Osciloscópio

Hoje estou "afim" (pois não estou quadrático... piada matemática muito sem graça essa) de falar de um instrumento muito útil, porém um pouco inacessível. O osciloscópio!!! Mas o que ele é? Esse é o assunto do post de hoje.

O osciloscópio é um instrumento que mede praticamente tudo. Ele permite você ver (literalmente) a forma de um sinal de tensão, calcular seu valor de pico, RMS, valor máximo, valor mínimo, a frequência, o período, o tempo de subida, o tempo de descida, e o mais importante, te permite ver o sinal. Vou falar como funciona, ou melhor, como se utiliza um osciloscópio analógico e o digital, este último que é muito mais fácil. ;)

O osciloscópio tem, em geral, duas entradas, chamadas de canais. Isso significa que ele pode mostrar duas formas de onda simultaneamente na sua tela. Essa tela é dividida em 8 divisões verticais e 10 divisões horizontais. Cada canal possui de forma independente um ajuste de escala chamado Volt/divisão (V/div). Se ajustarmos um canal para 2V/div, isso significa que cada divisão vertical corresponderá a 2V. Logo, como existem 8 divisões, a tensão máxima de pico a pico que pode ser mostrada nessa escala é de 16V. As escalas mais comuns são 5mV, 10mV, 20mV, 50mV, 100mV, 200mV 500mV, 1V, 2V e 5V.

Temos outro ajuste que serve para os dois canais, que é o tempo/divisão. Se ajustarmos ele para 1ms/div, significa que cada divisão corresponderá a 1 milisegundo. Como existem 10 divisões, estaremos visualizando na tela 10 milisegundos do sinal medido. Então, a menor frequência em que conseguimos ver o período completo na tela seria de 100Hz.

No osciloscópio analógico, além de termos que fazer todos os ajustes, nós precisamos calcular os dados que queremos. E saber isso é muito importante para usar todo o potencial do equipamento. Então, antes de ensinar a calcular alguns parâmetros, vamos observar mais uma coisa na tela do osciloscópio.

Veja que além das divisões que eu comentei, cada divisão possui 5 subdivisões. Se uma divisão possui 5 subdivisões, cada subdivisão vale 0,2 da divisão principal. Então, por exemplo, para calcular a tensão estando em uma escala U, fazemos:

 

Ou seja, em uma escala de 5V, um sinal que ocupa 2 divisões inteiras e 3 subdivisões possui 13V de pico a pico.

As subdivisões também valem para as divisões horizontais, funcionando da mesma maneira. Ou seja, para calcular um determinado tempo, em uma escala T de tempo, fazemos o seguinte cálculo:



Neste caso, se estamos em uma escala de 0,5ms e uma forma de onda ocupa 4 divisões e 2 subdivisões, podemos calcular o tempo dessa onda em 2,2ms. E, para descobrir a frequência, fazemos o inverso desse valor, obtendo 454,5Hz.

Ao ajustar a onda na tela do osciloscópio, devemos fazer com que possamos visualizar ela toda, e que ocupe o máximo de espaço da tela. Quanto à tensão, uma tensão que fique muito pequena na tela dificulta a visualização, enquanto uma onda que ocupe um espaço maior que a tela impossibilita a visualização de toda a onda. Quanto à escala de tempo, uma onda que possua muitos períodos na tela dificultam a contagem do tempo, enquanto uma onda cujo período ocupa um espaço maior que a tela impossibilita a contagem do tempo. Com esse conhecimento, vamos tentar resolver alguns exercícios:

Vamos dizer que a onda de cima é o canal 1 e a onda de baixo é o canal 2. A escala de tensão do canal 1 é de 5V/div e a escala de tensão do canal 2 é de 2V/div, por exemplo. A escala de tempo, que é comum aos dois canais, é de 5ms/div.

Vamos contar quantas divisões há no canal 1. Não chega a ter 4 divisões, mas há mais do que 3,8. Então vamos assumir que existam 3,9 divisões. Multiplicando isso pela escala de tensão, que é de 5V, podemos dizer que, de pico-a-pico, este sinal possui 19,5V. Para o canal 2, também não chegamos a ter as 4 divisões, mas temos mais que 3,8. Vamos assumir, para essa também, que temos 3,9 divisões. Multiplicando pela escala de tensão do canal 2, que é 2V/div, temos que a tensão de pico-a -pico da forma de onda do canal 2 é de 7,8V.

