1ºCAPÍTULO – INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO

INTRODUÇÃO

Começaremos o estudo dessa disciplina, analisando uma reportagem divulgada no Jornal do Comércio no dia 14/02/2013. Embora já tenha um tempo de divulgação, as casas inteligentes (smart houses) estão cada vez mais em moda e presentes nas novas edificações.

CASA INTELIGENTE

Automação residencial já é realidade no Recife

Prenambucana Qualihouse oferece serviço através de site

Jogar The Sims, só que na vida real. É esta a essência de morar em uma casa inteligente, onde os ambientes podem ser controlados através de uma telinha de computador. A ideia pode parecer futurista, mas os tempos atuais mostram que o avanço tecnológico previsto pelo desenho animado Os Jetsons já faz parte do presente. No Recife, existem residências automotivas com sensores de presença, programação de música ambiente, alerta de luz e até atuadores que fecham portas e cortinas. O controle pode ser feito por softwares, passíveis de acesso em PCs e até em smartphones. A empresa pernambucana Qualihouse oferece o serviço, através do site Simplifies (simplifies.com.br).

No endereço virtual, o cliente fica sabendo, a partir de qualquer lugar do mundo, se deixou alguma luz acesa, se há pessoas na casa e até se esqueceu alguma porta aberta. E não só isso: o problema é resolvido sem o usuário precisar voltar para a residência. No site mesmo, ele pode desligar a lâmpada deixada acesa ou fechar a porta. Tudo em um só clique.

A engenharia do sistema de automação é complicada, mas não a sua utilização. O seu funcionamento depende de uma série de sensores e de atuadores conectados às placas, que recebem as informações e traduzem-nas para o endereço na web. “Se um cliente quiser colocar automação para portas, por exemplo, instalamos sensores magnéticos entre a porta e a sua moldura. Quando esses dois elementos não estiverem juntos, é enviada uma informação para o sistema dizendo que a porta está aberta”, detalha um dos desenvolvedores do Simplifies, o engenheiro eletrônico Diego Nogueira. A instalação de um atuador magnético permite que a porta seja fechada como se fora um passe de mágica.

Todas as informações dos objetos com sensores e atuadores são enviadas a um quadro de automação, que pode ficar em qualquer lugar da casa. “Dependendo do tamanho do sistema, pode haver vários quadros pela residência”, explica Diego. Os detalhes da casa chegam ao Simplifies a partir do quadro de automação.

Dono de uma casa inteligente, o engenheiro aposentado Francisco Fernandes controla os espaços domésticos a distância. “Aumento ou diminuo, por exemplo, a abertura das cortinas para controlar a entrada de luz na casa. Isso porque minha cadela, que adora tomar banho de sol, fica muito tempo sozinha”, explica o engenheiro, usuário do programa.

O sistema também permite que o cliente crie listas musicais que tocarão em diferentes ambientes da casa, onde haja caixas de som conectadas ao sistema. Além disso, há uma área no site onde é possível elaborar cenários especiais, com condições próprias para determinados eventos sociais.

No caso de uma reunião de trabalho, por exemplo, há a alternativa de criar combinações como cortinas fechadas, lâmpadas centrais acesas e ar-condicionado ligado. Tudo para deixar o ambiente preparado para receber o evento e facilitar a vida de quem tem, durante o dia, muito o que fazer. O custo de instalação do Simplifies, com controle de seis lâmpadas e do som ambiente, fica em torno de R$ 4.990.

CONCEITO

A automação residencial está cada dia facilitando mais a vida dos moradores. Com a chegada de novas tecnologias, como a automação wireless, já é possível levar esta facilidade e conforto para uma gama muito maior de pessoas por evitar quebradeiras para adequar a casa a automação.

Hoje o conceito de Automação Residencial está mudado. Temos a nosso alcance uma gama de possibilidades práticas e econômicas que utilizam a automação, desde a básica até a mais abrangente, em sistemas de integração para diversos ambientes. O resultado é um ambiente prático, confortável, agradável, mais bonito, valorizado e seguro, de acordo com o interesse do usuário.

Trata-se da aplicação de sistemas de controle baseados na automação para todas as funções encontradas no ambiente, integrando seus acionamentos e visando sempre a praticidade, simplicidade e objetividade dos comandos. Todas estás funções sem se desfazer da beleza, do conforto e valorizando o ambiente.

Depois desse incrível estímulo e motivação que essas notícias geram. Começaremos o nosso estudo, obviamente por conta de nossa pequena carga-horária não poderemos nos aprofundar no estudo da Automação Residencial, porém, se ao término dessa disciplina você se identificou e deseja se aperfeiçoar ainda mais nessa área ministramos treinamentos direcionados para Automação Residencial aqui na Escola Técnica Leiaut.

O INÍCIO DE TUDO

“No princípio era o Verbo, e o Verbo estava com Deus, e o Verbo era Deus”. João 1:1

O estudo sobre a eletricidade sempre foi algo que fascinou o intelecto do Ser Humano, milhares de anos de estudo e experimentos se passaram para que aqueles que tinham medo dos fenômenos da natureza pudessem controlá-los e até mesmo utilizá-los em seu favor.

CORRENTE AC X DC

Como já vimos nas disciplinas anteriores, à energia elétrica, pode ser dívida em duas: AC(alternada) e DC (contínua) e o termo Corrente, faz menção a forma do fluxo ordenado dos elétrons dentro de um condutor em cada tipo de corrente.

A corrente AC é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente e compostas por fios fase e o neutro. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos pólos positivo e negativo.

A corrente alternada surgiu quando Nikola Tesla foi contratado por J. Westinghouse para construir uma linha de transmissão entre Niágara e Buffalo, em NY. Thomas Edison fez o possível para desacreditar Tesla, mas o sistema polifásico de Tesla foi adotado. A Corrente Alternada é a forma mais eficiente de se transmitir uma corrente elétrica por longas distâncias. Nela, os elétrons invertem o seu sentido várias vezes por segundo.

A Corrente Alternada foi adotada para transmissão de energia elétrica a longas distâncias devido à facilidade relativa que esta apresenta para ter o valor de sua tensão alterada por intermédio de transformadores. Além disso as perdas em CA são bem menores que em CC. No entanto, as primeiras experiências e transmissões foram feitas com Corrente (CC).

Assista ao vídeo abaixo falando sobre a história de Nikola Tesla – O mestre dos Raios.

DIAS ATUAIS

“Na Natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.”. Lavoisier

Atualmente o mundo vem passando por diversas transformações, a principal delas se deu com a crise do petróleo na década de 80-90. Desde então, o mundo vem buscando outras fontes de energia, como: solar, eólica, geotérmica, nucelar.

Como sempre, nosso país segue atrasado e dependente da Petrobrás a empresa estatal envolvida no maior escândalo de corrupção da história e que juntamente com o governo fazem de tudo para impedir o desenvolvimento e a chegada das novas tecnologias.

Porém, mesmo a passos de formiga já temos alguns avanços e é fundamental que o técnico de edificações do século XXI saiba manusear essas tecnologias para estar à frente no mercado.

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

A energia elétrica é um dos bens de consumo fundamentais para a humanidade, porém 75% da energia gerada no mundo é consumida por apenas 25% da população. A eletricidade pode ser gerada das mais variadas formas, podendo assim provocar diversos tipos de impacto ao meio ambiente.

ENERGIA HIDRÁULICA

Grandes construções hidroelétricas causam impactos significativos ao meio ambiente, ao contrário de micro e pequenas gerações. Entre eles, podemos citar:

Inundação de vastas áreas, provocando alterações no ecossistema, destruindo fauna e flora e atingindo povoados.

A decomposição da vegetação submersa nas barragens dá origem aos gases metano, carbônico e óxido nitroso, que causam mudanças no clima da Terra.

ENERGIA TÉRMICA

Esta forma de geração de energia elétrica utiliza os seguintes combustíveis primários, que provocam determinados impactos:

Carvão Mineral – emite óxido de nitrogênio e enxofre (chuva ácida) e dióxido de carbono (efeito estufa).

Derivados do Petróleo – produzem monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono.

Gás Natural – libera óxido de nitrogênio e dióxido de carbono.

Biomassa – é renovável, no caso do bagaço da cana e cascas de arroz, e também dependendo do reflorestamento, no caso da lenha, da serragem e das cascas de árvores.

ENERGIA NUCLEAR

Utiliza o urânio, metal pesado e altamente radioativo, que provoca contaminação durante o seu processo de extração, alterações genéticas e câncer por várias gerações, além de danos ambientais, quando ocorrem vazamentos.

ENERGIA SOLAR

A energia provinda do sol, captada por placas fotovoltaicas, é considerada uma energia renovável, porém tem como impacto:

• Emissão de poluentes no processo de fabricação dos componentes dos sistemas;
• Baterias utilizadas na armazenagem de energia podem causar danos ao meio ambiente, pois quando depositadas em aterros sanitários há o risco de contaminação do solo e de águas subterrâneas.

ENERGIA EÓLICA

Outra fonte de energia renovável, a energia provinda dos ventos possui como principais impactos sobre o meio ambiente:

• Emissão de poluentes no processo de fabricação dos componentes dos sistemas;
• Geração de ruídos;
• Impacto visual;
• Sobre a fauna, interferindo no comportamento migratório das aves.

PARA SE APROFUNDAR AINDA MAIS

Estamos disponibilizando mais alguns vídeos para quem quiser se aprofundar ainda mais, eles fazem parte de uma coleção denominada a história da eletricidade, acesse no leiautdicas, pelo nosso link:

ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

O Brasil, devido a sua localização e extensão territorial, recebe 1.013 milhões de Watt por hora de energia solar, o que corresponde a cerca de 50 mil vezes o consumo ANUAL de eletricidade.

NOÇÕES ELEMENTARES

Hoje, com o avanço da tecnologia essa energia solar pode ser aproveitada para a geração de eletricidade para residências, através de uma tecnologia chamada fotovoltaica, ou seja, energia luminosa transformada em energia elétrica.

