Aula 07 - Formas Construtivas de Capacitores

Formas construtivas de capacitores

Há várias formas de construir capacitores. A formas geométricas e a constante dielétrica do material isolante ε  (ε letra grega épsilon) influencia no valor da capacitância. 
Para o capacitor com material dielétrico diferente do ar a capacitância é dada por: C =  (ε0 x εr x A ) / d onde εr é a constante de permissividade (ou constante elétrica) do material; A é área da placa e d a distância entre as placas.

Figura 01 - Forma construtiva e
capacitância.

A constante dielétrica do material isolante ε0 é o valor da permissividade para o vácuo é 8.84 x 10^-12 F / m, e εr é a permissividade do meio dielétrico usado entre as duas placas.

Os vários materiais isolantes usados ​​como dielétrico em um capacitor diferem em sua capacidade de bloquear ou passar uma carga elétrica. 
Este material dielétrico pode ser feito a partir de vários materiais isolantes ou combinações destes materiais sendo os tipos mais comuns utilizados: ar, papel, poliéster, polipropileno, mylar, cerâmica, vidro, óleo e uma variedade de outros materiais. 
Unidades típicas de permissividade dielétrica, εr ou constante dielétrica para materiais comuns são: Vácuo = 1,0000; Ar = 1,0006; Papel = 2,5 a 3,5; Vidro = 3 a 10; Mica = 5 a 7; Madeira = 3 a 8 e Óxido de Metal Pós = 6 a 20 etc. 
A capacitância é medida em Farads , que é uma unidade muito grande, portanto micro Farad (μF), nano Farad (nF) e pico Farad (pF) são geralmente usados.

Capacitor de placas empilhadas: 

Figura 02 - Capacitor de placas
empilhadas.

Este Capacitor de elementos planos tem um dielétrico de maior constante dielétrica, maior área das placas, pequena distância entre as placas, isto é, menor espessura do dielétrico. Entretanto, a redução da espessura do dielétrico é limitada pela tensão de operação do capacitor. Na prática, os capacitores são construídos de forma a maximizar a área das placas no menor espaço físico possível.

Na figura 02 temos duas placas conectadas a um condutor ( A ) e duas placas conectadas ao outro condutor ( B ). Então, os dois lados das duas placas centrais estão estão em contato com o dielétrico, enquanto apenas um lado de cada uma das placas externas conectadas está em contato com o dielétrico. Então, como acima, a área superficial útil de cada conjunto de placas é três vezes maior e sua capacitância também será três vezes maior.

Capacitor de filme enrolado: 

Figura 03 - Capacitor de filme enrolado.

Este Capacitor de placas planas empilhadas, eletricamente ligadas de forma alternada e filmes de dielétrico entre elas.  O tipo de filmes de metal e de dielétrico enrolados em forma de bobina é também bastante usado. Por apresentar constante e rigidez dielétrica baixas, o ar é pouco usado como dielétrico.

Estes tipos de capacitores são feitos de tiras longas e finas de folhas finas de metal com o material dielétrico coladas juntas, que são enroladas em um rolo apertado e depois seladas em papel ou tubos de metal.
Esses tipos de filme exigem um filme dielétrico muito mais espesso para reduzir o risco de rasgos ou furos no filme e, portanto, são mais adequados para valores de capacitância mais baixos e tamanhos maiores.

Capacitor de haste imergida: 

Figura 04 - Capacitor de
haste imergida.

O terceiro método mais comum é usar o próprio dielétrico para estabelecer o formato do corpo. Então, simplesmente é inserida uma haste para funcionar como placa positiva e a superfície do revestida do cilindro forma a placa negativa. 

Estes capacitores são produzidos ao se imergir o dielétrico (podendo ser de tântalo ou mica) em um condutor derretido para que seja formada uma fina camada condutiva sobre o dielétrico. Por causa disso, os capacitores de tântalo imersos precisam da informação impressa de sua polaridade, lembrando que o terminal positivo é o maior. 

Capacitor variável:

Figura 05 - Capacitor variável.

Neste Capacitor há um conjunto de placas fixas intercalado com um de placas móveis que podem girar em torno de um eixo comum. Assim, a área efetiva do capacitor varia e, por consequência, a capacitância.

