Componentes Passivos – Outros componentes indutivos
Continuamos com a série de componentes passivos, tratando nesta lição de mais componentes indutivos assim como de componentes baseados em propriedades piezoelétricas de certos materiais.
RELÊS
Os relês são chaves eletromagnéticas. Eles são formados por uma bobina e um conjunto de contactos que podem ser acionados pela ação do campo magnético criado por esta bobina. Aplicando uma tensão na bobina ela atrai a armadura que é uma peça ferrosa presa aos contactos de modo que eles se movimentam comutando assim a corrente de um circuito externo.
Os relês são usados para se controlar circuitos a partir de correntes fracas ou de forma isolada. Podemos aplicar uma baixa tensão a uma bobina de relê para controlar um circuito de alta corrente que seja ligados aos seus contactos.
A principal vantagem do uso de relês está no fato de que o circuito controlado fica completamente isolado do circuito que o controla.
Símbolos e Aspectos
Na figura 1 mostramos os símbolos adotados para representar diversos tipos de relês assim como os aspectos mais comuns destes componentes.
Um ponto importante que deve ser observado quanto ao uso dos relês é que nos tipos de contactos reversíveis temos as funções NA (Normalmente Aberto) e NF (Normalmente Fechado). Quando ligamos alguma coisa entre os contactos NA e C (comum) o dispositivo controlado é alimentado quando a bobina do relê é energizada. Por outro lado, quando ligamos alguma coisa (carga) entre os contactos NF e C, a carga externa é desligada quando o relê é energizado.
Na figura 2 temos um outro tipo muito importante do relê que é o reed-relê.
Este componente é formado por um interruptor de lâminas (reed switch) em torno do qual é enrolada uma bobina. Quando a bobina é energizada o campo magnético criado atua sobre o interruptor fazendo-o fechar seus contactos.
Existem ainda os denominados relés de estado sólido (Solid State Relay ou SSR) que não possuem partes móveis, diferentemente dos relés comuns que são dispositivos eletromecânicos. Esses relés se baseiam em dispositivos semicondutores que veremos mais adiante neste livro.
Especificações
Ao trabalhar com relês devemos estar atentos a três especificações principais:
a) Especificações da bobina
A bobina pode ser especificada pela tensão e corrente de operação ou ainda pela tensão e pela resistência. Veja que conhecendo duas dessas grandezas a terceira poderá ser calculada facilmente pela lei de ohm. Por exemplo, um relê de 12 V x 50 mA tem uma resistência de bobina de 240 ohms.
b) Especificações dos contactos
Precisamos saber qual é a corrente máxima que os contactos podem controlar. Uma corrente excessiva pode causar seu desgaste prematura ou ainda sua queima.
c) Configurações dos contactos
Conforme vimos os contactos dos relês podem ser simples, mas também podem ser reversíveis duplos, triplos, etc. Esta especificação é importante para o uso do relê, principalmente quando todos os elementos dos contactos são usados.
Onde são encontrados
Os relês são encontrados numa infinidade de aplicações domésticas ligadas à rede de energia e também a sistemas de automação e controle.. Em geral eles são usados por circuitos que controlam cargas de potêencia a partir de sinais. Por exemplo, timers acionam relês que ligam e desligam os aparelhos controlados. Controles remotos de portões usam relês que são acionados pelos circuitos eletrônicos para ativar e desativar os motores.
Como Testar
Para sabermos se um relê está bom precisamos fazer dois testes:
a) Teste da bobina
Para testar as bobinas verificamos sua continuidade o que pode ser conseguido por um multímetro na escala apropriada de resistências. Relês comuns têm resistências que variam entre alguns ohms a mais de 5 000 ohms, conforme a tensão, sensibilidade e tipo. O teste de continuidade não revela se a bobina tem epsiras em curto.
b) Teste dos contactos
Basta medir as resistências dos contactos quando o relê está ativado e quando não está levando em conta a função (NA e NF). Um relê em bom estado deve ter uma resistência nula entre os contactos, quando estão fechados e infinita quando estão abertos.