• Foto = Luz;
• Voltaica = Vem de “Volt” que é a unidade de medida da tensão elétrica.

Para acontecer essa transformação, são utilizados painéis solares formadas por duas camadas de materiais semicondutores. O material mais comumente utilizado é o silício devido sua abundância no mundo.

Ao atingir a célula, os fótons de luz excitam os elétrons, gerando a corrente elétrica. Quanto maior a intensidade do sol, maior o fluxo de corrente.

A eletricidade gerada pelas células está em corrente contínua, que pode ser imediatamente usada, armazenada em baterias ou transformada em corrente alternada e utilizada nos equipamentos domésticos.

Não confunda, energia solar térmica com solar fotovoltaica!

Na energia solar térmica, a energia do sol é transformada em calor e é utilizada para o aquecimento de água em residências, hotéis, clubes, etc. Neste caso, são usados coletores solares.

No solar fotovoltaico, a energia é diretamente convertida em eletricidade e, neste caso, são usados módulos solares.

TIPOS DE SISTEMAS

A agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) publicou no dia 17 de abril uma nova resolução normativa (482/2012) permitindo a conexão à rede elétrica a partir de fontes renováveis. Além de estabelecer os procedimentos gerais para a conexão à rede de mini e micro geradores, a resolução propõe a criação de um sistema de compensação de energia, conhecido internacionalmente como net metering.

Sistemas conectados na rede elétrica – Sistemas ON-GRID

Esse é o sistema mais utilizado como solução de economia de energia elétrica anualmente. Com o sistema, podemos ter redução de até 99% no gasto da residência. Esse percentual pode ser alterado de acordo com a necessidade de desejo do cliente. O sistema fotovoltaico conectados à rede elétrica fornece energia junto com a rede elétrica da residência, não utilizando baterias para o armazenamento, pois a própria rede elétrica é utilizada como meio de armazenamento através do sistema de créditos de energia.

Na prática, uma residência ou empresa que instala um sistema fotovoltaico dentro do sistema de compensação de créditos, começará a consumir menos ou nenhuma eletricidade da concessionária, podendo até zerar sua conta de energia. Nos períodos de inexistência de luz, a residência continua sendo alimentado normalmente pela concessionária.

PASSO A PASSO DA ENERGIA FOTOVOLTAICA

Após o inversor teremos apenas os dispositivos de segurança, necessário para adicionar segurança extra ao circuito, fique atento, pois cada concessionária possui as suas regras e exigências.

Em seguida, a energia que sai do inversor será direcionado ao Quadro de Distribuição e alimentará todo o circuito elétrico.

1.Painel Solar Fotovoltaico – produz energia elétrica em corrente contínua;

2.Inverso Solar – converte a corrente contínua em corrente alternada e equaliza com a rede elétrica – Desta forma a energia gerada pelo painel solar fica idêntica a energia da rede elétrica e assim pode ser utilizada para consumo;

3.Dispositivos de Segurança – Necessário para adicionar segurança extra ao sistema de energia solar fotovoltaico conectado à rede. Cada distribuidora de energia tem a sua regra e suas exigências;

4.QDC – A energia que sai do inversor solar vai para o “quadro de luz” e assim é distribuída para a residência;

Eletricidade gerada alimenta utensílios, eletrodomésticos, equipamentos e máquinas que utilizam energia elétrica;

5.Excesso de energia volta para a rede elétrica através do medidor, gerando um “crédito de energia” para ser utilizado de noite ou nos próximos meses. Em outras palavras: você produz energia limpa com a luz do sol e reduz a sua conta de luz!

Fique atento!

O seu relógio de luz antigo vai ser substituído por um relógio de luz novo que é “bidirecional” (mede a entrada e a saída de energia). Desta forma ele será capaz de medir a energia que você consome da rede elétrica e medir também a energia gerada em excesso pelo seu sistema fotovoltaico que é injetada na rede assim gerando “créditos de energia” (3).
Os “Créditos de Energia” são medidos em kWh. Para cada kWh gerado em excesso pelo seu sistema solar fotovoltaico você recebe 1 crédito de kWh para ser consumido de noite ou nos próximos meses. Esse crédito é contabilizado pelo seu novo relógio de luz bidirecional e é medido pela sua distribuidora de energia. Desta forma, no final do mês quando você recebe a sua conta de luz,  você vai ver quanto de energia foi consumido da rede e quanta energia foi injetada na rede. Se você injetar mais na rede do que consumiu você terá créditos de energia para serem usados nos próximos meses.

Os créditos de energia são regulamentados pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) possuindo regras específicas que variam de acordo com a sua localização e sua classe de consumo (residência, comercial ou industrial).

MONITORAMENTO

O sistema de energia são monitorados via internet, podendo ser acessados por qualquer computador ou smartphone. Desta maneira é possível visualizar a produção de energia instantaneamente e também, confirmar os créditos disponibilizados pela concessionária de energia.

Nesse sistema também é possível visualizar a economia financeira, toneladas de carbonos não liberados na atmosfera, entre outras informações de caráter ecológico.

INSTALAÇÃO

Geralmente os sistemas de energia solar são instalados nos telhados das residências. Não é necessário nenhum tipo de adequação e ou obra civil nas residências.

O processo de instalação é bem simples, prático e rápido. Geralmente é feito em 3 dias a instalação de um sistema residencial.

Todas as peças para instalação são importadas e exclusivas para esses sistemas. São fabricadas em aço inox e alumínio especial, garantindo a vida útil do sistema que pode chegar a 30 anos.

 

1ºEXERCÍCIO

1.A corrente elétrica é dividida em duas, quais são elas?

2.Informe a principal diferença entre a corrente AC e DC.

3.Quem foi o inventor da corrente alternada?

4.Cite três formas de geração de energia elétrica.

5.O que significa a tecnologia fotovoltaica?

6.Qual o material mais comum para a fabricação de painéis solares?

7.A energia gerada pelas placas solare será AC ou DC?

8.Qual a diferença entre a energia solar térmica e a solar fotovoltaica?

9.Descreva o passo a passo da energia fotovoltaica.

10.O que ocorre com o excesso de energia gerado pelas placas fotovoltaicas?

11.Qual o nome do novo relógio de luz dos sistemas fotovoltaicos?

12.Os créditos de energia são medidos em ?

2ºCAPÍTULO – ASSOCIAÇÃO DE PAINÉIS SOLARES FOTOVOLTAICOS

ASSOCIAÇÃO DE PAINÉIS SOLARES FOTOVOLTAICOS

No módulo básico do nosso curso já vimos como realizar a associação série e paralelo de baterias e vimos também à importância dessas associações para a adequação dos circuitos que desejamos alimentar. Da mesma forma que as baterias, também poderemos realizar esse procedimento com os painéis fotovoltaicos.

BATERIAS SÉRIE X PARALELO

A associação série e paralelo trará implicações na forma de atuação das principais grandezas elétricas, a tensão e corrente.

Quando associamos baterias em série, um fenômeno ocorrerá a tensão das baterias serão somadas, enquanto a corrente permanecerá a mesma.

Exemplo: Duas baterias de 12V e 1A associadas em série, teremos 24V e os mesmos 1A.

Agora quando associamos baterias em paralelo, o fenômeno será um pouco diferente, a tensão das baterias permanecerá a mesma e a corrente será somada.

Exemplo: Duas baterias de 12V e 1A associadas em paralelo, teremos 12V e 2A.

MODELO DE BATERIAS

As baterias são o pulmão de um sistema fotovoltaico isolado e servem para garantir o fornecimento de energia quando não houver sol (noite e dias nublados). São as baterias que determinam a autonomia de um sistema isolado. Um sistema de alarme, por exemplo, não pode deixar de funcionar devido a alguns dias sem sol e por isso as baterias poderiam ser dimensionadas para 7 dias de autonomia, por segurança. Já uma aplicação mais simples ou menos essencial, poderia ser dimensionada para 3 dias sem sol. Sistemas conectados à rede não necessitam de baterias já que a falta de sol é compensada pela energia da rede.

ESCOLHA A BATERIA CERTA

As baterias adequadas para sistemas de energia renovável são as baterias estacionárias ou de ciclo profundo. Estas baterias suportam grandes descargas que uma bateria comum não suportaria e é por isso que baterias de carro não devem ser evitadas.

As baterias mais utilizadas em sistemas fotovoltaicos são geralmente do tipo estacionárias “ciclo profundo” ou seja, podem ser descarregadas entre 20% e 80% de sua capacidade máxima e recarregadas novamente todos os dias, durando muitos anos, conforme especificação do fabricante.

Baterias automotivas: DEVEM SER EVITADAS. Estas baterias foram projetadas para fornecer grandes correntes por curtos períodos de tempo, como durante as partidas, por exemplo. No entanto, não suportam descargas profundas e por isso sua vida útil fica extremamente reduzida se utilizada em sistemas solares. Embora tenham custo menor, serão inutilizadas se forem descarregadas abaixo de 20% de sua capacidade por várias vezes.

A capacidade da bateria ou banco de baterias determina sua autonomia. Um banco de baterias precisa ser dimensionado para suprir energia entre dois e quatro dias sem insolação para uso residencial e cinco dias ou mais para aplicações específicas.

Baterias do tipo seladas requerem pouca manutenção. Deve-se, no entanto, verificar o aperto dos terminais e manter os seus terminais livre de corrosão. As baterias precisam ser instaladas em local seco e ventiladas. Em nenhuma circunstância as baterias de chumbo ácido podem ser mantidas descarregadas totalmente, pois isto poderá danificá-las permanentemente.

PAINÉIS FOTOVOLTAICOS IGUAIS (SÉRIE)

Após relembrar como as grandezas elétricas se comportam em um sistema de baterias série e paralelo, veremos o funcionamento agora das placas fotovoltaicas.

Se tivermos dois ou mais painéis solares de mesma corrente e potência e desejarmos aumentar a sua tensão, a conexão que se adapta ao nosso caso, é a conexão série.

