O primeiro Microprocessador desenvolvido foi o 4-bit pela Intel, lançado por volta de 1971, a fim de atender as necessidades de uma companhia japonesa conhecida como Busicon, que acabou não comprando a ideia. O produto já estava desenvolvido e o custo caia sobre a desenvolvedora Intel, que resolveu então colocá-lo no mercado como um sistema de microprocessador de “uso geral”.

Microcontrolador - Foto google.

O componente foi um sucesso, e logo a Intel desenvolveu novos microprocessadores de 4bits (chamado de 4004) e logo depois uma segunda geração de microprocessadores de 8bits (chamado de 8008). Por volta de 1974 a Motorola lançou o seu primeiro microprocessador, denominado 6800 que concorria diretamente com o Intel 8080, porém a arquitetura interna usada era totalmente diferente.

Intel e Motorola continuaram com o desenvolvimento de novas gerações que cada vez mais ampliavam seus bits, mas mantiveram as diferenças fundamentais na arquitetura de seus processadores.  Logo, muitos dos atuais microcontroladores são originários nas famílias 8080 e 6800. Outros fabricantes, como a Rockwell que produziu microprocessadores com arquitetura 6800 (6502), enquanto que a Zilog desenvolveu o famoso Z80 (com arquitetura 8080).

O que é um Microcontrolador?

O microcontrolador é um pequeno componente eletrônico, dotado de uma inteligência programável, utilizado no controle de processos lógicos. É pequeno porque em uma única pastilha de silício encapsulada existem todos os componentes necessários ao controle de um processo.

Dotado de inteligência programável porque possui uma Unidade Lógica Aritmética, onde todas as operações matemáticas e lógicas são executadas. E toda essa lógica é estruturada na forma de um programa e gravada dentro do componente, estão, toda vez que o microcontrolador for alimentado o programa interno será executado.

Utilizado no controle de processos, que deve ser entendido como o controle de periféricos como led, displays, relés, sensores, etc. São chamados de controles lógicos porque a operação do sistema baseia-se nas ações lógicas que devem ser executadas, dependendo do estado dos periféricos de entrada e saída.

Aplicações!

Microcontrolador aplicado - Foto Laboratório Grupo Web.

São inúmeras aplicações, muitas vezes possuindo não um, mas vários microcontroladores, que juntamente com seus softwares, agregam valor e viabilizam a produtos com maiores funcionalidades, eficiência, usabilidade e segurança.

Os sistemas microcontrolados estão presentes nas mais diversas áreas, dentre as quais estão a automação industrial, automação comercial, automação predial, área automobilística, agrícola, produtos manufaturados, eletrodomésticos, telecomunicações, etc.

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O transístor é um componente eletrônico que começou a popularizar-se na década de 1950, tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na década de 1960. São utilizados principalmente como amplificadores e interruptores de sinais elétricos, além de retificadores elétricos em um circuito, podendo ter variadas funções. O termo provém do inglês transfer resistor (resistor/resistência de transferência), como era conhecido pelos seus inventores.

 O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico, significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo da polarização pré-estabelecida. Graças a esta função, a corrente elétrica que passa entre coletor e emissor do transistor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico. Esta variação é feita através da variação de corrente num dos terminais chamados base, o que, consequentemente, ocasiona o processo de amplificação de sinal.

Entende-se por “amplificar” o procedimento de tornar um sinal elétrico mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados por um microfone, é injetado num circuito eletrônico (transistorizado, por exemplo), cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características, mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes. A este processo todo se dá o nome de ganho de sinal.

É conveniente salientar que é praticamente impossível serem encontrados circuitos integrados que não possuam, internamente, centenas, milhares ou mesmo milhões de transistores, juntamente com outros componentes como resistores e condensadores. Por exemplo, o microprocessador Cell do console Playstation 3 tem aproximadamente 234 milhões de transistores, usando uma arquitetura de fabricação de 45 nanômetros, ou seja, a porta de controle de cada transistor tem apenas 45 milionésimos de um milímetro.

