Circuito Integrado 555... aquele com muito mais de 555 utilidades !!!

Esse circuito integrado pode ser usado como um temporizador ou como um oscilador, dependendo de como foi configurado.
Existem 3 modos de funcionamento, vou tentar explicar da forma mais simples possível cada um deles. Seja como temporizador ou oscilador o circuito possui dois estados possíveis na saída GND (ou Terra ou 0 Volts) e VCC (que é a voltagem de entrada, podendo variar de +5V até +15V), é uma saída binária ou digital, porque não possui valores intermediários. Para os interessados em outros circuitos e muitas boas dicas sobre o CI 555, veja o site (em inglês) http://www.555-timer-circuits.com/ de onde eu obtive as imagens desse post.

1) Modo "Astável", esse nome estranho indica que nenhum dos dois estados é estável, isso é, o circuito não ficará com a saída indefinidamente em GND ou em VCC. O tempo em que ele ficará em cada um dos estados é controlado por dois resistores e um capacitor. Como ele não estabiliza em nenhum valor então o circuito funciona como um oscilador gerando um sinal de onda quadrada na saída.
O tempo de duração dos ciclos alto/baixo depende da escolha do conjunto Resistores/Capacitor e seguem as seguintes fórmulas (resistências em Ohms e Capacitância em Farads):
Tempo ciclo alto (segundos) = 0.693 x (R1 + R2) x C1
Tempo ciclo baixo (segundos) = 0.693 x R2 x C1
Frequência= 1.44 / ((R1 + R2 + R2) x C1)

2) O segundo modo é o "Monoestável" e isso significa que um dos estados ficará estável, isso é, não mudará até que o circuito seja reiniciado (Reset), o tempo em que ele levará para sair do estado instável é controlado por um conjunto Resistor/Capacitor, ao final desse artigo eu explico a fórmula para calcular esse tempo. Nesse modo o circuito funciona como um temporizador porque ele fica durante um tempo em um estado e depois passa para o outro e não muda mais (pelo menos até que seja reiniciado o temporizador).
Como calcular o tempo do conjunto Resistor/Capacitor (resistência em Ohms e Capacitância em Farads):
Tempo (segundos) = 1,1 x R1 x C1

3) O último modo se chama "Biestável" e funciona sem controle de temporização, isso significa que ele trabalha como uma chave de duas posições e ele precisa ser acionado externamente para mudar de estado já que os dois estados possíveis são estáveis, isso é, não mudam com o tempo. Esse modo pode ser usado como uma forma de eliminar ruído de um interruptor mecânico. Os resistores no esquema servem para manter em alto o sinal enquanto os interruptores não são acionados.

Nos próximos artigos vou falar sobre outros circuitos integrados que podem ser muito úteis nos projetos de eletrônica.

Circuitos Integrados... Todos a bordo !!!

O transístor permitiu a evolução dos equipamentos eletrônicos que eram baseados em válvulas a vácuo e que constantemente se queimavam necessitando sua reposição que deixava o circuito fora de operação, com o passar do tempo diversos circuitos especializados em resolver problemas comuns foram desenhados e amplamente utilizados, como eles se baseavam em transistores e o núcleo desses componentes podiam ser combinados para formar um conjunto de transistores em um espaço bem reduzido, foram criados os ICs "Integrated Circuits" (ou em português CIs, "Circuitos Integrados"), como o próprio nome já diz, esse componente é criado juntando num pequeno espaço um circuito que resolve um problema específico.

A interação destes circuitos com o mundo exterior é feita por meio de pinos que ficam expostos, o corpo desses circuitos pode ter diversos formatos padronizados que são escolhidos de acordo com o tipo de placa de circuitos usada no projeto. Os mais comuns para os praticantes de eletrônica como Hobby são os DIP ou DIL (Dual Inline Package) no qual o circuito está dentro de uma caixa retangular (geralmente preta) e possui pernas metálicas dos dois lados, o número de pernas varia de acordo com o circuito integrado. Esse padrão é muito útil para a prática do hobby pois nos permite utilizar esses dispositivos nas placas de protótipo (Protoboard) sem a necessidade de soldar o componente em uma placa de circuitos. Nas placas de protótipo as ligações entre os componentes é feita por meio de fios, vou abordar mais detalhes em um artigo específico.
Existem diversos tipos de encapsulamento, veja na imagem a seguir.

Mesmo no caso das placas de circuito impresso podemos utilizar soquetes que possuem o mesmo tamanho e número de pernas que os circuitos integrados que vamos usar, assim não corremos o risco de queimar os circuitos mais sensíveis no processo de solda e também permite a fácil substituição desses componentes caso ele venha a se danificar ou quando apenas desejamos utilizá-lo em algum outro circuito, segue uma imagem de alguns sockets DIP, com diferentes pinagens.

Para conhecer o funcionamento de um circuito integrado é importante ler o seu "manual" que é conhecido pelo termo "Datasheet", geralmente é um documento em formato PDF que contém os detalhes técnicos mais importantes sobre o componente. Existem diversos sites especializados em armazenar esse tipo de documentação e localizar esse tipo de informação na internet é muito fácil.

Para quem está iniciando, um alerta, tome cuidado com os circuitos "prontos" que você encontra na internet, eles podem conter erros ou terem sido projetados para alguma variação do circuito integrado que você pretende utilizar, por exemplo: alguns circuitos possuem faixa de tensão e corrente de trabalho diferentes de acordo com o modelo fabricado, ou seja, o mesmo circuito com o mesmo nome pode ter sido construído para operar em ambientes diferentes, as vezes o fabricante muda apenas uma letra ou número para indicar essa variação. Recomendo que antes de colocar para funcionar você verifique na documentação se está tudo dentro do esperado... ou então não ligue pra isso, seja "vida loka" e saia ligando o circuito exatamente como no projeto, mas já fique sabendo que algum dia você pode ter uma surpresa desagradável.