A posição das placas móveis em relação às placas fixas determina o valor total da capacitância. A capacitância é geralmente no máximo quando os dois conjuntos de placas são totalmente conectados em malha. Os capacitores de sintonia do tipo de alta tensão têm espaçamentos relativamente grandes ou intervalos de ar entre as placas com tensões de ruptura que atingem muitos milhares de volts.

Capacitores comerciais

A função do capacitor é armazenar a energia elétrica. O capacitor também funciona como um filtro, a passagem de corrente alternada (AC), e de bloqueio de corrente direta (DC). 

Figura 06 - Capacitores fixos .

O capacitor tem um isolador (dielétrico) entre duas folhas de eletrodos. Diferentes tipos de capacitores usam materiais diferentes para o dielétrico. 

Figura 07 - Tolerância de capacitores.

Este símbolo da figura 05 é usado para indicar um capacitor em um diagrama de circuito. 
O capacitor é construído com duas placas de eletrodos paralelos, mas separados por um isolador. Quando a tensão de CC é aplicada ao capacitor, uma carga elétrica é armazenada em cada eletrodo. Enquanto o capacitor está carregando, a corrente flui. A corrente será interrompida quando o capacitor está totalmente carregado. 

O valor de um capacitor (capacitância), é dado em unidades chamada Farad (F). A capacitância de um capacitor é geralmente muito pequena, de modo as unidades, tais como o micro Farad (µF) (10^-6 F) onde 1.000.000 µF = 1 F, nano Farad (nF) (10^-9 F), com isso temos que 1.000 nF = 1µF, e pico Farad (pF) (10^-12 F) e  então 1.000 pF = 1nF são os submúltiplos utilizados.

Capacitores são usados ​​com resistores em circuitos de temporização porque leva tempo para um capacitor se encher de carga. Eles são usados ​​para suavizar vários fontes de tensão contínua DC, agindo como um reservatório de carga. Eles também são usados ​​em circuitos de filtro porque os capacitores passam facilmente os sinais de CA, mas bloqueiam os sinais CC.

Figura 08 - Temperatura minima e máxima para capacitores.

Existem muitos tipos de capacitores, mas eles podem ser divididos em dois grupos principais: polarizados (geralmente 1µF e maiores) e não polarizados (geralmente menores que 1µF). Cada grupo tem seu próprio símbolo de circuito.
Quanto ao valor de capacitores padrão, os valores utilizados podem ser divididos como um logaritmo. No caso da série E12: [1], [1.2], [1.5], [1.8], [2.2], [2.7], [3.3], [3.9], [4.7], [5.6], [6.8], [8.2], [10]. 

Códigos para valor nominal, tolerância e tensão máxima em capacitores 
Um código de três dígitos é utilizado para indicar o valor de um capacitor. Existem duas maneiras em que a capacitância pode ser escrito. Um usa letras e números, o outro usa apenas números. Em qualquer caso, há apenas três caracteres usados. [10n] e [103] denotam o mesmo valor de capacitância. O método utilizado é diferente dependendo do fornecedor capacitor. 

Figura 09 - Código de capacitores.

No caso em que o valor é apresentado com o código de três dígitos, o primeiro e segundo números da esquerda mostram a figura 5, e o dígito 3 é um multiplicador que determina quantos zeros devem ser adicionados à capacitância dada em  picofarad (pF) são escritos desta forma. 
Por exemplo, quando o código é [103], indica que 10 x 10³, ou 10000 pF = 10 nanofarad (nF) = 0,01 microfarad (uF). Se o código passou a ser [224], seria 22 x 10⁴ = 220000 ou pF = 220nF = 0.22μF. Valores abaixo de 100 pF são exibidos com dois dígitos apenas. Por exemplo, 47 seria 47pF. 

