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2013 I Maro/Abril ISABER ELETRNICA 468I 3

editorial

Editora Saber Ltda.Diretor

Hlio Fittipaldi

Associada da:

Associao Nacional das Editorasde Publicaes Tcnicas, Dirigidase Especializadas

Atendimento ao Leitor: [email protected]

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RedaoRaaela Turiani

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DesignersCarlos C. Tartaglioni,Diego M. Gomes

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ColaboradoresAlexandre Capelli,

Alonso Prez,Daniel Netto,Guilherme Kenju Yamamoto,Gustavo Guirao Licinio Peixinho,Renan Airosa M. de Azevedo

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Saber Eletrnica uma publicao bimestralda Editora Saber Ltda, ISSN 0101-6717. Redao,administrao, publicidade e correspondncia:Rua Jacinto Jos de Arajo, 315, Tatuap, CEP03087-020, So Paulo, SP, tel./fax (11) 2095-5333.

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Submisses de ArtigosArtigos de nossos leitores, parceiros e especialistas do setor sero bem-vindos em nossa revista. Vamos analisar cadaapresentao e determinar a sua aptido para a publicao na Revista Saber Eletrnica. Iremos trabalhar com afinco emcada etapa do processo de submisso para assegurar um fluxo de trabalho flexvel e a melhor apresentao dos artigosaceitos em verso impressa e online.

Editorial

Um circuito desenvolvido na Inglaterra por uma ONG

est chamando a ateno de muitos profssionais de ele-

trnica do mundo inteiro, e por que isso?

Eletrnica e TI esto presentes ao mesmo tempo emquase tudo ultimamente, como extenso e dependncia

uma da outra. Completam-se, principalmente, na nova

onda de desenvolvimentos que a internet das coisas.

Tanto o pessoal de TI quanto o de eletrnica precisam conhecer mais os dois

campos para poderem trabalhar em conjunto neste uturo promissor.

Na rea de desenvolvimento precisamos, muitas vezes, de solues rpidas e,

devido aos custos, o ideal so verses minimalistas de circuitos que executem

as unes com segurana.

neste momento que uma ideia pode ser executada utilizando-se um circuito

que j est montado e em nossas mos, bastando para isso uma pequena pro-

gramao e alguma eletrnica em volta (como sensores, atuadores, etc.).

Procuramos incentivar a criatividade e a inovao, sempre com o intuito de

apoiar os profssionais de eletrnica a evolurem e a manterem sua empregabi-

lidade. Por isso que nesta edio em que completamos 49 anos (11/03/1.964),

estamos tratando deste circuito: o Raspberry Pi.

Caro leitor: no prximo dia 1 de abril esperamos voc em nosso estande na

FIEE 2013, no Anhembi, em So Paulo. Na ocasio estaremos distribuindo 25.000

exemplares da edio especial de abril. Passe l para pegar a sua revista e con-

versar comigo.

Hlio Fittipaldi

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4 ISABER ELETRNICA 464I Setembro/Outubro 2012

ndice

22

12

Editorial

Acontece

03

06

Renesas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 05

Phoenix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 07

Sick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 09Keystone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 11

LeCroy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

G l ob t ek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3

C ika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5

T a to . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5P a to l a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5

R en e s a s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7

Novasaber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Mouser .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Capa

FIEE .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 CapaNational .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Capa

ndice de anunciantes

Tecnologias

12O uso do Raspberry Pi pelos profssionais deeletrnica

18Raspbian: O sistema operacional do Raspberry

Componentes

22 Fibras pticas de Plastico: Alternativa importantepara curtas distncias

26 Semicondutores Industriais

Instrumentao

38 Entendendo as Especifcaes do RF - Parte 1

Circuitos Prticos42Alarme Residencial com Microcontrolador PIC16F84

Projetos

46 Aprenda como Projetar um Sistema de Controle:Modelando um sistema - Parte 1

06 FIEE 2013 expe Tecnologias Alternativas naCaptao e Gerao de Energia

08 Produtos de monitoramento embarcadoda NI minimizam o tempo de inatividade,previnem alhas estruturais e analisam adiga

08 Accel Telecom lana o primeiro smartphoneindependente para carro conectado

10 Rockwell Automation apresenta novas

solues para controle de movimentointegrado em Ethernet/IP

10 Yokogawa lana verso aprimorada derecursos do STARDOMTM - Sistema deControle baseado em Rede (NCS)

11 Altus lana Sotware HMI/SCADA

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acontece

6 I SABER ELETRNICA 468 I Maro/Abril 2013

FIEE 2013 expe Tecnologias Alternativasna Captao e Gerao de Energia

Eventos simultneos desta edio

tero como temas a nanotecnologia

e os transportes alternativos

Brasil e no exterior, tais como susten-tabilidade, comrcio exterior, pesquisa,

desenvolvimento e inovao.Est previsto um debate sobre os Re-

sultados da Lei de Informtica como objetivo de traar cenrios sobrea indstria eltrica e eletrnica dofuturo. J nos dias 4 e 5 de abril seroapresentados Talk Shows sobresegurana em edificaes e sobrelogstica reversa e remanufatura.

NanoalfabetizaoPara divulgar as mais recentes tcnicas

de miniaturizao em fabricao decomponentes e produtos, a FIEE aliou--se ao Sesi e Senai para apresentar oEspao Senai de Nanotecnologia.Com ele, os visitantes e interessadostero a oportunidade de introduzir--se nas tecnologias modernas denanocincia e nanotecnologia, em umtrabalho de esclarecimento, informa-o tecnolgica e nanoalfabetizao.

A iniciativa vai apresentar estudos, de-sign e aplicao de estruturas, disposi-

tivos e sistemas em escala nanomtri-ca. O objetivo disseminar o estudo

de objetos cujo tamanho seja entre 1a 100 nanmetros e que incidem deforma altamente positiva na inovaonecessria ao setor eletrnico.

Espao de TecnologiaEmbarcadaPor fim, o Espao de Tecnologia Embar-

cada vai expor lanamentos de meiosde transporte eltricos com alto graude novos recursos embarcados. Essailha de novas tecnologias automotivas

servir para demonstrar as ltimasnovidades em eltrica e eletrnica narea de transporte alternativo.

Servio:27 FIEE - Feira Internacional da

Indstria Eltrica, Eletrnica,

Energia e Automao

Data: De 1 a 5 de abril de 2013Horrio: das 13h s 21h / sexta-feira

das 13h s 20hLocal: Anhembi So Paulo SP

A 27 edio da FIEE (Feira Internacio-nal da Indstria Eltrica, Eletrnica,Energia e Automao) vai abrigareventos simultneos para aprofundaro conhecimento dos profissionais dossetores econmicos representados nafeira.

O objetivo abrir possibilidades demaior participao no desenvolvimen-to de novas tecnologias de produtos efabricao, alternativas de gerao deenergia, de transporte entre outrostemas importantes para o desenvolvi-mento da indstria nacional.

A FIEE 2013 ter eventos simultneoscomo o Espao Senai de Nanotecno-logia e o Espao de Tecnologia Embar-cada, alm do Abinee TEC, principalfrum de debates do setor no Pas. AFIEE 2013 ser realizada entre os dias1 e 5 de abril de 2013, em So Paulo,

no Anhembi, e o maior evento daindstria eletroeletrnica da AmricaLatina, sendo realizada e promovidapela Reed Exhibitions Alcantara Ma-chado com o apoio oficial da Abinee.

Debates e Talk Showsna ABINEE TECDurante os cinco dias de realizao daFIEE, a Abinee promover o AbineeTEC 2013, reunindo em seu frum,palestras e workshops abordando

temas estratgicos para o maiordesenvolvimento e competitividade daindstria eltrica e eletrnica brasi-leira, com a participao de repre-sentantes das empresas do setor eespecialistas, de Ministros de Estado,alm de membros dos GovernosEstaduais e Municipais, Empresrios eEspecialistas.

O Abinee TEC reflete importantes te-mas para uma maior competitividadeda indstria eltrica e eletrnica no

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Produtos demonitoramento embarcadoda NI minimizam otempo de inatividade,

previnem falhas estruturaise analisam fadiga

Accel Telecom lana o primeirosmartphone independentepara carro conectado

A Accel Telecom, uma empresa israelense de telecomuni-

caes lder, lanou oficialmente o VOYAGER, o smartphonedefinitivo para carro conectado. VOYAGER o primeiro aparelho

smartphone independente que pode ser facilmente instalado

em qualquer carro e funciona por meio do uso de um nmero

de telefone existente, via SIM-gmeo.

A National Instruments anuncia dois novos produtospara ajudar os engenheiros a monitorarem mquinas,equipamentos pesados e infraestrutura em envelhe-cimento. Os engenheiros podem integrar o n detenso para rede wireless de sensores (Wireless SensorNetwork - WSN) e mdulos da srie C com o NI Com-pactRIO para manuteno preditiva, possibilitando apreveno de falhas, anlise de fadiga, alm de menorescustos de operao e tempo de inatividade reduzido.

O n de tenso/completamento de ponte NI WSN-3214 possui aquisio de forma de onda temporizadapor hardware e ideal para monitoramento sem fio dasade estrutural de pontes, edifcios e equipamentos.

Com faixa de tenso estendida, taxas de amostragemmais rpidas e maior excitao piezoeltrica comeletrnica embarcada, o mdulo da srie C NI 9232 uma placa de aquisio de dados otimizada para ace-lermetros, tacmetros e sondas de proximidade emaplicaes de monitoramento de condio.

Com as redes wireless de sensores da NI e o novo nWSN de tenso, ns podemos monitorar facilmente

estruturas crticas sem cabos excessivos, disse SharonL. Wood, professora e chefe de departamento de enge-nharia ambiental, civil e arquitetnica na Universidadedo Texas, em Austin. Ns usamos os ns WSN que soprogramveis com o LabVIEW para anlise onboarddedados de tenso, de modo a obter um entendimentoprofundo de resposta estrutural.

Recursos do produtoN de tenso WSN-3214:Quatro canais de entrada analgica que suportam

configurao de quarto, meia e ponte completa;Dois canais de E/S digital para deteco de eventos e

controle programtico;Habilidade de realizar processamento de dados onbo-

ard, salvar dados localmente, ou predizer condies defalha com o mdulo NI LabVIEW WSN.

Mdulo da srie C NI 9232:Faixa de entrada de 30 V, corrente de excitao para

IEPE de 4 mA e largura de banda de 41 kHz;Terminais de parafusos e deteco de sensor em

curto/aberto para uso em aplicaes contnuas demonitoramento industrial.

O VOYAGER umaparelho de smar-tphone exclusivopara carro conec-tado que forneceuma experinciasuperior e segurade carro conectadoa motoristas. Elecombina tecnolo-

gia de smartphone com base em Android com um mduloQualcomm HSUPA para fornecer um aparelho voltado aomotorista que garante chamadas mais seguras, navegao fcilvia tecla exclusiva para inicializao do Waze e aplicativosvariados, voltados para o carro.

