Robô Inteligente

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Capítulo 1 - Eletrônica



Copyright© 2013 - Kleber Afonso Tiburcio

Livro sob N. Registro: 600.233 - Livro: 1.149 - Folha: 339

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1.1 - Introdução

         
A eletrônica é o ramo da ciência que estuda o uso de circuitos formados por componentes elétricos e eletrônicos, com o objetivo principal de representar, armazenar, transmitir ou processar informações além do controle de processos e servomecanismos. Ela se divide em eletrônica analógica e digital (usada principalmente em computadores). Nosso objetivo aqui não é ensinar eletrônica detalhadamente, mas sim dar base para você realizar facilmente o projeto eletrônico abordados neste livro.


1.2 - Acessórios mais utilizados em eletrônica:

         
A solda, ferro de soldar,
placa de circuito impresso, removedor de solda, caneta para desenho do circuito, percloreto de ferro e o multímetro são os acessórios mais comuns na bancada de um hobbysta e de um técnico em eletrônica. Você deve adquirir esses materiais para que coloque em prática os ensinamentos deste livro.


1.3 - A Solda

         
As soldas têm a função de ligar componentes eletrônicos em placas de circuito impresso. As soldas mais comuns são aquelas
de estanho de 1 mm, como mostrada na figura abaixo.


Figura 1 - Solda em embalagem em formato de tubo, com 4 metros de fio.




1.4 - Ferro de soldar

         
Outro acessório obrigatório é o ferro de soldar (mostrado na figura abaixo). Os ferros de soldar mais comuns são aqueles de potência entre 30 e 40 Watts.
 

Ferro de soldar ao lado do suporte
Figura 2 – Ferro de soldar e suporte.


1.5 - Sugador de solda

          Quando você precisar remover soldas frias ou excessos de solda num circuito, você deve utilizar o sugador (Figura abaixo). Posicione o ferro de soldar e o sugador próximos à solda a ser removida. Após esta derreter, dispare o sugador e jogue fora o conteúdo removido.


Figura 3 - Sugador de solda.

1.6 -
Placa de circuito impresso

         
A mais comum placa de circuito impresso (Figura 4) utilizada pelos hobbystas é feita de fenolite ou fibra de vidro e tem a superfície coberta com uma ou duas faces de fina película de cobre ou níquel. A placa tem a função de manter os componentes eletrônicos conectados em série ou paralelo, ativando-os através da passagem da corrente elétrica.


Figura 4 - Placa de Fenolite.


1.7 - Percloreto de ferro e caneta para desenho de circuitos

         
O percloreto de ferro (Figura 5) é um ácido utilizado para corroer a fina camada de cobre das placas de circuito impresso. Para este processo deve ser utilizada também uma caneta (Figura 6) com tinta especial para desenhar as trilhas do circuito eletrônico, que não é corroída facilmente pelo percloreto de ferro.


Figura 5 - Percloreto de Ferro.

Figura 6 - Caneta para desenhar trilhas.


          Para iniciar a corrosão de uma placa de fenolite, deve-se primeiro limpá-la com um pano úmido e depois passar uma palha de aço sobre a superfície metálica.

          Depois se deve desenhar o circuito com a caneta especial e fazer os furos na placa com uma mini-furadeira elétrica ou um furador manual (Figura 7), abrir o percloreto de ferro e derramar o líquido num vasilhame de plástico (para isso, pode-se utilizar os recipientes de sorvete de 2 litros).

Figura 7 - Furador manual.

ATENÇÃO

Cuidado com o manuseio do percloreto, pois além de ser tóxico, ele mancha permanentemente roupas, pisos e azulejos e não sai nem com reza brava!  Faça todos os procedimentos num local isolado e longe de crianças e animais. Após o uso, guarde-o em local seguro. O produto pode ser reutilizado diversas vezes.



          Mexa um pouco o liquido com um pedaço de madeira. Coloque a placa de circuito já desenhada e devidamente furada imersa no percloreto. Aguarde de 5 a 10 minutos e retire a placa.

          Você verá que a corrosão ainda não está totalmente concluída, pois existem algumas partes de cobre cor-de-rosa ainda na placa.

          Mova a placa pra frente e para trás dentro do percloreto até que o excesso de cobre desapareça, ficando apenas as trilhas que foram desenhadas com a caneta especial. Finalmente, remova a tinta preta com um algodão molhado com acetona.



1.8 - Como fazer uma solda bem feita?

          Uma boa solda deve ser feita com cuidado e algum treino. A solda deve ser fina e de boa qualidade com uma percentagem alta de estanho e de antioxidante (que serve para remover a sujeira ou oxidação dos pontos de solda). Treine a soldagem com as instruções a seguir:

. Faça-a em cima de uma mesa, sentado confortavelmente e sob bastante iluminação.

