Introdução à Eletrônica

Prof. DeivsonJaboticabal - 2013

O que é eletrônica?

• A eletrônica é o estudo do controle de pequenas correntes elétricas para fazer com que todos os tipos de equipamentos elétricos funcionem

• Todos os eletrônicos ao nosso redor dependem de projetos de eletrônica, até mesmo satélites orbitando em volta da terra

O que é eletrônica

• Para que um dispositivo eletrônico funcione, este necessita de um projeto de circuito eletrônico, que por sua vez com com diversos componentes, utilizados nas mais diversas finalidades

• Há vários tipos de componentes, utilizados para controlar a eletricidade de várias formas. No decorrer da disciplina, estudaremos cada um destes componentes

O que é eletrônica?

Sobre a corrente elétrica

• Uma corrente elétrica é o deslocamento de partículas microscópicas chamadas elétrons ao longo do fio. Todas as substâncias contém elétrons. Eles são parte dos átomos de que são feitas as coisas.

• Sabemos que em certos materiais, como fios metálicos, os elétrons podem se mover mais facilmente com ajuda de um suprimento de energia. Estes materiais são denominados condutores

Criando Circuitos

• Um circuito é um caminho através do qual a corrente elétrica pode passar. Cada circuito precisa de uma fonte de alimentação e algo para produzir a corrente elétrica.

Criando circuitos

• Um pequeno experimento pode ser efetuado com uma bateria e uma lâmpada, ligados através de dois fios metálicos ao bocal onde se encontra a lâmpada. Havendo energia suficiente da bateria para ligar a lâmpada, ela acenderá. Apesar de simples, deve ficar claro que um circuito depende de mais componentes. Ligar uma bateria em circuito sem nenhum componente para receber energia pode danificá-la.

Conduzindo a Corrente

• Ainda com relação ao teste anterior, podemos ligar o mesmo circuito, mas colocando algum material entre um dos fios que liga a bateria à lâmpada, como uma moeda, parafuso, chave, ponta de lápis. Isso serve para identificarmos quais materiais são condutores e quais são isolantes

Placa de Circuito Impresso

• Na maior parte dos equipamentos eletrônicos, os componentes para o circuito são distribuídos em uma placa de circuito impresso. Esta placa é geralmente feita de uma substância, geralmente fibra de vidro, que não conduz corrente. A placa também possui trilhas de cobre para levar a corrente de um componente a outro. O cobre é um excelente condutor

Placa de circuito Impresso

O chip

• Um chip é um fragmento muito pequeno de silício que contém centenas, às vezes milhares de componentes microscópicos. Eles são conectados por vias que conduzem a corrente através do silício. O nome técnico de um chip de silício é circuito integrado ou CI.

Controlando a Corrente

• A eletrônica se dedica a controlar a corrente elétrica para que ela faça algo útil. Isto você faz criando circuitos com componentes impressos. A tensão na bateria gera uma corrente, e cada componente a controla de uma forma diferente.

• A forma especial com que os componentes são interligados é que faz com que o equipamento funcione

Tensão e Corrente

• A quantidade de corrente gerada por uma bateria depende da tensão desta bateria. Geralmente, a tensão (quantidade) está informada na própria bateria. Uma pequena tensão gera uma pequena corrente, e uma grande tensão gera uma grande corrente

• A tensão é melhor definida como diferença de potencial. Por exemplo, uma bateria de 9V possui uma ddp de 9V nos seus pólos, no seu pólo positivo a tensão é 9V e no negativo é 0V.

Resistência• Corrente e tensão são dois dos principais elementos de

um circuito. O terceiro é a resistência, que é a forma pela qual determinadas substâncias restringem o fluxo de elétrons e assim reduzem a força da corrente, sendo este um dos principais meios de se controlar a corrente em um circuito.

• Todos os componentes apresentam determinado grau de resistência à corrente, mas os componentes denominados resistores são feitos especialmente para controlar a corrente e a tensão de outro componente, ou para impedir que um componente delicado seja danificado por excesso de corrente. A maioria dos resistores contém carbono, que não é bom condutor

Corrente, Tensão e Resistência

• Corrente, tensão e resistência estão relacionadas e dependem umas das outras. A força de uma corrente circulando em um circuito depende da tensão da bateria e da quantidade de resistência que existe no circuito. Lembrando:

Lei de Ohm: V = R.ILei da Eletricidade: P = V.I

Corrente, Tensão e Resistência

• Você pode medir corrente, resistência e tensão utilizando medidores especiais (amperímetro, voltímetro e ohmímetro), ou pode simplesmente adquirir um multímetro encontrado em qualquer mercearia de Monte Alto