Ele foi concebido para reforar a direo mais segura por meioda discagem sem uso das mos, teclas fsicas grandes e exclu-

sivas, qualidade de som clara como o cristal e sem eco, e umaconexo hotspot 3G WiFi prpria do carro, entre outros recur-sos essenciais. O VOYAGER tambm conecta-se aos diagns-ticos de bordo do carro (OBD, sigla em ingls) para permitirdiagnsticos do veculo, aplicativos de gesto da frota e mais.

Em algum momento no futuro, todo carro necessitar estar co-nectado com o mundo exterior por meio de uma rede celular.O modo mais fcil e seguro de proporcionar isto por meio dainsero de um carto SIM e um mdulo de comunicao nointerior do veculo.

Relatrio mAutomotive da GSMA, 2012

Shmulik Keret, vice-presidente da Waze disse: O VOYAGER pro-porcionar aos motoristas uma excelente experincia de navega-o Waze e ns estamos entusiasmados com a associao com aAccel Telecom neste aparelho inovador de carro conectado.

Marc Seelenfreund, diretor-executivo (CEO) da Accel, afirmou:Nossos aparelhos de Carfone, fceis de usar, econmicos eseguros tornam-se um sucesso de mercado substancial. Espe-ramos uma forte demanda para a nova gerao de aparelhossmartphone VOYAGER para carros conectados tanto no mer-cado norte-americano quanto europeu, em consonncia comrecentes relatrios do setor e nossa prpria pesquisa com seusinfluenciadores. Mais informaes emwww.voyager.co.il.
http://www.voyager.co.il/http://www.voyager.co.il/http://www.voyager.co.il/http://www.voyager.co.il/

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Rockwell Automationapresenta novassolues para controlede movimento integrado

em Ethernet/IPServoacionamento Kinetix 5500, servomotor

Kinetix VP de baixa inrcia e tecnologia de cabo

nico melhoram a eficincia da aplicao e usam

menos energia.

Yokogawa lana versoaprimorada de recursos doSTARDOMTM - Sistema deControle baseado em Rede (NCS)

Melhoria na funcionalidade do protocolo SCADA DNP3 serpara aplicaes de beneficiamento e distribuio de leo e gs

A Rockwell Automation lana o servoacionamentoAllen-Bradley Kinetix 5500, o servomotor KinetixVP de baixa inrcia (VPL) e a tecnologia de cabonico como uma soluo de movimento integradoem Ethernet/IP que mais compacta, mais fcil deutilizar e simplifica o cabeamento do sistema.

O servoacionamento Kinetix 5500 junta-se aosacionamentos Kinetix 350 e Kinetix 6500 paraoferecer aos usurios mais opes para atendersuas necessidades de controle de movimento. Ocontrole de movimento integrado em Ethernet/IP elimina a necessidade de uma rede de controlede movimento dedicada, reduzindo o cabeamentoem at 60% e eliminando a necessidade de criar

gateways para obter informaes de redes inde-pendentes. Adicionalmente, a nova tecnologia doenrolamento dos motores Kinetix VPL e enco-

ders DSL, conectados com a tecnologia de cabointeligente, permite que a transmisso de energiae a comunicao de realimentao para o aciona-mento Kinetix 5500 ocorram em um nico cabo.Isto simplifica ainda mais o projeto da aplicaoe limita os possveis pontos de falha, para melhorconfiabilidade e manuteno simplificada.

O Kinetix 5500 o primeiro acionamento Kine-tix projetado com um sistema de conexo debarramento CA/CC comum externo. Isto reduzos requisitos de hardware e permite um cresci-mento escalvel sem problemas, usando uma nica

plataforma para sistemas de eixo simples ou commltiplos eixos. Tambm tem a capacidade de con-trolar servomotores e de induo, proporcionan-do a melhor densidade de potncia da categoria,reduzindo o tamanho do acionamento e o espaono painel em at 50%, o que simplifica a manuten-o da mquina, minimizando a necessidade defusveis ou do uso de contatores. Adicionalmente,o sistema pode ser otimizado para balancear ouso de energia eltrica e reduzir as necessidadesde potncia devido sua exclusiva capacidade decompartilhar energia com mltiplos acionamentos.

A Yokogawa Electric Corporation anunciou a liberao da novaverso do sistema de controle baseado em rede STARDOMcom recursos avanados. Com esta verso, a integridade de dadostransferidos entre o sistema de aquisio e superviso de contro-le de dados (SCADA) e os controladores lgicos programveis(CLPs) ter garantia para aplicaes de beneficiamento e distribui-o de leo e gs comumente chamadas de aplicaes upstream.

O controlador autnomo do tipo FCN e o controlador de baixo con-

sumo FCN-RTU so os principais componentes do sistema de con-trole baseado em rede do STARDOM, o qual amplamente utilizadoem aplicaes envolvendo monitorao e controle de campos de gse leo, unidades de tratamento de gua e outros tipos de instalaesque ficam geralmente a centenas de quilmetros de distncia. Emtais aplicaes, os controladores instalados em cada unidade enviamseus dados atravs de linhas de comunicao de banda estreita parao sistema SCADA em uma sala de controle central. Para garantir quenenhum dado ser perdido, tais sistemas geralmente empregam oprotocolo DNP3 que um protocolo de comunicao aberto e dis-tribudo. O sistema STARDOM foi aprimorado para melhor suportara utilizao das funes do protocolo DNP3.

Com esta melhoria, os controladores FCN e FCN-RTU agorasuportam conexo dual para clientes DNP3, permitindo que osmesmos dados sejam enviados para o sistema mestre e o debackup do SCADA (os clientes DNP3) ao mesmo tempo. Quandoo mesmo dado essencial guardado tanto no servidor SCADA--mestre como no servidor SCADA de backup em localizaesseparadas, o sistema pode chavear para o servidor SCADA debackup na situao de um desastre (ou outra eventualidade) queprovoque a paralisao do servidor-mestre SCADA. Este sistemade recuperao garante o controle e monitoramento sem inter-rupes de campos de gs e leo, unidades de tratamento de guae outros tipos de infraestrutura.

Mesmo que o SCADA-mestre saia de opera-o, o controle e mo-nitorao continuam

com o SCADA.

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Altus lanasoftwareHMI/SCADASeguindo sua trajetria de manter-secomo uma empresa que busca inovare lanar mercadorias diferenciadas nomercado, a Altus investe este ano emum de seus mais novos produtos: oSoftware HMI/SCADA BluePlant.

Voltado para superviso, controle eaquisio de dados, o BluePlant aliadesign e alto desempenho, alm deconfigurar-se como uma soluo capazde ser utilizada em diversas aplica-es. Suas caractersticas atendem aosrequisitos da indstria de controle deprocessos como leo & Gs, EnergiaEltrica, Saneamento, Transportes,Siderurgia, entre outros.

Com arquitetura modular, seleo dedrivers de comunicao incorporadosao produto, plataforma 64 bits (comsuporte a sistemas operacionais 32bits), suporte a redundncia nativa etecnologia OPC, o BluePlant possui oque h de mais avanado em super-visrio e aquisio de dados. Parareduzir custos de engenharia e manu-

teno, uma biblioteca de smbolos eservidor web incorporado dispensamcomponentes externos como ActiveX.

Seus grficos utilizam o editor grficovetorizado Windows Presentation Foun-dation (WPF). Eles tambm integrammapas geoespaciais e modelos 3D, quepodem ser apresentados diretamen-te ou vinculados a dados dinmicosbaseados em eventos e valores emtempo real.

Entre suas funcionalidades, destacam-se

o registro e a emisso de relatrios,servidor de histrico avanado, mdu-lo de notificao de eventos, servidorde alarmes, gerenciamento de lgicade negcios, alm de suporte paraclientes locais e remotos em compu-tadores, web, tablets e smartphones,que facilitam o processo de super-viso. Tais caractersticas fazem doBluePlant um produto robusto e comnovas tecnologias que podem ajudarmuito os seus usurios.

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Aredao da revista PC & Cia estavapreparando uma srie de artigosenvolvendo o Raspberry PI, umassunto que tambm era muito

interessante para os leitores de Saber Eletr-nica, pois, devido a sua simplicidade e baixocusto, muitos projetos comercialmenteviveis podem ser implementados usando-seeste desenvolvimento.

No sabemos se publicar aqui a me-lhor soluo, mas resolvemos colocar omesmo artigo introdutrio, com pequenas

alteraes como este texto, para explicarporque a Editora Saber apresenta em duasrevistas diferentes os mesmos dois artigos:a introduo ao Raspberry Pi e a instalaodo sistema operacional oficial Raspbian(baseado no Debian Linux) que bemcompleto, com interface grfica, navegadorde internet etc.

Eletrnica e TI, esto presentes aomesmo tempo em quase tudo ultimamente,como extenso e dependncia uma da outra.Completam-se principalmente, na nova ondade desenvolvimentos que a internet das

coisas. Tanto o pessoal de TI, quanto o deeletrnica, precisam conhecer mais os doiscampos para poder trabalhar em conjuntoneste futuro promissor.

Na rea de desenvolvimento, muitas ve-zes precisamos de solues rpidas e devido

Daniel Netto

Em uma poca, na qual, os lanamentos deprocessadores octacore de 4 GHz e smartpho-

nes quadcore se tornaram eventos corriquei-

ros, quem poderia imaginar que o anncio de

um computador de 25 dlares, causaria tanta

expectativa, recebendo at mesmo o apoio de

gigantes como Google e Sony?

Neste artigo, conhea melhor o hardware

do Raspberry Pi, a histria por trs do seu

desenvolvimento, e descubra porque este

pequeno computador est causando tanto

alvoroo.

Box 1: Origem do nome

Segundo Eben Upton, um dos primei-

ros nomes em que ele pensou para o

projeto foi ABC Micro. No entanto, ele

foi recebendo ideias de outros colabo-radores durante o desenvolvimento do

Raspberry Pi at que, felizmente, o nome

foi mudado.

Por incrvel que parea, no difcil

encontrar computadores que foram

batizados com nome de fruta. O

Raspberry justamente uma aluso

a essa tradio. J a segunda parte do

nome, Pi, uma referncia ao Python,

que a linguagem de programao

recomendada.

O uso doRaspberry Pipelos profissionais de eletrnica

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a custos, o ideal so verses minimalistasde circuitos que executem a funo comsegurana.

neste momento que uma ideia podeser executada utilizando-se um circuitoque j est montado e em nossas mos,bastando para isto uma pequena progra-

mao e alguma eletrnica em volta (comosensores,atuadores etc).Procuramos incentivar a criatividade e a

inovao, sempre com o intuito de apoiar osprofissionais da rea eletrnica a evolureme a manterem sua empregabilidade.