. A superfície da placa (item 1.6) e os componentes devem estar bem limpos. Se houver algum resíduo de solda nos componentes usados, remova-os com uma espátula ou canivete.

. Depois de o ferro ter esquentado o suficiente para derreter a solda, encoste a ponta deste entre a placa, o componente e a solda, exatamente no ponto onde deve ser feita a soldagem. 

. A solda deve ficar com aspecto liso e brilhante, sem a formação de bolinhas (o que significa que a solda não aderiu completamente a placa e então causará mal contato - a chamada “solda fria”). Geralmente esta é a principal causa do mau funcionamento dos circuitos. Para resolver o problema, remova a solda com o sugador (Figura 3) e faça novamente a soldagem.

. Fique atento na hora de soldar para que não caia nenhum pingo de solda em outra parte da placa e cuidado especial na manipulação do ferro para que não venha a sofrer queimaduras. Use um suporte para quando não estiver usando o ferro.


1.9 - Os componentes eletrônicos

         
Agora vamos abordar o funcionamento básico dos componentes eletrônicos que farão parte do nosso projeto de automação. Não nos aprofundaremos na matéria, apenas daremos uma pequena noção para acabamento do nosso projeto.


1.10 - Os componentes que utilizaremos são os seguintes:

1.10.1 - Resistor

          O resistor (figura 8) é um componente eletrônico que tem a função de oferecer resistência à passagem de uma corrente elétrica. Sua composição física é geralmente de silício. A unidade de cálculo da resistência elétrica é o Ohm (pronuncia-se ômi), símbolo
Ω.


Figura 8 – Resistores Fixo e Variável.


          Existem dois tipos de resistores: de valor fixo e variável. Os resistores fixos têm um código de cores para identificação do valor. Não iremos abordar os códigos neste livro. Os resistores de resistência variável são chamados também de potenciômetros. Uma versão deles em miniatura são os Trimpots (Figura 9).

Figura 9 – Trimpot mais comum.


1.10.2 - Cristais

          São componentes que tem um cristal interno que oscila a certa freqüência quando estimulados por uma corrente elétrica (Figura 10). São muito utilizados em conjunto com os micro-controladores. A unidade representativa é o Hertz (HZ) e geralmente o valor em Hz está marcado no topo ou no corpo do cristal.


Figura 10 – Cristais.


1.10.3 - Capacitores cerâmicos

         
É um componente que armazena energia num campo elétrico. Funciona analogicamente a uma bateria, armazenando e liberando energia. A unidade representativa é o Farad (F) e o valor está registrado no corpo do capacitor (Figura 11).


Figura 11 – Capacitor Cerâmico.


1.10.4 -
Circuito Integrado L293D

         
O
L293D (Figura 12) tem a função de controlar o movimento de dois motores independentemente, em ambas as direções. Mais adiante, na montagem da placa principal, iremos falar mais detalhadamente sobre este componente.


Figura 12 – L293D.


1.10.5 -
Multímetro

         
Os multímetros servem para medir tensões e correntes e identificar curtos e falhas nas trilhas dos circuitos impressos. Existem dois tipos: Digitais e Analógicos (Figuras 13 e 14). Os digitais são os mais fáceis de trabalhar.

Figura 13 – Multímetro digital mais comum.


Figura 14 – Multímetros digital e analógico.


            Para conferir a resistência de resistores, basta colocar as duas pontas do multímetro nas duas extremidades do resistor e girar o controle do multímetro para o símbolo Ω (ohm). Você verá que existe uma faixa numérica de 2000 até 200k. Essa faixa é o valor de resistência. Se você não souber o valor do resistor, mude-o o controle para o valor de 200 e veja se aparece no visor um valor menor. Se aparecer o número zero ou -1, mude o valor de resistência para 2000. Se ainda assim continuar o zero ou -1, mude para 20k e assim por diante.

          O valor correto será sempre aquele que for maior que zero e menor que o número da faixa. Por exemplo, se você posicionou o multímetro em 20k e no visor apareceu 9.5, significa que o resistor tem uma resistência de 9.5kΩ.

          Para medir uma tensão, mude o controle do multímetro para  (tensão em corrente contínua). Aqui também existe um intervalo numérico que vai de 200m volts a 1000 volts. Geralmente nos projetos pequenos de eletronica, a faixa de tensão varia de 4 a 32 volts. Então se for usar um fonte de 5 ou 12V, deixe o multímetro na posição 20 V.

ATENÇÃO

Nunca meça tensões de corrente alternada posicionando o multímetro em corrente continua. Isso pode danificar o aparelho. Corrente contínua e corrente alternada têm tipos de medições diferentes. Como não vamos trabalhar com alternada, não vamos explicar os seus fundamentos.



Finalizamos aqui o capítulo sobre a eletrônica que será aplicada no nosso projeto.