Vou escrever mais sobre alguns circuitos integrados em especial, não dá para falar sobre todos porque são muitos, vou selecionar os que eu já conheço bem e que já utilizei em meus projetos.

Transistores... O início de uma nova era !!! mas isso já faz muito tempo...

O ritmo de postagem ficou bem mais lento agora... mas foram muitas informações para filtrar e condensar, porque esse assunto é bem complexo... vamos lá !!!
Esses componentes são muito importantes nos circuitos eletrônicos, porém eu ainda conheço pouco sobre como utilizá-los de forma correta e eficiente.
Vou passar para vocês os usos práticos que eu aprendi e como integrar isso com seu projeto.
Imaginem um transistor como se fossem dois diodos interligados, bom, não é tão simples assim, mas a teoria é essa... o diodo possui dois polos dopados e funcionam como semicondutores, o transistor possui três polos, podem ser PNP (Positivo-Negativo-Positivo) ou NPN (Negativo-Positivo-Negativo) que indicam a polaridade dessas três partes do componente, ele possui três pinos conectados a esses polos que são identificados como C (Coletor), B (Base) e E (Emissor).

A Base é a região central e menos dopada do transistor, o Coletor é um pouco mais dopado e o Emissor mais que todos eles... todo mundo dopado? que isso? e porque isso poderia me interessar? bem... quando zeramos a carga entre Coletor e Base a energia entre Emissor e Base é cortada, quando é aplicada uma carga entre Coletor e Base a dupla Emissor/Base passar a conduzir energia, mais do que isso, ele consegue conduzir mais energia do que a primeira dupla, com isso temos uma espécie de "torneira" que controla o fluxo de energia sem ser afetado por ele.

Dessa forma um transístor pode ser usado como se fosse um tipo de "fechadura eletrônica," você tem uma entrada (Coletor/Base) que indicará se a corrente deve ou não passar pelo outro lado (Emissor/Base) e também qual a intensidade de energia deve passar por lá. Acredito que o maior uso que eu identifiquei até o momento em meus projetos foi a possibilidade de acionar pequenos motores elétricos, isso ocorre porque eu não posso alimentar um motor diretamente da saída de um microcontrolador, isso poderia facilmente danificar esse circuito integrado. A solução é usar o sinal gerado pelo microcontrolador como entrada em um transistor que vai permitir ou não a passagem de energia para o motor, mas essa energia virá da fonte de  alimentação (ou bateria) para o motor passando apenas pelo transístor, não será usada a energia que passa por dentro do microcontrolador para que este não seja danificado. A alimentação direta é bem simples, aqui está um circuito de exemplo.

A possibilidade de girar o motor nos dois sentidos inclui a complexidade de ter que inverter a polaridade da energia que vai chegar ao motor, isso pode ser controlado por meio de uma H-Bridge, esse é um circuito bem conhecido e que se utiliza de vários transistores para controlar o motor podendo realizar a inversão de rotação, em lugar de se utilizar apenas uma saída do microcontrolador que controla se o motor será ligado ou não, utilizaremos duas saídas que nos dá quatro possibilidades sendo elas motor parado, girando no sentido horário, girando no sentido anti-horário e um último estado que, dependendo do circuito, pode deixar o motor travado (como se fosse um freio) ou em um estado que não se deve utilizar porque queimaria os transistores da H-Bridge. Voltaremos a esse assunto quando eu estiver escrevendo um artigo sobre motores DC, por enquanto saiba apenas que existe essa possibilidade e que existem circuitos integrados que implementam essa H-Bridge de forma a reduzir significantemente a complexidade dos projetos, a única preocupação adicional é com a dissipação do calor gerado por esses circuitos.
Até a próxima !!!

LEDs... Aquelas "lampadinhas" pequeninas que estão invadindo o mundo !!!

Já falei sobre os diodos, hoje volto ao assunto de forma bem direcionada para um tipo especial, os Diodos Emissores de Luz , mais conhecidos pela sigla LED, estes são diodos que possuem como característica mais importante a emissão de luz quando a energia flui por ele. Antigamente a maioria dos LEDs coloridos possuía seu corpo plástico da mesma cor que ele emitia, hoje em dia a maior parte dos LEDs que encontro possuem um corpo transparente, mas o funcionamento continua o mesmo, visto que ele é construído para emitir uma onde de luz na frequência daquela cor (sim, a Luz é uma onda e possui frequência, cada cor tem uma frequência diferente e a luz branca é a união de luzes com todas as frequências).
O simbolo do LED é parecido com o diodo com a inclusão de duas setas que simbolizam a luz saindo do LED, veja abaixo:

É importante entender que a geração de uma luz colorida não é o mesmo que emitir uma luz branca fazendo ela passar por uma lente ou filtro colorido, o que esses filtros fazer é bloquear as frequências das outras cores e deixar passar apenas as frequências de uma determinada cor. O mesmo acontece quando vemos uma superfície pintada com uma cor, por exemplo, o vermelho, ver um objeto vermelho significa que aquela tinta possui a capacidade de absorver (em outras palavras, não refletir) as outras cores, refletindo apenas a luz na frequência da cor vermelha, como só essa onde é refletida em nossos olhos. Portanto percebemos que existe uma diferença entre gerar uma luz com determinada cor e refletir apenas uma cor absorvendo todas as outras, esse conceito é importante para entender o que se segue.