Alm dos artigos que apresentamosaqui, o leitor encontrar na revista PC & Ciaedio n 102 ainda um terceiro artigo, como ttulo Cinema Embedded: XBMC no Ras-pberry Pi, que mostra uma implementaoprtica de um Home Theater com apenas 3

watts de consumo, suporte a vdeos FullHD,acesso a contedo online, custo muito baixoe software open source. O leitor aprende naprtica, passo a passo, a criar sua primeirasoluo em plataforma embutida (embedded).

Raspberry PiA notcia que revelou o desenvolvimento

do Raspberry Pi para o mundo veio tonaem maio de 2011 e, desde o incio, a ideiade um computador do tamanho de umcarto de crdito, baseado em processador

ARM e custando apenas 25 dlares foiextremamente bem recebida. Os prpriosidealizadores do projeto ficaram surpresosao verem, meses antes do incio da produo,um crescente interesse por parte de progra-madores, profissionais da rea de automaoe entusiastas em geral.

Mas, afinal, o que o Raspberry Pi? Porque, e para quem, ele foi criado? O que ele faze o que ele no faz? Para responder essas eoutras perguntas, primeiro vamos conhecerum pouco melhor a histria por trs do

incio do seu desenvolvimento.

MotivaesTudo comeou em 2005, quando um

professor da Universidade de Cambridge,chamado Eben Upton, notou que oconhecimento sobre computadores dosnovos alunos em Cincia da Computaotinha mudado bastante em relao ao dasturmas da dcada de 1990.

Enquanto os alunos de dcadas anterio-res j chegavam Universidade sabendo di-versas linguagens de programao (inclusive

de baixo nvel) e apresentando uma grandeintimidade com hardware, os alunos dos anos2000 em geral s estavam acostumados aprogramar para a Web.

Upton, ento, imaginou que, se existisseum computador flexvel o bastante para serusado como ferramenta de aprendizado, mascom baixa potncia e custo de produo

baixo o suficiente para que pudesse ser dadogratuitamente aos candidatos a uma vaga nocurso, talvez ele pudesse elevar um pouco onvel inicial dos ingressantes, admitindo ape-nas os que tivessem desenvolvido projetosinteressantes durante o perodo anterior sentrevistas (as universidades de l utilizamum processo seletivo diferente do nosso).

Depois de algum tempo desenvolvendoo projeto, Upton e seus colegas perceberamque o potencial da ideia era bem maior, e porisso acabaram criando uma instituio decaridade, a Raspberry Pi Foundation.

O tempo foi passando e o projeto ga-nhou vrios simpatizantes e contribuidores.Durante esse perodo, ele tambm mudoubastante de cara e de nome (box 1). Nessemeio tempo, o Raspberry Pi deixou de seruma simples ferramenta destinada apenasaos alunos de uma universidade britnica, ese tornou uma verdadeira plataforma educa-

cional de baixo custo, que poderia ser utili-zada para ensinar crianas do mundo inteiro.No fim, conforme a data de lanamen-

to se aproximava e a exposio na mdiaaumentava, ficou claro que o projeto tinhaido muito alm do esperado: o pequenocomputador no serviria mais apenas paraensinar crianas, mas tambm como umaplataforma alternativa para profissionaisexperientes desenvolverem seus projetos.

O resultado foi uma demanda muitomais alta do que os desenvolvedores pode-riam esperar, e adquirir um exemplar dos

F1. Viso geral da parte superior da placa decircuito impresso do Raspberry Pi.

F2. No detalhe, podemos ver que as eseras do chip dememria esto realmente soldadas sobre o SoC.

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primeiros lotes no Brasil foi praticamenteimpossvel. Felizmente, a Tato Eletrnica nosemprestou uma unidade importada paraque pudssemos manter o leitor da RevistaPC&Cia bem informado.

Conhea o Raspberry Pi

Um computador do tamanho de um cartode crdito, que roda Linux, com processador

ARM, que pode ser conectado a uma televiso

e capaz de executar boa parte das tarefas

realizadas em um PC de mesa comum, inclusive

reproduzir vdeos de alta definio. Talvez estaseja a maneira mais simples e direta de des-crever o que o Raspberry Pi. Mas, apesardo clich, neste caso uma imagem realmentevale mais do que 44 palavras. Veja na figura1 a viso geral da parte superior da placade circuito impresso do Raspberry Pi que

recebemos para este artigo.

Processador e memriaO escolhido para ser o crebro do

Raspberry Pi foi um SoC (System on aChip) da Broadcom chamado BCM2835,cujas especificaes tcnicas completasno sero liberadas para a comunidade.A fabricante somente disponibiliza estetipo de informao para seus parceiros,e mesmo assim eles precisam assinar umNDA (Non-Disclosure Agreement, ou

Acordo de No Divulgao). Uma pr-tica bastante comum na indstria.

Mesmo sem o datasheet completo,

alguns dados precisam ser informados. Por

isso, sabemos que o BCM2835 contm um

processador singlecore ARM1176JZFS e

uma GPU dualcore Videocore IV.

Integrante da famlia ARM11 e baseado

na arquitetura ARMv6, o processador AR-

M1176JZFS opera na frequncia-padro de

700 MHz (o overclock possvel) e conta

com uma unidade de ponto flutuante.Devemos lembrar que a ausncia de

um processador x86 implica na incompa-

tibilidade com todas as verses do Windo-

ws lanadas para computadores de mesa,

assim como com softwares compilados

para x86. Tambm no existe previso

para que o Windows RT (a verso para

tablets ARM do sistema operacional da

Microsoft) se faa compatvel. Em contra-

partida, diversas distribuies GNU/Linux

suportam este tipo de arquitetura e po-

dem ser instaladas no Raspberry Pi, comoo Gentoo, Fedora e Debian, que contam

com centenas de softwares compatveis

em seus repositrios.

A GPU Videocore IV compatvel com

as APIs OpenGL ES 1.1/2.0, OpenVG, capaz

de reproduzir o contedo de discos BluRay e

acelerar a de/codificao de vdeos no formato

1080p30 H.264 high-profile. A decodificao

via hardware dos formatos MPEG-2 e VC-1

tambm possvel, no entanto, como os codecs

no vm ativados por padro, preciso comprar

chaves de desbloqueio no site:www.rasp-berrypi.com. Se voc precisar destes codecs,

no se preocupe pois, com aproximadamente

R$12,00, voc consegue comprar ambos.

De acordo com a pgina de perguntas

frequentes (www.raspberrypi.org/faqs), a

GPU capaz de oferecer 24 GFLOPs de

computao de propsito geral, o que

seria equivalente ao desempenho grfico

oferecido pelo primeiro XBOX.

Caso o leitor esteja se perguntan-

do...no, ns no erramos ao indicar oposicionamento da memria RAM e do

BCM2835. Acontece que o chip com os

512 MB de memria LPDDR (400 MHz

por padro) que equipa o Raspberry Pi,

utiliza um encapsulamento do tipo PoP

(Package on Package), o que permite que

ele seja soldado sobre outro chip.

Isso mesmo caro leitor, o chip de memria

foi soldado sobre o SoC da Broadcom, que por

sua vez est soldado diretamente na placa

de circuito impresso (figura 2).

InterfacesComo podemos ver, a PCB (Printed Cir-

cuit Board) abriga uma grande variedade deconectores. No quesito vdeo, o RaspberryPi muito flexvel, pois oferece trs opesdiferentes de conectores: HDMI, vdeo com-posto e um para flat-cables de 15 vias, que dacesso a interface DSI.

Com o primeiro, o leitor j deve estar bemfamiliarizado, pois o HDMI encontrado na es-magadora maioria das televises vendidas nos

ltimos anos e tambm em alguns monitorespara computador. Alm disso, possvel utilizarum adaptador HDMI para DVI.

J o vdeo composto (conector tipoRCA), talvez no to familiar assim, depen-dendo da idade do leitor, foi includo noprojeto por motivos de compatibilidade, umavez que permite a conexo do Raspberry Piaos televisores mais antigos.

A menos que o leitor tenha experinciano desenvolvimento de solues embarca-das, bem provvel que a sigla DSI, do ingls

Display Serial Interface, seja uma total desco-nhecida. Esta interface utilizada em tabletse smartphones para conexo com a tela LCD.

H um conector P2 de 3,5 mm que servecomo sada de udio (s sada mesmo, micro-fone somente utilizando uma controladorade som USB). Ela til quando utilizamos ainterface de vdeo composto ou um adapta-dor HDMI para DVI, pois em ambos os casoso udio no transmitido pelo mesmo caboque a imagem. Como o nosso leitor bemsabe, o HDMI capaz de trasportar tantostreams de vdeo quanto de udio, por issoF3. esquerda, cabo com conector Mini-B,

e direita com conector Micro-B.

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quando utilizando essa forma de conexo, asada de udio analgico provavelmente noser usada. claro que nem todos os pro-jetos baseados no Raspberry Pi precisarode um displayobrigatoriamente.

A essa altura do campeonato, com certe-za o leitor j notou a presena de duas portas

USB 2.0 e tambm do conector da rede FastEthernet. Sim, voc no leu errado, a vazode rede mxima terica que o Raspberry Pioferece de 100 Mbps (ou 12,5 MB/s).

Caso voc esteja desapontado e se per-guntando porque eles no colocaram umarede Gigabit Ethernet, devemos lembr-lo deque estamos falando de um computadorde baixssimo custo, e altamente integrado.No existem barramentos externos aoBroadcom BCM2835, que o encarregadode todas as interfaces, inclusive da USB 2.0,

que onde a controladora de rede SMSCLAN9512-JZX est conectada. E, como onosso leitor sabe, o USB 2.0 oferece umavazo mxima terica de 60 MB/s (na prticano chega a 35 MB/s), o que no suficientepara um rede Gigabit.

Alm disso, todo o processamento dosdados que trafegam no barramento USB feito pela CPU (isso tambm vale para o seucomputador x86), portanto, quanto maiorfor a vazo, maior ser a carga despejadasobre o nico ncleo ARM do Raspberry

Pi, que no , nem de longe, o processadormais rpido que existe.Existe ainda um outro conector para

flat-cables de 15 vias localizado entre oHDMI e o conector de rede. Ele d acesso ainterface CSI-2 (Camera Serial Interface), quecomo o nome sugere, serve para conexode cmeras de vdeo, como as utilizadas emsmartphones e tablets.

E claro, no poderamos finalizar estaseo sem abordar antes o GPIO (GeneralPurpose Input/Output), que so pinos de

conexo programveis, cujo comportamentopode ser definido e controlado via software.Por isso dizemos que so pinos de propsitogeral (general purpose), pois fica a cargo doprogramador decidir se determinado pinoser uma entrada ou sada de dados, e qualser sua funo.

