Componentes Eletrônicos - Indutor

O indutor ou mais conhecido como bobina, é um componente capaz de armazenar energia, assim como o capacitor, porém de forma diferente. Enquanto o capacitor consegue manter uma energia estável por um longo período, o indutor funciona como uma mola e retorna uma energia armazenada de forma instantânea e às vezes, dependendo de sua construção, até superior, em função do curto espaço de tempo de descarga. Essa energia é armazenada em forma de campo magnético. Ou seja, quando conectamos um indutor a uma fonte de energia constante, temos em seu corpo a formação de um campo magnético polarizado. Logo que desligamos a energia que alimenta o indutor, o mesmo transforma o campo magnético em energia elétrica novamente em uma breve descarga.

A essa capacidade de armazenamento do indutor em energia magnética é dado o nome de indutância. Símbolo L. Unidade Henry (H).

A construção de um indutor é muito simples. Basta enrolar um pedaço de fio condutor isolado em algum material e já teremos um indutor. Normalmente utilizamos como material de fio condutor, o cobre.

Um fator muito importante, é o núcleo no qual usamos para enrolar o fio. Pois esse núcleo pode ser de material magnetizante ou inerte. No caso de materiais inertes ao magnetismo, dizemos que o indutor possui núcleo de ar e dessa forma simplesmente ignoramos o material ao calcularmos o indutor. No caso de materiais magnetizantes, o núcleo passa a interferir no valor final da indutância, aumentando significativamente seu valor.

Outros fatores também influenciam na indutância. O diâmetro do indutor e a distância entre as espiras.

Na eletrônica, o indutor é comumente utilizado em filtros de frequência. Seja em divisores de frequência em caixas acústicas ou sintonizadores de radio frequência.

Em alguns casos, o indutor é apreciado apenas em seu momento de armazenamento, em que ele se torna um eletroímã. Um exemplo desse caso, é o alto falante.

O alto falante prioriza essa habilidade para que o indutor possa se movimentar dentro de um campo magnético formado por um imã permanente. Dessa forma, temos impulsos elétricos transformados em impulsos sonoros.

O transformador é outro exemplo em que se utiliza a energia magnética.

O transformador possui pelo menos dois indutores, chamados de, primário e secundário. Esses indutores são eletricamente isolados, porém acoplados magneticamente. Ao passo que a energia elétrica é transformada em magnética pelo primário, essa energia magnética é transformada em elétrica pelo secundário. A razão de transferência é dada pela diferença de indutância entre os dois indutores. Simplificando, podemos dizer que a razão entre a energia de entrada e a energia de saída é fornecida pela diferença do número de voltas em cada indutor. Por exemplo, se temos 100 voltas no primário e 200 voltas no secundário, a tensão de saída será o dobro da tensão de entrada, desconsiderando perdas.

A transferência de energia em um transformador só é possível em corrente alternada. É necessário que os campos magnéticos se alternem, caso contrário, o campo se estabiliza anulando a descarga elétrica. Dessa forma o transformador se torna um simples eletroímã apenas consumindo energia elétrica e transformando em magnética.

Componentes Eletrônicos – Transistor

Transistor, é um componente que poderia se chamar triodo, pois assim como a válvula triodo, sua função é a de passagem de energia em um único sentido com um elemento controlador.

Assim como o diodo ele é feito de junções de material semicondutor. O diodo, como dito anteriormente, possui uma única junção composta de dois materiais semicondutores. O transistor, por outro lado, possui duas junções compostas por três materiais semicondutores.

Como pode ser visto abaixo, o transistor possui três pinos. Coletor, Base e Emissor.

A energia passa entre o coletor e o emissor, dependendo da variação de energia na base. A base serve como controlador de condução.

O transistor é com certeza uma das maiores invenções da eletrônica, pois além de substituir a válvula, na grande maioria dos casos, também proporciona a criação dos circuitos integrados, que em geral são conhecidos como processadores de computador, amplificadores operacionais, entre outros. Dentro desses circuitos pode haver dezenas ou até, milhares de transistores.

No caso da substituição da válvula, o transistor trouxe vantagens.

- Construção de equipamentos menores.

- Menor aquecimento dos circuitos.

- Menor consumo de energia.

- Alimentação de circuitos de baixa tensão.

- Facilidade de manuseio.

- Baixo custo do circuito.

Com a criação do transistor, tivemos os primeiros rádios a pilha e hoje temos os computadores pessoais como prova dessas vantagens.

O transistor comum pode ser testado por um instrumento medidor de resistência, assim como o diodo. No instrumento iremos notar que, testando com as pontas de prova nos terminais base e coletor e nos terminais base e emissor, o transistor deve conduzir em um único sentido. Medindo entre o coletor e emissor, a medição deverá ser de resistência infinita ou aberto.

