja, a variação que pode haver entre o valor real e o valor indicado. F = 1% J = 5% M = 20% H = 2,5% K = 10% Observe que o “K” é maiúsculo neste caso, não deve ser confundido com “k” minúsculo que indica quilo ou x 1
Para os valores acima de 100 pF pode ser encontrado o código de 3 algarismos, conforme mostra a figura 16. Simbologia Capacitor simples
Neste caso, multiplicam-se os dois primeiros algarismos pelo fator dado pelo terceiro. Por exemplo, se tivermos um capacitor com a indicação 104: Temos que acrescentar 4 zeros ao 10 obtendo 10 0000 pF ou então 10 por 10 000 = 100 000 pF o que é a mesma coisa. E, é claro que devemos considerar a divisão por 1000 se quisermos obter os valores em nanofarad.
Poliester 10k 250 Volts
Fig 14
Eletroliticos 3300 MF 10 Volts
1nF 1k 1KV
100Pf 5%
100nF 104
10nF .
6,6 pF 5,6J Fig 15 NPO
Para os capacitores cerâmicos temos também a marcação direta, conforme mostra a figura 16 em que os valores são dados em microfarad (F). Para obter o equivalente em nanofarad basta multiplicar por 1 000: assim 0,01 F equivale a 10 nF.
Capacitor de disco de pequena capacitância.
Quando o capacitor está descarregado, e aplicamos uma tensão (DC) neste capacitor, neste instante passa a existir uma corrente instantânea, e em seguida com o capacitor carregado, a corrente deixa de existir, ou seja, a corrente é igual a zero.
Isolamento de capacitores leia mais no capitulo IV Computadores Item: g )
Como nos casos dos resistores, também existem capacitores variáveis. Os trimmer miniatura ainda é utilizado em placa de croma, e transcorder de televisores, e os capacitores variáveis não são mais utilizados nos novos aparelhos pois foram substituídos por diodo tuner que será estudado no capitulo sobre transistor. Na figura 18 mostramos os tipos mais comuns. Os trimmers são capacitores de ajuste com valores pequenos, normalmente de alguns picofarad. São especificados pela faixa de valores que podem adquirir. Um trimmer de 2-20 pF é um trimmer que pode ter sua capacidade ajustada entre estes dois valores. Os variáveis são usados em sintonia e podem ser especificados pela capacitância máxima, ou seja, quando estão com o eixo todo fechados.
Trimmer
Simbolo
Variável Duplo
Simbolo
Variável
Simbolo
Fig 18 Trimmer Miniatura
Também podemos associar capacitores em série e paralelo, conforme indica a figura 19.
Série Paralelo
C C
C C
1 C =^
1 C
1
Fig 19
102 =1000pF =1nF = 0,001mF 10 00
222 =2200pF =2,2nF = 0,0022mF 22 00 Fig 16
Sem Núcleo
Núcleo de Ferrite
Núcleo de Ferro
Com Tap (Tomada)
Simbolos Aspectos
Nùcleo Laminado
Núcleo de Ferrite
Núcleo Ajustavel
Núcleo Ajustavel
Leia mais sobre bobinas, no capitulo IV computadores item: i)
CIRCUITOS DE TEMPO, INDUTORES E CAPACITORES EM CA, SOM E ONDAS DE RÁDIO
Neste capitulo analisaremos o que ocorre com os capacitores e os indutores tanto em circuito de corrente contínua como em circuitos de corrente alternada. Estudaremos também um pouco da natureza dos sons e das ondas de rádio, que são utilizados em diversos tipos de aparelhos eletrônicos inclusive nos computadores. Distinguiremos bem estes dois tipos de vibrações para que os leitores não tenham dúvidas sobre todas as suas aplicações e propriedades. Teremos os seguintes itens a estudar: a) Circuito RC b) Circuito LC c) Capacitores em circuitos de corrente alternada d) Indutores em circuitos de corrente alternada e) O som f) Ondas de rádio
a) CIRCUITO RC Quando associamos um resistor e um capacitor em série, conforme mostra a figura 21.
Obtemos um circuito RC série que apresenta propriedades bastante interessantes que serão analisadas a partir de agora.
Supondo que inicialmente a chave S1 esteja aberta e que o capacitor esteja completamente descarregado, é óbvio que a tensão entre as suas armaduras será nula (zero volt).
S
0
+Ve
R
C V
Fig 21 Circuito RC Série
Diagrama
No instante em que fechamos a chave, estabelecendo assim uma corrente no circuito, como o capacitor está completamente descarregado, começa a fluir uma corrente que tende a carregá-lo. Neste instante inicial, o capacitor se comporta como uma resistência praticamente nula, de modo que a corrente que circula pelo circuito é limitada apenas pelo valor do resistor. Esta corrente é então máxima no instante em que ligamos a chave S1. À medida que o capacitor se carrega a tensão entre suas armaduras começa a subir (lembre-se que ele estava com zero volt no momento em que ligamos o circuito), o que significa que existirá uma diferença de tensão menor entre a bateria e o próprio capacitor para “bombear” mais cargas. Em outras palavras, à medida que o capacitor se carrega ele passa a representar uma resistência maior para a circulação da corrente, diminuindo assim a velocidade com que as novas cargas são transferidas para as suas armaduras. Fazendo um gráfico do que ocorre temos então uma “subida” inicialmente rápida da tensão nas armaduras, mas à medida que o capacitor se carrega a carga vai se tornando mais lenta, conforme mostra a figura 22.