Conectando vários painéis em série aumenta a tensão do sistema. Em um sistema fotovoltaico quanto maior for a tensão do sistema menores serão as perdas de energia ao longo dos cabos. Para descobrir a tensão máxima do sistema que podemos obter, você precisa verificar o valor Maximun System Voltage normalmente informado no rótulo dos painéis. Após essa introdução, vamos ver como é a conexão série.

Observe a imagem acima, como é claramente visível na figura, basta ligar o terminal positivo de um painel para o terminal negativo do outro e encontra uma duplicação de tensão de saída. Considerando o exemplo da figura, dois painéis de 5A 12V ligados em série, produzem uma tensão de saída de 24V e uma corrente de 5A, observe que a corrente permanece inalterada.

Obs: Fique atento, paralelamente aos painéis adicionamos um diodo, chamado de diodo by-pass.

SOMBREAMENTO

Para obtermos um desempenho ideal do sistema fotovoltaico é bom que os painéis não sombreem uns aos outros, que tenham o mesmo ângulo e que sejam posicionados longe de possíveis causas de sombreamento como, por exemplo, árovres, postes ou projeções das mais variadas. É claro que, em caso de sombreamento, devido às condições atmosféricas não é fisicamente possível fazer muito. Conhecendo o comportamento de toda a cadeia em caso de sombreamento é essencial para evitar perdas de produtividade drástica da produção de energia elétrica. Como explicado anteriormente, um painel fotovoltaico é composto por várias células solares ligas em série. Se uma parte do painel é obscurecida, naquela parte é formada uma alta resistência que impede o fluxo da corrente. No pior dos casos, em vez de células solares sombreadas produzir energia, provoca um aumento de temperatura e o aumento na temperatura pode até causar o fogo das células ou a dissolução de soldaduras, é o conhecido efeito hotspot.

Viu com uma pequena sombra pode resultar em uma grande perda de energia para toda a placa?

Para evitar ou melhor para reduzir esse problema, alguns fabricantes de painéis fotovoltaicos têm dividido o painel em várias seções que compreendem um centro número de células, e em cada seção foi inserido um diodo by-pass. Este diodo tem a função de excluir a seção do painel que está localizada na sombra, em modo que esta seção não afete adversamente todo o painel. Por isso, fique atento, durante a escolha dos painéis fotovoltaicos, escolha aqueles que tenham os diodos bypass.

Mas o que ocorrerá se a sombra atingir um painel inteiro, e o outro não? Aqui é que deve ser inserido em paralelo em cada um dos painéis um diodo bypass. Desta forma, se um painel é sombreado, irá ser excluído através do diodo by-pass e não afetam negativamente a produção de outros painéis ligados em série.

QUAL DIODO DE BYPASS ESCOLHER?

O diodo que utilizaremos será de um modelo específico denominado Schottky, que poderá com segurança suportar a corrente dos painéis e que tem uma tensão de limiar muito baixo.

LIGAÇÃO SÉRIE DE PAINÉIS SOLARES COM POTÊNCIAS DIFERENTES

Caso você possua dois ou mais painéis com a mesma tensão, mas com potência diferente não será possível a ligação em série. Fique atento a esse detalhe para evitar futuros problemas nas instalações que você virá a realizar.

PAINÉIS FOTOVOLTAICOS EM PARALELO

A ligação de vários painéis em paralelo surge da necessidade de se alcançar determinados valores de corrente de saída, sem alterar a tensão. De fato, ao ligar vários painéis fotovoltaicos em série, aumentamos a tensão e mantemos a corrente, enquanto que ligando-os em paralelo, aumentamos a corrente e matemos a tensão.

LIGAÇÃO EM PARALELO DE DOIS PAINÉIS SOLARES IGUAIS

Se tivermos a disposição dois painéis solares da mesma voltagem e potência, a conexão é muito fácil. Como é claramente visível na figura abaixo, será suficiente ligar o terminal positivo de um painel ao polo positivo do outro, e ligar o terminal negativo de um painel ao terminal negativo do outro. Em série, para cada um dos painéis devemos inserir um diodo de bloqueio.

O diodo de bloqueio é bom ser inserido para proteger toda a cadeira de falhas ou possíveis curtos-circuitos que podem ocorrer nos painéis. Durante o dia, o diodo de bloqueio também pode evitar a descarga de bateria causada por células danificadas. Ao anoitecer a bateria produz uma tensão maior do que as células solares, sem um diodo de bloqueio, a bateria enviará energia para os painéis, em vez do contrário, com o tempo, isto pode descarregar a bateria.

Este tipo de conexão é muito eficiente se as seguintes condições forem atendidas:

1) Coloque os painéis um ao lado do outro e orientados para o sol com a mesma angulação.

2) Verifique se os painéis não se sombreiem um ao outro e estejam longe de possíveis causas de sombreamento.

3) Escolha uma seção apropriada do cabo de ligação eléctrica de acordo com a distância dos painéis.

4) Utilização de caixas de junção para ligar ordenadamente entre ele os terminais dos painéis.

LIGAÇÃO EM PARALELO DE DOIS PAINÉIS SOLARES COM POT.DIFERENTES

Se tivermos a disposição dois painéis solares de mesma tensão, mas com potências diferentes não teremos problemas, você pode realizar facilmente a conexão em paralelo. Mas se os dois painéis são tanto de potência como de tensão diferente, então não será possível a ligação em paralelo.

Porém, se tivermos um painel de 12V e dois de 6V, você poderá realizar um circuito misto, onde os dois de 6 poderão ser ligados em série e depois associados em paralelo com o de 12. Logo, antes de realizar uma conexão paralela é necessário verificar bem a tensão dos painéis fotovoltaicos.

DETALHES ACERCA DA CORRENTE ELÉTRICA

Através da ligação em paralelo, você poderá realizar a ligação de diversos painéis solares, porém você deve prestar atenção aos valores de corrente. Se o seu valor de saída é maior do que 70Ampéres, os seus painéis e seu sistema podem sofrer danos e problemáticas relacionadas com a gestão da corrente.

Para evitar isso, se usa a forma de ligação mista dos painéis solares, em modo de aumentar a tensão e corrente ao mesmo tempo. Por exemplo, se fôssemos conectar em paralelo seis painéis de 10ª encontraremos em saída uma corrente suficiente alta, ou seja, 60Ampéres. Para resolver este problema e para melhorar a eficiência de energia de todo o sistema, é aconselhável conectar dois painéis em série que resultará numa duplicação de voltagem e, em seguida, conectar em paralelo os três pares previamente conectados em série. Na figura abaixo, você poderá ver o contorno desta conexão, esse modelo é utilizado frequentemente para instalações de considerável potência.

Fique atento, os painéis fotovoltaicos deverão ser dimensionados para alimentar o circuito inversor, precisamos equalizar as tensões, ou seja, a tensão gerada pelas placas deverá ser a mesma de trabalho do inversor.

V Fotovoltaico = V inversor

CIRCUITO INVERSOR

O inversor, é um equipamento utilizado em sistemas fotovoltaicos, cuja função é converter corrente contínua (cc) da bateria ou banco de baterias em corrente alternada (ca) para alimentar eletrodomésticos e demais equipamentos convencionais.

CIRCUITOS RESIDENCIAIS

Atualmente já temos duas formas de ligação dos circuitos residências a partir das placas fotovoltaicas.

1.Sistema de Baterias

Através do sistema de baterias, as placas fotovoltaicas produzem energia, essa energia gerada carregará um sistema de baterias e em seguida fornecerá a tensão dc necessária para o funcionamento do circuito inversor.

2.Ligação Direta

Através do sistema de ligação direta, o usuário solicita a rede concessionária de energia a troca dos eu contador convencional por um contador bidirecional, onde ele creditará a tensão ac gerada pelo sistema fotovoltaico e o consumido pelo usuário, no final do mês a conta de luz apresentará a diferença entre a produção de energia e o consumo.

Na explicação abaixo falaremos exemplificaremos detalhes sobre o inversor nesses dois modelos.

FUNCIONAMENTO DO INVERSOR

O inversor é um dos mais importantes e complexos componentes em um sistema de energia fotovoltaica independente. Para escolher um inversor é necessário conhecer algumas de suas funções básicas, características e limitações. Os sistemas fotovoltaicos possuem um ponto comum que são as baterias para armazenamento de energia. As baterias recebem, armazenam e fornecem energia em forma de corrente contínua cc.

Um inversor converte cc para ca, e também muda o valor da tensão. Em outras palavras é um adaptador de energia. O inversor permite que a energia armazenada em uma bateria possa alimentar aparelhos eletrodomésticos, eletrônicos etc. Existem aparelhos eletrodomésticos tais como frigoríficos, TV e lâmpadas que podem ser ligados diretamente em baterias sem o uso de um inversor, porém seu custo é na maioria dos casos, muito superior aos aparelhos convencionais.

O inversor moderno deve lidar com um grande número de cargas, desde uma simples lâmpada até a partida de um motor de bomba ou uma ferramenta elétrica. O inversor deve regular a qualidade de energia de sua saída, com um mínimo de perda de potência.

NECESSIDADES DO INVERSOR

Defina suas necessidades: Para escolher um inversor você deve primeiro definir suas necessidades. É necessário para isto, conhecer algumas características dos inversores disponíveis no mercado, normalmente disponibilizadas nas folhas de dados dos fabricantes.

Veja abaixo os principais fatores que devem ser considerados:

Tensão de entrada e saída: Como já vimos, a tensão cc de entrada do inversor deve estar de acordo com o sistema fotovoltaico e o banco de baterias, que comumente utilizam 12, 24 ou 48Vcc. Sistemas fotovoltaicos que utilizam tensões cc maiores (24, 48V) são vantajosos pois operam com correntes menores, o que torna o circuito da fiação elétrica mais barato e fácil de instalar.

A saída ca do inversor deve estar de acordo com o padrão utilizado em cada país, para compatibilizar com os eletrodomésticos e demais equipamentos. Normalmente utilizado é 220Vac 50Hertz (ciclos por segundo).