Nos LEDs, as diferentes frequências, e por isso as diferentes cores, são conseguidas usando materiais e técnicas diferentes para cada um deles. Existe um tipo especial de LED que é chamado LED RGB, que na verdade são 3 LEDs dentro da "caixa" de um LED só, dessa forma temos 4 pólos (ou pinos) um deles é comum (que pode ser o positivo[ânodo] ou negativo[cátodo] de acordo com o tipo, veja na imagem) aos 3 LEDs e os outros 3 pólos são ligados a cada um desses LEDs internos, o interessante é que ao acionar mais de um LED temos a mistura das cores e a intensidade de energia em cada um deles modifica a quantidade de cor que cada um contribui na formação da cor resultante. O nome RGB vem das  iniciais de Red, Green e Blue (Vermelho, Verde e Azul) que são os componentes primários das cores. Você pode estar se perguntando "mas minha professora no primário disse que Verde não é cor primária, é o Amarelo", não se preocupe com isso, ela estava certa... quando se fala de mistura de tintas, mas isso não é verdade quando falamos de misturar frequências de onda do espectro luminoso, por isso eu falei que era importante entender como as cores se comportam de forma diferente como fonte de luz (no nosso caso os LEDs) ou como reflexão de luz (qualquer objeto colorido), por isso mesmo que apesar de usar o padrão RGB para geração de luz existe outro padrão de cores chamado CMYK para tinta ou toner de impressoras, esse padrão usa as cores Ciano (Cian=um azul claro), Magenta (Magenta=é um tom de rosa), Amarelo (Yellow=dispensa apresentações) e Preto (K=Key, não me pergunte o motivo, mas é preto mesmo) essas cores combinadas vão cancelando a reflexão de outras e gerando as imagens coloridas, se você achou o assunto interessante então pode fazer uma pesquisa rápida na internet que você vai achar um montão de informações sobre isso, eu achei muito interessante mas um pouco complexo para se entender todos os detalhes envolvidos.

Voltando aos LEDs, eles funcionam em uma faixa de energia entre 2,7V a 3,3V e você não deveria ligar em uma tensão maior que essa nem inverter a polaridade para que seus pequenos LEDs não se apaguem de vez. Quando estivermos usando microcontroladores (como no caso do Arduino) as saídas são geralmente de 5V e quando queremos usar essa saída para alimentar um LED devemos utilizar um resistor para que essa tensão seja reduzida, podemos usar a regra abaixo para fazer o cálculo da resistência ideal (na prática você pode variar um pouco para encontrar no mercado o resistor mais próximo do valor calculado). Apesar da tabela para cálculo das resistências, na prática eu tenho substituído LEDs de uma cor por outra nos circuitos sem alterar os resistores, eles funcionam mas talvez sua vida útil fique comprometida, acho que quando construímos algo apenas para efeito de testes isso não faz muita diferença, mas se a proposta é construir um aparelho profissional, então é hora de começar a fazer as contas.


R = (Vin – Vled) / A

R = resistência que deve ser ligada em série com o LED (ohms)
Vin = tensão contínua de entrada
Vled = queda de tensão no LED (veja tabela)
A = corrente no LED em Amperes

Cor	Vled
Infravermelho	1,6V
Vermelho	1,6V
Laranja	1,8V
Amarelo	1,8V
Verde	2,1V
Azul	2,7V
Branco	2,7V

Diodos... a base dos semicondutores !!!

A definição dos diodos diz que ele é feito por um cristal semicondutor, isso indica que o material conduz ou não energia de acordo com certas condições, e que cada uma das suas faces é "dopada" com um tipo de material diferente causando a polarização dessas faces, isso indica que haverá um lado positivo e outro negativo, que coisa mais chata, não disse muita coisa, não é mesmo?
Vamos tentar de novo mostrando suas características práticas e a mais marcante é que eles só permitem a passagem da energia em um único sentido, como se fossem uma dessas válvulas que permitem a passagem de água ou ar em um sentido mas bloqueiam no outro, ou como a catraca de uma bicicleta que gira livremente em um sentido mas trava no sentido oposto.
Observe no seu símbolo que parece uma seta que aponta para o fluxo permitido, do  positivo para o negativo.

Eles foram a base para a criação dos transístores que posteriormente foram a base para a criação de circuitos integrados e finalmente os processadores que fazem os computadores "pensarem", portanto vemos que sua criação foi muito importante.
Um dos usos mais interessantes que já vi para esses componentes é a ponte que converte a corrente alternada em corrente contínua, isso é feito com quatro diodos que criam dois caminhos alternativos para a energia passar, caso a energia esteja no ciclo positivo ela flui por um caminho, mas quando chega no ciclo negativo os diodos invertem o caminho fazendo com que o diferencial na saída continue sempre positivo de um lado e neutro do outro, coloquei uma imagem desse esquema quando falei sobre fonte de alimentação, vamos revisar isso aqui. Observe na figura como isso acontece na imagem abaixo.

Os diodos também podem ser usados na entrada da alimentação do circuito evitando que a energia passe por ele caso alguém ligue a alimentação invertendo os polos. Existem diversos tipos de diodo como o Diodo Zener que limita a passagem máxima de tensão a uma determinado valor, o Foto Diodo (similar ao fotoresistor) e o Diodo Emissor de Luz (LED). Não vou entrar em muitos detalhes por enquanto, deixando para falar mais quando for usar esse componente em algum circuito no futuro, só vou detalhar os LEDs porque eles são muito usados nos circuitos eletrônicos, mas isso fica para o próximo artigo, aguardem!!!

Capacitores, qual a sua capacidade? Não temos capacidade, temos capacitância !!!

Os capacitores são componentes que possuem a característica singular de armazenar energia temporariamente quando alimentados e descarregar essa energia gradativamente quando a alimentação é cortada. Essa energia é armazenada na forma de um campo eletrostático, é como se acumular energia para usar mais tarde. A quantidade de energia armazenada varia de acordo com a característica do componente, existem diversos tipos de capacitores que são classificados de acordo com a sua construção. A unidade de medida usada é o Farad (quando um coloumb causa a diferença de um volt, entendeu? não? nem eu, mas não se preocupe, isso não é fundamental para entender o básico), o Farad é uma unidade tão grande para ser usada em circuitos práticos que precisamos usar medidas como MicroFarad (uF), NanoFarad (nF) ou PicoFarad (pF).
Aqui estão os símbolos dos capacitores, mais abaixo você vai entender a diferença entre eles.