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Uma fonte chaveada ou comutada (em língua inglesa switched-mode power supply (SMPS)), é uma unidade de fonte de alimentação eletrônica que incorpora um regulador chaveado, ou seja, um circuito controlador interno que chaveia (comuta) a corrente, ligando e desligando rapidamente, de forma a manter uma tensão de saída estabilizada. Reguladores chaveados são utilizados para substituição de reguladores lineares mais simples, quando uma eficiência maior, menor tamanho e maior leveza é requerida. Eles, entretanto, são mais complexos e mais caros, e o chaveamento da corrente pode causar problemas de ruído (tanto eletromagnético quanto sonoro) se não forem cuidadosamente suprimidos, e projetos simples podem ter baixo fator de potência.

As fontes chaveadas podem ser classificadas de acordo com a forma de onda da tensão de entrada e de saída conforme segue:

·Entrada CA, saída CC: retificador;

·Entrada CC, saída CC: conversor de tensão, ou conversor decorrente ou conversor CC/CC;

· Entrada CA, saída CA: Conversor de freqüência, cicloconversor;

·Entrada CC, saída CA: inversor;

Sendo que CA e CC correspondem, respectivamente, às abreviações de corrente alternada e corrente contínua.

Vista interna de uma Fonte Chaveada ATX comum em computadores. A - retificador em ponte. B - capacitores de filtro de entrada C - transformador D - indutores de filtro de saída E - capacitores de filtro de saída.

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Fotoacoplador, também chamado de acoplador ótico, optoacoplador ou optoisolador, é um componente formado basicamente por um LED e um fototransístor dentro de um CI com a função de transferir uma informação elétrica entre dois circuitos através de luz, ou seja, sem contato elétrico entre eles.

Funcionamento: Aplicando uma tensão nos pinos do LED, este acende e a luz polariza a base do fototransistor interno. Desta forma, o fototransistor conduz e faz a corrente circular por outro circuito isolado eletricamente. Estes componentes são usados como sensores em alarmes, aparelhos de som, videocassetes, eletrônico industrial e em fontes chaveadas são usados para ajudar a regular as tensões de saída (+B). Existem vários tipos de fotoacopladores, alguns com dois LEDs e dois fototransístores (duplo), outros ainda mais complexos, contendo muitos componentes no interior do CI.

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Varistor é um componente eletrônico cuja função é de proteção contra altas tensões em circuitos. À medida que a diferença de potência sobre o varistor aumenta, sua resistência diminui. Também conhecidos como VDR do inglês Voltage Dependent Resistor.

Os VDRs são geralmente utilizados como elemento de proteção contra transientes de tensão em circuitos, tal como em filtros de linha. Montados em paralelo com o circuito que se deseja proteger, impedem que surtos de pequena duração os atinjam, por apresentarem uma característica de "limitador de tensão". No caso de picos de tensão de maior duração, a alta corrente que circula pelo componente faz com que o dispositivo de proteção, disjuntor ou fusível, desarme, desconectando o circuito da fonte de alimentação. O VDR protege o equipamento a jusante desviando a sobretensão, ou sobrecorrente, para o terra, pois comporta-se como um curto-circuito submetido a altas tensões.

Imagem da aplicação dos Varistores em um Inversor CFW09 380V/86A, equipamento em manutenção no laboratório Web. Utilização dos Varistores entre as fases de entrada do equipamento (R, S e T).

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Transformadores são equipamentos utilizados na transformação de valores de tensão e corrente, além de serem usados na modificação de impedâncias em circuitos elétricos. O principio de funcionamento de um transformador é baseado nas leis de Faraday e Lenz, as leis do eletromagnetismo e da indução eletromagnética, respectivamente.

Estes equipamentos possuem mais de um enrolamento, sendo que estas partes são chamadas de primário e secundário em casos de transformadores com dois enrolamentos, e em transformadores que possuem três enrolamentos, além dos dois nomes já citados, o terceiro enrolamento é denominado terciário.

Existem diversos tipos de transformadores: os monofásicos, que operam no máximo em duas fases (127V -220V ); os trifásicos (ou de potência), que funcionam em três fases (220V-380V-440V) e são aplicados na transformação de tensão e corrente, em que eleva-se a tensão e diminui-se a corrente, assim diminuindo a perda por Efeito Joule (perdas por sobreaquecimento nos enrolamentos); os autotransformadores, que tem o seu enrolamento secundário ligado eletricamente ao enrolamento primário e os de baixa potência, que são utilizados unicamente para diminuir impedâncias de circuitos eletrônicos e para casar impedâncias, a utilização deste tipo de transformador se dá a partir da acoplagem deste à entrada do primário de outro transformador.