Potência de Saída: Qual a carga que pode ser ligada em um inversor? A potência de saída de um inversor é expressa em Watts (Watts=Amperes x Volts). Devem ser considerados três níveis de potência: Contínua, Máxima limitada por tempo e de surto. Potência contínua refere-se a potência que o inversor pode fornecer por um período indefinido de horas. Quando um inversor é especificado por um certo número de Watts, este número geralmente se refere a sua potência contínua de operação.

Potência máxima limitada por tempo: Significa a potência máxima que o inversor poderá fornecer por um certo tempo, tipicamente 10 ou 20 minutos. O terceiro nível de potência, a potência de surto refere-se a sua capacidade de partir motores, e será discutido abaixo.

Qualidade da Energia – Onda Senoidal x Onda Senoidal Modificada:

Alguns inversores produzem uma forma de onda senoidal em sua saída, livre de distorções, semelhante a forma de onda da energia entregue pela concessionária de energia elétrica, sendo portanto os mais apropriados para utilização doméstica. Existem também os inversores que produzem uma onda senoidal modificada em sua saída, são mais baratos, mas podem afetar o funcionamento de alguns equipamentos. Estes inversores reduzem a eficiência de motores e transformadores entre 10% e 20%. Ruídos podem ser ouvidos em alto-falantes ou emitidos por algumas lâmpadas fluorescentes, ventiladores de teto e transformadores. Alguns fornos de micro-ondas podem também emitir algum ruído e aquecer menos os alimentos. TVs e monitores de vídeo de computadores podem mostrar uma “faixa” deslocando-se pelo monitor.

Obs: Lembre-se do que falamos no módulo básico sobre os no-breaks online e off-line. O online, possui a sua saída senoidal, por conta da qualidade do seu inversor, enquanto o off-line possui a sua saída retangular, também por conta do inversor. Por isso o off-line não pode ser ligado a motores ou estabilizadores, podem provocar a danificação desses aparelhos.

Não é possível converter energia sem que haja alguma perda. Eficiência é a relação entre a potência de saída e a potência de entrada, expressa em percentagem. Se um inversor tem eficiência de 90%, significa que 10% da potência é perdida ou consumida no próprio inversor.

Proteções Internas: Os circuitos internos mais sensíveis de um inversor devem ser bem protegidos contra surtos causados por descargas elétricas, partidas de motores e condições de sobrecarga. Sobrecargas podem ser causadas por mau funcionamento de equipamentos, problemas com fiação elétrica ou simplesmente pelo excesso de equipamentos ligados ao mesmo tempo. Um inversor deve se autodesligar caso a tensão das baterias esteja muito baixa, para protegê-las contra danos por descarga excessiva.

Cargas Indutiva e Potência de Surto: Algumas cargas como motores de bombas, máquinas de lavar, refrigeradores demandam uma potência extra em sua partida. É comum encontrarmos motores com corrente de partida igual a 7 ou 8 vezes a corrente nominal (corrente normal de funcionamento). Porém, para os motores de produção seriada, normalmente encontrados no mercado, a corrente de partida situa-se entre 5,5 e 7,00 vezes a corrente nominal. (5,5 x IN < IP < 7,00 x IP). Se o inversor não estiver dimensionado para isto ele pode simplesmente desligar-se ao invés de partir o equipamento. Se sua potência de surto for inadequada, sua tensão de saída poderá ter uma redução momentânea, o que pode causar redução na iluminação da casa e até mesmo desligar um microcomputador. Baterias pouco carregadas, problemas com o cabeamento também podem dificultar a partida de motores. Um banco de baterias mal dimensionado, em condições ruins ou com conexões corroídas podem ser um ponto fraco para o sistema. Os cabos do inversor e de interligação entre as baterias devem estar bem dimensionados já que a corrente que flui por eles aumenta significantemente durante a partida de motores.

Consumo sem carga: Um inversor consome energia mesmo estando sem carga. Em aplicações onde o sistema permanece por muito tempo sem carga ou com carga muito baixa, esta é uma característica importante. O consumo típico está entre 15 e 100 Watts. As folhas de especificações dos fabricantes costumam informar o consumo em Amperes. Para obter este consumo em Watts multiplique o valor da corrente pela tensão cc do inversor.

Desligamento automático: Para economizar a carga das baterias, alguns inversores para uso doméstico possuem um sensor que detecta a ausência de carga desligando sua saída quando não há nenhum consumo de energia, voltando a religar sua saída novamente ao identificar algum consumo energia.

DIAGRAMA DE BLOCOS NO CIRCUITO INVERSOR

Na figura abaixo temos um diagrama de blocos de um inversor típico para uso geral.

Um inversor desse tipo é formado por um circuito oscilador de potência que converte a tensão contínua pura em tensão contínua pulsante para que ela possa ser aplicada a um transformador.

Isso é necessário, pois os transformadores só podem operar com correntes que variam, e uma corrente contínua pura não passaria por esse componente.

O transformador é o elemento seguinte do circuito e sua finalidade é elevar os pulsos de baixa tensão do oscilador, obtendo-se em seu secundário uma alta tensão alternada.

É importante observar que na maioria dos circuitos, a tensão alternada não é perfeitamente senoidal, mas sim dotadas de alguns picos que podem ser perigosos se os aparelhos alimentados forem sensíveis.

Outro problema comum nesses circuitos é o fato da frequência nem sempre ser de 60 Hz. Muitos inversores que se destinam à lâmpadas fluorescentes e outros aparelhos não sensíveis à frequência podem operar com frequências mais altas, entre 200 e 1000 Hz.

Um ponto crítico no projeto do inversor é a qualidade do transformador. De fato, esse componente determina o rendimento do circuito e se não for bem dimensionado, a maior parte da energia pode ser perdida na forma de calor.

ENERGIA NÃO SE CRIA

O circuito inversor não é capaz de criar energia, ele apenas transformará a tensão fornecida dos painéis fotovoltaicos em tensão AC para alimentar o circuito desejado.

Vamos agora analisar um exemplo prático de inversor transformando a tensão DC 12 em AC 120.

Supondo que você está alimentando o circuito inversor com painéis fotovoltaicos de 12V e 10A, estaríamos produzindo 120W de potência. De acordo com a função P=V X I.

Isso, significa que, se convertermos os 12 V dessa bateria para 120 V a corrente máxima teórica será 1 A visto que através da função da potência, I = P/V = 120W/120V = 1A e nenhum aparelho de mais de 120 W poderá ser alimentado, conforme mostra a figura abaixo. Isso, é claro, supondo que 100% da energia possa ser convertida, o que não ocorre na prática.

RESUMO DO PROCESSO

1) Painel fotovoltaico: Converte a luz solar em energia elétrica, normalmente 12Vcc ou 24Vcc etc… – corrente contínua.

2) Controlador de carga: Gerencia o carregamento da bateria, evitando sobrecargas e protegendo contra descargas abaixo do permitido.

3) Bateria: Armazena a energia elétrica gerada pelo painel ao longo do dia, para ser usada à noite ou em dias muito nublados ou chuvosos.

Obs: Fique atento, a etapa 2 e 3 podem não existir caso você tenha trocado o seu contador diretamente com a rede concessionária e esteja trabalhando com os sistemas de crédito.

4) Inversor: Converte a tensão da bateria, tipicamente de 12Vcc ou 24Vcc para 127Vca ou 220Vca- corrente alternada, para alimentar equipamentos como TVs, rádios e outros.

EXERCÍCIO

1) Considerando que você possui os seguintes painéis solares:

1. a) 12V/5A;
2. b) 24V/10A;
3. c) 48V/12A.

Você precisa ligar o seu circuito inversor com 48V e 55A. Como serão associados os painéis fotovoltaicos.

1. b) Informe a potência total dos painéis.
2. c) Realize o desenho da associação dos painéis, inclusive com os diodos by-pass.

2) Considerando que você possui os seguintes painéis solares:

1. a) 12V/15A;
2. b) 24V/5A;
3. c) 48V/15A.

Você precisa ligar o seu circuito inversor com 24V e 30A. Como serão associados os painéis fotovoltaicos.

1. b) Informe a potência total dos painéis.
2. c) Realize o desenho da associação dos painéis, inclusive com os diodos by-pass.

3) Considerando que o seu sistema fotovoltaico está produzindo 48V e 30A, após passar pelo circuito inversor, considerando que o mesmo tem um rendimento de 80% e a tensão gerada pelo mesmo será de 220V, qual será a sua corrente fornecida para o circuito?

4) Considerando que o seu sistema fotovoltaico está produzindo 24V e 40A, após passar pelo circuito inversor, considerando que o mesmo tem um rendimento de 70% e a tensão gerada pelo mesmo será de 110V, qual será a sua corrente fornecida para o circuito?

 

3ºCAPÍTULO – Fonte de Alimentação

INTRODUÇÃO

Essa disciplina do curso embora possua uma pequena carga horária, abordará de maneira mais profunda e específica conteúdos já vivenciados ao longo das disciplinas de elétrica que foram estudadas anteriormente.

O ponto principal do nosso estudo será as novidades no ramo da construção civil. Como o sistema de automação residencial, projetos de energia fotovoltaica e muitas outras novidades que estão surgindo na seara da construção.

FONTE DE ALIMENTAÇÃO

A fonte de alimentação é fundamental nos circuitos eletrônicos atuais, através dela será possível a transformação da Tensão AC em DC. Estudaremos agora como ocorre esse processo.

Veja abaixo a ilustração de uma fonte de alimentação do tipo linear.

Você poderá visualizar a explicação animada desse circuito no leiautdicas. http://leiautdicas.com/2015/12/28/fonte-de-alimentacao-linear/

1.TRANSFORMADOR (TRAFO)

Fique de olho no circuito acima, temos uma tomada ligada na rede ACV seguindo diretamente para o nosso transformador.

Função: O Transformador tem a função de receber uma tensão alternada ou pulsativa no seu enrolamento chamado de primário, e transferir para o enrolamento secundário via campo magnético variável, uma tensão a qual poderá ser de valor inferior, igual ou superior a tensão que foi aplicada no enrolamento primário, mantendo-se praticamente constante a potência elétrica do primário com relação a potência elétrica do secundário.