Um código de alfanumérico é utilizado para indicar o valor máximo da tensão de trabalho do capacitor. Geralmente este código é escrita antes do código numérico. Na figura 05 há os valores correspondentes ao código usados para indicar a tensão de isolação em capacitores.
Um código de letras é utilizado para indicar o valor de desvio de valor nominal do capacitor. Geralmente a letra é escrita após o código numérico, conforme figura 06. 
Na figura 07 há a tabela do valor mínimo e máximo de temperatura para uso de capacitores cerâmicos.
Há ainda informações sobre variações de capacitância em partes por milhão, conforme figura 08.

Tensão de ruptura

Figura 10 - Teste de capacitores.

Ao usar um capacitor, você deve prestar atenção para a tensão máxima que pode ser usado. Esta é a "tensão de ruptura". A tensão de ruptura depende do tipo de capacitor a ser utilizado. 

Você deve ter um cuidado especial com capacitores eletrolíticos, pois a tensão de ruptura é relativamente baixa. A tensão de ruptura de capacitores eletrolíticos é apresentado como Tensão de trabalho. A tensão de ruptura é a tensão que, quando excedido fará com que o dielétrico (isolante) no interior do condensador de quebrar e conduzir. Quando isso acontece, a falha pode ser catastrófica.

Temos que ter também cuidado com a temperatura mínima e máxima de trabalho do capacitor.

Quando um multímetro análogo ajustado para medir a resistência, for conectado a um capacitor eletrolítico de 10 microfarad (µF), uma corrente fluirá, mas somente por um momento. Você pode confirmar que a agulha do medidor desloca-se para retornar logo a seguir.

Há no link á seguir um resumo de informações sobre capacitores elaborado pelo Prof. Sinésio Raimundo Gomes que pode ser baixada em: Aula 05 - Tudo sobre Capacitores.

© Direitos de autor. 2024: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/04/2024

Utilidades - Matriz de Contatos

Matriz de Contatos: A Matriz de contatos é usada para fazer circuitos temporários. Não é necessário soldar por isso é fácil de alterar as ligações e substituir de componentes.
As peças não serão danificados de modo que estará disponível para reutilização depois. Quase todos os projetos começaram em uma matriz de contatos para verificar que o circuito funcionava como deveria. A fotografia mostra uma pequena matriz de contatos que é adequado para iniciantes na construção de circuitos simples, com um ou dois CIs (chips). A matriz de contatos têm pequenos "buracos" dispostas sobre uma grelha de 0,1 ". A maioria dos componentes pode ser empurrada diretamente nos furos. CIs são inseridos através da abertura central, com o seu furo ou ponto (pino 1) para a esquerda. As ligações podem ser feitas fio revestido de plástico de diâmetro 0,6 milímetros (tamanho normal). 

O diagrama mostra como os buracos da matriz de contatos estão conectados. As linhas superior e inferior são ligados horizontalmente em toda a extensão, como mostrado pelas linhas vermelhas e pretas no diagrama. A fonte de alimentação está ligado a estas linhas, + 9 v no topo e 0V (zero volt) na parte inferior.

Os outros orifícios são ligados verticalmente em blocos de 5 sem ligação através do centro, como mostrado pelas linhas azuis no diagrama. Observe como existem blocos separados de conexões para cada pino de ICs.
A conversão de um diagrama elétrico de um circuito para um layout na matriz de contatos não é linear porque a disposição dos componentes na matriz de contatos ficará completamente diferente do diagrama de circuito. Ao colocar as peças na matriz de contatos você deve concentrar-se em suas conexões, e não as suas posições sobre o diagrama de circuito. O CI (chip) é um bom ponto de partida para colocá-lo no centro da matriz de contatos e após conecta-se pino por pino, colocando em todas as conexões e componentes para cada pino, um por vez.

Este diagrama mostra como os furos da placa de ensaio são conectados:

As duas fileiras no topo e as duas fileiras na parte inferior são cada uma ligada horizontalmente por todo o caminho, conforme mostrado pelas linhas vermelhas e pretas no diagrama. A bateria ou fonte de alimentação é conectada a essas fileiras, + (positivo) no topo e 0V (zero volts, negativo) na parte inferior.

Os outros furos são conectados em blocos de 5, como mostrado pelas linhas azuis . Não há links na seção central onde os CIs são colocados. Observe como cada pino de um CI é conectado a 4 furos, o diagrama mostra isso para três dos pinos.

