Por que preciso de um osciloscópio e de um gerador de funções?

Muitas vezes o osciloscópio é visto como um instrumento opcional e na maioria delas, os usuários o subestimam, acreditando que sua única função é a visualização de ondas. Não deixa de ser verdade, pois basicamente o que um osciloscópio simples de duplo traço faz é exibir ondas (!). O interessante não é apenas ver a onda, mas saber o que ela significa e o que pode ser feito com ela.

Da mesma forma, o mesmo entendimento é feito a respeito do gerador de funções, visto como equipamento para áudio e que serve para testar amplificadores. Muitos acreditam que o gerador de funções e o gerador de áudio são o mesmo equipamento, o que não é verdade.

Entre as diferenças básicas dos dois, salientamos:
  Largura de Banda:
 Gerador de funções: 0Hz à 2MHz (no mínio) ou 60MHz nos modelos mais novos.
 Gerador de Áudio: 0Hz a 100Khz (alguns modelos a até 1MHz).

  Formas de Onda:
  Gerador de Funções: No mínimo onda Senoidal, Quadrada e Triangular. Modelos novos possuem diversas formas de onda diferentes, além de permitires a geração de sinais arbitrários, desenhados pelo usuário.
  Gerador de Áudio: Normalmente apenas onda Senoidal e Quadrada.

  Controles e funções gerais:
 Gerador de Funções: Simetria de Onda, Varredura de sinal, saídas CMOS e TTL, Ajuste de Offset positivo e negativo, Impedância de Saída de 50 Ohms. Distorção Harmônica menor que 1%
  Gerador de Áudio: Ajuste de amplitude do sinal, Impedância de saída típica de 600 Ohms. Distorção Harmônica menor do que 0,05% na maioria dos geradores.

 Analisadas essas características básicas apresentadas, podemos verificar que são dois equipamentos distintos utilizados em eletrônica.

  Mas afinal, por que precisamos desses equipamentos?

  De forma geral, um não vive sem o outro. Você normalmente não terá muita utilidade para o gerador sem possuir um osciloscópio. O inverso já não é tão recíproco assim, mas possuir os dois equipamentos aumentará seu campo de visão na Eletrônica.

  Com um osciloscópio e um gerador, você consegue:

• Projetar e Testar amplificadores de áudio;
• Seguir sinais em placas de circuitos analógicos e digitais;
• Medir Capacitâncias de componentes e capacitores desconhecidos;
• Medir indutância;
• Medir ESR de capacitores eletrolíticos e similares;
• Identificar os terminais externos de capacitores de poliéster, para conectá-los corretamente aos circuitos;
• Medir impedância de entrada e de saída de amplificadores e outros equipamentos, circuitos e componentes;
• Medir a curva de resposta em frequência de qualquer dispositivo ou equipamento;
• Utilizando circuitos apropriados, pode-se testar praticamente qualquer componente eletrônico transformando o osciloscópio em um traçador de curvas, permitindo: Teste e casamento de diodos, diodos zener e transistores;
• Procurar por fontes de ruído em circuitos sensíveis;
• Testar cristais osciladores dentro e fora de circuitos;
• Verificar a distorção de sinais (Osciloscópio Analógico) e Calcular a distorção total (osciloscópio Digital).

Essas são algumas das aplicações básicas que se consegue fazer utilizando-se os dois equipamentos. Muitas outras funções podem ser obtidas, dependendo apenas da necessidade. Podemos salientar, ainda, o uso do osciloscópio em outras áreas, por exemplo a área médica e automotiva.

Esse conjunto de equipamentos traz muitos detalhes à bancada de Eletrônica, que nem os melhores multímetros conseguem. Muitas vezes, ter os equipamentos de testes específicos para todos esses parâmetros encarece muito o laboratório e, em função do seu uso relativamente raro, acaba não oferecendo um bom custo benefício. Utilizando um simples osciloscópio e um gerador de funções básico temos todos esses equipamentos em uma configuração reduzida. 