Observando Resistores

• Como vimos, resistores são usados para limitar o fluxo de corrente nos circuitos. A resistência é medida em ohms (Ω). Em circuitos ela pode variar de uns poucos ohms a milhões de ohms. Você pode descobrir o valor de um resistor pelas listras coloridas pintadas nele

Observando Resistores

• As duas primeiras listras indicam os dois primeiros algarismos do resistor e a terceira indica o multiplicador do resistor, na base 10. Por fim, a quarta listra indica a tolerância do resistor, para mais ou para menos

Observando Resistores

Exercício• Calcule o valor dos resistores abaixo

Pesquisando a Eletrônica• A melhor maneira de compreender a eletrônica é

criando alguns circuitos simples para observar como funcionam os componentes.

• Geralmente, utilizamos uma placa especial chamada veroboard, que possui carreiras de furos com trilhas de cobre na parte de trás

LED• LED é a abreviatura para “light emitting diode”

(diodo emissor de luz). Um diodo é semelhante a uma rua de mão única para a eletricidade. A corrente pode fluir através dele somente em uma direção. Um LED é um tipo especial de diodo que acende, e é usado para mostrar em um circuito que a corrente está circulando

• Geralmente, os LEDs possuem uma ponta mas curta que a outra, sendo a mais curta a negativa (-) e a maior, a negativa. É importante conectar as pontas de forma correta no LED

LED

Armazenamento de Carga Elétrica• Componentes chamados capacitores se enchem de

eletricidade quando conectados a uma fonte de alimentação, armazenando a carga durante algum tempo

• São usados, por exemplo, para elevar e armazenar as tensões necessárias para que os componentes funcionem

• Quando carregado, a tensão através de um capacitor é igual à da bateria ou à da fonte de alimentação

• Por isso, é muito perigoso tocar aparelhos eletrônicos com capacitores, mesmo desligados. Alguns capacitores de televisores em conjunto com outros componentes chegam a prover cerca de 25.000 volts

Capacitores

• Existem capacitores de vários tipos e tamanhos. • Os capacitores eletrolíticos (comuns em placas

mãe) possuem terminal negativo e positivo, que não podem ser ligados em ordem incorreta

• O valor de um capacitor é medido em farads, que são unidades grandes. Os microfarads são usados com maior frequência (μF). 1.000.000 de μF formam um F

Capacitores

Capacitor

• Pode-se testar a capacidade de um capacitor com um capacitímetro, disponível em alguns multímetros

• A corrente de uma bateria é chamada corrente contínua (c.c.), porque ela flui constantemente em uma direção

• Uma vez carregado, um capacitor bloqueia c.c. mas não c.a. (alternada)

Símbolos e diagramas

• Quando os responsáveis pelo projeto de circuitos realizam planejamento para determinado circuito, desenham um diagrama deste circuito no papel ou em alguma ferramenta gráfica em primeiro lugar

• O diagrama é como o mapa a partir do qual o circuito pode ser construído

• Os símbolos estão ligeiramente relacionados à aparência dos componentes

Símbolos e Diagramas

Exercício

• Crie um circuito que interconecte um LED, um resistor, uma bateria e um capacitor, o LED deve ser ligado à bateria através de um fio.

• Em breve, faremos circuitos similares envolvendo cálculos reais de funcionalidade.

Transistor

• A invenção dos transistores, em 1952, tornou possível a fabricação de rádios portáteis e computadores menores, dos que utilizavam válvulas

• Em um circuito, um transistor pode ligar/desligar uma corrente, o que significa que o torna mais forte

• Existem dois tipos de transistor, NPN e PNP, que diferem no material interno do transistor

Transistor

• Um transistor tem três terminais e cada um deles possui uma função distinta. Eles são: base, coletor e emissor

• É importante identificar cada um deles antes de conectar no terminal

Funcionamento do Transistor• Um transistor pode ser utilizado para

ligar/desligar uma corrente, aplicando-se uma corrente fraca no terminal chamado base deste transistor

• Quando não passa corrente pela base, não pode haver passagem de corrente entre o emissor e o coletor e o transistor está desligado

• Uma corrente fraca emitida na base permite que o transistor conduza uma corrente mais do emissor para o coletor.

• Então, podemos implementar uma lógica, binária, para programarmos uma placa!

Transistor• O diagrama a seguir exibe um circuito com um

LED interligado a resistores e fios e à bateria, com a utilização de transistor, que funciona como uma “chave”, sendo acionado apenas quando ligado ao pólo positivo da bateria