No lado direito do diagrama, você pode ver como um resistor e um LED são conectados, de modo que o LED acenderá quando a bateria ou a fonte de alimentação estiver conectada. Você pode querer deixar este indicador de "energia ligada" no lugar como um lembrete enquanto constrói seus primeiros circuitos de placa de ensaio, porque é bom adquirir o hábito de desligar ou desconectar a bateria ao fazer alterações em um circuito.

© Direitos de autor. 2018: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/11/2018

EX 6.3 - Associação de Resistores em: Série, Paralelo e Misto - Parte Prática

Em um circuito é possível organizar conjuntos de resistores interligados, chamada associação de resistores. O comportamento desta associação varia conforme a ligação entre os resistores, sendo seus possíveis tipos: em série, em paralelo e mista.

1. Associação de resistores em série

Figura 01 - Associação de resistores em série.

Associar resistores em série significa ligá-los de maneira que haja um único trajeto para a passagem da corrente elétrica. Como existe apenas um caminho para a passagem da corrente elétrica esta é a mesma por toda a extensão do circuito. Já a diferença de potencial entre cada resistor irá variar conforme a resistência de cada resistor, é válido a 1ª Lei de Ohm, assim:

• U1 = R1 x I; U2 = R2 x I; U3 = R3 x I e U4 = R4 x I. 

Esta relação também pode ser obtida pela análise do circuito. 

Figura 02 - Divisão de tensão na associação de resistores em série.

Sendo assim a diferença de potencial entre os pontos inicial e final do circuito é igual à:

• U = U1 + U2+ U3 + U4, como:
• U = R1 x I + R2 x I + R3 x I + R4 x I, podemos simplificar: 
• U = (R1 + R2 + R3 + R4) x I.

Analisando esta expressão, já que a tensão total e a intensidade da corrente são mantidas, é possível concluir que a resistência total é:

• RT = R1 + R2 + R3 + R4. 

Um modo de se resumir e lembrar-se das propriedades de um circuito em série é:

• a tensão elétrica (U) se divide;
• a corrente elétrica (i) é a mesma em todos os resistores;
• a resistência total (RT) é a soma algébrica das resistência de cada resistor.

1. Associação de resistores em paralelo

Figura 03 - Associação de resistores em paralelo.

Ligar resistores em paralelo significa basicamente dividir a mesma fonte de corrente, de modo que a tensão elétrica em cada resistor seja a mesma. Usualmente as ligações em paralelo são representadas conforme figura 03.
Como mostra a figura, a intensidade total de corrente do circuito é igual à soma das intensidades medidas sobre cada resistor, ou seja:

• i = i1 + i2 + i3;

Pela 1ª lei de ohm:

• i = (U/R1) + (U/R2) + (U/R3);

E por esta expressão, já que a intensidade da corrente e a tensão são mantidas, podemos concluir que a resistência total em um circuito em paralelo é dada pela soma dos inversos.

Figura 04 - Cálculo de associação de resistores em paralelo.

Um modo de se resumir e lembrar-se das propriedades de um circuito em paralelo é:

• a tensão elétrica (U) nos resistores é a mesma, 
• a corrente elétrica (i) se divide;
• o inverso da resistência total (1/RT) é a soma algébrica do inverso das resistência.

1. Associação de resistores mista

Uma associação mista de resistores consiste em uma combinação, em um mesmo circuito, de associações em série e em paralelo.

Em cada parte do circuito, a tensão (U) e intensidade da corrente serão calculadas com base no que se conhece sobre circuitos série e paralelos, e para facilitar estes cálculos pode-se reduzir ou redesenhar os circuitos, utilizando resistores resultantes para cada parte. No circuito temos R1 em paralelo com R2  e o resistor equivalente R12 em série com R3.

Nos links a seguir há exercícios de aplicação de associação de resistores: série, paralelo e misto onde temos que utilizar a primeira e segunda lei de Ohm, primeira e segunda lei de Kirchhoff  e lei de Joule: 19_03_01 Associação de resistores,  19_03_02 Aplicação de associação de resistores (LED) e 19_03_03 Lei de Ohm, Kirchhoff e Joule e e Exercícios de Eletricidade básica.

