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!!!