Localizado prximo ao conector RCA, oagrupamento GPIO do Raspberry Pi tem 26pinos, sendo que 17 deles podem funcionarno modo GPIO, os demais so de energia,aterramento, ou esto reservados para usofuturo. F4. Confra algumas vistas do Raspberry Pi em escala

1:1. Esse o tamanho real do sistema.

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A presena do GPIO permite utilizaro Raspberry Pi no desenvolvimento desolues de automao (pois possveller estados e realizar acionamentos), comouma ferramenta de introduo a robticae, considerando que as linhas GPIO estodiretamente conectadas ao BCM2835, o

usurio pode at mesmo criar uma placa deexpanso para o Raspberry Pi.Para mais detalhes sobre o funcionamen-

to do GPIO no Raspberry Pi, e tambm ou-tros tpicos (introduo a linha de comandodo Linux e noes bsicas de programaoem Python) recomendamos a leitura de umexcelente manual produzido por voluntrios,entre eles o prprio Eben Upton: http://downloads.raspberrypi.org/Raspber-

ry_Pi_Education_Manual.pdf.

ArmazenamentoOficialmente, o armazenamento do siste-ma operacional deve ser feito em cartes dotipo Secure Digital(SD), os mesmo utilizadosem cmeras digitais. Entretanto, j existemmaneiras de forar o carregamento do SOde pendrives ou HDs externos plugados naUSB, utilizando o carto SD apenas como

uma maneira de inicializar o Raspberry Pi.De acordo com Eben Upton, os cartes

microSD foram preteridos em favor dopadro SD, pois na mo de crianas elespoderiam ser perdidos ou quebrados maisfacilmente. Lembre-se que, desde o incio, oRaspberry Pi foi pensado como uma ferra-

menta educativa.

EnergiaA alimentao do Raspberry Pi feita

por meio de um conector do tipo USBMicro-B. Ele foi escolhido por ter se tornadoa conexo-padro para recarregadores decelulares e smartphones na Unio Europeia(o projeto do Raspberry Pi britnico), eportanto seria muito fcil uma pessoa j terum cabo desses em casa.

Mesmo no Brasil, muitos celulares j tra-

zem este tipo de conexo, e tambm no difcil adquirir um, caso voc ainda no tenha.Difcil, sim, explicar o nome do conector aolojista, pois aparentemente cada um se decidiupor um nome diferente. H quem chame depadro Nokia, outros de Carregador deMotorola V8, outros ainda apelam para umaltamente descritivo conector chatinho.

Veja, na figura 3,a diferena entre um caboUSB com conector Micro-B e Mini-B.

Mas, nem pense em plugar o Raspberryna USB 2.0 do PC, ou usar aqueles carrega-dores genricos de qualidade duvidosa. Paraligar o Raspberry Pi voc vai precisar de umafonte de 5 V que seja capaz de fornecer uma

corrente eltrica de pelo menos 700 mA,sendo que o ideal mesmo fica em tornodos 1000 mA a 1200 mA. Se voc tiver umtablet, ou um smartphone mais poderoso, bem provvel que a fonte dele seja capaz dealimentar o Raspberry Pi.

O uso de fontes de alimentao de baixaqualidade (ou com potncia insuficiente) uma das principais causas de travamentos ereboots aleatrios, registradas nos fruns doRaspberry Pi.

DimensesComo j dissemos, o Raspberry Pi tempraticamente as mesmas dimenses de umcarto de banco. A placa de circuito impressotem 85,60 mm x 56 mm (L x P). Junte issoao fato dele pesar apenas 45 gramas, e vocpercebe que ele cabe em qualquer canto damesa e tambm pode ser transportado deum lado para o outro no bolso da camisa.

Para que o leitor possa ter uma realnoo do quo compacto o Raspberry Pi ,veja a figura 4.

ModelosNa verdade, o Raspberry Pi ofereci-

do em duas verses diferentes, uma maissimples (Modelo A) e outra um poucomais completa chamada de Modelo B.

A amostra que testamos neste artigo do Modelo B, que vendido por US$ 35,00.

A verso de 25 dlares o Modelo A,que vem com apenas 256 MB de memriaRAM, uma porta USB 2.0 e no tem su-porte a rede. Tirando essas diferenas, o

hardware o mesmo do Modelo B.Como o Modelo A s comeou a sercomercializado a partir de 4 de fevereirode 2013, e somente para o Unio Euro-peia, pode ser que ele demore um poucopara chegar no Brasil.

Onde comprarPor enquanto, existem apenas dois

distribuidores oficiais do Raspberry Pino mundo, a Premier Farnell/Element14 e a RS Components, e no h ne-nhum tipo de cadastro de revendas, paraF5. Raspberry Pi vendido sem qualquer acessrio. O comprador

recebe apenas uma caixa plstica com o equipamento dentro.

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garantir preos menores por unidade nacompra de grandes quantidades.

Essa exclusividade gerou muitos proble-mas durante o lanamento, pois os sites deambos os distribuidores chegaram a ficarindisponveis devido grande quantidade deacessos. Alm disso, como no lanamento

no havia estoque no Brasil, os brasileirosque quisessem ter o seu Raspberry Pi pre-cisavam enfrentar um lento e caro processode importao (os distribuidores enviampara o Brasil). Alguns equipamentos chega-ram ao Brasil semanas depois da compra, ecom um absurdo preo final de, no mnimo,R$ 300,00.

Agora que o furor inicial do lanamentoj passou, a situao est bem mais tranquila,de modo que o Raspberry Pi Modelo B(o Modelo A no estava disponvel at o

fechamento da edio) j pode ser facil-mente comprado no Brasil por R$ 170,50mais o frete, j com todos os impostose taxas inclusos, por meio do sitewww.farnell.com.br.

Em uma simulao que fizemos, o fretemais barato para o endereo da redao daeditora ficou em R$ 9,77 via E-SEDEX. Noquesito forma de pagamento, estavam sen-do aceitos o PagSeguro e boleto bancrio.

O que comprar?

Ao adquirir um Raspberry Pi, o leitorreceber apenas uma pequena caixa comalguns impressos e o equipamento dentro(figura 5). Visando reduzir o preo deaquisio ao mximo, ele no acompanhanenhum tipo de perifrico, nem mesmo osmais essenciais, como a fonte de energiae o carto SD. Assim, para evitar que oRaspberry Pi do leitor funcione apenascomo um ineficiente peso de papel, prepa-ramos uma lista com o mnimo necessriopara que seja possvel ligar e comear a

utilizar o equipamento:Raspberry Pi;Fonte USB Micro-B (5V / 700mA

~ 1200mA);

Carto SD (pelo menos 2 GB);

Monitor / TV (HDMI ou vdeo

composto via RCA);Teclado e Mouse USB.

Se voc no tiver uma fonte compat-vel sobrando, saiba que a prpria Farnellvende um modelo capaz de oferecer 5V e 1000 mA, o nico entrave, porm, que at a concluso do texto no

haviam peas em estoque. Alm disso,ela tambm vende um carto SD de 4GB que vem de fbrica pr-carregadocom uma verso da distribuio GNU/Linux Debian 6 especialmente feita parao Raspberry Pi.

importante dizer, ainda, que o

equipamento tambm vem sem gabi-nete. Desse modo, melhor utiliz-losomente em superfcies no condutivas,uma vez que o contato direto de metaiscom a placa de circuito impresso podedanificar o equipamento. Se isso no forpossvel ou voc simplesmente quiserum gabinete, o leitor poder adquirir,tambm na Farnell, um exemplar fabri-cado em acrlico transparente. E, paraquem tem acesso a uma impressora3D, o site www.thingiverse.com j

rene uma boa variedade de modelosde gabinetes, que podem ser baixadosgratuitamente.

Para quem epara o que ele serve?

No comeo do artigo, ns contamospara voc porque o Eben Upton pensouem criar o Raspberry Pi. No entanto, elemesmo j admitiu ter visto a comunidadepropor usos que jamais lhe passariampela cabea. E voc sabe o que isso quer

dizer? Quer dizer que a sua imaginao o limite deste pequeno computador.O leitor pode perfeitamente com-

prar um Raspberry Pi, e utiliz-lo apenascomo se fosse mais um computadorpessoal. Ou, pode instalar um softwarechamado XBMC (xbmc.org) e transfor-m-lo em um competente HTPC.

Quer ir alm? Ento encare-o comoum incentivo para aprender a programarem Python, C/C++, Java e quem sabe atem Assembly. Apesar de ser um equi-

pamento novo, j existem inmeroslivros e tutoriais na Internet sobre

programao no Raspberry Pi.

Prefere trabalhar com hardware /

eletrnica? As possibilidade que os pinos

GPIO oferecem so enormes. O Raspber-

ry Pi pode ser utilizado como o crebro

de um pequeno rob, faculdades e escolas

tcnicas (SENAI e ETECs por exemplo)

podem se beneficiar muito com isso. Voc

tambm pode criar solues de automa-

o ao redor do Raspberry Pi e, quem

sabe, at mesmo fazer disso um negcio.

Definitivamente, o Raspberry Pi no somente para crianas. Experimentevisitar o frum (www.raspberrypi.org/phpBB3) e voc ver vrios projetossrios, inclusive alguns que se propema colocar o Raspberry para funcionarao lado de grandes sistremas SCADA

(Supervisory Control And Data Acquisition)utilizados em indstrias.Na verdade, no importa muito se o

Raspberry Pi atender todas as necessi-dades, de todos os projetos propostos.Se qualquer pessoa no mundo que tiveruma necessidade, conseguir comprar umRaspberry Pi e pelo menos comear adesenvolver algum tipo de soluo nele,o papel do projeto ter sido triunfalmen-te cumprido. Dizemos isso, pois, ele foicriado para fomentar a curiosidade e a

criatividade das pessoas, e mesmo queum projeto no d certo, a experinciade ter trabalhado um pouco com algodiferente j ser suficiente para essapessoa sair sabendo mais do que quandoentrou.

ConclusoComo pode um computador vendido

sem fonte, sem gabinete e que no rodaCrysis ter feito tanto alvoroo no mundoda informtica? Acreditamos que o fato de o

Raspberry Pi no ser nada, mas, ao mesmotempo, poder fazer parte de qualquer coisa,despertou o lado criativo de muita gente,que viu no pequeno computador umaoportunidade de tirar aquele projeto domundo das ideias e transform-lo em algoconcreto. Alm disso, claro que seu preobaixo ajuda bastante na sua popularizao.