Como a energia será descarregada depois de armazenada, se ele acumular muita energia então terá a propriedade de atenuar frequências, ou seja, quando uma corrente oscila o capacitor tente a suprir a falta da energia nos momentos de queda, dessa forma ele torna a disponibilidade de energia mais uniforme.

Veja nessa foto de alguns tipos de capacitores, se você olhar em uma placa de computador reconhecerá rapidamente os capacitores eletrolíticos.

Os capacitores de cerâmica e os de poliéster são os de valores menores e são usados para reduzir ruídos de alta frequência, esse dois não tem polaridade (seus dois polos podem ser usados tanto no negativo quanto no positivo). Já os capacitores eletrolíticos possuem polaridade definida que é indicada no seu corpo e características como a voltagem para o qual foi construído, eles são usados para manter estável correntes mais altas e estão presentes em todos os circuitos de fontes de alimentação. Capacitores que armazenam pouca energia também podem ser usados para gerar frequências um pouco mais altas, trabalhando como uma base de tempo para um circuito oscilador, se for necessária uma frequência ainda mais alta, então usamos cristais que são mais precisos que os capacitores. A forma de identificar o valor de um capacitor varia um pouco, nos capacitores cerâmicos eles estão escritos mas possuem um padrão, os dois primeiros números são a dezena e a unidade, o terceiro número é um multiplicador que indica a quantidade de zeros que precisam ser adicionados e opcionalmente existe uma letra que indica a tolerância conforme a tabela abaixo.

Os capacitores de poliéster possuem um código de cor que é parecido com aquele usado para os resistores, veja as tabelas que nos indicam como identificar as características desse tipo de capacitor.

Existem "super-capacitores" que estão sendo usados para fornecer energia como se fossem baterias, a maior vantagem é que eles se carregam rapidamente, mas ainda custam caro para o mercado.
Preste muita atenção quando for trabalhar com capacitores eletrolíticos, especialmente os maiores, eles podem estar carregados de energia mesmo após cortado o seu fornecimento e vão descarregar toda essa energia em você, caso entre em contato com os seus polos. Esse é o tipo de capacitor usado naqueles objetos que dão choque nas pessoas por brincadeira (canetas, livros, etc..) e os de maior capacidade são usados nas armas de auto defesa, os chamados Tasers, tanto aqueles que precisam ser encostados na pessoa quando aqueles que dispararam agulhas com fios e logo em seguida a energia é descarregada.
Outros tipos de capacitores existente são os capacitores variáveis, assim como os resistores variáveis eles existem no formato que o seu ajuste é feito pelo usuário do equipamento, como por exemplo no ajuste de estações de rádio dos equipamentos mais antigos que ainda não possuem sintonia digital, e outros que servem para fazer ajustes finos nos circuitos e depois de ajustados não se mexem mais, geralmente esse ajuste é feito por meio de uma chave de fenda.

Lâmpadas incandescentes... A resistência iluminada !!!

Esse tipo de lâmpada funciona como uma resistência, na verdade aquele filamento que fica incandescente dentro do tubo de vidro é uma resistência, exatamente como temos nos chuveiros elétricos e ferros de passar roupa. Ao oferecer resistência para a passagem da corrente elétrica o material precisa dissipar essa energia na forma de calor, como o filamento metálico é muito fino o calor faz com que ele fique em brasa, ele só não queima porque existe uma coisa que diminui esse aquecimento na lâmpada... ou melhor... não existe... porque nesse caso estamos falando de vácuo ou ausência de ar. O vácuo é um bom isolante térmico e é transparente, portanto é uma opção muito boa para uma lâmpada.

As lâmpadas incandescentes também possuem um símbolo nos esquemas eletrônicos.

Olhando uma lâmpada você consegue ver pelo vidro o filamento metálico que eu comentei, é aquela pequena mola esticada entre duas hastes, quando observamos que a mola se partiu é sinal que a lâmpada "queimou" e não funcionará mais.

 Alguém aqui se lembra do lampadinha? Aquele assistente do professor Pardal? a cabeça dele era uma lâmpada... eu sempre fiquei pensando como ele não se quebrava, ou como uma lâmpada pensava? e mais admirado em como os desenhistas davam tantas expressões para um objeto daquele!!! mas, voltando ao assunto, esse tipo de lâmpada tem sido substituída por não ser muito eficiente, justamente pela irradiação de calor, hoje em dia se recomenda o uso de lâmpadas fluorescentes ou de LEDs (que serão discutidos em outro artigo), as novas tecnologias estão substituindo esse tipo de lâmpada em todos os lugares onde antes eram comuns como lanternas e carros.

Já chega de resistências... no próximo artigo  começamos a falar sobre os capacitores.
Até a próxima, pessoal !!!

Resistores variáveis... As vezes resistem muito, as vezes pouco e outras vezes nada !!!

Esse tipo de resistor tem a propriedade de variar a resistência a medida que se desloca o seu manipulador que vai de nenhuma resistência até chegar ao valor máximo para o qual foi fabricado. Quando ele é usado para variar a potência, chamamos o componente de "potenciômetro", quando é usado para variar a corrente, não chamamos ele de "correntômetro" porque esse nome é muito feio, chamamos ele de reostato. Apesar de todos esses termos, na prática, acabamos chamando todos eles de potenciômetros independente do uso.