Em nosso circuito em estudo podemos notar que temos 220V na entrada do primário e uma saída de 12V no secundário.

Além da tensão de saída de 12V também podemos uma informação importante no Trafo que diz respeito a sua corrente máxima de trabalho, no exemplo acima temos: 500mA, ou seja, 0,5A. Essa é a corrente máxima que poderá ser fornecida pelo seu transformador para as cargas do seu circuito.

UM POUCO MAIS SOBRE O TRAFO

Temos três tipos principais de transformadores:

1.Elevador;

2.Redutor;

3.Isolador.

A foto acima representa três tipos de enrolamento de Trafo.

A diferença entre os três transformadores está na relação de espiras encontrados no primário e no secundário. Vamos falar um pouco sobre isso.

TRAFO REDUTOR

1ª Teoria – O transformador redutor de tensão, recebe um valor de tensão no enrolamento primário e no seu enrolamento secundário, existirá um valor de tensão inferior à que foi aplicada no seu enrolamento primário

Logo:                                                                   R (secundário) < R (primário)

V (secundário) < V (primário)

TRAFO ELEVADOR

2ª Teoria – O transformador elevador de tensão, recebe uma valor de tensão alternada ou pulsativa no enrolamento primário e no seu enrolamento secundário, existirá um valor de tensão superior a que foi aplicada no seu enrolamento primário.

Obs.:                                                                    R (secundário) > R (primário)

V (secundário) > V (primário)

 TRAFO ISOLADOR

3ª Teoria – O transformador isolador de tensão, recebe um valor de tensão alternada ou pulsativa no enrolamento primário, já no seu enrolamento secundário encontraremos o valor da tensão geralmente igual ao valor da tensão que foi aplicada no primário. Vale frisar, que o enrolamento primário é totalmente isolado do enrolamento secundário, sendo assim, o usuário ficará protegido de choque elétrico.

 

Obs.:                                                                    R (secundário) = R (primário)

V (secundário) = V (primário)

Ex.: O módulo isolador com entrada 110V e saída 110V, a resistência elétrica do primário é igual à do secundário.

O módulo isolador com entrada 220V e saída 110V, a resistência elétrica do primário, é superior a resistência elétrica do seu secundário.

Explicando as informações presentes no corpo do transfomador

Quando vamos comprar um transformador, ele provavelmente virá com uma descrição semelhante ao do nosso exemplo abaixo:

> Trafo 110/220V – 12 + 12X 500mA

> Trafo 12 + 12X 500mA – 110/220V

Mas o que isso quer dizer?

Isto significa que o primário do Trafo pode ser ligado em 110V ou em 220V, e que possui dois enrolamentos no secundário, os quais fornecem 12Volts cada um deles em relação ao (CT) ou Terra.

Veja que você poderá obter com esse Trafo 24Volts, caso utilize a (ddp) entre os dois enrolamentos, deixando o fio do (CT) desligado do circuito.

Vale explicar, que a corrente máxima que o enrolamento do secundário pode fornecer ao circuito consumidor, correspondente a 500mA, o qual corresponde a 0,5A.

2.DIODO RETIFICADOR

Após a etapa de transformação teremos a etapa de transformação, também conhecida como retificação.

A etapa de retificação será realizada através dos diodos. Esses componentes são responsáveis por transformar a tensão AC em DC pulsativa.

O material semicondutor do diodo é constituído por uma junção PN, onde (P) é a junção positiva (anodo) e (N) é a junção negativa (catodo).

Teoricamente, dizemos que o anodo é mais positivo em relação ao catodo.

Quando o semiciclo no ponto 1 é positivo, a junção N (negativa) do catodo, conduz o semiciclo positivo para o ponto 2.

Quando o semiciclo no ponto 1 é negativo, a junção N (negativa) do catodo, irá se opor à esse semiciclo e nesse momento, não existirá tensão no ponto2.

Assim, obtemos no ponto 2 uma tensão DCV pulsativa retificada em meia onda.

A retificação de meia onda é caracterizada pelas lacunas existentes entre os semiciclos positivos.

Em nossa fonte de alimentação para um maior rendimento do circuito utilizaremos o processo de retificação em onda completa, onde utilizaremos dois diodos retificadores.

Quando estamos trabalhando com dois diodos no processo de retificação, não existirá mais a lacuna da retificação de meia onda, pois o segundo diodo terá como papel preencher aquelas lacunas.

Esse processo de complementação dos semicilcos se dá através de um procedimento de enrolamento do transformador, posteriormente falaremos sobre isso.

Obs: Fique atento a um detalhe, após termos inseridos dois diodos já temos uma tensão do tipo DC, porém, do tipo pulsativa. Essa tensão pulsativa é prejudicial aos circuitos eletrônicos precisaremos conseguir uma tensão DC pura para que o nosso circuito funcione corretamente.

3.CAPACITOR ELETROLÍTICO (FILTRO)

Já estudamos o capacitor, esse componente é vital nos circuitos eletrônicos, possui como função armazenar energia por um determinado período de tempo.

Quando utilizado na fonte de alimentação após os diodos retificadores, ele terá como função preencher as lacunas “vazias” através do seu processo de armazenamento.

Na prática você observará que a carga que chegará na sua carga agora será maior. Matematicamente podemos dimensionar a nova tensão na carga através da função:

Tpico = Teficaz x 1,41

Observe na expressão matemática que graças ao Trafo teremos além de uma filtragem da tensão DC pulsativa para DC pura, ainda será possível um aumento na tensão do circuito sem carga.

4.REGULAÇÃO

Após a filtragem do capacitor eletrolítico precisaremos de um dispositivo que regule a tensão para as cargas que serão alimentadas, do contrário, dependendo da potência da carga teríamos uma variação na tensão do circuito.

Um regulador de tensão é um dispositivo, geralmente formado por semicondutores, tais como diodos zener e circuitos integrados (CI) reguladores de tensão, que tem por finalidade a manutenção da tensão de saída de um circuito elétrico. Sua função principal é manter a tensão produzida pelo gerador/alternador dentro dos limites exigidos pela bateria ou sistema elétrico que está alimentando. Um regulador de tensão é incapaz de gerar energia. A tensão de entrada deve ser sempre superior à sua tensão de regulagem nominal.

RESUMINDO A FONTE DE ALIMENTAÇÃO

Basicamente, uma fonte de alimentação possui as seguintes etapas ou blocos:

1. Proteção;
2. Transformador de força;
3. Retificação;
4. Filtragem;
5. Regulação.

A proteção do circuito é feita com fusíveis que interrompem a qualquer anomalia da rede.

O transformador deve abaixar ou elevar a tensão, de acordo com o valor necessário do aparelho a ser alimentado.

O retificador converte CA em CC pulsante.

O sistema de filtragem fornece uma CC constante a partir da CC pulsante.

O circuito de regulação tem por função manter a voltagem de saída num determinado valor. Através de um CI (Circuito Integrado) ele compensará automaticamente qualquer alteração de voltagem, a fim de manter a tensão de saída no valor necessário.

A IMPORTÂNCIA DA FONTE DE ALIMENTAÇÃO

Após todo esse estudo sobre os processos da fonte de alimentação podemos listar alguns pontos que enfatizam a importância desse dispositivo eletrônico.

Os circuitos eletrônicos trabalham com tensão DC, logo, temos apenas duas formas de alimentar esses circuitos:

1.Pilhas e Baterias (Processo Químico);

2.Fonte de Alimentação.

Poderíamos alimentar os nossos circuitos eletrônicos com baterias, porém teríamos um custo muito mais elevado do que através de uma fonte de alimentação convertendo a tensão AC para DC.

Além disso, a tensão AC possui uma alimentação “ininterrupta” através da rede concessionária de fornecimento, diferentemente da tensão das Baterias que com o passar do tempo vai sendo consumida e reduzida.

Eaí? Viu como foi importante estudar sobre as fontes de alimentação? Agora você já sabe como proceder quando desejar trabalhar com circuitos que trabalham com tensão DC.

Obs: Fique atento, o processo inverso da fonte de alimentação (AC-DC) se chama circuito alternador onde ele transformará (DC – AC), muito utilizado nos sistemas de energia solar como estudamos no capítulo anterior. Através do alternador a tensão DC produzida pelos painéis fotovoltaicos poderão alimentar os dispositivos elétricos da residência que trabalham com AC.

Observe as seguintes ilustrações abaixo, elas representaram os dois tipos de correntes dos circuitos elétricos (AC e DC) sendo visualizadas através de um aparelho chamado osciloscópio que possui como função gerar um gráfico bi-dimensional de uma ou mais diferenças de potencial.

TENSÃO AC

A tensão AC está sendo auferida na saída do estabilizador, visto que esse componente tem como função estabilizar a tensão AC em sua saída.

TENSÃO DC

A tensão DC aqui está sendo auferida na saída da fonte de alimentação, esse mesmo procedimento poderia ser feito em uma pilha ou bateria.

EXERCÍCIO

1.Qual a principal função da fonte de alimentação?

2.Qual a função do transformador e qual o princípio de funcionamento do mesmo?

3.Informe a função do diodo retificador.

4.Qual a diferença da retificação de meia onda para onda completa?

5.Qual a função do capacitor?

6.Como definimos a tensão de pico matematicamente?

7.Após a etapa de filtragem, qual a próxima etapa da fonte de alimentação?

8.Descreva todos os processos da fonte de alimentação.

9.Qual a importância da fonte de alimentação?

10.Qual o nome do circuito que realizará o processo inverso da fonte de alimentação? O qual transforma DC em AC?

 

 

4ºCAPÍTULO – VERIFICAÇÃO DOS COMPONENTES

VERIFICAÇÃO DOS COMPONENTES

Agora que já realizamos o estudo da fonte de alimentação, aprenderemos agora a verificar os componentes eletrônicos que compõem esse circuito. Fique atento, descreveremos diversas dicas abaixo que não estão presentes na maioria dos livros de eletrônica.

TRANSFORMADOR (TRAFO)

Antes de começarmos a verificar o Trafo precisamos entender qual a sua composição.