Há uma calculadoras online para associação de resistores disponível em: Digikey_Calculators_Electronic .

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 22/02/2019

EX 6.2 - Divisor de Tensão - Parte Prática

 Objetivo: Interpretar e aplicar a lei de Ohm aos diferentes circuitos e montar os circuitos em plataformas dedicadas (protoboards), obedecendo às recomendações na montagem dos componentes. 

Atividade Prática 02 : Calcular as tensões em cada elemento do circuito. Calcular as correntes em cada ramo do circuito. Calcular a potência dissipada no resistores. Simular o circuito utilizando Software. Medir as correntes e tensões em cada elemento resistivo do circuito de acordo com a Figura. Montar o circuito no protoboard. Medir as tensões sobre cada elemento do circuito e medir a corrente no ramo do resistor R2. Comparar os valores medidos e calculados.

Divisores de tensão 

Ao conjunto de n resistências associadas em série dá-se o nome de divisor de tensão. Num circuito divisor de tensão, determina-se a queda de tensão ora numa ora noutra resistência, queda essa, que é uma fracção da tensão total aplicada. Supondo que a uma associação em série de duas resistências se aplica uma tensão V, a tensão existente entre os terminais de cada elemento é:

O divisor de tensão aplica-se somente quando se conhece a tensão aos terminais de uma associação em série de resistências.

Monte o circuito com as duas resistências acima, calcule e utilize o multimetro para medir a tensão V0. Compare o valor esperado com o valor prático. Dados Vi = 12 V, R1 = 1KW, R2 = 470W. 

Potenciômetro como divisor de tensão

O divisor de tensão, cuja resistência elétrica é variável / ajustável, é designado por potenciômetro. A resistência do potenciômetro (geralmente, é uma resistência com três terminais onde a conexão central é deslizante e manipulável) é dividida, pelo contato deslizante, em duas, R13 e R32, ligadas em série. Monte o circuito com as um potenciômetro e utilize o multímetro para medir a tensão V32. Altere o valor do potenciômetro e verifique o valor da tensão V32. 

Há uma calculadoras online para circuitos com NE55 disponível em: Digikey_Calculators_Electronic .

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

EX 6.1 - Identificação de Resistores - Parte Prática

Objetivo: Interpretar o código de cores padronizados nos diversos resistores e Efetuar medidas com o multímetro, aprendendo a manuseá-lo de forma cuidadosa e correta.

Atividade Prática 01 : Fazer  leitura do código de cores dos resistores, medir, com o multímetro, a resistência dos componentes, comparar os valores da leitura e da medição e fazer as anotações em tabela.

Façam a leitura dos resistores disponibilizados aos seus respectivos grupos e através do código de cores estabeleçam e registrem os dados abaixo mencionados:

Código de Cores; Valor Nominal; Tolerância e Potência (dimensões). Após os dados terem sido obtidos, realize a medida do valor de resistência através do multímetro (após ajuste de zero).

Através dos dados obtidos na averiguação pelo código de cores, pode-se ter uma noção da escala do Multímetro que deve ser selecionada para cada resistor. 

Faça este procedimento para todos os resistores, registrando novamente os valores medidos, faça uma comparação entre os valores nominais obtidos através do código de cores e os averiguados através multímetro, em seguida verifique se a tolerância indicada pelos fabricantes esta realmente sendo estabelecida. Registre os valores encontrados.

Resistor
Cores dos anéis	MR	PT	VM	OU	AM	VL	MR	OU
Valor Nominal	1	0	00	5%
Valor Medido	1.03 KW - OK

A folha de dados com o código de cores de resistores da série E24 de 4 anéis pode ser obtidas no link: 20_07_01 Código de cores de Resistor.

No link a seguir há exercícios de aplicação de para: Identificação (cores dos anéis), decodificação (valor nominal), cálculo (resistência mínima e máxima tolerável) e verificação (valor real), elaborado pelo Prof. Sinésio Raimundo Gomes: 24_03_01 - Identificação e decodificação código de resistores SRG.