Quando seu Raspberry Pi chegar, umprimeiro passo possvel que o leitor podedar, ler o artigo seguinte, onde mos-tramos como instalar um sistema ope-

racional GNU/Linux baseado em Debianespecialmente criado para o Raspberry Pi.Se voc quiser informaes mais deta-

lhadas em ingls leia o livro Raspberry PiUser Guide, do qual EbenUpton um dosautores. Alm disso, recomendamos que oleitor visite e participe de fruns, nacionaise internacionais. Em portugus temos olivro Primeiros passos com o RaspberryPI vendido na www.sabermarketing.com.br. Alm de boas fontes de ajuda,esses lugares geralmente so timasfontes de ideias. E

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Daniel Netto

D

epois da instalao do Raspbian (ba-seado no conhecido Debian Linuxwww.debian.org), no Raspberry,

o leitor ter acesso a um enormerepositrio de pacotes pr-compilados, comaproximadamente 35.000 programas a suadisposio, apenas a uma linha de comandode distncia, alm dos diversos softwares quej vm instalados por padro.

Preparando o carto SDA menos que voc tenha comprado um

carto SD com o sistema operacional pr--carregado, nem perca seu tempo ligandoo seu Raspberry Pi na expectativa de ver

a tela de POST e tentar entrar no BIOS.Sem um sistema operacional no carto SD,o Raspberry Pi simplesmente no inicia, eportanto nada mostrado na tela.

Lembre-se que voc no est lidandocom um computador tradicional, mas simcom um sistema embarcado baseado emARM. Ele no tem BIOS, e tambm notem uma etapa POST. Por isso, antes demais nada, precisamos preparar o cartoSD gravando a imagem do Raspbian nele,procedimento que precisa ser realizado em

outro computador.Os leitores que utilizam o sistema ope-racional Windows precisaro baixar umutilitrio chamado win32diskimager, alm daimagem do Raspbian, claro.

Raspbian:O sistema operacionaldo Raspberry

O Raspbian um sistema operacional

completo com interface grca, navegador de

Internet etc., otimizado para rodar no Rasp-

berry Pi. Neste artigo veremos como instal-lo

facilmente, passo a passo.

O Raspbian pode ser descarregadoa partir do sitewww.raspberrypi.org/downloads. Ao acessar a pgina, procure

pela verso Raspbian wheezy. Neste artigoutilizamos a verso mais recente que estavadisponvel at o momento, cujo nome dearquivo 2012-12-16-wheezy-raspbian.zip.

Enquanto o leitor aguarda os 483,61 MiBterminarem de ser descarregados, acessesourceforge.net/projects/win32diski-

mager e faa o downloaddo software. Averso mais atualizada disponvel para nsera a win32diskimager-v0.7-binary.zip.Aproveite tambm para plugaro carto SDno computador.

Quando os downloads terminarem, des-compacte ambos e execute com permissesde administrador o arquivo Win32DiskIma-ger.exe. Antes de prosseguir, certifique-seque o campo Device est indicando corre-tamente a letra de dispositivo atribuda aocarto SD (figura 1).

Clique no cone parecido com umapasta azul e navegue at o diretrio em quevoc descompactou a imagem do Raspbian(figura 2). Agora basta clicar no botoWrite,depois em Yes no dilogo de confirmao e

aguardar o trmino da gravao.

Preparao no LinuxNo GNU/Linux o procedimento para

preparar o carto SD bem mais simples.

F1. Confra se a letra de dispositivo

corresponde ao carto SD.

F2. Selecione a imagem

do Raspbian.

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Voc s vai precisar da imagem do Raspbiane do utilitrio dd, que j vem instalado porpadro em todas as grandes distribuies.

Antes de prosseguir, certifique-se dedesmontar qualquer partio pr-existenteno carto. Agora, abra um terminal, na-vegue at o diretrio em que o arquivo

2012-12-16-wheezy-raspbian.zip foi des-compactado, e execute o seguinte comando,com permisses de super usurio:

Primeiro BOOT

Quando a gravao terminar, retire ocarto SD do computador, insira no slot doRaspberry Pi e conecte o cabo de alimen-tao eltrica, o que imediatamente darincio ao boot.

O tempo de inicializao do Raspbianir depender da velocidade do seu carto,mas em geral no leva mais do que algunssegundos.

Por padro, na primeira inicializao oRaspbian carrega automaticamente sua ferra-menta de configurao, chamada Raspi-config

(figura 3). Isso s acontece automaticamen-te no primeiro boot, mas possvel execut-lamanualmente a qualquer momento, com oseguinte comando: $ sudo raspi-config

Nenhuma configurao mandatriapara o funcionamento do Raspbian, queneste ponto j est completamente funcional.Entretanto, trs opes merecem um poucode ateno:

A primeira dela chama-se expand_roo-tfs. Por padro, a partio do sistemaoperacional criada com apenas 1,75 GB

de tamanho, mas ao selecionar esta opoela ser redimensionada no prximo bootpara ocupar toda a capacidade do carto SD.

Outra configurao importante tem aver com o HDMI, e ela se chama overscan. bem provvel que ao iniciar o Raspbian pelaprimeira vez, exista uma moldura preta emvolta da imagem que aparece no monitor.Para retirar essa moldura, selecione a opooverscan e depois Disable.

E, para aqueles que no gostam trabalharcom sistemas operacionais e em ingls, possvel alterar o idioma do Raspbian para

# dd if=2012-12-16-wheezy-raspbian.img of = /dev/sdX bs=2MB

Onde: of=/dev/sdX deve ser substitudo pelonome de dispositivo atribudo ao carto SD emseu computador.

o portugus do Brasil por meio da opochange_locale. Na lista que ir aparecer,

procure pela opo pt_BR.UTF-8 UTF-8,selecione-a com a barra de espao do tecla-do e na tela seguinte marque pt_BR.UTF-8.

Com tudo configurado da forma quedesejar, selecione Finish e, caso voc tenhaalterado algum parmetro, reinicie para queas modificaes possam ser aplicadas. Apso reincio, utilize o nome de usurio pie asenha raspberrypara autenticar no sistema.Caso nenhuma alterao tenha sido feita, ologin ser feito automaticamente.

At esse ponto, o Raspbian conta ape-

nas com o usurio pi com a senha padrode raspberry. Uma boa prtica, logo noprimeiro login, alterar a senha do usurio pi.Para isso, realize o seguinte procedimento:

pi@raspberrypi ~ $ passwdMudando senha para pi.Senha UNIX (atual):Digite a nova senha UNIX:Redigite a nova senha UNIX:passwd: senha atualizada com sucessopi@raspberrypi ~ $

127 pacotes atualizados, 0 pacotes novos insta-lados, 0 a serem removidos e 8 no atualizados.

preciso baixar 131 MB de arquivos.Depois desta operao, 1.489 kB adicionais deespao em disco sero usados.Voc quer continuar [S/n]?

Tecle S para dar incio e aguarde at queo procedimento termine. Quando o promptficar disponvel novamente, a atualizao terterminado. Antes de partirmos para o ambien-te grfico, bom que o leitor conhea algunscomandos bsicos para gerenciamento depacotes no Debian. Para procurar por algum

software,execute o seguinte comando: $ apt--cache search Exemplo: $ apt-cache search htopA sada deste comando deve ser algo

do tipo:

Outra boa prtica regularmente checarse h atualizaes para ossoftwares instalados.Note que, para isso, necessrio ter acesso Internet. Primeiro atualize a rvore de pacotesdo Raspbian: $ sudo apt-get update

Assim que o prompt ficar disponvelnovamente, execute o comando: $ sudoapt-get upgrade

Este, sim, o comando que ir realizar aatualizao. No nosso caso estavam dispo-nveis 127 atualizaes, totalizando 131 MBque precisavam ser baixados:

aha - ANSI color to HTML converterhtop - interactive processes viewer

Instalaes de softwarespodem ser feitaspor meio do comando: $ sudo apt-get install

Exemplo: $ sudo apt-get install htopPara executar o programa htop (fi-

gura 4) que instalamos no exemplo, bastadigitar o nome dele e teclar ENTER: $ htop

Para remover um software que estejainstalado, execute o seguinte comando: $sudo apt-get remove

Exemplo: $ sudo apt-get remove htop

Ambiente grficoPara acessar o ambiente grfico, execute

o seguinte comando: $ startx

F3: Tela do utilitrio de confgu-

rao Raspi-confg.

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Como o leitor pode ver na figura 5,o Raspbian oferece um agradvel ambientegrfico baseado no LXDE. Logo na rea detrabalho temos os cones dos principaissoftwares, que vm instalados por padro.O IDLE e o IDLE 3 so os ambientes dedesenvolvimento do Python 2 e 3, respecti-

vamente (figura 6).Scratch (figura 7) uma linguagem deprogramao desenvolvida no MIT (Mas-sachusetts Institute of Technology) que, por

meio de um ambiente de desenvolvimento

grfico, pode ser utilizada para criao de

histrias interativas, jogos etc.O navegadorde internet padro o Midori, um browserque visa ser leve e rpido.

Na rea de trabalho, tambm est ocone que d acesso loja de aplicativosexclusiva para o Raspberry Pi, a Pi Store

(figura 8). Apesar de ainda no ter umagrande variedade de softwares, a proposta muito boa, pois, qualquer desenvolvedorpode enviar seu software para l.

ConclusoSeguindo os passos propostos neste

artigo, o leitor ter as ferramentas bsicaspara colocar seu Raspberry Pi para funcionar.A partir deste ponto, voc pode seguir qual-quer direo, afinal, trata-se de um sistema

Debian completo, com acesso a uma enormervore de pacotes e apesar do Raspbian sera distribuio oficial, no hesite em experi-

mentar outros sistemas operacionais, comoo Arch Linux ARM e tambm o RaspberryPi Fedora Remix.

F4: Htop: um til visualiza-

dor de processos.

F5: Viso da rea de trabalho

do Raspbian.

F7: Ambiente de desen-

volvimento do Scratch.

F6: Ambientes de desenvolvimento

do Python 2 e 3.

F8: Pi Store, a loja de aplicativos

para o Raspberry Pi.

E

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Componentes

As bras pticas de plstico no

possuem as mesmas caracte-

rsticas das fibras de vidro,

apresentando, alm de uma

atenuao de sinal maior, uma faixa pas-

sante reduzida.

Isso signica que essas bras no po-

dem ser usadas com a mesma ecincia na

transmisso de dados a longa distncia, o

que as levou a um abandono relativo nosltimos anos.

No entanto, com a utilizao cada vez

maior de sistemas digitais de controle nos

veculos automotores e outros meios em

que os sinais devem ser transmitidos a

curta distncia, essas bras encontraram

um novo campo de aplicao, revelando-

-se inclusive mais vantajosas do que as

bras pticas de vidro.

Soma-se a isso o fato de terem sido

desenvolvidas novas tecnologias capazes

de produzir bras baratas de resistncias

com graus de atenuao e faixa passante,

o que as torna ideais para este novo campo

de aplicaes.

