Tecnologia Mecatrônica: OS COMPONENTES ELETRÔNICOS

   Começaremos com a análise dos componentes eletrônicos básicos usados nos projetos de Mecatrônica . Diferentemente do que muitos leitores possam pensar , os componentes eletrônicos básicos são os mesmos empregados na eletrônica.O modo como eles são utilizados e as configurações , é que determinam o que o circuito ou conjunto vai fazer.
   Assim sendo , os mesmos componentes usados em um robô podem ser encontrados num televisor, aparelho de som , telefone celular ou sistema de ignição eletrônica de seu carro.
   Podemos dividir os componentes eletrônicos em três categorias que serão o assunto desta postagem:

a) Componentes passivos:
   Os componentes passivos são aqueles que não amplificam nem geram sinais , sendo usados basicamente nas funções de polarização, acoplamento ou desacoplamento de circuitos.
   Nos projetos de Mecatrônica , os principais componentes passivos que vamos encontrar são:

- Resistores:

Os resistores têm por finalidade apresentar uma resistência elétrica , ou seja , uma oposição à passagem de uma corrente . A medida de resistência é feita em uma unidade denominada ohm (Ω).
   Os resistores mais comuns são os de carbono e os de fio de nicromo ou simplesmente "de fio" , os quais têm aspectos ilustrados abaixo.

   O tamanho do resistor está relacionado com sua capacidade de dissipar calor. Quanto mais intensa for a corrente num resistor , mais calor ele irá gerar e este calor precisará ser transferido ao meio ambiente.
   Assim , o tamanho do resistor está relacionado com sua potência em watts (W) e não com sua resistência.
Podemos ter um pequeno resistor de 1 000 000 Ω x 1/8 W e um "grande" resistor de 1 Ω x 10 W.   Os resistores comuns podem ser encontrados com valores de resistência que vão de fração de ohm a mais de 20 milhôes de ohm's , e com dissipações de 1/8 W a mais de 100 W.

- Capacitores:

   A finalidade do capacitor é armazenar uma carga elétrica.Neste processo , o capacitor apresenta algumas propriedades importantes que são aproveitadas em circuitos eletrônicos.
   Os capacitores são usados como filtros , como uma espécie de reservatório de energia ou ainda como "amortecedores" , evitando que ocorram variações grandes de corrente num circuito. Outras finalidades incluem o acoplamento e desacoplamento de sinais.
   Eles são especificados pela sua capacitância (ou capacidade de armazenar cargas elétricas) que é medida em farads (F). O farad é uma unidade muito grande , assim encontramos na maioria dos casos especificações em submúltiplos como o microfarad (μF) que equivale à milionésima parte do farad ou 0, 000 001 F; o nanofarad (nF) que equivale à bilionésima parte do farad ou 0,000 000 001 F , e ainda o picofarad (pF) que equivale a trilionésima parte do farad ou 0,000 000 000 001 F.
   Os capacitores são formados por duas placas de metal , tendo entre elas um material isolante (dielétrico) que lhes dá o nome. Essas placas podem ser planas , empilhadas ou enroladas de modo a dar o formato final do componente. Abaixo teremos alguns tipos de capacitores normalmente encontrados nos circuitos de mecatrônica. Os tipos mais comuns são os cerâmicos , poliéster e eletrolíticos. Os eletrolíticos são polarizados , ou seja , é preciso observar o pólo positivo e negativo no momento do seu uso , se forem invertidos poderão ser danificados.

eletrolíticos

cerâmico

poliéster

Uma outra especificação dos capacitores é a tensão máxima que podem suportar , ou tensão de trabalho , que é medida em volts e que varia entre 3 V e 1200 V , tipicamente.

- Indutores

Os indutores (ou bobinas) são componentes formados por espiras de fio esmaltado que podem ser enroladas em uma forma sem núcleo , com núcleo de ferro ou ferrite , e que têm símbolos e aspectos mostrados abaixo:

Os indutores podem ser especificados pela indutância em henrys ( e seus submúltiplos como o milihenry e o microhenry) ou ainda pelo número de espiras , diâmetro e comprimento da forma , além do tipo de núcleo. Alguns indutores possuem núcleos ajustáveis para que a indutância possa ser modificada.

- Transformadores:

Os transformadores são componentes formados por duas bobinas ou enrolamentos em um núcleo ou forma comum. O núcleo pode ser de lâminas de ferro ou ferrite. O símbolo e aspecto deste componente são vistos abaixo:

Eles são usados para alteras as características de um sinal ou ainda uma tensão alternada. O tipo mais utilizado de transformador é o denominado "transformador de alimentação" ou "transformador de força".
Este tipo de transformador é empregado em fontes de alimentação , tanto para reduzir a tensão da rede de energia para um valor menor de acordo com a aplicação , quanto para isolar a rede de energia , evitando assim choques em quem tocar no circuito do aparelho. A energia passa de um enrolamento para o outro "por indução" de modo que não há contato elétrico entre eles. Isso permite isolar dois circuitos . Os transformadores são especificados pela tensão de entrada (primário) e tensão de saída e corrente de saída (secundário).

- Diodos

Os diodos são componentes semicondutores que conduzem a corrente num único sentido. Na figura abaixo temos os símbolos e aspectos dos diodos mais usados nos circuitos práticos de mecatrônica.

Estes componentes podem ser especificados pela tensão e corrente máximas de trabalho ou ainda por um símbolo formado por letras e números dado pelo fabricante , como 1N4002 , 1N4148 , BA315 , SK 02 , etc..
Os diodos possuem uma faixa em seu invólucro que permite identificar seu catodo. Existem tipos especiais de diodos que podem operar como transdutores.

- Transdutores ou sensores:

Há diversos tipos de dispositivos que podem ser usados para converter sinais elétricos em formas de energia diferentes como som , luz , etc. , e dispositivos que servem como sensores , ou seja , convertem alguma forma de energia em energia elétrica.

a) Alto-falantes : convertem energia elétrica em sons. São especificados pela impedância em ohms , potência em watts e pelo tamanho.
b) Transdutores piezoelétricos : são pastilhas de uma cerâmica especial que pode converter sinais elétricos em som ou vibrações mecânicas.

c) Lâmpadas : convertem energia elétrica em luz.
d) LEDs : são tipos especiais de diodos (diodos emissores de luz) que convertem energia elétrica em luz.

e) Motores : convertem energia elétrica em movimento e força mecânica.
f) Solenóides : convertem energia elétrica em mecânica.
g) Elementos de aquecimento : convertem energia elétrica em calor.
h) Foto-resistores ou LDRs : são sensores de luz.

i) Termistores : são sensores de calor.

j) Fotodiodos : são diodos usados como sensores de luz.

k) Chaves de mercúrio : são sensores de posição.

l) Sensores magnéticos : detectam a presença de objetos a partir de um campo magnético.