No link a seguir há uma calculadora para código de cores de resistores: Calculadora para código de cores de resistores.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 06.2 - Resistor MELF

Os resistores MELF são fabricados depositando um filme homogêneo de liga metálica em um corpo de cerâmica de alta qualidade. A haste ou corpo de cerâmica é tipicamente 85% de alumina.

A próxima etapa é que os elementos do resistor sejam cobertos por um revestimento protetor. Este revestimento é projetado para fornecer proteção contra uma variedade de condições elétricas, mecânicas e ambientais.

Finalmente, as terminações recebem um revestimento de estanho puro para garantir uma ótima soldabilidade com qualquer processo de solda usado. A próxima etapa do processo é pressionar as tampas de terminação de aço niquelado nas hastes metalizadas. Feito isso, um laser especializado corta um sulco helicoidal na camada resistiva para levar o resistor ao valor de resistência necessário. Isso significa que o resistor MELF tem alguma indutância, mas isso não é um problema para muitas aplicações.

Tamanhos e contornos do resistor MELF

Tendo em vista o uso de resistores MELF em muitas aplicações de alta confiabilidade, eles foram incluídos em vários padrões. EN 140401-803 e DO-213 descrevem vários tamanhos e contornos de resistores MELF, sua potência e tensão de isolação.

MELF (MMB)         0207   L: 5,8 mm,     Ø: 2,2 mm 1,0 W, 500 V

MiniMELF (MMA) 0204   L: 3,6 mm,     Ø: 1,4 mm 0,25 W, 200 V

MicroMELF (MMU) 0102   L: 2,2 mm,     Ø: 1,1 mm 0,2 W, 100 V

Como tal, o código de marcação do resistor MELF SMD é efetivamente o mesmo usado para resistores com com terminais (PTH), podendo ser de 4, 5 ou 6 anéis.

Código de quatro anéis:   Este sistema é usado para resistores com tolerâncias de até 5% usando o resistor da série E24. As duas primeiras bandas fornecem os dígitos significativos. A terceira banda fornece o multiplicador e a quarta, normalmente mais larga, fornece a tolerância. No caso 4700 Ω ou 4,7 kΩ ± 5%.

Código de cinco anéis:   Este sistema é usado para resistores de tolerância mais alta, tipicamente melhores que 1%, que usam os valores das séries E48, E96 ou E192. As três primeiras bandas fornecem os algarismos significativos. A quarta banda dá o multiplicador e a quinta banda dá a tolerância. No caso 472000 Ω ou 472 kΩ ± 0,5%.

Código de seis anéis:   Este código fornece espaço para uma marcação de coeficiente de temperatura. Tal como acontece com o código de quatro bandas, as primeiras três bandas fornecem os algarismos significativos. A seguir vem a faixa do multiplicado, depois a faixa de tolerância e, finalmente, a sexta faixa fornece coeficiente de temperatura.

Marcação de coeficiente de temperatura por código de cores do 6ª anel em partes por milhão (TCR PPM/°C). Marrom (± 100); Vermelho (± 50), Amarelo (± 25), Laranja (± 15), Azul (± 10), Violeta (± 5) e branco (± 1).

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2020

Aula 06.1 - Resistores de Montagem em Superfície

Os resistores do tipo de terminação SMT / SMD são destinados à soldagem sobre bases de aterrissagem em placas de circuito impresso sem furos. 

Resistores de Montagem em Superfície: Muitos circuitos modernos usam resistores com Tecnologia de Montagem em Superfície (SMT). A sua fabricação envolve a deposição de uma película de material resistente tal como o óxido de estanho sobre um pequeno chip de cerâmica.
As bordas da resistência são então conectadas, são realizados cortes com um laser para dar uma resistência específica (o que depende da largura da película de resistência), entre as extremidades do dispositivo. 

As tolerâncias podem ser tão baixas como 0,02% ±. Os Contatos em cada extremidade são soldadas diretamente sobre o condutor da  placa de circuito impresso, habitualmente por meio de métodos de montagem automática. 