SOLENOIDES
Os solenoides são comportantes formados por uma bobina dentro da qual pode deslizar um núcleo de material ferroso. Quando uma corrente percorre a bobina, o campo magnético criado puxa o núcleo para dentro com força. Esta força pode ser usada para acionar os mais diversos dispositivos, como por exemplo abrir e fechar uma válvula de água numa máquina de lavar, abrir a fechadura de um portão ou ainda acionar uma armadilha.
Símbolo e aspectos
Na figura 3 mostramos o símbolo adotado para representar o soenoide e os aspectos mais comuns para estes componentes.
Os pequenos solenoides encontrados nos equipamentos eletrônicos são formados por milhares de espiras de fios esmaltados muito finos. Um sistema de molas permite que o núcleo volte a posição original quando a bobina deixa de ser energizada.
Especificações
A principal especificação de um solenoide é a tensão que deve ser aplicada nos seus terminais para que ele seja acionado. Em função desta tensão temos a corrente drenada a qual depende da resistência que ele apresenta e da força que deve exercer.
Os solenoides encontrados nos equipamentos eletrônicos podem ser tanto acionados pela tensão AC da rede de energia como tensões DC na faixa de 3 a 48 V tipicamente. As correntes podem variar entre alguns miliamperes até diversos amperes.
Onde são encontrados
O leitor encontrará uma infinidade de tipos de solenoides não só em equipamentos eletrônicos mas em muitos equipamentos elétricos como máquinas de lavar e portões elétricos. Nos equipamentos eletrônicos pequenos solenoides são usados para movimentar partes móveis de equipamentos como VCRs, DVDs, toca-fitas etc.
Como testar
O teste elétrico básico de um solenoide consiste em se verificar a continuidade de sua bobina usando o multímetro. Este teste, entretanto, como em qualquer bobina, não revela se ela possui espiras em curto. O melhor teste é o de acionamento, energizando-se o componente parav verificar se ele é acionado.
A resistência típica das bobinas dos solenoides varia entre alguns ohms e alguns milhares de ohms depende de sua tensão e força.
MOTORES
Uma das principais formas de se obter movimento de partes móveis em equipamentos eletrônicos é através de pequenos motores de corrente contínua. Os motores comuns podem ser encontrados numa grande variedade de tamanhos e tipos conforme a força que devem exercer.
Estes motores são formados por um conjunto de bobinas que se movimentam no campo magnético criado por imãs permanentes ou outras bobinas. A interação dos campos magnéticos das bobinas cria as forças que fazem o motor girar. Basicamente existem dois tipos de motores que podem ser encontrados nos equipamentos eletrônicos: motores DCou CC e motores de passo.
Nas aplicações atuais existem ainda outros tipos de motores como os motores sem escova, os servomotores e outros.
Símbolo e aspectos
Na figura 4 temos os símbolos adotados para representar motores e o aspecto dos tipos mais comuns.
Especificações
Os motores DC são especificados tanto pela tensão de operação como pela corrente que exiogem quando alimentados pela tensão de operação sob determinada carga ou velocidade. É importante observar que tanto a corrente como a v elocidade variam bastante em função da força que o motor tem de fazer, assim é comum que os fabricantes especifiquem as caracteristicas do motor através de curvas que relacionam estas grandezas.
Onde são encontrados
Os motores elétricos são encontrados em uma grande quantidade de equipamentos eletrônicos. Encontramos motores praticamente em todos os aparelhos que possuam partes móveis como impresoras, portões, videocassetes, brinquedos, etc.
Os problemas que estes componentes apresentam tanto podem ter origem na parte elétrica (bobina queimada ou interrompida) como nas partes mecânicas já que eixos, engrenagens, polias e correias que transmitem seus movimentos podem quebrar.
Teste
O teste elétrico de um motor consiste basicamente em se verificar a continuidade de sua bobina. Os motores comuns devem ter bobinas com resistências na faixa de poucos ohms a no máximo algumas centenas de ohms. Uma resistência infinita indica uma bobina aberta. Este teste não revela se a bobina possui espiras em curto.