Agora vamos contar o período das ondas. A escala de tempo é de 5ms/div. Contando as divisões correspondentes ao período do sinal do canal 1, obtemos um pouco mais que 1,6 divisões. Vamos assumir que sejam 1,7 divisões. Multiplicando pela escala de tempo, obtemos que o período da onda é de 8,5ms. Fazendo o inverso do período, descobrimos a frequência como sendo 117,6Hz.

Analisando o canal 2, contamos o período como correspondendo a 3,4 divisões. Multiplicando tal valor pela escala de tempo, que é de 5ms/div, obtemos o período da onda como sendo 17,5ms. Fazendo o inverso disso para obter a frequência, descobrimo-la como sendo 57,1Hz.

Já se tivéssemos um osciloscópio digital, não precisaríamos ficar contando divisões, pois ele informa na tela a tensão de pico, de pico-a-pico, RMS, a frequência, o período e mais outras informações. Mas temos que primeiro aprender a lidar com o analógico, para depois usar o digital, pois todos nós temos que sofrer um pouquinho. ;)

E por hoje era isso. Este post ensina o necessário para fazer medições com o osciloscópio digital, porém não ensina a lidar com o osciloscópio digital. Tal assunto deixarei para um post futuro. Enquanto isso, continuem estudando, se cuidem e até a próxima.

Tinta Condutiva - Reparo em Controles Remotos

Olá a todos. Já estava indo dormir quando resolvi procurar algo para ler sobre conserto de controles remotos, e achei um texto muito interessante.

Todo mundo já teve um controle remoto que, para alguma função funcionar, você tinha que pressionar alucinadamente o botão e, às vezes, nem isso adiantava. Minha vó teve um problema desse tipo e eu fui lá ver o que estava acontecendo (Nota: nunca tinha aberto um controle remoto! =/). Eu reparei que cada botão era constituído por uma espécie de "trilha interrompida". Quando o botão era pressionado, fazia uma membrana de borracha encostar nessa trilha e estabelecer um caminho para a corrente. Como borracha é isolante, a parte que fechava esse contato era pintada com uma tinta preta, que eu logo deduzi que deveria ser condutora. Os botões cujas funções não funcionavam possuíam essa tinta desgastada, quase inexistente. Logo pensei: tenho que colocar uma coisa condutora ali.

Veja, leitor, a ideia genial de vosso colega aqui. Peguei um papelzinho, pintei bem forte de lápis e colei ali. Funcionou um dia, e daí parou de funcionar. Não sei se o papel descolou ou se o grafiti desgastou-se, pois logo em seguida minha vó mandou o controle para o conserto especializado. O cara do conserto deve ter pensado: Mas que porra é essa que esse Peludu fez aqui (quem não conhece o Peludu, procure aqui no blog).

Mas então pessoal. Procurando na internet achei um site que mostra como fazer uma tinta condutora, justamente para resolver esse problema que é tão corriqueiro. O que é bom saber, pois, embora a tecnologia de televisores evolua muito, a tecnologia de controle remotos, pelo menos na parte física deles, continua praticamente inalterada. A fórmula dessa tinta consiste em meio vidro de esmalte incolor adicionado de pó de grafite, aquele usado em fechaduras e dobradiças. Você deve adicionar grafite até que a mistura fique consistente de grafite, já que é ele que irá servir de condutor.

Ao aplicar em uma membrana de borracha de um controle, você deve deixar a tinta secar por, no mínimo, 40 minutos, e tomar cuidado para não aplicar demais.

Segundo o site e em teoria, a tinta funciona, e fazê-la custa cerca de 4 vezes menos que comprar uma tinta pronta. Não sei se ela se desgasta rapidamente mas tenho um controle remoto aqui apresentando indícios desse problema então acho que em breve testarei essa técnica caseira.

Como referência, o site do qual li este texto está no link abaixo, e é um site muito interessante, cheio de técnicas simples e coisas que valem à pena serem vistas.

http://comunidade.bemsimples.com/tecnologia/w/tecnologia/TINTA-CONDUTIVA.aspx

Após esse texto-relâmpago vou me despedir, pois tenho que dormir. Abraço a todos os curiosos da eletrônica. Se cuidem, continuem estudando e até a próxima.