Um transformador é formado basicamente de:

Enrolamento – O enrolamento de um transformador é formado de várias bobinas que em geral são feitas de cobre eletrolítico e recebem uma camada de verniz sintético como isolante.

Núcleo – Esse em geral é feito de um material ferromagnético e o responsável por transferir a corrente induzida no enrolamento primário para o enrolamento secundário.

O Transformador foi inventado por Michael Faraday em 1831 e funcionam através da indução de corrente através dos princípios do eletromagnetismo, onde, se afirmar que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magnético variável, e é por necessitar dessa variação que os transformadores apenas funcionam em corrente alternada ou contínua pulsativa.

Agora que já entendemos o seu funcionamento e a sua estrutura, podemos começar a verificar os mesmos.

VERIFICAÇÃO DO TRAFO (PRIMÁRIO)

Método: O Trafo deve estar desligado da energia elétrica.

1º Multiteste analógico na ESC- X1 e zere o mesmo. Ou digital na escala de 200 Ohms.

2º Aplique as duas ponteiras do multiteste, nos dois fios primários do Trafo, ou seja, nos dois fios que irão receber a tensão (ACV) da rede elétrica.

3º No caso de indicar no multiteste uma resistência altíssima, ou seja, infinita (), modifique a chave seletora do multiteste para a ESC (X10) ou (X100). No digital, para 2000, 2K, 20K.

4º No caso de continuar indicando resistência infinita, você pode concluir que esse enrolamento do Trafo está “aberto”, logo o Trafo dever ser substituído.

5º No caso de indicar um valor ôhmico diferente de (infinito), você pode concluir que esse enrolamento do primário do Trafo não está “aberto”, logo considere normal e o valor demonstrado no multímetro indica a resistência do primário.

Obs.: Examinando a resistência elétrica do primário de um rafo redutor com o multiteste digital, você deve selecionar o mesmo na escala 2000 Ohms ou 2K.

VERIFICAÇÃO DO TRAFO (SECUNDÁRIO)

1º Você agora deve examinar a resistência elétrica, do enrolamento secundário desse Trafo redutor.

2º Selecione em X1 a escala do multiteste analógico, e zere o mesmo. Em seguida aplique as duas ponteiras do multiteste, nos dois fios do secundário do Trafo, os quais irão alimentar os diodos retificadores. No caso do multímetro digital, selecione a escala 200.

3º No caso de indicar no multiteste, uma resistência elétrica altíssima, ou seja, infinita (), você pode concluir que esse enrolamento secundário está “aberto”, logo o Trafo deve ser substituído.

4º Já no caso de indicar no multiteste uma resistência elétrica de alguns Ohms, você deve concluir que esse enrolamento deverá estar normal.

Obs.: Examinando com o multiteste analógico e digital a resistência elétrica do enrolamento secundário de um trafo redutor, você deve selecionar o mesmo na escala de X1 p/ T. analógico ou 200 Ohms p/ T. Digital.

Observe nas figuras acima que, o valor da resistência elétrica em cada um dos enrolamentos do secundário desse Trafo, irá indicar um valor ôhmico baixo, e os valores desses dois enrolamentos serão praticamente iguais. Nesse caso, considere normais os dois enrolamentos do secundário.

VERIFICAÇÃO DE TENSÃO NO TRAFO (SECUNDÁRIO)

Método: O Trafo deve estar ligado da energia elétrica.

1º Selecione a escala do multiteste (ACV) 50V ou superior a essa tensão.

2º Aplique cada uma das ponteiras do multiteste, nos dois fios do secundário (6) e (5). Veja a figura acima.

3º Aplique cada uma as ponteiras do multiteste, nos outros dois fios (5) e (4). Veja a figura acima.

Preencha as lacunas abaixo realizando as verificações conforme o exemplos.

Resist. (Primário) = Pontos (1 com 3) = ______________

Pontos (1 com 2) = ______________

Pontos (2 com 3) = ______________

Resist. (Secundário) = Pontos (4 com 6) = ______________

Pontos (4 com 5) = ______________

Pontos (5 com 6) = ______________

Veja na figura abaixo, o Trafo sendo alimentado pela rede elétrica de 220V.

DIODO RETIFICADOR

O diodo retificador é um semicondutor, que tem a função de retificar a tensão alternada em continua pulsante.

Além de sua função precípua, ele também poderá ser usado como um protetor de inversão de tensão (dcv) para o circuito consumidor e em alguns casos como um redutor de tensão (dcv) em 0,6V ou 0,7Volts. Estudaremos mais a frente essas duas características do diodo.

Atenção: Quando um diodo retificador recebe uma tensão alternada no seu terminal de anodo, ele irá retificá-la e no seu cátodo vamos obter uma tensão contínua pulsante positiva. Já quando aplicamos uma tensão alternada no terminal do cátodo, vamos obter uma tensão contínua pulsante negativa.

VERIFICAÇÃO DO DIODO

Para examinar o diodo retificador, sempre desligue o aparelho. Você pode examinar os diodos retificadores, no próprio circuito sem desligá-lo. Neste caso você estará examinando o diodo, no tipo de polarização direta.

Método: O circuito deve estar desligado.

1ºInsira o seu multímetro na escala de diodo;

2ºEm seguida pegue a ponteira vermelha do seu multímetro e posicione no terminal anodo e a ponteira preta no terminal do cátodo. (Multímetro digital)

Obs: No caso do multímetro analógico, a ponteira preta deverá ser posicionada no terminal do anodo e a vermelha no cátodo.

3ºObserve o valor de continuidade indicado, ele deverá variar entre 350-750.

Dica: No caso do diodo retificador entrar em curto ou apresentar fuga, provocará a queima do fusível de (ACV) na entrada da fonte de alimentação.

DIODO EM DCV

Já estudamos sobre o processo de retificação do diodo em AC, além dessa função já vista. O diodo também poderá atuar em DC, atuando de uma forma bem diferente vamos nos aprofundar nesses detalhes.

Quando o diodo atua em DC, e tendo a maior tensão no terminal de anodo em relação ao cátodo, passará a conduzir corrente elétrica facilmente, provocando uma queda de tensão de apenas 0,6V ou 0,7V no cátodo em relação a tensão existente no seu anodo, independentemente da corrente. Ou seja, ele não está sujeito às alterações da Lei de Ohm.

POLARIZAÇÃO DIRETA

Observe o circuito em estudo abaixo, temos duas pilhas em série alimentando um LED. Se ligássemos o circuito sem os diodos teríamos 3,0V ligados diretamente no LED que trabalha com 2,0V, a consequência dessa ligação seria a queima do LED em poucos minutos.

Para evitar a queima do LED, inserimos dois diodos retificadores em série, substituindo um possível resistor que poderia ser colocado nesse circuito. Através da ligação dos diodos, a tensão será reduzida em 0,6 ao passar por cada diodo. Logo, teremos: 3,0 – 0,6 – 0,6 = 1,8V será a tensão que chegará em nosso LED.

POLARIZAÇÃO INVERSA

Acabamos de estudar o processo denominado como Polarização Direta onde o diodo em DC está com a tensão mais positiva no anodo e menos positiva no cátodo.

Agora veremos os efeitos do processo inverso, quando a tensão mais positiva se encontra no cátodo e a tensão menos positiva no anodo. Logo, dessa forma não haverá a condução da corrente elétrica, sendo assim o LED ficará apagado.

Veremos mais a frente sobre a importância da polarização inversa nos circuitos de proteção.

CAPACITOR

No capítulo anterior já começamos a estudar as funções do capacitor no circuito eletrônico, mais especificamente na fonte de alimentação. Veremos agora mais algumas funções e tipos de capacitores que também são utilizados nos circuitos eletrônicos.

CAPACITOR ELETROLÍTICO

O capacitor eletrolítico foi o que já estudamos, largamente utilizado como armazenador de tensão e filtro de baixas frequências nas fontes de alimentação. A sua utilização após os diodos retificadores é fundamental para uma filtragem da tensão DC pulsativa proveniente da retificação dos diodos.

Este capacitor possui polaridade definida, ou seja, terminal positivo e negativo e valor de capacitância na casa dos MicroFarad.

Observe a simbologia do capacitor eletrolítico.

Quando você for colocar o mesmo no circuito, deverá aplicar seu polo positivo, no ponto que possuir maior tensão, quando comparado com a tensão que será aplicada no seu polo negativo.

Defeito: Os capacitores eletrolíticos, são de alta capacitância e geralmente são filtros para as baixas frequências, ou seja, transfere facilmente as mesmas para o terra. Podemos encontrar os mesmos ligados diretamente aos diodos retificadores de uma fonte de alimentação do (PC). Quando um deles está em curto ou fuga, provocara a queima do fusível de (ACV) da mesma, logo o equipamento eletrônico ficara totalmente apagado.

VERIFICAÇÃO DO CAPACITOR ELETROLÍTICO (CAPACÍMETRO)

Para uma verificação precisa do capacitor será necessário um dispositivo denominado capacímetro.

Método: O capacitor que será analisado deverá estar desligado do circuito.

1º Multiteste analógico na ESC- X1 e zere o mesmo.

2º Aplique as duas ponteiras

3º Visualize o valor demonstrado da capacitância no visor do capacímetro.

VERIFICAÇÃO DO CAPACITOR ELETROLÍTICO (MULTÍMETRO)

Obs: Caso você não possua um capacímetro em mãos, você poderá utilizar um multímetro analógico para visualizar a carga e descarga do seu capacitor.

Método: O capacitor que será analisado deverá estar desligado do circuito.

Método: Selecione a escala do multiteste em X1K e aplique as duas ponteiras nos dois terminais do capacitor eletrolítico. Lembre-se, a (PP) no polo positivo do capacitor e a (PV) no polo negativo. (Utilizando um multiteste analógico, utilizando o digital inverter as ponteiras).

Obs.: Quando você deseja examinar um capacitor eletrolítico com capacitância maior que 47MFD, e esse possuir uma tensão nominal maior ou igual a 100V, use o multiteste na escala (X1K).