Símbolos do resistor variável

Você poderá observar pelas fotos que ele é formado por uma parte fixa onde podem ser conectados os valores mínimos e máximos em cada extremidade e uma parte móvel onde temos o resultado dessa seleção. Se a gente colocar uma tensão de 5v no máximo e 0v no mínimo, então ele deveria nos dar uma saída de 1v quando estivermos a 20% de distância do mínimo, correto? Bem... mais ou menos... isso depender de como o componente foi construido.
De acordo com a sua construção a variação pode ocorrer de forma linear ou logarítima. No primeiro caso a resistência é diretamente proporcional ao movimento executado, se a gente fizer um gráfico relacionando a resistência com a posição do seletor o resultado será uma linha reta. No segundo caso a resistência varia mais devagar no início e mais rapidamente no final, gerar um gráfico disso revela uma curva logarítima.


Formatos
Existem vários formatos de resistores variáveis, os mais comuns são aqueles com botões que giramos para aumentar o som de aparelhos antigos (porque hoje em dia é tudo digital) ou no formato deslizante como naquelas mesas de som que os DJs usam para mixar o áudio de duas fontes distintas. Outro tipo parecido são os trimpots (trim=ajuste fino, pot=potenciômetro) eles costumam ser menores e presos diretamente nas placas de circuito impresso, geralmente o usuário não tem acesso direto a eles pois são usados apenas para ajustes internos do circuito no qual foi inserido. É comum ver em placas de circuito esses elementos com uma espécie de tinta sobre ele que serve para "selar" o ajuste que foi feito pelo fabricante evitando que ele se desloque acidentalmente e também para mostrar ao técnico que alguém já "fuçou" a regulagem, portanto... sejam discretos e se não resolveu quando você mexeu, tente colocar na mesma posição novamente.

 TrimPots em dois formatos diferentes.

Potenciômetros simples e duplo
 

 Potenciômetros deslizantes

Uso em aparelhos de som
No caso dos controles de volume, utilizamos potenciômetros logarítimos, eles permitem um ajuste fino dos volumes mais baixos onde que o ouvido humano é mais sensível e depois de certo ponto faz com que o volume seja aumentado mais rapidamente pois a gente já nem repara mais porque está alto pra caramba e não estamos mais pensando direito. Para os controles da graves, agudos e balanço o mais indicado são os potenciômetros lineares.

Uso em Joysticks
Os joysticks antigos possuiam quatro botões do tipo liga/desliga um para cada direção possível, isso fazia com que as movimentação ficassem muito "mecânicas", era quase como usar um teclado, já faz um bom tempo que os joysticks são analógicos, eles funcionam com um par de potenciômetros que atuam nos eixos vertical e horizontal, para um circuito digital como um microprocessador ou microcontrolador saber a posição atual se usam, geralmente, conversores analógico/digital que basicamente convertem a tensão que passa pelo potenciômetro em um valor numérico, o único ajuste necessário é saber a posição central, ou de "repouso" do joystick já que os valores lidos dependem das referências de mínimo e máximo para cada um dos movimentos (acima/abaixo e direita/esquerda).

Aprofundando um pouco
O que já vimos é suficiente, mas se quer entender um pouco mais, continue lendo.
Falei no início que o resistor variável pode ser usado para variar a corrente ou a tensão, vamos ver como isso funciona analisando um esquema simplificado de cada caso.

No esquema (a) vemos como podemos variar a corrente, isso é analisado naquele ponto com a letra A onde colocamos um "Amperímetro" que é um aparelho que mede quantos Amperes estão passando naquele ponto. O resistor variável é indicado por R1 e existe um resistor R2 que simboliza uma carga qualquer que está sendo consumida de forma a existir alguma resistência no sistema quando a gente chegar no mínimo.
No esquema (b) podemos ver como limitamos a tensão, isso é feito ligando os valores mínimo e máximo em cada uma das pontas do resistor variável R e a medida em Volts pode ser feita no ponto com a letra V.

Bom, até a próxima...

Fotoresistores... Da luz até a resistência !!!

Os fotoresistores (as vezes chamados de fotocélulas) são dispositivos que possuem a característica de variar o valor da resistência no circuito em que está inserido de acordo com a quantidade de luz que incide sobre ele. Esses componentes são usados em muitas situações, a mais comum talvez seja aquele circuito que acende uma lâmpada quando a luz do sol desaparece e apaga pela manhã quando ele torna a ser iluminado.
Esse tipo de componente pode ser utilizado em circuitos simples abrindo muitas possibilidades pois pode identificar não apenas a luz solar mas qualquer outro tipo de iluminação de forma a indicar, por exemplo, quando a iluminação do ambiente foi desligada e acionar algum dispositivo nessa situação ou até mesmo servir como um sensor de passagem, para isso deve ser mantida uma fonte de iluminação constante para que o circuito possa detectar quando algum objeto interrompe a luz.

Símbolos do Fotoresistor

Imagem de um Fotoresistor, existem outros modelos onde a célula sensível a luz fica dentro de uma pequena caixa metálica cilíndrica com um vidro (ou plástico) protegendo, essa é mais adequada para uso ao ar livre. Quando estivermos vendo os circuitos ligados aos microcontroladores e ao Arduino voltaremos a falar sobre esse componente e como ele pode ser integrado a uma aplicação prática.

Resistores... Vive la résistance !!!

Os resistores são componentes eletrônicos que tem a propriedade de dificultar (oferecer resistência) a passagem de energia elétrica por ele. Comparando a uma conexão de água ele seria mais ou menos como se existisse um sistema de pás tipo uma turbina a ser girada no meio do fluxo e quanto mais difícil girar o eixo desse obstáculo maior a dificuldade (ou resistência) para a passagem de água fazendo com que o líquido flua com menor velocidade. Resistores são parte da eletrônica analógica da qual eu havia comentado que não sou profundo conhecedor, mas é importante saber ao menos que eles são necessários quando preciso acionar um LED que deveria trabalhar na faixa de 2,5V até 3,7V e meu sinal é de 5V. Se eu ligar o LED diretamente nessa tensão ele vai queimar, pode ser que não queime no primeiro acionamento, dependendo do LED, mas sua vida útil será drasticamente reduzida em função de estar trabalhando acima da sua especificação.