Em um comentário publicado pelo leitor di assis, ele sugere que seja adicionado ao esmalte algumas gotas de cola super bonder, pois, segundo ele, sem essa mistura o esmalte resseca muito facilmente. Obrigado pela dica. Estou ansioso para tentar essa mistura. Valeu pela dica. ;) Abraço...

Decibéis e Escala Logarítmica

   Hoje trago para vocês um post mais interdisciplinar. Hoje vamos tratar sobre a audição humana e a forma como percebemos o som. Depois vamos relacionar isso à escala logarítmica, funções exponenciais e um pouco mais de matemática. Com isso vamos entender o que é são os decibéis (dB), como essa escala de medida funciona e por que é prático escrever o ganho de um amplificador em Decibel, e não em V/V ou W/W. Começando então pela audição humana:

   O som é uma onda que se propaga por um meio material, que geralmente é o ar. Essa onda vibratória, ao entrar, passa por três ossos muito importantes, o martelo, a bigorna e o estribo, que atuam como pequenas alavancas, e mais diversos sistemas importantes. Uma explicação bastante detalhada e interessante sobre a audição pode ser encontrado no site telecom.inescn.pt.

   Este processo auditivo tem por finalidade converter as ondas mecânicas que se propagam através do ar em impulsos elétricos que se propagarão através dos nervos para chegar ao cérebro, onde serão processados e interpretados. Mas a forma como percebemos o som não corresponde a uma escala linear. Por exemplo, se uma furadeira produz 100dB de intensidade sonora, duas furadeiras produzem 200dB, três produzem 300dB e 4 produzem 400dB. Certo? Errado!

   Isso se dá pelo fato da percepção auditiva humana não ser linear, e sim logarítmica. Antes de dar uma formalização matemática, vamos analisar os seguintes fatos: se uma furadeira produz 100dB de intensidade sonora, então duas furadeiras produzem, juntas, 103dB. Por sua vez, três furadeiras produzem 104,7dB e quatro furadeiras produziriam 106dB. Perceba que, conforme dobramos a fonte geradora de som, aumentamos 3dB. Vimos isso quando passamos de uma para duas furadeiras (100dB para 103dB), e quando passamos de duas para quatro furadeiras (103dB para 106dB). Se tivéssemos 10 furadeiras teríamos 110dB, ou seja, 10dB a mais que uma única furadeira.Então, por enquanto, temos essas duas regrinhas práticas: dobrando a fonte geradora de som, temos 3dB a mais. Multiplicando a fonte geradora por 10, temos 10dB a mais.

   Essa escala logarítmica de decibéis se ajusta com a percepção auditiva humana. Assim como na escala logarítmica, o dobro da fonte geradora não produz o dobro de decibéis, o nosso ouvido também não percebe o dobro da intensidade. Se o proprietário do carro trocar seu sistema de som de 100W por um de 200W, ele terá um acréscimo de 3dB. Se, depois, ele trocar de novo, e colocar um de 400W, ele terá 6dB a mais que seu sistema original de 100W. Se ele colocar um sistema de 1000W, ele terá 10dB a mais que seu sistema original de 100W.

   A fórmula matemática que permite calcular os dB é :

$$ \Large dB = 10 log{\frac{P_1}{P_2}} $$

   Mas por que existe aquele 10 na frente do logaritmo? Pois decibel é um submúltiplo da unidade Bel. Como um Bel são 10 decibéis, é colocado aquele fator 10 para transferir da unidade para seu submúltiplo. Mas note que decibel é uma unidade muito mais comum que o Bel, que é muito grande para ser usado no cotidiano. Perceba que a diferença entre 1 Bel corresponde a 10 vezes mais potência.

   Veja que a escala de decibéis é uma escala relativa, ou seja, é uma comparação entre dois valores (nesse caso P1 com P2). Por exemplo, se a saída de áudio para um fone de ouvido fornece 700mW de potência, e nós a ligamos a um amplificador, de forma que na saída do auto-falante tenhamos 20W, qual foi o ganho de potência?

