Circuito

Por Gricer Bento

13/05/2025, às 10:36

O que chamamos genericamente de circuito é sempre formado por um número qualquer de componentes, forçosamente interligados. Para perfeito contato elétrico, tais ligações devem ser soldadas.

Circuito Impresso

Dois métodos de construção e implementação dos circuitos, barra de terminais (parafusáveis e sem solda) ou ponte de terminais (soldados). Embora primários, são funcionais, úteis e válidos. Inevitavelmente os projetos e montagens vão se adensando, requerendo cada vez um número maior de peças, que por várias razões, devem ser distribuídas e acomodadas em espaços não muito grandes. Nesse ponto, torna-se necessária a utilização de técnicas mais modernas e compactas de montagem, ou seja, o circuito impresso.

A base da técnica de montagem em circuito impresso é a placa virgem de fenolite na qual, uma das superfícies é revestida por uma película metálica fina de cobre. Existe também, para aplicações mais avançadas, a placa duble face (que é cobreada dos dois lados). Um lado da placa é cobreado e o outro não, a película metálica, que inicialmente recobre todo o lado da placa, é muito fina, de modo que, pela ação de ácidos específicos, pode ser removido em certas regiões. Protegendo-se partes da superfície cobreada com tintas especiais ou mesmo decalques plásticos ácidos-resistentes, após a ação do ácido, sobram padrões cobreados na forma de filetes (também de pistas ou trilhas) e pequenos círculos (chamados de ilhas ou bolinhas). É justamente esse padrão cobreado sobrante que perfaz as funções de interligar eletricamente os componentes, cujos os terminais são inseridos em furos estrategicamente feitos no centro das ilhas.

Os componentes são acomodados sobre a placa, pelo lado não cobreado, tendo seus terminais enfiados nos respectivos furos. Depois de inseridos nos seus lugares, os terminais dos componentes são soldados as ilhas, sendo que eventuais sobras, posteriormente são cortadas com alicate de corte.

Já deve ter ficado claro, que os filetes cobreados exercem a mesma função que os fios de ligações comuns, na inter-conexões dos componentes. Os resistores podem ser montados em pé ou deiditados sobre o lado não cobreado da placa. De modo geral, usamos a montagem em pé, quando queremos economizar espaço na placa. Já a montagem deitada permite que a cubicagem (volume) da montagem fique bem reduzida. Os diodos, de corpo cilíndrico e pequeno podem ser montados em pé ou deitados. Como são componentes polarizados, sempre seus terminais estão identificados no chapeado, ou através da letra “A” (para anodo) e “K” (para catodo), ou pela "faixinha" contrastante.

Os capacitores eletrolíticos, que são componentes relativamente grandes, podem ser montados em pé ou deitados. Em qualquer caso, a estilização no chapeado é muito clara, sempre com a polaridade dos terminais nitidamente indicada. Os transístores, componentes polarizados, existem em vários modelos e desenhos de encapsulamento. Para cada tipo, existe uma estilização básica na nossa norma: os de pequena potência, corpo em epoxy preto ou cinza, tem seu lado chato nitidamente referenciado na estilização; os metálicos, com um pequeno ressalto, te este também nitidamente estilizado no chapeado. Os de maior potência têm uma superfície metalizadas em um dos lados, ou espécie de lapela ou orelha metálica que sobressai na altura do componente. Em ambos os casos, esses pontos referenciais são claramente mostrados na estilização, de modo que a peça seja posicionada corretamente.

Muitas das peças costumeiramente usadas nos circuitos, são obrigatoriamente montadas fora da placa. É o caso dos potenciômetros, chaves, Jaques, push-buttons e afins. Tais peças são sempre estilizadas, nos chapeados de maneira inequívoca e claramente entendível. Para que o potenciômetro não seja ligado errado ou inverso, a condição de vista traseira ou frontal da peça é sempre mencionada. Chaves (para que nunca fiquem dúvidas, até o sentido de atuação das chaves é frequentemente indicado, através de "setinhas" e códigos. Jaques (muitas vezes são dotados de ligações blindadas, ou seja, feitas com o chamado cabo shieldado, que contém um condutor fino interno e isolado, revestido por uma malha metálica. O fio interno é chamado de “vivo” “V” e a malha é chamada de “terra” “T”. Todas essas codificações e identificações são sempre indicadas com clareza nos chapeados.

Em todo e qualquer caso as respectivas ilhas de ligação, frequentemente posicionadas junto as bordas da placa, estão sempre identificadas por letras, números ou códigos de referência, para facilitar ao montador encontrar “o quê liga no quê”. Os relês são relativamente grandes e cuja pinagem, muito específica e geralmente assimétrica, na prática não permitem que os terminais sejam escritos de modo errôneo na placa. De qualquer maneira, a estilização nos chapeados é também sempre muito clara.