Existem diversos tipos e formatos de resistores, vamos aos mais comuns e que veremos nos projetos aqui. Tipo comum para solda em placa por meio de furos, esse é o tipo mais simples e é esse que o vendedor vai te entregar quando você pedir um resistor e não disser que tipo você está procurando, a única pergunta que geralmente eles fazem é de quantos Watts você quer esse resistor, o mais comum é de 1/8W mas existem outros valores que são escolhidos de acordo com o projeto.

Existem também resistores no formato SMD (componentes que são soldados na superfície da placa) vou escrever outro artigo sobre o assunto quando estiver falando sobre placas de circuito impresso e solda, por enquanto vamos ficar apenas com o primeiro modelo. Os resistores possuem um código de cores que identifica suas características, possuem 4 ou 5 faixas, as 3 ou 4 primeiras indicam o valor da sua resistência em Ohms (Que pode ser representado pela letra grega Ω ou apenas pela letra R) e a última indica o percentual de tolerância, esse valor indica qual a variação da resistência especificada é tolerada no processo de fabricação, os valores de 20%, 10% e 5% são usadas em resistores comuns, resistores que exigem maior precisão tem tolerância de 2% ou 1%. O único caso que eu já vi exigir resistores de precisão foi um circuito que convertia sinais digitais em analógicos para simular uma placa de som usando uma porta paralela de computador.

Existem alguns tipos especiais de resistores que serão descritos em artigos próprios como os resistores fotossensíveis e os resistores variáveis.

Símbolos do resistor:

Após ver a tabela abaixo você finalmente vai entender porque tinha um monte de pecinhas com listras coloridas na placa daquele aparelho que você abriu e não conseguiu mais fechar.

Elementos básicos da eletrônica... conhecendo as peças do quebra-cabeça

Introdução aos componentes básicos

Vou descrever alguns elementos básicos da eletrônica, caso você já seja um "Hobbista" a algum tempo, pode pular todo esse blá, blá, blá... mas se ainda está começando conseguirá aqui algumas dicas bem valiosas que podem evitar muita dor de cabeça e perda de material no futuro.
Vou escrever sobre resistores, capacitores, diodos, transistores e alguns circuitos integrados. Os artigos serão bem básicos e, como sempre, bem práticos com informações estritamente necessárias para entender pra que servem e onde usar, nada de detalhes técnicos chatos, esses você encontra nos Datasheets (arquivos, geralmente em formato PDF que contém os dados técnicos de um componente eletrônico) ou sites com documentação especializada.
Sobre os componentes de eletrônica analógica eu vou comentar o sobre a minha experiência própria, visto que sempre trabalhei mais com eletrônica digital as informações serão básicas e mínimas porém valiosas para quem está iniciando pois não vou sobrecarregar vocês com termos técnicos e fórmulas complexas.
Sobre circuitos integrados vou falar sobre o contador 555 e portas lógicas da família TTL, mais adiante vou escrever sobre microcontroladores e outros circuitos, nesse próximos artigos vou levar em consideração só o mais básico, posso adiantar que não será possível detalhar demais todos eles já que para isso seria necessário um curso de lógica que fica completamente fora do foco desse blog.
Os elementos básicos como resistores, capacitores, diodos e transistores possuem símbolos padronizados que são usados nos projetos dos esquemas dos circuitos (as vezes chamados de esquemático, uma palavra que eu acho muito estranha acho que é porque a palavra em inglês para isso é "Schematic"). A medida que eu for escrevendo os artigos sobre os componentes vou postar também o símbolo dos mesmos para que vocês possam ir se acostumando, afinal de contas toda boa gambiarra eletrônica começa com um ótimo rascunho garranchado de um esquema.

Só para dar um gostinho do que são esses símbolos, aqui está um quadro com os mais usados, não se preocupe demais com isso agora, vamos ver um de cada vez nos próximos artigos:

Unidades de medida para eletricidade... Dando nomes aos bois !!!

Como falado no artigo sobre Corrrente alternada e contínua, existem muitas unidades de medida Volts, Amperes, Watts... vamos ver como elas se relacionam.
Olhando de trás pra frente temos a medida em Watts como sendo o consumo da energia elétrica, a energia que é entregue na sua casa é medida em KiloWatts/hora, ela é calculada pela multiplicação da tensão pela corrente (ou seja, voltagem pela amperagem) então Watts = Volts x Amperes. A melhor forma de entender isso é fazendo uma analogia com algo mais visível, uma comparação que gostei muito foi a seguinte: imagine que a tensão seja a largura de uma rodovia e a corrente a velocidade dos veículos que estão trafegando nela, com base nisso podemos calcular quantos veículos passam por determinado ponto durante um certo tempo e isso é o equivalente à potência (Watts).

Para entender melhor, veja essa ilustração:

Temos duas informações aqui, a velocidade é de 80km/h e a largura da pista só permite a passagem de um carro por vez, isso pode nos dar uma ideia de qual a capacidade de fluxo dessa pista. Como podemos alterar essa capacidade? Uma forma seria mexer na largura da pista (Tensão ou Voltagem), veja essa outra ilustração:

A velocidade é a mesma 80km/h mas agora a pista permite a passagem de 3 veículos por vez, isso quer dizer que aumentamos a capacidade da pista em 3 vezes. Qual seria a outra forma de modificar a capacidade? Claro, alterando a velocidade da pista, veja essa outra ilustração:

A diferença para a primeira é que a velocidade caiu de 80km/h para apenas 10km/h, isso significa que o fluxo de veículos foi reduzido em 8 vezes.
Notamos que os Watts estão sempre relacionados com as duas outras medidas, ela é uma medida resultante, então podemos ver que dois circuitos com a mesma quantidade de Watts pode ter tensões e correntes completamente diferentes, desde que a multiplicação das duas dê o mesmo resultado. Pense sempre como capacidade, como nos exemplos acima, uma pista simples de 80km/h tem a mesma capacidade de uma pista dupla de 40km/h, ou seja, a mesma quantidade de veículos pode passar em uma faixa de tempo.

