O nosso mini-curso básico de Electrónica Prática chegou já ao fim.
Os posts constituintes do mesmo são os seguintes:

Curso Básico de Electrónica Prática: capítulo 1
Curso Básico de Electrónica Prática: capítulo 2, secção 1
Curso Básico de Electrónica Prática – capítulo 2, secção 2
Curso de Electrónica Prática: Capítulo 3 – Construção de (Placa de) Circuito Impresso
Curso Básico de Electrónica Prática – Capítulo 3 (b): Soldadura de Componentes
Construção de Placa de Circuito Impresso: Guião – Tecnologias Aplicadas
Curso Básico de Electrónica Prática – Capítulo 4: Multímetro

No futuro prosseguiremos com um novo volume, centrado em montagens práticas de exemplos funcionais, mas sempre com uma explicação teórica do funcionamento dos mesmos.

Entretanto resolvemos compilar o mini-curso agora terminado, o qual pode ser adquirido em formato de livro impresso ou em formato e-book.

Multímetro

Para quem se dedica a estas coisas da electrónica prática, quer como profissional quer como “hobbista” um dos equipamentos mais importantes é o multímetro.
Um multímetro é um aparelho de medida que serve para inúmeras coisas, para além de medir os valores das grandezas eléctricas básicas: tensão eléctrica, corrente eléctrica e resistência eléctrica. Normalmente, ele também serve para testar componentes, tais como condensadores, díodos, transístores e detectar falhas de continuidade nos circuitos.
Há multímetros para todos os gostos e bolsas. Desde aqueles que podemos comprar na “loja do chinês” ou, periodicamente, no Lidl, que custam uns meros 10 euros, até àqueles que oneram em mais de 100 euros.
Como é nossa opinião que se trata de um aparelho essencial, sugerimos que encontre o equilíbrio entre preço e qualidade. Uma boa dica será aquilatar do dinheiro que pode despender e depois comprar o modelo imediatamente acima.

Como funciona
Um multímetro possui um par de pontas de prova, isto é, dois cabos que ligados aos terminais apropriados do multímetro possuem na outra extremidade uma ponta metálica que vamos encostar ao ponto do circuito onde queremos medir qualquer grandeza ou nos terminais de algum componente a testar.
Um dos cabos é vermelho e deve ser ligado no terminal + do multímetro, e o outro é preto sendo ligado no terminal de massa do aparelho.
Alguns dos multímetros, dos melhores (lá está) possuem a capacidade de auto-range, isto é, adaptam a escala a usar automaticamente, conforme o valor do que estamos a medir, o que é de uma excelente comodidade. Caso contrário termos de ser nós a escolher previamente a escala/campo de medida, das várias disponíveis, a usar. Ou seja, se sabemos que o valor a medir ronda os 220 volts, por exemplo, temos de seleccionar, à partida, um campo de medida maior, sob pena de queimarmos o aparelho. Quando não fazemos ideia sobre o valor que vamos medir, o melhor é escolher a escala maior e depois ir baixando. Isto porque convém sempre, para que os erros introduzidos sejam menores, utilizar a escala imediatamente a seguir ao valor que está a ser medido.
Os aparelhos que compramos trazem, normalmente, pontas de prova terminadas conicamente. É uma boa ideia comprar outras pontas de prova, que contêm na sua extremidade um gancho, que podemos prender nos terminais dos componentes, pois há casos em que precisamos das mãos livres para fazer outras coisas simultaneamente… e só temos duas.

As duas grandezas que mais vezes iremos medir quando trabalhamos em electrónica são a resistência eléctrica e a tensão eléctrica.

Medição da resistência eléctrica
As resistências usadas em electrónica são de tamanho muito pequeno, e por isso os fabricantes não inscrevem nelas, directamente, o seu valor mas sim através de um código de cores. Se não nos lembramos desse código e não o temos acessível, torna-se necessário medi-lo através do multímetro. Esse está sempre à mão.
Então, prendemos as pontas de prova aos terminais da resistência, seleccionamos o campo de medida a usar e lemos o valor da resistência no visor do aparelho.
Se o aparelho indicar 1, quer dizer que o valor da resistência excede o valor do campo de medida, pelo que temos de seleccionar o campo seguinte.

Medição da resistência de uma lâmpada:

Como dissemos, iremos muitas vezes utilizar o multímetro como verificador de continuidade.
Por exemplo, quando queremos testar um interruptor ou um relé, podemos medir a resistência entre os seus dois terminais. Se o resultado for 1, quer dizer que a resistência é muito grande (“infinito”) e o interruptor estará aberto. Se o valor medido for próximo de zero, o interruptor estará fechado, pois há continuidade entre os seus dois terminais, o que é indicado pelo valor de “zero” da resistência entre eles.