CAPACITORES COM DEFEITO

1. Quando o ponteiro do multiteste desloca-se até próximo de zero e não volta ao infinito, (posição inicial). Podemos concluir que o capacitor encontra-se defeituoso, será necessário ser substituído.
2. Caso o ponteiro do multiteste não desloque ou desloque pouco. Podemos concluir que o capacitor está defeituoso, substitua o mesmo.
3. Ao verificar com o multímetro, caso o capacitor esteja em curto, a resistência indicada no multímetro será (zero) ohm.
4. O capacitor estando em semi-curto, ou seja, com uma fuga alta de energia, a resistência que irá indicar no multiteste será próxima de (zero) ohm.
5. Quando o ponteiro do multímetro desloca-se até o centro do painel e retorna ao ponto de origem (infinito), concluímos que este capacitor eletrolítico está “normal”. Observe que esse capacitor está sendo considerado normal, para a tensão de aproximadamente 3,0V presente no multiteste.

DIODO ZENER

Na etapa de regulação de tensão da fonte de alimentação estudaremos dois componentes eletrônicos: O Diodo Zener e o CI estabilizador de tensão.

Função: O diodo Zener é um semicondutor que possui a função de estabilizar a tensão (dcv) e regular a corrente quando polarizado inversamente, ou seja, quando houver uma maior tensão positiva estiver sendo aplicada no catodo em relação ao anodo.

O diodo zener quando polarizado inversamente possui a propriedade de estabilizar a tensão (dcv), isso se deve ao fato que ele muda o seu valor resistivo automaticamente, dependendo do nível da tensão e corrente aplicada no mesmo.

O diodo zener é muito utilizado para estabilizar circuitos de baixo consumo de corrente. Para aumentar a capacidade de estabilização, utiliza-se um circuito formado por um zener e um transistor.

O zener é um componente frágil fisicamente. O seu corpo físico é de cristal ou de vidro e indica o seu código numérico ou a sua tensão de estabilização.

EXAMINANDO O DIODO ZENER COM MULTÍMETRO – POLARIZAÇÃO DIRETA

EXAMINANDO O DIODO ZENER COM MULTÍMETRO – POLARIZAÇÃO INVERSA

C.I ESTABILIZADOR

Função: O circuito integrado estabilizador de tensão (dcv) tem a função de receber um valor de tensão elevado e reduzir a mesma, para um valor inferior e estabilizada.

Obs.: A tensão de entrada aplicada em um CI estabilizador de tensão, para que ele funcione normalmente, a mesma deverá possuir pelo menos 3,0 volts a mais que a do terminal de saída.

Logo, se desejamos que o no terminal de saída encontremos 12V, no terminal de entrada deveremos ter no mínimo 15V.

Obs.: Na figura ao lado, veja a simbologia de um CI estabilizador de tensão. Observe que existe um terminal desse CI que e chamado de “comum”. Esse terminal poderá ser ligado ao terra do circuito.

 

Regras

– Os últimos dois números indicam o valor da tensão estabilizada.

– O CI com a numeração 78xx, indica que a tensão de trabalho de CI e positiva.

– O CI com a numeração 79xx, indica que a tensão de trabalho deste CI e negativa.

TERMINAIS DO C.I ESTABILIZADOR DE TENSÃO

EXAMINANDO O CI ESTABILIZADOR COM O MULTÍMETRO DIGITAL (DCV)

1º O equipamento eletrônico deve estar ligado.

2º Multiteste na escala (DCV).

3º Exemplo CI 7805.

4º P(preta) no terra e a P(vermelha) no pino de entrada (DCV) desse CI.

5º Existe tensão no pino de entrada do CI, superior a tensão de saída.

6º Existe tensão no pino de saída do CI estabilizador, correspondente a tensão indicada no código do CI.

Conclusão: CI = Normal.

7º Existindo tensão normal no terminal de entrada do CI e não existindo tensão na saída, você pode concluir que o CI está “queimado” (aberto). Deverá ser substituído.

EXERCÍCIO

1.Quem inventou o transformador?

2.Explique o processo da indução de corrente elétrica.

3.Qual será o procedimento para verificar o primário do trafo?

4.Qual será o procedimento para verificar o secundário do trafo?

5.Realize o desenho da simbologia do trafo, diodo retificador e capacitor eletrolítico.

6.Em relação à condução de energia do diodo, podemos dizer que o terminal de anodo é mais _________ do que o terminal catodo.

7.Qual será o procedimento para verificar o diodo retificador?

8.Quando o diodo está trabalhando em DC, ele será capaz de dar uma queda na tensão de _______V.

9.Informe a diferença da polarização direta para a inversa.

10.Qual a função do C.I estabilizador?

11.Como podemos identificar a tensão de saída estabilizada do CI?

12.Quais são os terminais do C.I estabilizador de tensão?

4ºCapítulo – MONTAGEM DE CIRCUITOS

MONTAGEM DO CIRCUITO

Depois de conhecermos as funções dos componentes e as suas formas de verificação chega a etapa mais esperada pelos estudantes, a parte de montagem. Utilizaremos uma plataforma bastante conhecida, o protoboard onde nele poderemos realizar os protótipos de nossos circuitos.

PROTOBOARD

A Protoboard é um dispositivo que permite a construção de circuitos sem a necessidade de soldagem de componentes. Na região interna, há contatos metálicos que interligam os componentes ligados na placa. A figura abaixo ilustra uma Protoboard bastante comum no meio eletrônico.

O diagrama interno de ligações metálicas de uma Protoboard está representado na figura a seguir:

Existem protoboards que não possuem os símbolos (+) e (-). Talvez a que você usará nessa aula se enquadre nesse exemplo. Nesses casos, nós que devemos determinar qual das linhas receberá carga positiva e qual receberá carga negativa no momento que formos inserir os componentes e os fios.

Observação: Esse tipo de protoboard não apresenta continuidade (ligação elétrica) entre as duas metades. Diante disso, faz-se necessária uma conexão para a energia elétrica conseguir penetrar em toda a protoboard. Para realizar a conexão, precisaremos “jumpear”, isto é, ligar um fio do Setor A para o Setor B (ligando a linha positiva da 1ª metade para a linha positiva da 2ª metade, fazendo o mesmo com as linhas negativas). Deve-se realizar o mesmo procedimento do Setor C para o Setor D, como também, dos Setores superiores para os Setores inferiores (no sentido vertical, do Setor B ao setor D, por exemplo). Desta forma, permitiremos a circulação da corrente por toda a protoboard. Caso o circuito que desejemos realizar seja pequeno, isto é, com poucos componentes eletrônicos, podemos “jumpear” apenas alguns setores. Porém, o modo explicado acima é a forma de manter toda a protoboard interligada.

Caso você deseje adquirir um protoboard para realizar a montagem dos seus circuitos eletrônicos, ele custa em média R$16,00.

LEI DE OHM

A partir de agora começaremos a realizar a montagem de nossos circuitos eletrônicos, para isso é fundamental que o aluno não possua mais dúvidas no dimensionamento de resistores e saiba manusear com facilidade a 1ª Lei de Ohm.

Realizaremos agora alguns exercícios para o dimensionamento de resistores.

a) Dimensione o Resistor, considerando que a sua bateria possui 10V e o LED 2V/180mA.

1ºPasso: Para realizar o dimensionamento do resistor, precisaremos recorrer a 1ºLei de Ohm, onde:

U = R X I

2ºPasso: Para determinarmos o nosso U (ddp) é simples, basta realizar uma subtração da tensão que está entrando no resistor e a tensão que deve sair do mesmo para a carga.

U = 10 – 2 = 8V

3ºPasso: Em seguida, devemos considerar a corrente de nossa carga. Um detalhe relativo ao valor da corrente é que deve ser representada em Ampére, logo, deveremos realizar a conversão de mA para A.

Para realizar a conversão é bastante simples, basta dividir por 1000.

300ma / 1000 = 0,3A

4ºPasso: Depois de encontrar os valores referentes a ddp e a corrente, fica fácil basta inserir os dados na fórmula e encontrar o valor referente ao nosso resistor.

8 = R X 0,3

R = 8 / 0,3  = 26,6 Ohms

Agora é com você, realizar o dimensionamento dos seguintes resistores.

a) Dimensione o resistor considerando que temos uma bateria de 12V e duas lâmpadas de 1,8V/180mA.

b) Determine o resistor considerando que temos uma bateria de 9V e duas lâmpadas de 2,0V/180mA.

IDENTIFICAÇÃO DOS RESISTORES (CÓDIGO DE COR)

Após realizar o dimensionamento do resistor que deverá ser utilizado no circuito, precisamos aprender sobre a sua identificação.

Os resistores são identificados nos circuitos eletrônicos através de um código de cores universalmente conhecido e aplicado, você como técnico deve conhecer o mesmo e saber manuseá-lo da melhor forma possível.

Cada cor impressa no corpo do resistor representa um valor, a combinação dessas cores indica o valor exato de sua resistência.

1ªCor: A primeira cor expressa no corpo do resistor, representará o valor indicado em sua correspondência na tabela de cores.

2ªCor: Assim como a primeira cor, a segunda cor também representará o valor indicado em sua correspondência na tabela de cores.

3ªCor: A terceira cor possui algo especial, o seu valor correspondente na tabela de cores indicará o número de zeros. Por exemplo, se a terceira cor de um resistor é amarelo, consequentemente o seu valor na tabela de cores é 4, logo, teremos 0000 (4 zeros).

4ªCor: Para finalizar, a quarta cor será a tolerância do valor do resistor que poderá variar para mais ou para menos. Essa cor, apenas poderá possuir duas cores: Prata, Ouro ou sem Cor.

Caso seja prata, teremos 10% de tolerância, ouro será 5% e sem cor, será 20%.

Para uma melhor compreensão da identificação dos resistores, realizaremos alguns exercícios.

EXERCÍCIO

Informe os respectivos valores dos resistores demonstrados abaixo.