As novas bras so feitas com ncleos

de Polimetilmetacrilato ou PMMA, en-volvidos por um polmero baseado em

uoreto de carbono.

A Siemens Cupoex a fabricante

dessas bras, com caractersticas que

permitem seu uso em ambientes com

temperaturas entre -20 e +85 graus

Celsius.

Fibras pticas de Plstico:Alternativa importante para curtas distncias

O baixo custo das fibras pticas

de plstico e algumas caractersticas

adicionais importantes tornam este

tipo de fibra ideal para usos espec-

ficos como, por exemplo, o automo-

tivo, onde os sinais no precisam ser

enviados a distncias muito longas

e o prprio ambiente tem caracters-

ticas adversas. As fibras de PMMA, da

SIEMENS, tornam-se uma alternativa

interessante para o projetista, como

veremos neste artigo

F1. Campos de aplicaes das POF

(fbras pticas de plstico).

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Componentes

Observe na fgura 1 vrios campos de

aplicaes das bras pticas de plstico

(POFs). Lembramos, ainda, que as bras

pticas encontram uma larga gama de

aplicaes mdicas e em controles in-

dustriais.

Vantagens dasfibras pticasEm um ambiente sujeito a elevados

nveis de interferncias eletromagnticas,

como o que encontramos em carros, os

os de metal conduzindo sinais so muito

mais sensveis que as bras pticas.

Isso quer dizer que nos sistemas de

controle do funcionamento do veculo,

sinalizao e mesmo segurana, o uso de

bras pticas tem vantagens.

As fibras pticas so insensveis

interferncias, tanto dos circuitos eltricosdo prprio carro quanto dos externos.

Mais do que isso, estas bras, em caso de

acidentes ou problemas fsicos, no cau-

sam curto-circuitos que possam signicar

mais uma questo de segurana e para o

prprio funcionamento do veculo.

Desta forma, o uso das fibras nos

circuitos de controle que envolvem a

transmisso de sinais dentro de um ve-

culo oferecem uma gama de vantagens

que no alcanada quando se usam os

comuns de metal.Dentre as principais vantagens das

bras pticas de plstico ou POF (Plastic

Optical Fiber), temos:

Cabos mais leves; Elevada capacidade de transmisso

de dados (at 150 Mbit/s);

Imunidade EMI/RFI;

No h o fenmeno do cruzamen-to de informaes entre fibras

(crosstalk);

Isolao eltrica completa; No h faiscamentos.Alm disso, o manuseio e instalao

das fibras pticas de plstico mais

simples.

Componentes associadosPara possibilitar o uso das bras em

sistemas de comunicaes de curta dis-

tncia, a Siemens desenvolveu uma srie

de componentes eletrnicos especcos.

Estes componentes fazem tanto o pro-

cessamento dos sinais quanto a emisso

dos sinais pticos e recepo.

Emissores

Os diodos emissores de luz (LEDs)usados no trabalho com as POFs devem

ter caractersticas especiais.

F2. Transmissores

para POF.

F3. Circuito para exci-

tao do SFH757.

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Componentes

A Siemens tem os seguintes tipos de

diodos para este tipo de onda de emisso:

SFH450 950 nm; SFH756 660 nm; SFH757 660 nm.Na fgura 2 so mostrados dois exem-

plares. Para o SFH757 temos, na fgura

3, um circuito prtico de aplicao ondeportas NAND separadoras so usadas

na excitao a partir de sinais lgicos de

entrada.

Este transmissor pode ser usado para

o envio de dados em bras pticas pls-

ticas a distncias de at 100 metros com

uma velocidade de at 50 Mbits por se-

gundo (100 Mbits/s com circuito de pico).

FotodetectoresA Siemens possui na sua linha de pro-

dutos para operar com POF um fotodiodorpido PIN (SFH250), um fototransistor

(SFH350) e tambm um fotodetector

integrado com sada TTL (SFG551/1). Na

fgura 4 temos um circuito prtico utili-

zando o fotodetector integrado SFH551/1.

Conforme podemos ver pelo seu

diagrama de blocos, este componente

possui um Schmi-Trigger incorporado,

o que garante uma sada de sinal com

transies rpidas de modo a compensar

os defeitos do cabo sobre o sinal ptico,

que tende a um arredondamento de suaforma tanto pela atenuao quanto pelo

efeito das trajetrias mltiplas do sinal,

veja na fgura 5.

ConectoresA linha de conectores disponvel serve

para os emissores e para os receptores.

Na fgura 6 temos os tipos que tm uma

abertura de 2,2 mm para funcionar com

bras padronizadas de 1 mm. Estes co-

nectores possuem microlentes, ou seja,

lentes moldadas de modo a permitir umacoplamento eciente.

ConclusoNa transmisso de dados a curta

distncia em ambientes crticos sujeitos

a elevado nvel de interferncia, ou ainda

onde o baixo custo importante, o uso

da bra ptica de plstico (POF) uma

alternativa a ser estudada.

Mais informaes sobre o assunto po-

dem ser encontradas no site da Siemens:

www.siemens.com

.

F4. Circuito de aplicao

para o SFH551/1.

F5. Arredondamento do

sinal ptico na sada.

F6. Tipos de conectores para uso com

as POF. (Dimenses em mm).

E

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Componentes

Diodos de PotnciaDizer que um diodo convencional

um semicondutor de estrutura PN, cujafuno permitir a passagem de correnteem um nico sentido (direto), e que paraisso ocorrer necessria uma tenso mni-ma aproximada de 0,7 V (para diodos deSi), no nenhuma novidade. Mas, paraos diodos de potncia, algumas das carac-tersticas de funcionamento, desprezadasnos diodos de sinal, tornam-se signicati-vas. A gura 1 mostra um pequeno diododa Semikron utilizado em conversoresCC. Normalmente a aparncia dos diodos

de potncia segue esse padro, mudandoapenas o tamanho do encapsulamento,proporcionalmente potncia.

Na gura 2 vemos, na estrutura dodiodo de potncia, uma terceira camada.A camada N extra intermediria de

baixa dopagem e sua funo aumentara capacidade do componente quandoaplicado em tenses elevadas.

Essa camada acrescenta uma parcelaresistiva ao diodo, quando em conduo.Alm disso, a rea da seo transversal

das junes maior do que a de um diodo

Alexandre Capelli

Semicondutores

IndustriaisA demanda de mercado vem exigindo um aumento significativo na

velocidade dos processos fabris. Inversores vetoriais, redes Field Bus e CLPs

so apenas alguns exemplos das tecnologias desenvolvidas para atender

essas necessidades. Mas no importa o quo sofisticada seja a tecnologia

de controle desses processos, a etapa final precisa sempre de um drive de

potncia. Caso o drive no possua uma performance compatvel, toda a

tecnologia de controle estar desperdiada.

Esse elo entre controle e potncia sofreu grandes avanos tecnolgicos

nessas ltimas dcadas. Pensando nisso, elaboramos este artigo para mos-

trar o princpio de funcionamento dos semicondutores mais importantes

da rea industrial.

normal, pois a corrente circulante tambm maior, e isso agrega uma parcela capa-

citiva ao diodo quando em bloqueio. Agura 3 ilustra o circuito eltrico equiva-lente a esse modelo.

Essas caractersticas no desejveispodem atrapalhar a forma de onda dacomutao de um diodo de potncia (gu-

ra 4), porm, como o dispositivo acionadopor ele geralmente robusto, isso no

dever afetar o funcionamento.Mesmo assim, veremos mais adiantealgumas tcnicas de ltragem e amor-tecimento dos transientes provocadospela comutao dos semicondutores depotncia.

F2. Estrutura do diodode potncia.

F1. DiodoSemikron.

F3. Comportamento dodiodo, na prtica.

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A resistncia e a capacitncia parasi-tas formadas em um diodo de potnciapodem gerar sobretenses no circuito,principalmente quando chaveamos cargasindutivas. Os diodos denominados soft--recovery minimizam esses efeitos, sendoque sua resposta da ordem de poucos

s de atraso na comutao.

TiristoresAo contrrio do que muitos pensam,

tiristor no o nome de um componente,mas sim de uma grande famlia deles.Basicamente, qualquer semicondutor dequatro camadas, na sequncia p n p n, pode ser considerado um tiristor.Existe uma innidade de tipos e modelos

de tiristores no mercado. Neste artigo,estudaremos apenas os principais: SCR,

TRIAC, GTO, e MCT.

SCR (RetificadorControlado de Silcio)

O SCR um dos membros dafamlia dos tiristores. Podemos denir

esse componente como sendo um diodoreticador, cuja conduo pode ser con-trolada atravs de um terceiro terminaldenominado gate.

A estrutura bsica do SCR mostra-da na gura 5. Notem que temos quatro

camadas na sequncia p n p n. Paraentender melhor o princpio de funcio-namento de um SCR, a gura 6 fornecea analogia de funcionamento com a asso-ciao de dois transistores.

Inicialmente, ambas as bases dos doistransistores (T1 e T2) esto abertas, isto, sem polarizao. Desse modo, ambosesto em corte, portanto no h correntecirculando entre A (anodo) e K (catodo).A partir do momento que injetamos umpequena corrente degate (IG) na base de

T2, um processo de realimentao se ini-cia. A corrente IG, que est entrando pelabase do transistor NPN T2 faz com queesse transistor entre em conduo. Umavez conduzindo, sua corrente de coletor(IC2) a mesma corrente que sai da basede T1. Por ser um transistor PNP, quandoa corrente sai da base passa a conduzir.

Agora a corrente de coletor de T1 somada corrente IG, que j no maisnecessria para assegurar o processo.Mesmo com a retirada de IG, ambos os

transistores permanecero em conduo

indenidamente. Apenas quando corta-mos a alimentao desse circuito, que

ambos voltaro ao estado inicial do corte.Cabe lembrar que esse um modelo te-rico. Na prtica seria invivel utilizarmosesse circuito de modo til, pois a correnteentre A e K seria a mesma de Ib, que, porser uma corrente de base, no pode atingirvalores altos.

Os invlucros dos SCRs utilizados naindstria raramente so do tipo TO 220. Agura 7 mostra um clssico encapsulamen-to industrial do tipo rosca. A prpria rosca,alm de servir de xao nos dissipadores

de calor, o terminal de anodo. O catodo

F4. Forma de onda(comutao).

F5. Estrutura do SCR e princpioelementar de disparo.

F6. Modelo anlogo ao SCRcom 2 transistores.

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Componentes

o o mais grosso, normalmente feito

em malha para facilitar seu manuseio.Podemos notar mais dois os nos, sendo

um deles ogate e o outro o o adicional decatodo. A inteno desse o extra de catodo

a possibilidade de enviar os sinais pre-sentes no catodo para circuitos de controle.