ALTO FALANTES E FONES
Os alto-falantes e fones de ouvido são transdutores eletroacústicos, ou seja, dispositivos que convertem energia elétrica em sons. O tipo mais comum de alto-falante é o de bobina móvel que é mostrado em corte na figura 5.
Neste componente, quando uma corrente que tenha freqüência e forma de onda do sinal a ser reproduzido, circula por uma bobina, surge uma força correspondente que tende a empurrar e puxar um cone de papelão ou plástico.
O movimento de vai e vem do cone produz ondas sonoras que têm as mesmas características da corrente que circula pela bobina. Para criar o campo que age com o criado pela bobina os alto-falantes empregam potentes imãs.
Os fones de ouvido tanto podem ser magnéticos operando segundo o mesmo princípio do alto-falante como piezoelétricos, formados por pequenos cristais que se deformam quando uma tensão lhes é aplicada. Essa deformação produz ondas sonoras que retratam o sinal aplicado.
Símbolos e Tipos
Na figura 6 temos os símbolos adotados para representar fones e alto-falantes assim como os aspectos mais comuns.
Veja que existem alto-falantes de tipos e tamanhos diferentes, conforme a faixa de sons que deve ser reproduzida. Assim, os alto-falantes maiores se destinam à reprodução dos sons graves enquanto que os menores a reprodução dos sons agudos (altas freuências).
Especificações:
a) Impedância: quando trocando um alto-falante ou adquirindo um para um projeto uma primeira especificação que deve ser observada é a impedância. A impedância diz de que modo o alto-falante recebe a energia (sinal). A impedância é medida em ohms e deve casar com a saída do amplificador. Valores comuns de impedância estão entre 1,6 e 8 ohms.
b) Potência - é a quantidade de energia que o alto-falante pode converter em som. A potência é medida em watts (W). Devemos sempre usar um alto-falante que tenha uma potência maior do que aquela que o amplificador pode fornecer.
c) Faixa de frequências: indica o tipo de som que o alto-falante pode reproduzir. Assim, existem os tweeter para agudos, mid-ranges para médios e woofers para graves. Os full range repropuzem sons de toda a faixa audível.
Características dos fones
A principal caracter]istica de um fone de ouvido é sua impedância. Os fones de ouvido, têm em geral uma baixa impedância na faixa de 3,2 a 600 ohms para os tipos magnéticos. Os tipos piezoelétricos possuem impedância muito alta. Nunca use um fone de baixa impedância onde em se exige um fone de alta impedância e vice versa pois podem ocorrer problemas.
Teste
Para testar os fones de baixa impedância e alto-falantes basta medir a resistência de sua bobina. Este teste também não revela se a bobina está ou não em curto. Para o teste dos fones de alta impedância, o melhor é aplicar um sinal de teste.
TRANSDUTORES MAGNÉTICOS
Nas aplicações eletrônicas de uso doméstico, comercial e industrial o eletricista que mexe com eletrônica poderá encontrar diversos tipos de transdutores magnéticos. Estes transdutores podem funcionar como sensores convertem sons, batidas, movimentos e outras grandezas em sinais elétricos para o controle ou acionamento de diversos tipos de circuitos.
Basicamente estes sensores são formados por uma bobina que possui algum dispositivo próximo que gera um campo variável sob a ação da grandeza que se deseja detectar. Por exemplo, podemos citar os microfones que convertem os sons que recebem em sinais elétricos e que podem funcionar segundo um princípio semelhante ao de um alto-falante ligado "ao contrário".
Os sensores que detectam a passagem de um dente de engrenagem em movimento pelo campo magnético que alteram podem ser usados para controlar a velocidade de um motor num portão automático ou em outros equipamentos. A cabeça de gravação e leitura de um disco rígido de computador é um sensor magnético que pode gerar campos que magnetizam o disco registrando informações ou perceber a passagem das regiões magnetizadas lendo a informação gravada.
Símbolos e tipos
Na figura 7 temos alguns tipos de transdutores magnéticos encontrados nas aplicações eletrônicas com seus símbolos e aspectos.