Medição de Tensão Eléctrica
Por exemplo, se quisermos medir a tensão aos terminais de um componente do circuito, ligamos o cabo vermelho do multímetro ao lado positivo do componente (aquele mais próximo do terminal positivo da bateria) e a ponta de prova preta no outro terminal.

Medição de tensão aos terminais de um conjunto de resistências em série
Muitas vezes fazemos esta operação directamente sobre os terminais da bateria/pilha para vermos se ainda está em condições. Mais uma vez devemos seguir as regras de polaridade já enunciadas.
Quando a bateria começa a ficar velha/gasta, a tensão aos seus terminais cai. Por exemplo se obtivermos menos de 4 volts para uma associação de 4 pilhas de 1,5 V, está na altura de substituir o conjunto. O valor deverá rondar os 6 volts, naturalmente (4 x 1,5 V).

Quando um circuito não funciona, a primeira coisa a fazer é medir a tensão entre o terminal/bus + e o – da breadboard, que deverá apresentar o valor da tensão de alimentação da bateria/pilha.

Medição de corrente eléctrica
Quando se pretende medir uma corrente eléctrica, o aparelho de medida deve ser colocado em série com o componente onde queremos medir a corrente que nele flui. Como todos os professores sabem, esta é uma operação “delicada” e que origina muitos fusíveis de amperímetros queimados, quando não o próprio aparelho completamente ou parcialmente inutilizado.
O problema é que, como o multímetro tem de ficar ligado em série no circuito, quando este já está previamente montado e queremos medir uma corrente, temos de desligar o circuito nalgum ponto para podermos inserir o aparelho de medida. Não basta encostar as pontas de prova em dois pontos do circuito, como para medir a tensão. Temos mesmo de desligar qualquer coisa, mexer no circuito. Ora, a tendência (natural?) é encostar as pontas de prova e … bum!
A imagem esclarece este problema. Clique na imagem para ser levado a uma página intercativa onde tem acesso a esta imagem que poderá observar melhor (possibilita zoom)
Cuidado pois na medição de correntes eléctricas em circuitos previamente montados.

Para analisar as características mais comuns da maioria multímetros, clique nas imagens abaixo, que o conduzirão a páginas interactivas, a primeira apresentando um modelo mais comum de multímetro e a segunda outro modelo.
Pode rodar o selector de funções para saber qual a função de cada posição deste selector
Pode colocar o rato sobre os elementos/terminais do multímetro para ver, numa caixa de texto que surge na zona superior direita, a sua função. Infelizmente está em inglês 🙁

Continuando a apresentação do nosso curso de electrónica prática, prosseguimos com este post o capítulo 3, que tínhamos iniciado a em post anterior, sobre os materiais e componentes mais utilizados em trabalhos de projecto de electrónica:

Sensores

Fig 1. Sensor de luz

Os sensores captam a energia numa forma como por exemplo som ou luz e transformam essa forma de energia em energia eléctrica. Podemos assim, com o sensor apropriado a cada caso, detectar calor, luz e som, por exemplo. O sinal eléctrico produzido pelo sensor é enviado a um circuito de controlo que comanda uma qualquer actividade. Por exemplo:
. Detector de Infra-Vermelhos: converte luz infra-vermelha, enviada por um comando, por exemplo, num sinal eléctrico (fotodíodo).

. Sensor de vibração: Detecta movimento ou vibrações e, por exemplo, estando acoplado a um interruptor, comanda-o, abrindo-o ou fechando-o conforme o nível de vibração.

Microfones
É também um sensor, que transforma energia sonora (vibração do ar) em sinal eléctrico.Tipos:
. Microfone de condensador: as placas do condensador vibram quando o som (vibração do ar) chega até ele. Esse facto faz com que as placas se movam, o que altera a capacidade do condensador, alterando a tensão no circuito. São caros mas dão uma grande qualidade de som.


. Microfone de eletreto: o nome resulta da combinação de electroestático e magneto. Este material é obtido embebendo uma carga permanente num dieléctrico e alinhando as cargas no material construindo assim um magneto (íman).

As características dos microfones a que devemos estar atentos para inclusão nos nosso projectos são:
. O tamanho
. A sensibilidade (em decibels (dB)
Atenção: uma sensibilidade de -40 dB é mais sensível (produz uma maior tensão para um mesmo nível de som) do que um de -60 dB.

Leds (Díodos emissores de luz)
São díodos especias que emitem luz quando fazemos passar corrente através deles. Servem normalmente para decoração ou como indicadores. Existem de várias cores, sendo que os azuis e brancos são muito mais caros que os restantes. O que determina a cor da luz não é o plástico que envolve o led mas sim o material semicondutor de que é feito.
Há vários tamanhos e formas, sendo que o standard é um pequeno cilindro com um diâmetro de 5mm (referência T-13/4)
Os leds têm polaridade, sendo que o pólo positivo é o terminal que apresenta um maior comprimento e que deve ser ligado à parte com maior tensão.