Retificador Para Galvanoplastia

Há alguns meses eu desenvolvi um projeto de uma mini galvanoplastia. Eram um conjunto para dar banho de Ródio em joias, com 2 tanques com aquecimento, tanque de desengraxe e lavagem. O aquecimento era controlado e o banho era temporizado, com corte de corrente ao tempo pré-determinado pelo fabricante da solução.

O principal elemento desse sistema era um 'retificador' (coloquei assim porquê esse é o nome que o pessoal da joalheria dá para a fonte). Era basicamente uma fonte linear, de 0 a 15V e 50A. Essa fonte seria reaproveitada, já existente e operante no local.

Quando abri e fui dar uma olhada no circuito do retificador, a configuração do circuito me deixou bastante curioso.

A topologia tradicional de fonte linear foi deixada de lado e tomou lugar o controle por tiristor. Havia um Triac no primário do transformador, basicamente um circuito de dimmer tradicional e, no secundário, 2 diodos formando um retificador com center tape. E só. (pra não dizer só, tinha um Shunt gigante feito com fio de cobre enrolado, pois a fonte original tinha amperímetro).

Ficou bem claro pra mim, naquele momento, que o uso do tiristor no primário eliminaria a perda de potência em transistores, caso fosse adotada uma topologia padrão de fonte linear, mesmo porquê são 50A, o que criaria a demanda pelo uso de vários transistores e grandes dissipadores de calor. Os únicos elementos dotados de dissipador eram os diodos.

O que me deixou bem intrigado foi o fato de não haver filtro capacitivo. A minha dúvida maior era se aquele shunt de cobre enrolado era mesmo só um shunt ou um tipo de filtro indutivo na saída.

Os processos de galvanoplastia com Ródio são muito criteriosos, a tensão deve se manter estável, sem variações, além da temperatura da solução e os cuidados ao manipular a peça e prevenção de contaminação da solução.

Não tive a oportunidade de colocar a saída daquele retificador em um osciloscópio, mas tenho certeza de que a forma de onda de saída não era estável. Aí está, esses retificadores são caros, pesados e vendidos como excelentes para as aplicações de banhos em jóias. Porém, não há um filtro capacitivo que permita um sinal estável na saída.

Gostaria de saber se alguém com mais experiência que eu em eletrônica para galvanoplastia poderia me responder se esse tipo de topologia pode prejudicar os banhos ou se não interferem.

Placa de acionamento GSM - GSM Relay - Parte 1

Essa placa veio da China, comprada pelo AliExpress. Meu sogro a comprou para abrir e fechar o telhado da casa dele e também abrir e fechar os portões de entrada.

O envio foi feito em uma caixinha, sem manual nem nada. Vieram apenas a placa, 2 antenas e um adaptador para USB, que permite ligar a placa ao computador e efetuar as configurações de forma mais fácil.

A primeira informação que cacei na internet foi o fabricante. É feita por uma tal de Waferstar. O site é www.waferstar.com.

No site, consegui o manual, o programa e o driver para o adaptador.

Impressões sobre a placa

A placa parece boa. vou deixar no final do post as especificações dela segundo o fabricante.

A parte de comunicação GSM é feita pelo SIM800, da SIMCom. Já trabalhei com o SIM900L. Meio chato, por causa da tensão de alimentação do CI, que era de até 4,1V se não me engano e  corrente dele, que era razoável, 2A. (já exclui, por exemplo, os 78XX da vida).

O microcontrolador da placa é um Silicon Labs c8051f380. Esse Microcontrolador é baseado no clássico dos clássicos 8051, mas com USB nativa, sem necessidade de osciladores ou outro hardware e que roda com clock de até 50MHz. Legal também é seu ADC de 10 bits, 32 canais e 500ksps.

Bem abaixo dele, existe uma EEPROM, ATMLH122. Ao lado da EEPROM, tem outro CI SMD cujo código é 1726. Não achei informação nenhuma sobre ele e não o conheço.

Fora isso, o último CI da placa é um conversor step-down para 3,3V MP1593.

Na parte de potência, 6 relés comuns, 5V de bobina, 250V/10A de contatos e um outro relé, diferente, que é de 250V/12A de contato.

Diz que pode ser alimentada com bateria, mas não fala a tensão. Acredito que seja de 5,1V, de lítio, tipo de celular. A alimentação padrão é de 9 a 24V.