A escolha de um transistor do tipo comum é mais complexa do que a de outros componentes. Existem os fatores principais como, tensão de trabalho(V), corrente de trabalho(I), potência de trabalho(W), ganho(hfe) e tipo de condução(npn ou pnp).

Por ter uma diversidade muito elevada de tipos e encapsulamentos, é necessária a utilização da literatura fornecida pelo fabricante para se definir a ordem de ligação para cada transistor. Essa literatura é tecnicamente descrita como datasheet.

O datasheet fornece também todas as informações do transistor.

Componentes Eletrônicos – Válvula Termoiônica

A válvula termoiônica ou válvula eletrônica é o componente que precedeu o diodo e o transistor, com funções similares.

 

O princípio básico da válvula termoiônica é a emissão da corrente elétrica favorecida pelo calor em um ambiente de ausência do ar (vácuo). A válvula só conseguirá emitir após alcançar uma temperatura mínima, evoluindo até o equilíbrio térmico.

Assim como o diodo, a válvula termoiônica também tem sua emissão em um único sentido.

Curiosamente todos ainda possuem pelo menos um aparelho valvulado. Pode ser o velho televisor, que possui o tubo de imagem ou tubo de raios catódicos e também o forno de micro-ondas com o magnetron.

 

Lado esquerdo um tubo de imagens.
Lado direito um magnetron utilizado no forno de micro-ondas

Os tipos mais comuns de válvulas são:

Válvulas Diodo

Essas válvulas possuem 2 elementos.

Catodo Filamento - emissor

Placa ou anodo - polarizador de tensão positiva.

É comum encontrar válvulas em que o catodo é separado fisicamente do filamento.

Exemplo de Válvula Diodo.

CV559 – duplo diodo ou retificador de onda completa

Válvulas Triodo

Essas válvulas possuem 3 elementos.

Catodo Filamento – emissor

Grade de controle – controle da emissão

Placa ou anodo – polarizador de tensão positiva

Esse tipo de válvula possui o elemento de controle responsável por diminuir ou aumentar o fluxo de corrente entre o catodo e a placa.

Exemplo de Válvula Triodo.

ECC83 ou 12AX7 – duplo triodo.

Válvulas Pentodo

Essas válvulas possuem 5 elementos.

Catodo Filamento – emissor

Grade de controle – controle da emissão

Grade de blindagem – evita a realimentação em altas freqüências

Grade supressora – recurso para deixar a emissão mais linear

Placa ou anodo – polarizador de tensão positiva

Esse tipo de válvula é muito usada no estágio de saída de amplificação.

Exemplo de Válvula Pentodo.

6L6 - pentodo

Componentes Eletrônicos – Diodo

Diodo, é um componente que direciona a energia no circuito.

Ele funciona como se fosse o bico de um pneu de carro. Quando colocamos uma pressão de ar maior do que a interna, o ar entra no pneu e o bico impede que o ar volte. Da mesma forma o diodo impede que a energia tome a direção contrária à sua orientação.

Essa orientação da energia pode ser usada de diversas formas, e a mais comum, é quando precisamos transformar energia alternada em contínua. Nesse caso, o diodo só deixará passar por exemplo, os pulsos positivos e bloqueia os negativos.

O diodo é feito de uma junção de dois elementos quimicamente dopados chamada de semicondutor, justamente pelo fato de seguir apenas uma orientação.

O diodo pode ser testado por um instrumento medidor de resistência, assim como os componentes anteriores. No instrumento iremos notar que, testando com as pontas de prova nos terminais do diodo, teremos um nível de resistência e invertendo as pontas, o instrumento deve acusar infinito de escala ou aberto. Se caso o diodo apresentar nível de resistência nos dois sentidos, esse diodo pode estar danificado ou em curto. Se caso o teste apresentar infinito nos dois sentidos, o diodo pode estar aberto. Essa medição é válida para os tipos mais conhecidos de diodo.

O diodo deve ser escolhido pela corrente(I) que deve suportar e pela tensão(V) de trabalho.

Normalmente, os diodos possuem um anel em seu corpo definindo sua direção de trabalho. Esse anel é denominado tecnicamente de Catodo.

Um tipo de diodo muito conhecido é o LED, Light Emitting Diode ou Diodo Emissor de Luz.

O LED, como qualquer outro diodo, pode operar em apenas um sentido da energia.

Na figura abaixo, vemos dois identificadores da polaridade do LED. Um chanfro no anel da base do LED indicando o negativo e o terminal mais comprido do LED indicando o positivo.