Circuito Impresso (Técnica Básica de Montagem)

Tem as montagens em barras de conectores parafusáveis, tipo sindal e também em ponte de terminais (barra de terminais soldáveis). Existe, porém, uma técnica muito mais avançada para a realização física dos circuitos, que é chamado circuito impresso. Essa técnica, que permite boa compactação de montagens, é atualmente utilizada na grande maioria dos projetos e circuitos, sejam eles experimentais ou didáticos, sejam profissionais ou industriais.

Nas técnicas de montagens mais elementares os componentes são interligados por meio de fios isolados, num circuito impresso essas interligações elétricas são feitas através de pistas ou trilhas de cobre impressas, daí o nome dado a técnica, sobre um substrato isolante, normalmente feito de fenolite ou fibra de vidro. As trilhas e pistas são dotadas, em pontos estratégicos, de ilhas furadas, para receber os terminais de componentes e pontas de fio, a devida soldagem e fixação.

Nesse prático sistema, mesmo componentes dotados de terminais muito curtinhos e fisicamente situados extremamente próximos uns dos outros, podem ser facilmente interligados já que a espessura das trilhas e pistas, seus comprimentos, o diâmetro das ilhas, etc., podem ser dimensionados de acordo com as características específicas de cada componente e de cada terminal.

Uma montagem na técnica de Circuito Impresso sempre resulta muito compacta e firme, com poucos fios pendurados. Na verdade, o desenvolvimento dessa técnica deveu-se a incrível miniaturização industrial imposta aos componentes nas últimas décadas: sem o circuito impresso seria praticamente impossível a produção industrial das calculadoras de bolso, dos walkmen, transceptores, "radinhos", microcomputadores, filmadores de vídeo ultra portáteis, etc. O chamado lay out do circuito impresso mostra justamente, em tamanho natural, sempre o desenho das pistas e ilhas cobreadas, que farão papel dos fios de ligação entre os componentes, devemos sempre considerar que o que está em preto no lay out corresponde às partes cobreadas da placa de circuito impresso, o que está em branco representa as áreas da placa livre de cobre. Observar que algumas das ilhas são maiores que as outras. Isso se explica facilmente: as ilhas maiores destinam-se à soldagem de fios ou terminais mais grossos enquanto que as ilhas menores servirão para soldagem de componentes cujos terminais também apresentam pouco espessura.

Assim o tamanho da ilha deve corresponder à espessura do que vai ser a ela soldado: terminais grossos = ilha grande, terminais fininhos = ilha pequena. Outra coisa que deve ser notada desde o início: a largura das pistas ou trilhas dependem unicamente da corrente que deva percorrê-las durante o funcionamento normal do circuito. Assim, percursos para baixa corrente são feitos através de pistas fininhas, normalmente entre 0,8 e 1,0 mm, enquanto que caminhos para correntes elevadas devem ser feitos através de pistas grossas, desde 2 mm de largura, até o que for preciso.

O diagrama de montagem propriamente que mostra sempre o lado não cobreado da placa, com os componentes já posicionados, chamado chapeado. Notar que o chapeado é sempre mostrado também em tamanho natural (escala 1:1) e não passa de uma visão do outro lado do próprio lay out. Assim as relações visuais direita/esquerda ou em cima/em baixo, estão sempre invertidas no chapeado, assim como uma visão no espelho. Quem esquece disso se atrapalha todo na hora de confeccionar ou montar uma placa de circuito impresso.

Os componentes são sempre vistos estilizados, segundo um código que pode tanto lembrar a própria aparência do componente, quanto ao seu símbolo esquemático. As ilhas destinadas às conexões externas à placa estarão sempre identificadas e codificadas, ou com sinais de polaridade, ou com letras ou números indicativos ou significativos das conexões que a tais ilhas devam ser feitas.

Depois do circuito montado, tudo deve ser rigorosamente confeccionado: posição e valores dos componentes, polaridades das peças que tenham essa característica, qualidade dos pontos de solda pelo lado cobreado, etc. Notar que a soldagem das peças num circuito impresso é, inevitavelmente, uma operação mais delicada do que sua soldagem a terminais de uma ponte. A finíssima película cobreada que forma as pistas e ilhas é relativamente frágil, e pode simplesmente descolar do substrato de fenolite, se submetida a calor excessivo. Assim, a operação da soldagem de cada ponto deve ser feita no menor tempo possível, evitando sobreaquecimento do dito ponto. Cuidar também para que o excesso ou falta de solda no ponto. No primeiro caso, pode ocorrer um corrimento de solda que, eventualmente, colocará em curto tal ponto com ilhas ou pistas próximas, às quais não devia ser feito contato elétrico. No segundo caso, solda insuficiente pode gerar uma má conexão, não só em termos puramente elétricos, como também mecanicamente falando, o componente ficará “bambo”, podendo a conexão desfazer-se ao menor esforço ou movimento. Para bons resultados, as soldagens em circuito impresso devem obedecer algumas regrinhas:

Inicialmente, tanto a ilha cobreada quanto o terminal do componente a ser ligado devem estar rigorosamente limpos, livres de oxidações ou sujeira. Para limpar a película cobreada da placa, basta friccioná-la com palha de aço fina (Bombril) ou lixa fina, até que o cobre se mostre brilhante. Já os terminais do componente, devem ser raspados com uma lâmina ou estilete, também até que fique brilhante. Isso feito o componente pode ser assentado no lado não cobreado, tendo seus terminais convenientemente dobrado e enfiado nos respectivos furos. Em seguida, procede-se à soldagem.

Por Gricer Bento 

Técnico em Eletrônica e Informática 

Instagram: https://www.instagram.com/gricerbento/

Proprietário/Técnico da Griço Eletrônica desde de 2001. 

Imãs

Por Gricer Bento

13/05/2025, às 10:36

Existem materiais, que embora não sejam naturalmente magnéticos, podem ser transformados, de forma permanente, em imãs. Dois métodos básicos podem ser usados, para transformar um pedaço de aço num imã permanente. Friccionando o aço contra um pedaço de imã natural, o primeiro assumirá magnetismo induzido pelo segundo. Mesmo depois de afastados um do outro, o aço continuará a apresentar magnetismo, em tudo semelhante ao mostrado pelo imã natural que lhe passou a propriedade.

Se enrolarmos um fio condutor em torno do aço e fizermos com que, momentaneamente, tal fio seja submetido a corrente elétrica de boa intensidade, o metal também assumirá magnetismo permanente, induzido pelo eletroímã. A explicação desses dois truques é que o aço apresenta inúmeros pequenos imãs, moleculares, que porém encontram-se desorientados ou bagunçados na sólida estrutura do material no estado normal. Quando esfregamos o dito cujo a um imã natural forte, ou submetêmo-lo ao campo magnético de um eletroímã, os pequenos imãs existentes na estrutura do aço se orientam ou se ordenam.

A intensidade do campo magnético de um eletroímã é diretamente proporcional à intensidade da corrente que percorre o condutor que forma o enrolamento em torno do núcleo de ferro. Quando maior a corrente, mais forte o campo ou mais linhas de força, para fazer uma analogia mais entendível. Quando falei sobre a Lei de Ohm, a corrente num circuito ou componente qualquer, é sempre dependente da tensão aplicada à tal circuito e da resistência ôhmica do dito cujo. Considerando, para efeitos unicamente de cálculo da corrente, que a bobina pode ser considerada uma simples resistência, isso só vale para a corrente contínua, se tivermos uma bobina com resistência equivalente (RL) de 10R, submetendo-a a uma tensão de 3V, teremos uma corrente de 0,3 A. Um certo campo é formado. Se na mesma bobina, dobramos a tensão aplicada para 6V, teremos também uma corrente dobrada 0,006 A, com um consequente aumento na força magnética gerada.

Se no lugar de mudarmos a tensão, enrolarmos a bobina de modo a obter outros valores de resistência equivalente (RL), a corrente também pode ser dimensionada: uma bobina de 20R, com a mesma tensão de alimentação de 6V receberá uma corrente menor ou apenas 0,3 A. Por outro lado, se opção for manter a tensão e aumentar o campo magnético, temos que enrolar uma bobina menos resistiva, de 5R, por exemplo, cuja resistência, sob os mesmo 6V permitirá uma corrente de 1,2 A, com o consequente fortalecimento do campo magnético.

O RELÊ

A aplicação de um eletroímã está na confecção de um interruptor eletrônico, também chamado de relê. Um relê é um dispositivo eletro-mecânico muito utilizado em diversas aplicações práticas. Basicamente, acionado por uma pequena corrente elétrica, pode comandar uma grande corrente num enorme número de aplicações industriais, em aparelhos os mais diversos. Os relés são feitos sobre uma base isolante e feita de material não sensível ao magnetismo como o plástico, fibra de vidro, etc.) um eletroímã é fixado e posicionado de modo que, ao receber corrente elétrica na conveniente intensidade, a magnetização do seu núcleo atrai um contato móvel, de material ferroso. Tal contato móvel, em repouso, é mantido em posição por uma pequena mola, de maneira que apenas quando atraído pelo eletroímã, desloca-se ao ponto de tocar outro ponto do contato metálico, este fixo, permanecendo nessa posição de toque enquanto a corrente estiver passando e presente na bobina, mantendo o eletroímã energizado. Quando a corrente é desligada, o campo magnético cessa e o núcleo da bobina deixa de exercer atração sobre o contato móvel que, pela ação da mola, retorna a sua posição de repouso, abrindo sua anterior ligação mecânica com o contato fixo. As partes metálicas que formam o contato móvel e o contato fixo formam, então, um robusto interruptor de corrente, capaz de ligar, quando o relê está energizado, ou desligado, quando cessa a corrente através da bobina, carga elétricas muito pesadas, que trabalhem sob tensões e correntes muito mais elevadas do que as necessárias ao funcionamento do próprio relê. Os terminais dos contatos, num relê simples, são chamados de “C” (Comum) e “NA” (Normalmente Aberto), correspondendo, respectivamente, ao contato fixo e ao contato móvel.