1. Vermelho, Vermelho, Marrom e Ouro

Para tomarmos como exemplo esse primeiro resistor, vamos analisar passo a passo cada cor:

1ªCor: Vermelho = 2

2ªCor: Vermelho = 2

3ªCor: Marrom = 1, logo, teremos 0

4ªCor: Ouro = 5%

Podemos concluir que o nosso resistor será de: 220 e 5% de tolerância.

1. Amarelo, Roxo, Amarelo e Ouro
2. Marrom, Preto, Marrom e Ouro
3. Azul, Vede, Marrom e Ouro

DETALHES

Agora que você já começou a realizar algumas identificações de resistores, é importante ficar atento a alguns detalhes que existem no processo de identificação.

1ªRegra: A terceira cor quando representada pela cor Preta, não representará valor algum, ou seja, preto na terceira cor não conta.

Por exemplo: Observe o resistor abaixo, teremos o valor 22Ohms 5%, já que a cor preta na terceira casa deve ser desconsiderada.

2ªRegra: Será possível encontrar os valores prata e ouro na terceira casa, quando isso ocorrer você deverá realizar o seguinte procedimento para identificação.

Ouro na terceira cor, divida o valor das duas primeiras casas por 10.

Por exemplo: Observe o resistor abaixo, teremos 10Ohms, já que a terceira cor é ouro, deveremos dividir esse valor por 10, consequentemente teremos 1Ohm.

Prata na terceira cor, divida o valor das duas primeiras casas por 100.

Por exemplo: Observe o resistor abaixo, teremos 57Ohms, já que a terceira cor é prata, deveremos dividir esse valor por 100, consequentemente teremos 0,57Ohm.

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES

Já aprendemos a dimensionar os resistores necessários para os nossos circuitos através da Lei de Ohm, além disso aprendemos também a representa-los de maneira comercial com o código de cores.

Através dos dois procedimentos citados acima já podemos adquirir os resistores que serão utilizados em nossos circuitos. Porém, uma situação prática pode ocorrer. Caso você dimensione um resistor para o seu circuito, chegue na loja para adquirir aquele componente e não exista o valor desejado por você, qual procedimento poderemos realizar?

Quando não possuímos o valor exato do resistor que desejamos para o nosso circuito, recorremos a associação de resistores, poderemos realizar associações série ou paralelo para conseguir o valor desejado para o circuito. Eaí, você ainda se lembra das regras de associação? Vamos relembrar um pouco.

RESISTORES EM SÉRIE

Ao associar resistores em série um fenômeno ocorre, os seus valores serão acrescidos. Logo, teremos um resistor equivalente com valor maior. Por exemplo: Considerando que um resistor possui 100Ohm e o segundo resistor possui 250Ohm, quando associados em série teremos Req = 100 + 250 = 350Ohm.

RESISTORES EM PARALELO

A associação de resistores em paralelo é um pouco mais complexa, precisaremos recorrer a seguinte fórmula matemática: Req = R1 X R2 / R1 + R2. O valor encontrado será o equivalente.

Lembre-se, não poderemos realizar esse dimensionamento com mais de dois resistores por vez. Logo, se você desejar saber o valor do resistor equivalente de três resistências você deverá realizar primeiramente com dois resistores e o resultado realizar com o terceiro resistor.

VERIFICAÇÃO PRÁTICA

Realizaremos agora uma atividade prática bem simples. Insira ao lado das associações de resistores os seus valores respectivos e os valores encontrados por você ao realizar a verificação com o multímetro.

VERIFICAÇÃO PRÁTICA

Insira na listagem abaixo os resistores verificados na aula, as suas respectivas cores e valores.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

RESISTORES VARIÁVEIS

POTENCIÔMETRO

O potenciômetro, por exemplo, é um resistor variável já que sua resistência varia conforme a nossa mão vai girando o eixo do potenciômetro, trabalhando dessa forma como um sensor analógico.

VERIFICAÇÃO DO POTÊNCIOMETRO

1º Passo: Gire a chave seletora para a escala de resistência em 20 k ohms, pois precisa ser valor superior à resistência do potenciômetro que é de 10 k ohms.

2º Passo: Coloque uma ponteira do multímetro no terminal da esquerda e a ponteira no outro extremo.

3º Passo: Confira se no visor do multímetro está aparecendo um valor em torno de 10 k ohms. Tente girar o eixo e veja que a resistência não mudará, pois nessa configuração, o potenciômetro estará como um resistor fixo.

4º Passo: Agora coloque uma ponteira no terminal extremo esquerdo e a outra no centro.

5º Passo: Gire o eixo de um lado para outro completamente e observe os valores no visor do multímetro. Você deve ter notado que a resistência variou de 0 ohm até 10 k ohms.

6º Passo: Coloque uma ponteira do multímetro no terminal do centro e a outra ponteira no extremo da direita.

7º Passo: Gire o eixo de um lado para outro completamente e observe os valores no visor do multímetro. Você deve ter notado que a resistência variou de 0 ohm até 10 k ohms.

Observação: Variando a resistência do potenciômetro, podemos diminuir ou aumentar a corrente que vai para um LED por exemplo e, assim, regular a intensidade do brilho.

ESTUDANDO O LDR

O LDR (Light Dependent Resistor), por exemplo, é um sensor do tipo analógico, já que sua resistência elétrica varia gradativamente de acordo com a luminosidade. Tipicamente, à medida que a intensidade da luz aumenta, a sua resistência diminui.

Antes de iniciar a montagem de projetos, ensinaremos como medir a resistência do LDR e perceber como esse valor varia na presença, na ausência de luz e em um valor qualquer de luminosidade.

VERIFICANDO O LDR

Para medir a resistência do LDR, siga os passos:
1º Passo: Desloque a chave seletora do multímetro digital para a escala de 20 k ohms.

2º Passo: Coloque a ponteira do fio vermelho em uma extremidade do LDR e a ponteira do fio preto na outra extremidade.

3º Passo: Observe o valor indicado no visor do multímetro e anote no espaço abaixo o valor ôhmico encontrado.
Valor ôhmico na presença de luz: ______________

4º Passo: Agora impeça parcialmente o LDR de receber luz, para que possa medir a resistência elétrica estando não completamente coberto. Você pode tampar o LDR com a sua mão ou, por exemplo, usar uma caixinha cobrindo o componente, mas deixe que um pouco de luz ainda alcance o LDR.

5º Passo: Coloque a ponteira do fio vermelho em uma extremidade do LDR e a ponteira do fio preto na outra extremidade.

6º Passo: Observe o valor indicado no visor do multímetro e anote no espaço abaixo o valor ôhmico encontrado.
Valor ôhmico com o LDR semicoberto: ______________

7º Passo: Agora impeça totalmente o LDR de receber luz, para que possa medir a resistência elétrica nessa condição. Você pode tampar o LDR com a sua mão ou, por exemplo, usar uma caixinha cobrindo completamente o componente.

8º Passo: Coloque a ponteira do fio vermelho em uma extremidade do LDR e a ponteira do fio preto na outra extremidade.

9º Passo: Observe o valor indicado no visor do multímetro e anote no espaço abaixo o valor ôhmico encontrado.
Valor ôhmico com o LDR totalmente coberto (ausência de luz): ________

Observação: Você deve ter percebido que na ausência de luz a resistência foi maior. Isto é, à medida que a intensidade da luz aumenta, a sua resistência diminui.

LED

É um semicondutor, que quando polarizado diretamente, ou seja, quando temos uma maior tensão positiva sendo aplicada no seu terminal de anodo em relação ao terminal de catodo, o mesmo passa a conduzir corrente elétrica.Vale frisar, que é necessário uma (ddp) variando entre (1,6V até 2,0V) para que um led comum acenda normalmente. Quando a tensão for superior a esse valor de (ddp), esse Led poderá funcionar, ou seja, acender, mais irá queimar facilmente.

Obs.: Atualmente existe alguns diodos LED’s de alta potência, que funcionam com uma tensão (dcv) variando entre (2,5V até 3,0V). Ex.: (LED azul e branco). Veja e memorize a sua simbologia na figura abaixo.

Verificação do Diodo LED

LED X LÂMPADAS

O diodo LED, veio para substituir as lâmpadas, embora a sua comercialização ainda apresente valores elevados, a sua aquisição é bastante vantajosa. Por exemplo, o seu consumo, ou seja, a corrente elétrica que o mesmo necessita para trabalhar, é baixa. Por isso, dizemos que ao trocar as lâmpadas comuns por lâmpadas LED, é possível reduzir o custo com a energia elétrica.

Outro detalhe, para realizar estudos de circuitos eletrônicos e desenvolvermos os nossos protótipos, nada mais em conta do que os LEDs para simular os circuitos que desejamos manobrar.

Na próxima aula, começaremos a trabalhar com a plataforma do Arduino, através dela realizaremos pequenos circuitos onde será possível controlar a iluminação do LED ou o tempo que o mesmo deverá estar ligado e desligado. Depois que você aprender a ligar um LED através do microcontrolador, realizar a ligação de residências inteiras será consequência.

DIFERENCIANDO TERMINAIS DO LED

Para você diferenciar Anodo de Catodo, você pode tentar observar 3 características:
1. O maior terminal é o Anodo e o menor o Catodo. No entanto, quando o LED já foi muito utilizado tem a chance de já estar do mesmo tamanho;

2.O lado reto, isto é, o “chanfro” é uma característica exclusiva do Catodo;

3.O Catodo apresenta a parte interna metálica maior que o Anodo.

Caso não consiga identificar Anodo ou Catodo por alguma dessas características acima citadas, a análise pode ser feita também por meio do multímetro.

Já que o LED é um diodo emissor de luz, seu teste é igual ao feito com diodos comuns, a diferença é que se o LED estiver em bom estado, ele irá acender.

EXERCÍCIO

1) O que é o protoboard?

2) Qual a lógica de funcionamento do protoboard?

3) Informe a primeira lei de ohm.

4) Qual a finalidade e a simbologia do potenciômetro.

5) Qual a finalidade e a simbologia do LDR.

6) Qual a tensão e a corrente de trabalho dos LEDS?

7) Como deverá ser realizado a verificação dos LEDS?

8) Como podemos identificar os terminais Catodo e Anodo do LED?