Além de serem classificados de acordo com o fim a ser usado, ainda existe a classificação de acordo com o núcleo. Os tipos de transformadores de acordo com o núcleo são: os de núcleo de ar, cujos enrolamentos ficam em contato com a própria atmosfera e os de núcleo ferromagnético, onde são usadas chapas de aço laminadas (no geral usam-se chapas de aço-silício, por diminuírem a perda por Correntes de Foucault ou correntes parasitas).

Alguns transformadores são sensíveis a acoplamento estático nos enrolamentos, por isso eles recebem uma proteção chamada de Blindagem Eletrostática.

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Fonte: Info Escola

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O reator eletromagnético tem a função de auxiliar a partida estabilizada das lâmpadas fluorescentes, sem que haja cintilação. Funciona como um limitador de corrente evitando que a lâmpada queime.

Funcionamento do Reator

Um reator eletromagnético é formado por uma bobina de fio de cobre que envolve um núcleo de material ferro-magnético. Para fazer a lâmpada acender esse conjunto é ligado à rede elétrica, que faz circular a corrente pela bobina, o que faz gerar uma perda de energia em forma de calor, conhecida como perda JOULE, motivo que faz o reator esquentar. O reator limita a corrente ideal para o perfeito funcionamento da lâmpada.

De acordo com as normas ABNT, a temperatura máxima de funcionamento de um reator é de 90º C e quando ele opera acima dessa temperatura, é hora de ser substituído, e isso indica que há algum defeito no produto ou que ele foi produzido inadequadamente ou com matérias-primas de baixa qualidade, colocando em risco a instalação e principalmente a segurança do imóvel e, é claro, dos moradores.

Um reator eletromagnético de baixa qualidade pode causar curtos-circuitos e até mesmo provocar incêndios, além de reduzir a vida das lâmpadas e starters, prejudicando toda a instalação elétrica em volta. Vale lembrar que prédios públicos e grandes empresas utilizam muito lâmpadas fluorescentes em sua iluminação, e qualquer acidente com essas lâmpadas pode significar colocar a vida de muitas pessoas em risco.

O starter é uma peça que produz um pulso e alta tensão que ioniza o gás da lâmpada. O funcionamento do reator de partida convencional requer o uso desse starter para armar o circuito no reator e aquecer os filamentos das lâmpadas. Quando os filamentos ficam aquecidos, o starter abre e o reator libera a corrente adequada de partida, limitando depois o fluxo desta aos valores corretos para o funcionamento adequado da lâmpada. Daí a importância e se utilizar um reator de qualidade, para que ele assegure que a partida seja segura e adequada à lâmpada.

Tipos de reatores eletromagnéticos

Há dois tipos de reatores eletromagnéticos: o de partida convencional (com starter) e o de partida rápida.

O reator de partida convencional precisa do uso do uso de starter ou de um interruptor manual para armar o circuito no reator e aquecer os filamentos das lâmpadas.

Já os reatores de partida rápida liberam os níveis adequados de energia para que os filamentos das lâmpadas se aqueçam continuamente.

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Fonte:

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O nome IGBT, é uma sigla de origem Inglesa e significa Insulated Gate Bipolar Transistor ou, em Português Transistor Bipolar de Porta Isolada. Se tratando de um semicondutor de potência, que apresenta uma tensão pequena em relação à saturação e, ao mesmo tempo, mostra uma grande capacidade de corrente.

Os transistores bipolares de potência possuem características que permitem sua utilização no controle de correntes elevadas com muitas vantagens. No entanto, as suas características de entrada, exigindo correntes elevadas, já que operam como amplificadores de corrente.

Os transistores de efeito de campo MOS de potência podem também controlar potências elevadas com muitas vantagens pelo fato de que exigem tensão para o disparo, pois embora sejam dispositivos de alta impedância, têm como desvantagem uma baixa velocidade de comutação devida às capacitâncias de comporta que aumentam com a intensidade de corrente (largura do canal) que deve ser controlada.