Alto-falantes

íman permanente                               cone

       electroíman

É o componente que tem o comportamento contrário ao do microfone, pois transforma energia eléctrica em sonora.
Quando a corrente passa pelo electroíman, o qual está acoplado ao cone, este é puxado e empurrado do íman permanente, dependendo do sentido da corrente. O movimento do electroíman é o que faz o cone vibrar e que, assim, produz as ondas sonoras que ouvimos.
A característica mais importante dos alto-falantes é a sua impedância que geralmente pode ser de 4, 8, 16 ou 32 ohm. Quando se compra uma coluna deve-se ter muito cuidado para que a sua impedância que caia dentro da gama de impedâncias que o amplificador que a ela vai ser ligado possa conduzir; se usar uma coluna com impedância maior que o amplificador pode conduzir, não conseguirá obter o máximo som que a potência da coluna pode dar; caso use uma coluna com uma impedância menor do que o amplificador pode dar, corre o risco de queimar o amplificador.
Quanto à potência deve escolher um valor pelo menos igual (ou maior) do que a máxima potência de saída do amplificador, de modo a poder aproveitar todo o poder da coluna.

Besouros


São aparelhos cujo funcionamento se assemelha ao das campainhas, isto é, emite som, mas são de tamanho menor.
Quanto ao seu funcionamento, aplica-se uma tensão a um crista piezoeléctrico (sensível à pressão) que se expande e contrai produzindo assim o som.

Breadboards
É uma placa rectangular em plástico, cheia de furos, os quais possuem, no seu interior, contactos metálicos e nos quais pode inserir componentes electrónicos e fios condutores.
A sua função é permitir que experimentemos o nosso circuito/projecto, de uma forma provisória, para ver se funciona ou analisar o seu funcionamento. Quando tudo estiver afinado podemos então passar esse circuito para uma forma mais definitiva – a placa de circuito impresso.

A breadboard não é mais do que uma placa de plástico sob a qual são colocadas tiras metálicas com uma certa orientação (horizontal ou vertical) e que quando inserimos as pontas metálicas/terminais dos componentes ou de fios condutores de secção 0,5mm2, estes fazem contacto com essas tiras. Deste modo podemos ligar uns componentes aos outros desde que saibamos como as tiras estão ligadas.
Para isso, observe a figura acima:
As zonas exteriores estão ligadas na horizontal (2×25 furos ligados à mesma tira metálica em cada fila). Na fila a azul costumamos a terra, isto é serve de bus de terra, e na fila bordeada a vermelho costuma-se ligar a tensão positiva (V+ ou Vcc).
Na parte central, onde vamos colocar os componentes, as tiras metálicas estão colocadas na vertical mas apenas até ao meio, isto é, mesmo na mesma fila, depois da zona central já é outra tira não ligada à anterior. Ou seja, temos pequenas tiras ocupando apenas 5 furos.
Sabendo-se esta disposição é só colocar e ligar os componentes de acordo com o esquema pretendido.
Para melhor entendimento observe as elucidativas imagens abaixo, com o tipo de ligação dos contactos (horizontal e vertical) marcado com cores. De notar que na primeira temos duas breadboards acopladas (uma grande, composta também ela de várias partes, abaixo; e uma pequena, acima)


No caso especial dos Circuitos Integrados (CI), coloca-se, normalmente, cada uma das filas de pinos do CI num dos lados da zona central, devendo ainda ter-se em conta que a numeração dos pinos do CI é no sentido contrário ao dos ponteiros de relógio, começando a contar-se (pino 1) do lado esquerdo de uma marca que o CI tem sempre (ver figura abaixo)
                         marca de relógio

números dos pinos                 números dos pinos
Um dos cuidados a ter quando utilizamos a breadboard é que devemos ter cuidados especiais com os componentes curto-circuitados pois a libertação de calor pode ser tal que queime a breadboard que, sendo de plástico, não aguenta muito calor.

Existem breadboards de vários tamanhos sendo que as mais comuns são as de 400 contactos, para pequenos projectos, e de 830 contactos para projectos com mais componentes. Para grandes projectos existem ainda as de 3200 contactos.

Cuidados a ter:
. Manter a breadboard o mais “limpa” possível, o que obriga a um certo planeamento sobre a localização dos componentes, de modo a tornar as ligações mais simples e curtas.
. Alocar espaço suficiente entre os componentes, de modo a que consigamos trabalhar bem e ver bem o que estamos a fazer
. Evitar fios grandes e saltos destes sobre os componentes
. Usar uma certa codificação (nossa) para as cores dos fios que vamos usar; por exemplo, costuma usar-se fio preto para a massa e vermelho para a tensão de alimentação.