Quanto à qualidade, deixa um pouco a desejar. Encontrei muitos resíduos de fluxo de solda na parte inferior da placa.

Especificações do Fabricante:

Specifications:

• Real-time & interactive control
• 7 channels  250V 10A 50 Hz relay contacts
• Works  with GSM phones 
• Operating temperature (-25 .. +60 °C) 
• Relays operates almost every appliance 
• Small standby power (< 10mA 12V) 
• Relay memory after power failure
• Optional password to keep the system at safety operating mode.
• Remote Password change 
• Two operating mode optional ( remote setting with GSM phones)
• One relay is woking with the phone calling, and others working with the SMS
• Commands can added to GSM-phone number for raeady made commands
• Working voltage is at 9~24V AC /DC.

Link: http://www.waferstar.com/en/GSM-RELAY.html

Na parte 2 eu vou mostrar a programação da placa. Falta comprar o CHIP e procurar uma fonte na oficina pra alimentar a placa.

Fontes de Alimentação YaXun

Recentemente tenho trabalhado (e parado) em um projeto de uma fonte de alimentação ajustável, com controle de corrente e tensão. Num momento de falta de tempo e um pouco sem paciência para terminar o projeto, fui atrás de uma opção "boa mas barata" e me deparei com as fontezinhas YaXun PS-1502 e diversos outros modelos similares. Fucei um pouco por aí e consegui achar o esquema elétrico.

Achei também muita gente reclamando do transistor de saída, um 2N3055, velho de guerra. Dando uma resumida, tirado do Datasheet dele aqui, temos:

Corrente de coletor: 10A
Corrente de Base: 7A
Potencia total dissipada à 25°C: 115W

Qual o problema então, se essa fontezinha dá na saída só 2A com 15V?
O problema é que, quanto maior a temperatura do encapsulamento, menor a potência que ele consegue controlar.

Por exemplo, em 50°C a potência cai para 100W; Em 100°C, para 65W; E por fim, quando a temperatura está próxima de 150°C, a máxima potência vai para 30W, o que fica bem perto do valor máximo da potência dessa fonte.

Como resolver?

Uma solução mais simples seria adotar um dissipador de calor melhor para o transistor. Originalmente ele é preso à carcaça da fonte. Vários videos do YouTube mostram como adaptar coolers de computador para isso. Ajuda, é uma boa solução. Mas tem coisa melhor que pode ser feita.

Uma alternativa interessante seria, além de melhorar o dissipador, associar mais um 2N3055 em paralelo com esse primeiro, com um pequeno resistor no coletor, de 0,22Ohm ou um pouco menor, e potência de pelo menos 1W, ideal seria 2W ou mais. Isso faz com que a corrente de coletor se ddivida em cada transistor, indo para 1A, diminuindo a potência total em cada um pela metade, aumentando a folga e garantindo estabilidade térmica para os dois. 

Fácil, Rápido e você resolve o principal problema dessa fontezinha, que de resto, me pareceu bem boa.

Valeu!

Dicas para montagens de PCI

Nesse semestre meus alunos estão desenvolvendo vários projetos diferentes, entre eles um micro-transmissor FM, dimmer para ser utilizado com ferro de solda e um amplificador de áudio baseado no TDA2030, de muito boa qualidade. Porém, apesar da idoneidade dos projetos e circuitos, muitas montagens simplesmente não funcionam. O passo-a-passo que vou mostrar a seguir é mais do que conhecido, mas muitas vezes passa despercebido na hora da montagem. Garanto que a chance de ocorrerem problemas com a montagem depois que esses passos são seguidos é quase reduzida a 0.