Quando falamos sobre capacidade de fornecimento de energia de baterias, geralmente usamos o termo mA/h ou seja, miliamperes/hora. Para saber a capacidade em Watts (quem que saber disso?) basta multiplicar pela tensão em Volts e dividir por mil (pois está e miliAmperes). Resumindo tudo com um exemplo prático, uma bateria de 4000 mA/h carregada pode fornecer 0,5 Amperes (ou 500 mA) durante 8 horas.
Existem outras unidades usadas para eletricidade como por exemplo, para medir a resistência que é em Ohms, mas isso fica para um outro artigo onde falarei sobre os resistores.

Fonte de alimentação... (spoiler alert) Não tem nada a ver com fonte de água e muito menos com alimentos

Os circuitos eletrônicos que usamos em computadores, celulares, microcontroladores, etc... precisam ser alimentados por uma corrente contínua, então a pergunta que fica é: Como conseguimos corrente contínua a partir de corrente alternada? Para isso usamos uma fonte de alimentação que é composta (a grosso modo) de um transformador e um retificador. Existem diversos tipos de fontes de alimentação.

Alguns geram apenas uma tensão específica, por exemplo 5v, outras possuem uma chave que permite selecionar diversas tensões diferentes, por exemplo 12v/6v/5v/3v, e existem outras (como as dos PCs) que geram diversas saídas simultaneamente (+12v, +5v, +3,3v, -12v, -5v, 0v).
Bom, agora está na hora de entender como são esses dois componentes da fonte, o transformador e o retificador. A função de um transformador é transformar (dãããã) uma tensão em outra, ele é um conjunto de duas bobinas juntas com propriedades diferentes, ao se alimentar uma ela induz a outra. Induzir? agora ficou ainda mais estranho, mas não se desesperem, vamos ao básico, já ouviu falar de eletroimã? É um imã que funciona quando a gente aplica uma corrente elétrica, isso acontece quando a corrente passa por uma bobina, a energia faz muitas voltas e gera o campo magnético. Da mesma forma temos o contrário, quando um campo magnético é movido próximo de uma bobina ela gera energia elétrica (é o princípio básico do gerador, seja ele a diesel ou uma turbina de usina hidrelétrica), se você quiser testar isso pegue um pequeno motor elétrico e ligue nele uma lâmpada incandecente daquelas que se usavam em lanternas (as lanternas modernas usam LED), basta girar o motor para ver que a lâmpada acende e vai ficando fraca quando o motor perde velocidade. Aqui está um exemplo de como se pode construir uma bobina que gera o campo magnético a partir de uma pilha e faz a outra bobina girar como se fosse um motor:

Para entender a geração do campo eletromagnético observe a próxima figura, quando um imã (ou outro campo magnético) é colocado próximo a uma bobina, mas não está se movendo, não existe fluxo de elétrons na bobina e não ocorre a geração de energia (A), mas ao se afastar o campo magnético observamos que a bobina gera uma corrente elétrica, porém ao afastar demais o campo magnético vai ficar muito fraco para chegar até a bobina (B), quando aproximamos o campo magnético a bobina volta a gerar energia mas dessa vez no sentido oposto, quem era positivo virou negativo e vice-versa (C). Isso nos mostra que parte da energia dinâmica (que gastamos com a movimentação do imã) pode ser convertida em energia elétrica, com esse princípio podemos entender como é possível aproveitar uma queda d'água para gerar energia elétrica (por converter o a energia dinâmica do fluxo de água em energia elétrica ela é chamada de hidroelétrica)

Voltando ao transformador, existe uma bobina no lado chamado primário e outra no lado secundário, ao se energizar uma, ela vai gerar um campo magnético oscilante que vai induzir o outro lado a converter esse campo em energia novamente, mas como uma bobina é maior que a outra entramos com uma corrente alta e saímos com uma corrente baixa (o contrário também funciona, mas a energia terá  pouca força). Então no final das contas teremos uma energia ainda alternada (mas agora com 12v, 5v, etc.. de acordo com a bobina).
Para ilustrar a indução é como se eu gerasse vento com um ventilador e colocasse um pequeno moinho de vento na frente dele para converter a força do vento em movimento de novo, a primeira coisa que passa pela cabeça de alguém que leu essa ilustração é "que desperdício de energia" e você está certo se pensou assim, um transformador perde muita energia gerando o campo magnético e é isso que faz com que a tensão de 127v ou 220v de entrada forneça 12v ou outra tensão mais baixa na saída. Aqui está uma ilustração de como uma bobina induz outra:

 O próximo passo é fazer a retificação que consiste em duas etapas, na primeira é utilizada uma ponte de diodos que são componentes com uma propriedade especial que só permite que a energia flua em um sentido, o desenho dessa ponte faz com que a energia agora seja sempre positiva invertendo o neutro com a fase quando ela deveria ficar negativa, veja o esquema que converte a corrente alternada de entrada (AC input) em uma corrente contínua na saída (DC output), os diodos que estão apresentados na figura só permitem a passagem da energia para o lado que a seta dele está apontada, observe na animação:

Agora só falta um último ajuste, temos ainda uma energia que fica oscilando entre zero e a tensão gerada pelo transformador, para tentar deixar essa energia mais estável (no gráfico a linha deveria ficar mais "reta", por isso o termo "retificador") usamos capacitores de tamanho suficiente, os capacitores são como repositórios temporários de energia eles acumulam e quando necessário eles fornecem energia pois vão descarregando devagar. Quando maiores os capacitores, mais reta será a saída da sua fonte. Veja como fica a corrente elétrica depois de passar pelo capacitor (ou Condensador, como dizem em Portugal), na linha pontilhada está o gráfico da corrente alternada que passou pela ponte de diodos, observe que em vez de uma onda senoidal temos uma sequencia de "meias-senóides" porque a fase negativa da onda foi convertida em positiva.