Juntando o que há de bom nestes dois tipos de transistores, o IGBT é um componente que se torna cada vez mais recomendado para comutação de cargas de alta corrente em regime de alta velocidade.

 

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Fonte: Newton C Braga

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Resistores são elementos de circuito elétrico que apresentam resistência à passagem de corrente elétrica e tem como função a conversão de energia elétrica em energia térmica, processo esse denominado de efeito joule. 

Efeito Joule é o nome dado à transformação da energia elétrica em energia térmica. Tem esse nome em homenagem ao físico britânico James Prescott Joule. Esse efeito pode ser entendido a partir dos milhares de choques que ocorrem entre os elétrons, pode ser percebido nos aquecedores em geral, tal como nos chuveiros elétricos e ferro de passar roupa.

Quando um resistor é percorrido por uma corrente elétrica ocorrem choques entre os elétrons. Em consequência desses milhares de choques ocorre o aumento na temperatura do resistor, esse aumento de temperatura pode danificar o resistor caso não ocorra à troca dessa energia (calor) com o meio ambiente.

Os resistores são representados da seguinte forma:

Resistência Elétrica

É denominada resistência elétrica do resistor a razão entre a diferença de potencial U e a corrente elétrica i que percorre o resistor, matematicamente temos:

A unidade de resistência elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o ohm (símbolo Ω), em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm. Essa equação descrita acima descreve a lei de ohm. A lei de ohm diz que o quociente da diferença de potencial (U) entre os terminais do resistor pela corrente elétrica que o atravessa é constante e igual à resistência elétrica do resistor (R). Um resistor que obedece à lei de ohm é conhecido como resistor ôhmico.

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Fonte: Mundo da Educação

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Contator é um dispositivo eletromecânico que permite, a partir de um circuito de comando, efetuar o controle de cargas num circuito de potência. Essas cargas podem ser de qualquer tipo, desde tensões diferentes do circuito de comando, até conter múltiplas fases.

1 - Câmara de extinção de arco.
2 - Base
3 - Bobina
4 - Suporte do contato móvel
5 - Guia eletromagnética móvel
5 - Guia eletromagnética fixa
6 - Anel
7 - Contato fixo
8 - Contato móvel
9 - Parafuso do terminal
10 - Bobina
11 - Mola de retorno
12 - Capa protetora



Vantagem do emprego de Contatores:

- Comando à distância
- Elevado número de manobras
- Grande vida útil mecânica
- Pequeno espaço para montagem
- Garantia de contato imediato
- Tensão de operação de 85 a 110% da tensão nominal prevista para contator
- Maior numero de contatos

Tipos de Contatores:

Os contatores podem ser do tipo principais, que geralmente possuem três contatos NA (normalmente abertos) de potência, dois NAs auxiliares, ou seja, de comando, e mais dois NFs (normalmente fechados) auxiliares, também para o comando.
Também podem ser do tipo auxiliar, que possuem contatos apenas de comando, ou seja, seus contatos suportam uma menor corrente do que os principais. Vale lembrar que os contatores em geral possuem os chamados blocos adicionais (ou aditivos), que são vendidos separadamente e possuem a função de proporcionar contatos adicionais ao contator (alguns modelos são de acoplamento frontal e outros de acoplamento lateral).

Principais fabricantes:

- WEG (marca brasileira tradicional em motores e comandos elétricos)
- Metalões (outra marca brasileira tradicional em acionamentos eletromecânicos)
- Schnneider-Electric (marca francesa que detém a tradicional linha Telemecanique)
- Siemens (marca alemã tradicional em comandos elétricos, eletrônica, etc.)
- Moeller Eletric (marca alemã adquirida em 2008 pela Eaton)
- Steck (desde 1975 no mercado com versões normais e mini para encaixe em trilhos DIN 35mm)
- ABB (marca suíça tradicional em alta, média e baixa tensão)

Outras marcas:

JNG (Joining), BHS, Chint, Steck, Westinghouse, GE, Allen-Bradley, Omron, LG (LS), entre muitas outras.

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