   Se calcularmos com a forma tradicional, dividindo a potência de saída do sistema pela potência de entrada, obtemos 28,57 como fator de ganho. Aplicando o cálculo para avaliar o ganho em decibéis, obtemos 14,56dB de ganho.

   Podemos usar a escala de decibéis para comparar qualquer duas grandezas. Porém devemos tomar cuidado, pois nem sempre a expressão usada será igual. Vamos deduzir matematicamente a expressão que devemos usar para calcular a relação entre tensões. A fórmula será diferente. Primeiramente, lembre-se que as potências P1 e P2 podem ser escritas nas seguintes formas:

$$ \Large P_1 = \frac{{V_1}^2}{R} $$

$$ \Large P_2 = \frac{{V_2}^2}{R} $$

   Substituindo na fórmula que calcula o ganho em decibéis da potência, que sabemos a priori ser verdadeira, temos:

$$ \Large dB = 10 log{\frac{\frac{{V_1}^2}{R}}{ \frac{{V_2}^2}{R}}} $$

$$ \Large dB = 10 log ({\frac{V_1}{V_2}})^2 $$

   Aplicando a propriedade dos logaritmos que diz que \(log(x^2) = 2log(x)\), temos:

$$ \Large dB = 20 log \frac{V_1}{V_2} $$

   Dessa forma vimos que é diferente a expressão que calcula a relação logarítmica entre tensões. Vamos tentar fazer uma análise semelhante a essa para a expressão da corrente elétrica.

$$ \Large P_1 = {I_1}^2 R $$

$$ \Large P_2 = {I_2}^2 R $$

Por substituição:

$$ \Large dB = 10 log \frac{{I_1}^2 R}{{I_2}^2 R} $$

   Que, aplicando as mesmas propriedades aplicadas acima, chegamos na seguinte fórmula:

$$ \Large dB = 20 log \frac{I_1}{I_2} $$

   Uma das vantagens de medir ganho em decibel é o seguinte: imagine um amplificador de dois estágios, onde cada estágio possui um ganho de 10 vezes. O ganho total é medido como o ganho do primeiro vezes o ganho do segundo, que resulta em um ganho total de 100 vezes. Se medirmos os ganhos em decibéis, o ganho do primeiro amplificador seria 10dB e o ganho do segundo também seria 10dB. Para calcular o ganho total, fazemos a SOMA dos dois ganhos, sendo o ganho total 20dB. E, conforme aumentamos o número de estágios, fica evidente que fazer a soma é muito mais simples que fazer multiplicações.

   Há, ainda, outro fator muito conveniente em se usar a escala logarítmica para medir ganhos. Imagine um amplificador de tensão que não amplifique, ou seja, a tensão na saída é igual a tensão na entrada. Neste caso ele possui ganho 1, pois a saída é igual a 1 vezes a tensão de entrada. Se medirmos em decibéis, o ganho é 0dB, o que faz mais sentido, já que não houve nenhum ganho de tensão. Se a tensão na saída for 2 vezes menor que a entrada, dizemos que o amplificador teve um ganho de 0,5, pois a saída é 0,5 vezes a tensão de entrada. Mas, se saiu menos do que entrou, como pode haver um ganho positivo? Usando a escala logarítmica, isso é resolvido, já que nesse exemplo o amplificador teria um ganho de -3dB. Logo é mais conveniente usar a escala logarítmica para calcular ganhos.

   E por hoje era isso. Vimos como se calcula o ganho de potência, tensão e corrente na escala logarítmica e o que significa "decibéis". Só uma última curiosidade: muito se fala sobre o plural de decibel, se é decibéis ou decibels. O Novo Dicionário Aurélio da Língua Portuguesa diz que o plural de Bel é Bels, porém o plural de decibel aceita tanto decibéis quanto decibels. Porém no item "b" do parágrafo 3.2 do Anexo do Decreto Federal N° 81.621/1978 diz que a formação do plural de uma unidade se dá apenas pelo acréscimo da letra "s", tendo como exceção unidades terminadas com a letra "c". Porém a nota no final deste mesmo parágrafo diz: "Nota - Segundo esta regra, e a menos que o nome da unidade entre no uso vulgar, o plural não desfigura o nome que a unidade tem no singular (por exemplo, becquerels, decibels, henrys, mols, pascals etc.), não se aplicando aos nomes de unidades certas regras usuais de formação do plural de palavras." Então, se você considerar que "decibéis" já entrou no vocabulário vulgar, é correto escrever decibéis. Do contrário, o correto é escrever decibels. Mas essa é uma discussão não relacionada com eletrônica, então whatever. Se você quiser escrever decibels, decibéis ou decibeles, pra mim tanto faz. Fica o link do decreto se alguém quiser dar uma olhada: 