O TRANSFORMADOR

Outro componente que usa os efeitos magnéticos da corrente e que tem funções muito importantes em grande número de aplicações e circuitos, é o transformador. Vajamos as bases do funcionamento desse importante componente: Enrolando um fio sobre um núcleo de ferro e fazendo uma corrente circular por tal fio, obtemos um campo magnético que durará enquanto a corrente lá estiver. Esse campo não se forma instantaneamente, já que leva algum tempo para assumir sua máxima intensidade, a partir do momento que se liga a corrente. Também quando se desliga a corrente, o campo magnético não some instantaneamente, entrando em colapso segundo um tempo mensurável, ao fim do qual então desaparece. Um importante fenômeno eletro-magnético, chamado indução, vale-se da formação e colapso do campo e nos permite usar um método de transferência de energia, com sua eventual transformação, daí o nome do componente.

Se colocarmos juntos ao eletroímã, um outro núcleo de ferro, tão próximo que esse segundo núcleo possa ser envolvido pelas linhas de força emitidas pelo eletroímã, o tal núcleo extra também ficará magnetizado, A intensidade desse magnetismo induzido dependerá basicamente da proximidade entre os dois núcleos, quanto mais perto estiverem um do outro, maior será a magnetização induzida ao núcleo extra. Se no núcleo extra, enrolarmos também um fio condutor, e mativermos a máxima proximidade entre os dois conjuntos, sempre que a corrente é ligada e desligada na bobina, o surgimento ou colapso, respectivamente, do campo magnético gerado induzirá ou fará surgir um pulso de corrente no segundo enrolamento. Notar dois aspectos importantes: esse fenômeno da indução apenas ocorre na formação e colapso do campo magnético no enrolamento principal ou primário.

Um campo magnético estável, corrente no enrolamento primário fixa e ligada, não consegui induzir nenhuma energia no segundo enrolamento, por isso chamado secundário. Outra coisa: ainda que manifestando-se apenas nos momentos de criação ou desligamento do campo, a energia que surge no secundário não veio até ele por meios sólidos, já que não há ligação metálica ou elétrica entre os dois enrolamentos. A energia foi literalmente, enviada à distância, sem nenhum meio físico para transportá-la.

Podemos melhorar ainda mais essa transferência indutiva de energia, de um enrolamento para outro se, ao invés de fazermos cada uma das bobinas sobre um distinto núcleo, colocando-os bem próximos, simplesmente enrolarmos as duas bobinas sobre o mesmo núcleo. Já que o requisito para um bom aproveitamento é que os dois eletroímãs estejam o mais próximo possível um do outro, nada mais lógico que ambos os enrolamentos compartilhem o mesmo núcleo, para máximo aproveitamento das linhas de força, lembrando que o chamado enrolamento principal, que recebe a energia diretamente da fonte elétrica é denominado primário, enquanto que o outro rolamento, no qual a energia é induzida pelo campo magnético é chamado de secundário.

Para que sempre se manifeste energia induzida no secundário, é preciso que a corrente no primário seja ligada e desligada também sempre, num ritmo relativamente rápido. De qualquer modo, a tensão induzida no secundário guarda uma relação com a tensão aplicada ao primário, idêntica à relação do número de espiras ou voltas de fio enrolados no secundário e no primário. Trocando em miúdos, se por exemplo, o primário tiver 100 espiras e o secundário também 100 espiras, aplicando-se 6 volts ao primário, obteremos um pulso no secundário também de 6 volts. Já se o primário tiver 100 espiras e o secundário apenas 50 espiras, os 6 volts aplicados ao primário induzirão apenas 3 volts no secundário. Se o primário tiver 100 espiras, mas o secundário tiver 200, ao aplicarmos 6 volts ao primário obteremos, no secundário, um pulso de 12V, e assim por diante.

Por Gricer Bento 

Técnico em Eletrônica e Informática 

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Proprietário/Técnico da Griço Eletrônica desde de 2001.