Componentes Eletrônicos – Capacitor

Capacitor ou condensador, como era comumente chamado antigamente, é um componente que armazena energia.

Para termos um paralelo de comparação, podemos dizer que se assemelha a uma pilha recarregável, porém o capacitor pode ser carregado e descarregado infinitas vezes.

Essa propriedade de manter a energia nos capacitores se denomina capacitância. Quanto maior a capacitância, maior será a energia para carregar e descarregar. E portanto, maior energia armazenada.

O capacitor pode ser feito a partir de duas chapas de material condutor separadas por um material isolante. Quanto maior a área das chapas e mais próximas, maior será a capacitância.

Um capacitor em bom estado, é aquele que apresenta resistência mínima no início do teste e infinita após carregado. O teste pode ser executado com um multímetro em escala de ohms. Nesse teste dê preferência ao multímetro analógico, pois verá com mais facilidade a rampa de carga. Em capacitâncias muito baixas, esse teste será muito rápido. Em capacitâncias elevadas o tempo de carregamento será maior.

Essa característica do capacitor, é utilizada para estabilizar picos de energia, regenerar circuitos de tempo ou osciladores, filtros em geral, entre outras finalidades. Ou seja, também indispensável a qualquer circuito eletrônico.

Capacitância

Simbolo – C

Unidade de medida – Farad

Assim como no caso da resistência, a capacitância também possui multiplicadores por mil, só que comumente, são utilizados os divisores por mil.

Os mais comuns são: Pico(p) / 1x10¹², Nano(n) / 1x10⁹ e Micro(µ) / 1x10⁶.

Existem vários tipos de capacitor no mercado.

Na figura abaixo temos:

Os capacitores variáveis, no qual se pode mudar a capacitância desejada por um ajuste de aproximação ou paralelismo das placas.

Os capacitores de poliéster em que lemos o valor da mesma forma que os resistores, só que devemos considerar a leitura a partir da primeira unidade multiplicadora Pico(p).

Os capacitores eletrolíticos, que tem sua unidade de medida a partir de Micro(µ).

Os capacitores de disco de cerâmica com sua unidade a partir de Pico(p), salvo quando anunciado outra unidade no corpo.

Devemos considerar cada tipo de capacitor para cada caso e nível de capacitância.

Existe outro fator muito importante a se considerar nos capacitores. A tensão de isolação. Quando compramos um capacitor de um determinado valor, devemos verificar também o limite de tensão que ele suporta.

Na hora de instalar esse capacitor, devemos distinguir a sua polaridade, pois a isolação em alguns tipos de capacitor é garantida apenas em um sentido. Nesses tipos de capacitor existe uma marcação em seu corpo, definindo a polaridade.

Componentes Eletrônicos - Resistor

Resistor ou resistência? Qual o correto!
Resistor é o componente eletrônico e resistência, sua propriedade.
Quando dizemos que a resistência do chuveiro queimou, deveríamos ter dito que o resistor do chuveiro queimou. Estranho?! Mas resistência é a propriedade de resistir a energia, portanto técnicamente deveríamos dizer que o resistor do chuveiro está com uma resistência infinita (queimou).
Resistência infinita e quando está a um valor acima de qualquer medição ou medição máxima do instrumento.
Resistência em curto e quando a resistência está abaixo de qualquer medição ou medição mínima do instrumento em escala de ohms.
A resistência é o oposto da condutância, portanto quanto maior a resistência, menor a condutância e vice versa.
Condutância é a capacidade de conduzir a energia.
Um bom condutor de energia(fio elétrico) deve ter a menor resistência possível para que a perda de energia seja a menor.
A princípio parece que o resistor tem apenas a função de aquecimento e perda de energia, mas acredite que sem esse componente seria impossível montar qualquer equipamento.
Resistência
Símbolo - R
Unidade de medida - Ohms
Assim como outras unidades, temos também os multiplicadores por mil.
Os mais comuns são: Kilo(K) x 1000 e Mega(M) x 1000000.
Esses são resistores que encontramos normalmente em equipamentos eletrônicos.

 

Perceba que existem várias faixas multi coloridas que indicam seus valores.
Nos resistores mais comuns, visualizamos a última faixa como sendo ouro ou prata.
Então começamos pelo outro lado.
Significado das cores na tabela abaixo.

Eletrônica Descomplicada

Caros amigos, desejo por esse blog passar algum conhecimento para pessoas que desconhecem a eletrônica, portanto vou abordar assuntos de uma forma diferente do convencional, e é claro que a interação será muito importante. Comentários, perguntas e sugestões serão muito bem vindos.