Nos computadores (PCs) a fonte é aquela caixa metálica que fica na parte traseira do gabinete aonde conectamos o cabo de força que vem da tomada, essa fonte gera diversos sinais para o correto funcionamento dos dispositivos como, por exemplo, +5V, -5V, +12V, -12V, 3.3V e GND (sendo que o GND é a referência ou 0V para todas as tensões geradas)


É recomendado que se tenha a disposição uma boa fonte de alimentação para desenvolver e testar seus circuitos eletrônicos. Para quem tem ou pretende ter uma bancada, esse é um ítem fundamental junto com outras ferramentas como multímetro, ferro de solda, etc.

Falamos até agora apenas sobre voltagem, mas existem fontes de vários preços e tamanhos, por exemplo, uma fonte pode servir para carregar um celular ou notebook mas pode não ser suficiente para uma televisão ou recarregar uma bateria de automóvel, mesmo que tenha a mesma voltagem. Isso acontece porque cada fonte possui uma capacidade de fornecimento de energia de acordo com o que será consumido, para isso temos que considerar outro aspecto da energia, a Amperagem e isso será discutido no próximo artigo.

Eletricidade - corrente Alternada e Contínua... Qual a diferença?

A Tensão ou Voltagem (sendo esse último um termo não técnico, é muito usado porque a tensão é medida em Volts). Essa tensão é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Vamos ilustrar isso como se fossem dois reservatórios de água com o mesmo nível que estão interligados por uma tubulação. O potencial pode ser comparado a altura que está cada reservatório, se eles estão na mesma altura então o potencial é o mesmo e não existe fluxo de água entre eles, mas se um deles está mais alto que o outro, então a água vai fluir pelo encanamento, quanto maior a diferença de altura, com maior força e velocidade a água vai passar pelo encanamento. A energia que usamos em nossos projetos pode ser fornecida de diversas formas, as mais comuns são por meio da rede de distribuição elétrica e por meio de pilhas ou baterias.

Corrente Alternada

A energia que chega em nossas casas vem na forma de corrente alternada, o que isso significa?

Significa que a tensão varia entre positivo e negativo na forma de uma onda senoidal... agora piorou, não foi mesmo? Bom, vamos traduzir, na minha região cada tomada tem um polo chamado neutro e outro chamado fase, o neutro funciona como uma referência para 0 volts e a fase possui uma tensão que alterna entre valores positivos (máximo de +127v) e valores negativos (mínimo de -127v). Opa, espera um pouco... mas não seria 110v? Já foi um dia, e ainda é em outros países, mas no Brasil a tensão é de 127v mesmo ou 220v que vamos ver adiante.
Bom, eu falei que a tensão se alterna, isso significa que se a gente analisar essa tensão em função do tempo, você vai notar que ela desenha uma forma de onda e a frequência dessa onda é de 60Hz (ou seja, ela faz 60 ciclos completos por segundo).

No caso dos locais que trabalham com 220v não existe o polo neutro, existem duas fases. Aliás, mesmo aonde existem sistemas de 127v é possível se utilizar equipamentos de 220v montando uma tomada com duas fases em vez de usar uma fase e um neutro.
A rede elétrica que entra em nossas casas passa por uma caixa de disjuntores que funciona como fusíveis, mas em vez de queimar eles desligam (antigamente se usavam fusíveis mesmo e quando queimavam precisavam ser substituídos). Aqui está um esquema de como a rede elétrica entra em nossas casas e como é feita a ligação de 127v e 200v.

O novo padrão brasileiro possui um novo terceiro pino (no meio e que muitos simplesmente ignoram), para que serve esse pino? Ele é o terra (ou aterramento). Mas terra e neutro não são a mesma coisa? Não, o neutro é o referencial de zero no local aonde a energia foi gerada e esse potencial pode ser diferente de onde está sendo consumida, ou seja, ele é a referência correta da fase. Já o terra é um aterramento local que não é fornecido pela empresa que distribui energia elétrica. Ele é geralmente ligado a uma estrutura metálica do prédio e fica enterrada, muito útil para descarregar energia estática. Algumas pessoas utilizam o terra no lugar do neutro junto com a fase para burlar a medição de energia consumida, mas isso é extremamente arriscado pois a diferença da referência onde a energia foi gerada e o terra aonde vai ser consumida pode fazer com que a tensão fique muito mais baixa ou, pior, muito mais alta e danificar os equipamentos conectados a rede elétrica. A maioria dos equipamentos usa corrente contínua, mas então porque recebemos corrente alternada? Porque a perda é muito menor para transmissões de longa distância. Alguns equipamentos que são ligados diretamente na corrente  alternada são lâmpadas, motores elétricos e bobinas.



Corrente Contínua

No caso da corrente contínua em vez de polos com neutro e fase, temos polos negativos e positivos bem distintos. A tensão não varia de positivo para negativo como na corrente alternada e é o tipo de energia que usamos na maior parte dos equipamentos, em especial os equipamentos eletrônicos como computadores, televisores, microondas, equipamentos de som e celulares. É o mesmo tipo de energia que conseguimos a partir de pilhas e baterias. Tá tudo muito bom, mas como conseguimos corrente contínua a partir de corrente alternada? Para isso leia o próximo artigo sobre Fonte de Alimentação.