V (v)
63% SUBIDA INICIALMENTE RÁPIDA
SUBIDA LENTA ( CURVA EXPONENCIAL )
RC
T (s)
Observe que, como a velocidade da carga diminui à medida que a tensão nas armaduras se eleva, ela nunca chega a ser igual à estabelecida pela bateria. Em outras palavras, temos uma curva exponencial que se aproxima infinitamente da tensão aplicada ao circuito, mas que na verdade nunca chega a ela. A curva exponencial que o gráfico mostra pode ser estabelecida através de uma fórmula que é muito usada nos cálculos que envolvam circuitos de temporização, osciladores, e é importante para se determinar as velocidades máximas em que podem operar os circuitos de computadores. No entanto, para os nossos leitores que procuram um conhecimento básico existe um valor que pode ser calculado de maneira simples e que aparece muito nas especificações de circuitos que envolvam tempo e em centenas de projetos de circuitos eletrônicos. Trata-se da constante de tempo de um circuito RC e que é abreviada normalmente por “t”. A constante de tempo, de um circuito RC é obtida multiplicando-se o valor do resistor (R) em ohms pelo valor do capacitor (C) em Farad, obtendo-se um valor em segundos.
t = R x C
Mas, o que significa este valor? O valor RC nos diz quanto tempo decorre entre o instante em que a chave S1 é fechada até que a tensão no capacitor cheque a 63% do valor da tensão aplicada pela bateria ou fonte externa. Veja o leitor que o mesmo raciocínio também é válido para a descarga de um capacitor, conforme mostra a figura 23.
C R
Fig 23 - Circuito para descarga de um Capacitor
Diagrama
S
1V L
R
1V
0V
Supondo inicialmente que neste circuito a chave S1 esteja aberta, a corrente circulante será nula. Não haverá campo magnético criado pelo indutor. No instante em que o interruptor é fechado, a corrente tende a se estabelecer circulando pelo resistor e pelo indutor onde vai criar um campo magnético.
No entanto, o campo magnético que a corrente tende a criar, tem linhas de força que se expandem e que cortam as espiras do próprio indutor de modo a induzir uma corrente que se opõe àquela que está sendo estabelecida, conforme mostra a figura 27.
CORRENTE INDUZIDA
CORRENTE ESTABELECIDA Fig. 27 - A corrente induzida pela expansão das linhas do campo se opõe à corrente estabelecida
O resultado disso é que inicialmente a corrente no indutor encontra uma forte resistência que diminui consideravelmente sua intensidade. Fazendo um gráfico para visualizar melhor o que ocorre, vemos que no instante em que a chave (S1) é fechada, a corrente é praticamente nula. Somente à medida que as linhas do campo magnético criado pela bobina vão se expandindo é que sua oposição é corrente diminui e ela pode aumentar de intensidade. Como no caso do capacitor, temos para a corrente uma curva de crescimento exponencial que é mostrada na figura 28.
I ( A ) 100 %
SUBIDA LENTA
T (s)
63 %
SUBIDA RÁPIDA
RL Fig. 28 - Carga de um indutor através de um resistor.
Também neste caso teoricamente a corrente nunca atinge o máximo, que é o valor dado apenas pelo resistor. A constante de tempo de circuito é obtida quando multiplicamos o valor da indutância do indutor em henry (H) pelo valor do resistor em ohms ().
t = L x R
Numericamente este valor nos diz, depois de quanto tempo a partir do instante em que fechamos a chave que a corrente atinge 63% do valor máximo.
Do mesmo modo, partindo do circuito em que a corrente seja máxima no indutor e que momentaneamente seja comutada, conforme mostra a figura 29, a constante de tempo RL também nos dá uma informação importante.
I MAX
R
L
Fig. 29 - Circuito para “descarga” de um indutor.
Com a interrupção da corrente, as linhas do campo magnético se contraem induzindo uma corrente que vai circular pelo resistor, dissipando assim a energia existente no circuito na forma de calor. A corrente induzida é inicialmente alta e gradualmente vai caindo, obtendo-se um gráfico conforme mostra a figura 30.
I (A)
100 %
RL
T (s)
37%
Fig. 30 - Descarga de um indutor através de um resistor.
Neste gráfico o ponto que corresponde ao produto L x R nos fornece o instante em que a corrente cai a 37% do valor máximo. Trata-se da constante de tempo do circuito LR.
Nas aplicações práticas, dada a dificuldade de se obter indutores de valores muitos altos (o que não ocorre com os capacitores) os circuitos RL não são usados senão nos casos em que se necessitam de tempos muito pequenos de retardo para temporização ou outras aplicações. Acima de alguns milihenries, a obtenção de um indutor já se torna problemática, pois estes componentes começam a se tornar volumosos, caros e pesados.
Leia mais sobre indutores no capiutulo IV computadores item: l)
c) CAPACITORES EM CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA No item (a) desta lição vimos o que ocorre com um capacitor, associado com um resistor, num circuito de corrente contínua, ou seja, em que estabelecemos uma corrente num sentido único para a carga ou descarga do capacitor. O que aconteceria com um capacitor se ele fosse usado num circuito alimentado por corrente alternada?