http://legislacao.planalto.gov.br/legisla/legislacao.nsf/Viw_Identificacao/DEC%2081.621-1978?OpenDocument 

   Se cuidem, estudem bastante e até a próxima. Qualquer coisa postem um comentário que respondo assim que puder. Abraço! Fui...

Escolhendo a Carreira

Olá a todos. Hoje gostaria de fazer um post informal, bem em tom de bate-papo, sobre como escolher uma carreira. Se você espera encontrar respostas para isso, está no lugar errado. Eu recém entrei na universidade e não tenho nenhuma solução mágica para este problema. Mas, talvez, algumas pessoas possam se identificar com este post.

Muitas pessoas ficam nervosas para escolher o que fazer de vestibular. Até posso dizer que esta é a grande maioria. Eu, como exceção a regra, fiquei super tranquilo com esta escolha. Se eu tivesse que chutar qual o motivo desse mega frio na barriga, eu diria que é por definições erradas de vestibular. Eu andei procurando sobre esses assuntos em sites, e encontrei coisas do tipo: "Escolher a faculdade que você vai cursar é uma das decisões mais importantes. É ela que irá determinar o que você vai fazer pelo resto da sua vida". Como assim pelo resto da minha vida?

Com isto parece que se eu escolher algo que não goste estará condenado a viver com isso pelo resto da minha vida. Isso não é bem assim, a meu ver, por dois motivos. Primeiro, você não é obrigado a fazer todo o curso. Os alunos ao sair do ensino médio dificilmente vão conhecer a fundo como é uma profissão. Isso eles vão ver, parcialmente, na faculdade, conversando com professores e convivendo com colegas que talvez já trabalhem com aquilo. Acreditar que uma decisão que você tenha que fazer sem ter praticamente nenhum conhecimento sobre aquilo irá influenciar toda a sua vida é algo realmente assustador, não é? Mas você não é obrigado a acertar de primeira. Se você ver que aquilo não é o que você quer, troque. Saber que você tem a opção de escolher novamente vai te deixar mais tranquilo e talvez ajude a decidir melhor, pois retira o fator "medo de errar".

O segundo motivo é o seguinte. Você escolhe o curso, gosta e cursa até o fim. Então você irá trabalhar com aquilo para o resto da sua vida. Mas, e se eu enjoar? Bem, daí você pode trocar. Geralmente, dentro de uma área do conhecimento, existem inúmeras funções que podem ser exercidas. Você não precisa viver sua vida toda com um único emprego, ou exercendo uma única função, só por que se formou em algo. E, além de trocar de emprego dentro de uma mesma área, você pode inclusive tentar algo novo. O cotidiano está cercado de exemplos de pessoas que se formaram em algo, mas estão trabalhando com coisas diferentes e estão felizes com isso. Isso significa que o estudo foi perdido? Não! Talvez ele não esteja sendo completamente aplicado mas, nada do que aprendemos é perdido.

Agora que você está um pouco mais tranquilo, vamos tentar encontrar critérios para escolher a carreira. Vamos começar supondo que você irá, futuramente, trabalhar com aquilo. Então seria bom escolher algo que gosta. Do que você gosta? Números? Letras? Pessoas? O que você não suporta? Saber isso ajuda bastante. Quando eu optei por engenharia de controle e automação, era por que eu gostava muito de números e de eletrônica, que é bastante estudada neste curso. Claro que são levados outros fatores em consideração, como: que faculdades têm o curso que quero? Elas ficam longe do local onde eu moro? Qual é o custo de estudar lá?

Mas fiquem tranquilos e procurem fazer algo que gostem. Acho que esse é o segredo. Por hoje era isso, até a próxima pessoal. Fui...