1. Limpeza da Placa de Circuito Impresso: Antes de transferir o layout para a placa de fenolite ou fibra de vidro, limpe a placa com água e detergente neutro. Pode-se usar uma palha de aço para esfregar. Não se deve usar muita força, apenas o suficiente para remover a camada de óxido que fica sobre a placa. É importante secar a placa muito bem antes de desenhar ou fazer a termo-transferência. Depois de lavada, evite tocar no lado cobreado, pois qualquer vestígio de suor ou gordura das mãos podem comprometer a qualidade da confecção. A limpeza da placa deve ser feita também ANTES DA SOLDAGEM. Da mesma forma que a gordura impede a aderência da tinta, ela também impede a aderência da solda. Isso evitará superaquecimento do cobre e impede que ele se solte da placa.
2. Limpeza dos terminais dos componentes: Limpar os terminais dos componentes com palha de aço, uma lixa fina ou com uma lâmina pequena. Isso remove a camada de óxido e gordura que fica nos terminais do componente, melhorando a aderência da solda e evitando soldas frias. Após a raspagem, evite tocar nos terminais.
3. Ferro de soldar: Tem gente que ainda acha que comprar um único ferro de solda de potência elevada é suficiente para todas as aplicações. O problema é que muitos componentes serão danificados na hora da soldagem, devido ao calor excessivo aplicado. O terminal do componente é praticamente conectado ao material no seu interior. Assim, altas temperaturas nos terminais dos componentes serão conduzidas ao semicondutor e poderão alterar suas características funcionais. Para quem não utiliza uma estação de solda, um bom ferro de 30W é suficiente para começar. Terminais muito pequenos e componentes mais sensíveis devem ser soldados com potência de 25W.
4. A ponta do ferro de solda deve estar sempre limpa, a cada soldagem. Utilizar uma esponja vegetal umedecida junto ao suporte de solda facilitará a limpeza e a soldagem. A sujeita ocorre devido aos vestígios de fluxo de solda que se depositam na ponta do ferro e acabam queimando. Deve-se limpar a ponta do ferro antes de cada ponto de solda.
5. Aquecimento: Para que a solda tenha boa aderência, deve-se posicionar a ponta do ferro de solda simultaneamente na ilha da placa e no terminal do componente, aquecendo os dois ao mesmo tempo. Em seguida, encosta-se o fio de solda na ilha e no terminal do componente. Evite aplicar a solda diretamente na ponta do ferro. 
6. A característica de uma solda boa é o brilho e o formato. Uma solda que está bem feita tem a aparência de um pequeno vulcão, espalhada de maneira uniforme em torno do terminal e da ilha. Isso significa que houve um aquecimento adequado e que a solda correu para todos os pontos, garantindo contato e aderência.
7. Cortar a ponta dos terminais antes ou depois da solda? Muita gente só corta a ponta dos terminais após a soldagem. Porém, pode ser muito mais fácil de soldar se o terminal já tiver sido cortado, pelo menos um pouco. Quanto maior o terminal, maior a dissipação de calor e mais tempo você precisará ficar com o ferro de solda sobre ele para aquecê-lo. Cortar um pedaço dos terminais antes de soldar pode agilizar o aquecimento e fazer com que a solda flua mais facilmente. 
8. Ordem de soldagem: Soldar primeiro os componentes mais baixos, como resistores e diodos, em seguida, transistores e pequenos capacitores. por último, capacitores maiores. Isso facilita na hora de segurar os componentes.
9. Limpeza Final: Depois de soldar toda a placa, verifique por excessos de solda, trilhas soldadas juntas, soldas frias ou pontos que precisam ser corrigidos. Corte os excessos dos terminais e, por fim, utilize um pincel grosso ou escova com álcool isopropílico para limpar o fluxo de solda da placa. 
10. Extra: Muitas vezes alguns elementos precisam ficar fora da placa, como potenciômetros, porta-fusível, etc. Esses devem ser soldados utilizando-se cabos flexíveis. É muito comum encontrar circuitos que utilizam fios rígidos encontrados em cabos telefônicos ou de internet. Esses não devem ser utilizados, pois se quebram com facilidade e, muitas vezes, apresentam impedâncias mais altas devido à sua estrutura metálica estar quase comprometida.

Espero que com essas dicas a qualidade da sua solda melhore e que todos os seus circuitos funcionem de primeira!

Pesquisa de Opinião

Essa pesquisa tem como objetivo saber a opinião dos alunos com relação às minhas aulas. São poucas perguntas de múltipla escolha, e de rápida finalização.

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Modelo para Trabalhos Acadêmicos

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