Como esses circuitos so de alta impedn-cia, no h necessidade desse o ter uma

grande seo transversal (grosso). Casoos os degatee extra de catodo no estejamidenticados, basta conrmarmos com o

multmetro qual est ligado junto ao cabodo catodo. Logicamente, esse o extra e ooutro ogate.

Outra possibilidade de invlucro o mdulo de potncia (Power Blocks). Agura 8 ilustra um power block que com-porta em seu interior dois SCRs ligados deacordo com o circuito exposto no compo-nente. Essa tcnica facilita a manutenodos equipamentos industriais e, como

veremos mais adiante, podemos encontraruma innidade de modelos de tiristores

na forma depower blocks.Um outro tipo de invlucro, porm

bastante antigo, do tipo disco de porce-lana, exibido na gura 9.

A gura 10 traz a curva caractersticado SCR, na qual se pode notar que bas-

tante semelhante do diodo reticador

normal. No sentido reverso, por exemplo, exatamente igual. Temos uma pequenacorrente de fuga, e o ponto de ruptura(mxima tenso reversa). J no sentido di-reto, a nica diferena est na presena deIG (corrente necessria ao disparo), e VBO.

Parmetros bsicos do SCRDe um modo geral, todos os par-

metros referentes aos SCR podem seraplicados aos demais tipos de tiristores.Para quem trabalha na rea de desen-volvimento, esses parmetros devem serconsiderados no projeto.

Tenso de disparo (VBO

) a tenso mxima que podemos ter

entre A e K para que o dispositivo no

conduza quando no h disparo. Caso atenso VBO exceda o limite, o SCR condu-zir mesmo sem pulso nogate.

Tenso mximareversa (V

BR)

a tenso que pode ser aplicada entreA e K, sem causar dano no componente.

Corrente mximade conduo (I

AK)

a mxima corrente que o SCR pode

conduzir. Neste caso, temos que dividiresse parmetro em outros trs: correntemxima direta em RMS, corrente mdiadireta e corrente de pico.

Temperatura mxima deoperao (T

max)

a temperatura limite de operaonormal do SCR. Caso ela seja ultrapassa-da, podero ocorrer disparos indevidos(no comandados), ou ainda ter incio oprocesso de avalanche com a queima

do componente.

ItEssa caracterstica descreve a ca-

pacidade mxima de corrente em umdeterminado intervalo de tempo, ondeo componente atinge a mxima potnciadissipvel. O It o resultado da integraldo quadrado da corrente de anodo nesseintervalo de tempo ( idt).

Essa tambm uma caractersticafundamental para o tcnico ou engenheiro

de desenvolvimento, pois atravs dela

F7. SCR GE, depotncia.

F8. Mdulo Power blockcontendo dois SCRs.

F9. SCR antigo tipo dedisco de porcelana.

F11. ParmetroIt.

F10. Curva caractersticade um SCR.

F12. Gate perifrico circular. Havia umaquecimento demasiado antes da corrente

espalhar-se por todo semicondutor.

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que podemos dimensionar os dispositivosde proteo (fusveis, disjuntores, etc.)do projeto.

Vamos explorar mais esse conceito atra-vs de um exemplo prtico. Antes, porm, bom saber que quando desenvolvemosprojetos com SCRs (ou tiristores e chaves

estticas, de um modo geral), devemoslevar em considerao que uma proteosomente pode ser considerada ecaz, caso

ela atue em um tempo menor que meiociclo de senoide (t < 8 ms). Na prtica, o

bom projetista ainda acrescenta um fatorde segurana, limitando esse tempo a 6 ms(tipicamente). A gura 11 mostra o exem-plo do surto. O valor da corrente ecaz :

Esse outro conceito que vale a pena serexplorado mais detalhadamente. Quandoo SCR inicia o processo de conduo, acorrente surge ao redor do gate e, ento,espalha-se radialmente at preencher todaa rea do catodo. Nos SCRs (e tiristores emgeral) antigos, por facilidade construtiva,

ogate era colocado na periferia da estru-tura cristalina (gura 12).

Dependendo da velocidade de cres-cimento da corrente IAK (di/dt), ocorriauma dissipao de potncia muito grandeprximo aogate, antes da corrente ocupartoda a rea disponvel do anodo (seocondutora do SCR). Esse fenmeno da-nicava o componente. Atualmente, os

SCRs so construdos com uma estruturadenominada interdigital (gura 13), isto, ogate colocado no centro do cristal e

ocupa uma rea maior. Com essa tcnica,os tiristores modernos possuem uma taxa(di/dt) muito maior que os antigos.

Corrente demanuteno (I

H)

Uma vez disparado, o SCR necessitade uma corrente mnima para manter seuestado de conduo, aps a retirada dopulso de disparo. Essa corrente chamadacorrente de manuteno.

Corrente mnimade disparo (I

GK)

a corrente mnima necessria, entregate e catodo, para levar o SCR ao estadode conduo.

Tenso mxima entre gate

e catodo (VGK)Esse um parmetro muito impor-tante no desenvolvimento de circuitoscom SCRs, pois o excesso de tensoentre gate e catodo pode danificar ocomponente. Normalmente a tenso dedisparo encontra-se entre 0,7 V e 2,0 V, etemos vrios modos de proteger o SCRcontra sobretenses de gatilho. A gura14 mostra alguns deles.

Tempo de disparo (ton

) e

tempo de desligamento (toff)Quanto maior for a capacidade decorrente do SCR, maior a rea das suas

junes (seo condutora).Na mesma proporo, as capacitn-

cias parasitas formadas por essa junoprovocam um atraso, tanto no tempo deconduo quanto no desligamento.

Portanto, o tempo necessrio para oSCR sair do estado desligado e atingira conduo (ton), e o tempo de desliga-

Suponha que o surto mximo previstoseja 6 kA, isto , Ip = 6000 A.

O valor de It adotando 6 ms comotempo mximo admissvel, ser:

Portanto:

Isso signica que esse valor deve ser

superior ao It do fusvel a ser utilizadocomo proteo nesse circuito.

Taxa mxima decrescimento da tensodireta V

AK(dv/dt)

Quando o SCR atua no chaveamen-

to de cargas indutivas, picos de tensopodem surgir nos terminais de anodo ecatodo. Ainda neste artigo veremos comoeliminar tais picos, porm a amplitudeda tenso de pico, juntamente com a ve-locidade em que essa tenso surge (dv/dt), podem danicar o componente, caso

esteja acima da especicao.

Taxa mxima decrescimento de (di/dt)

Analogamente, o SCR sensvel va-

riaes de corrente assim como tenses.F13. Gate central e de maior rea

(interdigitado).F14. Protees

de gatilho.

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Componentes

mento (to

) so fatores limitantes entrea velocidade do circuito de comando ea carga.

Circuitos dedisparo de SCRs

Existem n maneiras de se disparar

um SCR. Caso o leitor procure tais circui-tos em livros de Eletrnica Industrial, irdeparar-se com circuitos formados porRC (deslocamento de fase), transistor uni-

juno como gerador de pulsos, e outrosmais. Respeitando todo o excelente con-tedo terico-prtico dessas obras, que

demonstram tais tcnicas com nalidade

didtica, atualmente eles no so maisutilizados na indstria.

Na verdade, at mesmo circuitos in-tegrados dedicados funo de disparode tiristores (tal como TCA 785) j estototalmente ultrapassados. Com a utiliza-

o dos transistores MOSFET nas etapasde potncia, e que evoluiu para os IGBTs(que sero vistos neste artigo), os pulsosde disparo so retirados da prpria placade controle (CLP, CPU, CNC, etc) via umainterface analgica. Essa tcnica tambminclui os SCRs. Por essa razo, seria im-

possvel analisar neste mesmo artigo taistcnicas, portanto, para que o leitor tenhauma ideia do funcionamento dinmicodo SCR, representaremos os circuitos dedisparo apenas em um diagrama de bloco.

A figura 15 ilustra um SCR sendodisparado aos 30 da senoide. Notem que,

por ser reticador, o SCR no conduz osemiciclo negativo na carga, e necessita-mos de um novo pulso de disparo a cada30 do semiciclo positivo, pois quando asenoide passa pelo ponto zero, o SCR desligado.

TRIAC (triodo AC)O TRIAC outro tiristor que foi muito

aplicado na indstria em acionamento demotores de corrente alternada. Emboraainda possa ser encontrado em algumas

etapas de potncia dessa natureza, essecomponente j est quase totalmentesubstitudo por IGBTs.

Hoje, entretanto, o modo mais usualde encontrarmos os TRIACs na indstria no formato de chaves estticas.

O TRIAC pode ser montado em vriosencapsulamentos (inclusive em TO 220,e no pequenino TO 92). Sua estrutura

bsica constituda por dois SCRs ligadosem antiparalelo. A gura 16 exibe essaassociao.

O seu princpio do funcionamento eparmetros pertinentes so iguais aos doSCR. Como existem dois SCRs dentro daestrutura, cada um deles pode conduzirum semiciclo da senoide (tanto positivocomo negativo). A figura 17 mostra acurva caracterstica desse componente, ea gura 18 ilustra seu comportamento di-nmico atravs de um disparo de 30. Cir-cuitos como esse foram muito utilizadosno controle de potncia para cargas AC.Como veremos mais adiante, o TRIAC

atualmente utilizado (em sua grandemaioria) como chave esttica (SSR SolidState Relay) e seu disparo, portanto, ocorresempre imediatamente aps o incio decada semiciclo.

GTO (Gateturnoff Thyristor)

O GTO um tiristor contemporneoao SCR. Ambos foram criados no nal da

dcada de 50 e incio da dcada de 60. Aocontrrio do SCR, porm, o GTO no foi (e

nem ) muito utilizado. Sua principal ca-

F15. Comportamento dinmico de um SCRquando disparado a 30 em uma rede AC.

F16. Estrutura interna esmbolo do TRIAC.

F17. Curva caractersticado TRIAC.

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racterstica poder bloquear a conduoatravs de comando no terminal degate.Enquanto que o SCR, uma vez disparado,somente pode ser desligado quando nofornecemos a corrente de manutenomnima (IH(corte da alimentao ou curto--circuito entre os terminais de anodo e

catodo, por exemplo)), o GTO pode serligado e desligado atravs de um nicoterminal degate. A gura 19 apresenta osmbolo do GTO, e a gura 20 mostra asua estrutura polarizada para a ligao(conduo) e o desligamento.