Especificações
As especificações dos transdutores magnéticos dependem de sua aplicação e podem incluir desde suas características elétricas tais como sua tensão, corrente e impedância até o modo como eles reagem à grandeza que deve ser detectada, ou seja, sua curva caracteristica, sensibilidade, etc.
Onde são encontrados
Os transdutores magnéticos são encontrados nos equpamentos em que se deseja detectar sons, batidas, movimento e em muitas outras aplicações conforme já citamos ao explicar seu funcionamento.
Teste
O teste mais simples consiste em se verificar a continuidade de sua bobina com o multímetro. Suas bobinas devem apresentar resistências que variam entre poucos ohms a milhares de ohms. Uma resistência infinita indica uma bobina aberta. Este teste não revela se a bobina tem espiras em curto.
TRANSDUTORES PIEZOELÉTRICOS
Alguns materiais apresentam propriedades piezoelétricas devido a sua estrutura cristalina. Materiais comuns que têm estas propriedades são as cerâmicas à base de titanato de bário e o cristal de quartzo. Quando estes materiais são submetidos a um esforço mecânico (deformação) eles geram uma tensão elétrica que aparece entre suas faces. O efeito inverso também é notado: quando submetidos a uma tensão eles deformam.
Baseados nestas proproedades podem ser fabricados diversos tipos de componentes com aplicações na eletrônica. Já vimos o caso dos fones de ouvido e de tweeters que podem reproduzir sons utilizando estes materiais.
No entanto, existem alguns outros componentes eletrônicos importantes que se baseiam nas proirpeiades piezoelétricas destes materiais. Alguns componentes desta família merecem destaque:
a) Cristais de quartzo - quando excitados por um sinal elétrico um cristal de quartzo tende a vibrar numa freqüência única que depende das suas dimensões e da forma como ele cortado.
b) Geradores sonoros (buzzers) - pequenos dispositivos de sinalização usados em telefones, alarmes, e outros podem ser feitos com base em cristais piezoelétricos de titanato de bário.
c) Geradores de alta tensão - quando batemos numa cerâmica de titanato de bário, usando um gatilho, por exemplo, ela pode gerar uma tensão da ordem de milhares de volts.
d) Microfones piezoelétricos - quando prendemos um diafragma numa cerâmica os sons que incidem nesta peça podem fazer a cerâmica vibrar convertendo sons em sinais elétricos.
Símbolo e Tipos
Na figura 8 mostramos os símbolos adotados para representar alguns transdutores e os aspectos dos tipos mais comuns.
Especificações
Os transdutores piezoelétricos normalmente são especificados por um código de fabricação. A partir deste código podem ser obtidas caracter[isticas dos sinais, potência, etc conforme o tipo e aplicação. Cristais de quartzo são indicados pela freqüência e tweeter piezoelétricos normalmente pela potência e impedância.
Onde são encontrados
Transdutores piezoelétricos são encontrados numa infinidade de aplicação como sensores ou com produtores de sons, movimento, sinais, etc.
Testando
Cristais de quartzo são testados com circuitos próprios onde se verificam se oscilam. Outros transdutores podem ser testados de acordo com suas características, quer seja pela continuidade quer seja pela análise dos sinais que produzem.
Índice:
Introdução
Parte 1 - As diferenças entre eletricidade e eletrônica
Parte 2 - Circuitos e componentes
Parte 3 - Diagramas, Símbolos e Componentes
Parte 4 - Componentes Passivos – Os Resistores
Parte 5 - Componentes Passivos – Capacitores e Indutores
Parte 6 - Componentes Passivos – Outros componentes indutivos
Parte 7 - Semicondutores – Materiais- Diodos e LEDs
Parte 8 - Transistores Bipolares e assemelhados
Parte 9 - Outros tipos de transistores
Parte 10 - Outros componentes semicondutores – IGBTs e Tiristores
Parte 11 - Outros componentes da família dos tiristores – Displays e válvulas
Parte 12 - Os circuitos integrados
Parte 13 - Circuitos Digitais – Microcontroladores - DSPs – Invólucros
Parte 14 - Diagnóstico e reparação
Parte 15 - Circuitos Práticos - Como funcionam
Parte 16 - Outros dispositivos eletrônicos