A grande desvantagem do GTO, etalvez o motivo pela sua baixa utilizao, a capacidade muito limitada de bloqueartenses reversas. Geralmente, quandoo tcnico ou engenheiro de desenvolvi-mento emprega um GTO em determinado

circuito, ele vem ligado em srie com umdiodo retificador normal, tcnica quecompensa essa decincia. A gura 21explica a razo dessa baixa capacidadede bloqueio. Como podemos notar, paraque o GTO entre em bloqueio aps aconduo, portadores aps a conduo,portadores livres (lacunas) que esto nascamadas centrais do dispositivo, devemser atrados pelo gate provocando o res-tabelecimento da barreira de potencialna juno J2. Fisicamente, para termos

lacunas sucientes, essas junes teriamde ser muito grandes, o que deixaria oGTO extremamente lento (devido s ca-pacitncias parasitas). A m de evitar esse

fenmeno, cristais n+ so introduzidos naregio p+ do anodo, criando uma regiointermediria n- e o terminal de anodo.

Essa tcnica proporciona uma baixs-sima impedncia na juno J1 quandoo GTO polarizado reversamente ,tornando-o muito rpido no desligamen-to. O efeito colateral, entretanto, que

temos uma juno (J3) com regies muitodopadas, o que limita a capacidade debloqueio para tenses reversas.

MCT (MOSControlledThyristor)

Assim como o GTO, o MCT pode serligado e desligado via comando de gate,porm, conforme vemos na sua estruturade funcionamento, na gura 22, seugatedeve ser excitado por tenso, e no por

corrente (como no GTO). Cabe lembrar

que essa a diferena bsica de funcio-namento entre transistores MOS (efeitode campo) e bipolares, isto , o transistorMOS polarizado atravs de uma tenso(degate) e o bipolar atravs de uma cor-rente (de base).

O MCT pode ser de canal P (P-MCT)

ou N (N-MCT).

F18. Comportamento dinmico do TRIAC quando disparadopor 30 (sincronizados com a rede) em uma tenso AC.

F19. Smbolodo GTO.

F20. Mecanismo estruturalde disparo e corte do GTO.

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Componentes

Analisando o funcionamento do mo-delo da gura 22, vemos dois MOSFETs:

um de conduo (ON-FET) e o outro decorte (OFF-FET).

No P-MCT, o ON-FET tambm decanal P. Isso signica que ao aplicarmos

uma tenso negativa nogate do disposi-tivo, o ON-FET injeta uma corrente de

base no transistor NPN, levando o tiris-tor conduo. Como qualquer tiristor,caso haja uma corrente de manutenosuciente, ele permanecer nesse estado

indenidamente. Para deslig-lo basta

aplicar uma tenso positiva degate, o queativar o OFF-FET. Assim, a tenso Vbe do

transistor PNP cai a zero, o que provoca odesligamento desse transistor, interrom-pendo o processo de realimentao. Ofuncionamento para o N-MCT anlogo.

O MCT, embora com limitada capa-cidade de bloqueio em tenses reversas,facilitou os mecanismos de controle dedisparo em relao ao GTO. Alm disso,a estrutura intrnseca do MCT compos-ta por uma associao de milhares declulas em paralelo em uma mesmapastilha. A gura 23 mostra apenas uma

dessas clulas. Essa tecnologia construtivaatribuiu a esse componente um grandelimite de di/dt.

FiltrosA seguir segue relao de ltros:

Taxa de crescimentos dv/dtQualquer componente que atua como

chave em cargas indutivas sofre o efeitoda alta taxa de crescimento de tenso,em um pequeno intervalo de tempo (dv/

dt). Os tiristores, de um modo geral, noconstituem nenhuma exceo.A gura 24 ilustra o exemplo de um

TRIAC atuando como chave em umacarga indutiva. Notem o Spike formadodevido grande dv/dt.

O circulo tpico para eliminar esseefeito o Snubber, que nada mais doque a associao de um resistor em sriecom um capacitor. O princpio de fun-cionamento simples, pois o capacitorope-se variaes de tenso. Quando a

tenso tende a subir de modo rpido, ela amortecida pelo capacitor. O resistorem srie serve como limitador de correntepara o capacitor. Caso ele no estivessepresente, o capacitor poderia ser destru-do por excesso de corrente.

O clculo do valor do resistor e docapacitor que formam o Snubber dependede muitas variveis, porm, na indstriaesses componentes j vm montados emum mesmo encapsulamento (gura 25), eseu valor pode ser facilmente determina-

do atravs de tabelas aplicativas.

F21. Estrutura intrnsecado GTO.

F22. Modelodo MCT.

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Os valores usuais so:

A gura 26 mostra a diferena da se-noide quando o Snubber ligado.

Taxa de crescimentode corrente (di/dt)

Tanto a taxa de crescimento de tenso(dv/dt) como a de corrente (di/dt), alm dedeformarem o sinal, podem comprometera vida til do componente chaveador.

A taxa de crescimento de correntepode ser eliminada atravs de um peque-

no indutor em srie com a carga. Obvia-mente, ele somente se faz necessrio se acarga for resistiva (lmpadas, resistncias,etc). O princpio de funcionamento tam-

bm elementar, pois o indutor ope-sea variaes de corrente atravs do campoeletromagntico formado por ele. Nessecaso, o indutor passa a ser um amorte-

100 R 1 kTpico: R = 100

10 nf C 1 FC = 22 nF

F25. Snubberencapsulado.

F26. Spikes elimina-dos pelo Snubber.

F27. Protees simultneascontra dv/dt e di/dt.

F28. Estrutura

do IGBT.

F24. Carga indutiva provocaspikes na senoide.

F23. Estrutura intrnseca de umaclula do MCT canal P.

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Componentes

cedor de (di/dt), pois antes, uma cargapuramente resistiva passa a ter uma par-cela indutiva (indutor de ltro). A soluo

denitiva est no uso simultneo est no

uso simultneo das duas protees, isto, Snubber e indutor de ltro (gura 27).

SSR Rel

Prs

Longa vida Disponvel em uma infinidade de formatos

Compatvel com a lgica dos CIs Alta imunidade a EMI e sobretenses

No h repique de contatos Baixo custo por contato

Alta velocidade Vrios modos de alimentao

Baixa EMI Disponvel com extrema alta tenso e

Silenciosa corrente

Alta resistncia mecnica Baixa resistncia no estado on

Alta isolao entre entrada e sada Baixa capacitncia na sada

Contras

Necessita de dissipadores Baixa expectativa de vida

Alto preo de contato Tempo de atuao longo

Alta corrente residual Repique de contatos

Alta capacitncia de sada Barulho

Alta resistncia no estado onChaveamento gera EMI

Baixa resistncia mecnica

IGBT (Insulated GateBipolar Transistor)

O IGBT no da famlia dos tiris-tores. Embora possua quatro camadas,essas esto na sequncia p n n p,e no p n p n como no tiristor. O

IGBT alia duas qualidades: pequenaperda na conduo (caracterstica dostransistores FET), e alta velocidade deoperao (caracterstica dos transistores

bipolares).Na verdade, esse componente um

hbrido entre um transistor bipolar

e um FET. A sua estrutura bsica estilustrada na gura 28.

Comparando-se essa estrutura com ade um MOSFET convencional, podemosnotar que a diferena que a regio N-tem sua condutividade modulada porinjeo de lacunas a partir da regio P-,visto que J1 est diretamente polarizada.Essa grande condutividade gera umamenor queda de tenso em comparaoa um MOSFET.

A gura 29 apresenta um exemplo

da resposta dinmica do IGBT.Um fato importante que, na inds-tria, os IGBTs raramente so emprega-dos de forma individual. Normalmente,esses componentes vm encapsulados naforma de mdulos de potncia contendoseis IGBTs (gura 30). Essa tcnica utilizada porque, na maioria dos casos,os IGBTs so usados como etapas depotncia de sada dos inversores de fre-quncia (acionamento de motores CA).

SSR (Solid State Relays)Os SSRs (Rels de Estado Slido)diferem dos rels eletromecnicos pelofato de no apresentarem partes mecni-cas mveis. Essa caracterstica j atribuiuma grande vantagem em relao ao releletromecnico, quanto velocidade deoperao. Como a estrutura interna de

F29. Curva dinmicado IGBT.

F30. Mdulo de potnciaIGBT para inversores.

F32. Chave esttica monofsicapara 25 A.

T1. Comparativoentre SSR e Rel.

F31. Tipos mais comunsde sadas do SSR.

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um rel de estado slido feita de semi-condutores (componentes estticos), elepode operar com velocidades bem maisaltas que o rel eletromecnico.

H duas categorias de rels de estadoslido: mdulos I/O, e chaves estti-cas. Ambas so largamente utilizadas

na indstria, sendo a primeira delas debaixa potncia, e emprega como inter-face entre o comando digital e pequenascargas (solenoides, lmpadas, eletrovl-vulas, etc). As chaves estticas possuemo mesmo princpio de funcionamentodos mdulos I/O, porm so projetadaspara operar com alta potncia.

Normalmente, as cargas de umachave esttica so grandes motores, ougrandes bancos de resistores.

Os semicondutores que formam

as chaves estticas podem ser os maisdiversos. A gura 31 mostra as quatroverses de sada mais comuns. A gu-ra 32 revela o aspecto de uma chaveesttica monofsica, onde podemosnotar uma tampa plstica que umaproteo contra choques eltricos (safety F33. Duas chaves estticas: uma com comando DC e outra com AC. Ambas

com a entrada de comando isolada opticamente da sada.

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Componentes

cover). Os furos permitem a medida dastenses sem a necessidade de remooda proteo.

As chaves estticas podem ser monoou trifsicas. Tambm podem ser en-contradas para aplicaes em DC e AC.A gura 33 exibe o diagrama de blocos

de duas chaves estticas, uma delas comcomando AC. Geralmente, as chavesestticas possuem um LED prximo aosterminais de comando em que a chaveest ligada. Alm da praticidade funcio-nal, tambm podemos considerar comooutra medida de segurana.

A figura 34 mostra a estrutura deduas chaves estticas trifsicas.

Notem que ambas possuem o circuitoSnubber j incorporado, dispensandosua instalao externa, e alm disso,

o circuito detector de cruzamento dezero. Essa tcnica muito importantepois, quando utilizamos cargas AC, essadeve ser ligada apenas no cruzamento doponto zero da tenso da senoide , e des-ligada no cruzamento do ponto zero dacorrente. Com esse recurso, reduzimos asinterferncias nos demais sistemas (EMI)e aumentamos a vida til da carga.

Ainda com base nas gura 33 e 34,

podemos notar que ambas tm suassadas com TRIACs. Essa a forma mais

comum do SSRs.A primeira dica que damos ao tc-nico ou engenheiro de desenvolvimento quanto proteo de chave esttica. Podeser um semicondutor, necessariamente, ofusvel associado chave deve ser do tipoultrarrpido. A segunda dica quando corrente de pico. Como regra prtica,ao escolher uma chave esttica, sua cor-rente de pico deve ser, no mnimo, dozevezes maior que a corrente nominal. Poresse motivo, o parmetro It das chaves

estticas (j comentado em SCRs) muitoimportante em seu dimensionamento.Ainda tentando ajudar os desenvol-

vedor

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