Resistores SMT normalmente têm uma dissipação de potência muito baixa. A sua principal vantagem é que uma densidade do componente muito elevada pode ser alcançada. A potência de um resistor SMD e definida pelo seu tamanho e comprimento, expresso em milímetros.

Os resistores para montagem em superfície da tecnologia SMD (Surface Mounting Devices) possuem um código de 3 ou 4 dígitos na sua configuração mais comum, conforme mostra a figura ao lado. 

Nesse código, os dois primeiros números representam os dois primeiros dígitos da resistência, no caso 22. O terceiro dígito significa o fator de multiplicação ou número de zeros que deve ser acrescentado. No caso 000. Ficamos então com 22 000 Ω ou 22 k Ω.

Para resistências de menos de 10 Ω pode ser usada a letra R tanto para indicar isso como em lugar da vírgula decimal.

Código EIA-96

Em alguns resistores aparece o código composto por três dígitos sendo o último digito uma letra.

O valor do resistor é definido pelos dois primeiros códigos em comparação com a tabela abaixo, o terceiro digito (letra) define o multiplicador. No caso 65C. Ficamos então com 46 400 Ω ou 46,4 kΩ ± 1%.

Embora haja exceções à regra, resistência codificados com números de 3 dígitos têm uma tolerância de 5%, enquanto os resistores com números de 4 dígitos e resistores codificados EIA-96 tem uma tolerância de 1%.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2020

Aula 06 - Pacotes de resistores

Os resistores vêm em vários formatos e tamanhos. Essas formas e tamanhos são chamados de “pacotes”, que é o nome dado ao formato do componente. Os resistores geralmente vêm em três tipos de determinação são: Plated Through Hole (PTH), Surface Mount Technology / Device (SMT / SMD) e Metal Electrode Leadless Face (MELF), todas do inglês.

O PTH deve ser usado em placas de ensaio, prototipagem e montagem através de orifícios metalizados de placas de circuito impresso. O mais comum é o pacote axial ou pacote radial com terminação PTH.

Os tipos de terminação SMT / SMD são destinados à soldagem sobre bases de aterrissagem em placas de circuito impresso sem furos.

Os resistores de estilo MELF são como resistores SMD / SMT, mas eles têm uma forma cilíndrica e sem terminais. Eles também devem ser soldados em bases de aterrissagem em PCBs. Os resistores MELF têm a vantagem de menor coeficiente térmico e melhor estabilidade em relação aos resistores SMD / SMT, embora possam ser difíceis de manusear por uma máquina de montagem mecanizada. Os resistores MELF vêm principalmente em três pacotes - MicroMELF, MiniMELF e MELF. 

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 17/08/2020

Aula 05.4 - Resistores Não Lineares

Resistores Não-lineares: Existem circuitos que requerem resistências que alteram o valor com uma mudança temperatura ou luz. Esta função não pode ser linear. Existem vários tipos de resistências não-lineares que ​​incluem: Resistências NTC (Coeficiente de temperatura negativa) - sua resistência diminui com o aumento da temperatura; Resistências PTC (Coeficiente de temperatura Positiva) - a sua resistência aumenta com o aumento da temperatura; LDR (Resistores dependentes da Luz) - sua resistência diminui com o aumento da luz; Resistores VDR (Tensão Resistores dependentes da tensão) - resistência diminuiu rapidamente quando a tensão excede um certo valor. Os símbolos que representam estas resistências são mostrados na figura 1: Resistores Não-lineares - a. NTC, b. PTC, c. LDR.

Resistores com Coeficiente de Temperatura Negativa (NTC): são resistores cuja resistência elétrica de tais materiais se reduz com a elevação da temperatura, possuindo um coeficiente de temperatura negativo.

O coeficiente de temperatura, cuja notação é r 25º é igual - 0,05, isto é, perante uma elevação de temperatura de 1 grau, o valor da resistência do material se reduz em 5%. Os resistores NTC são fabricados a partir de óxidos semicondutores, como por exemplo: Fe3O4 com Zn2TiO4 (óxido de ferro com óxido de titânio e zinco).

Após o processo de mistura, ocorre a prensagem em forma de discos ou esferas (cilíndricos) e sinterizados em seguida. Nestas condições, um excesso de temperatura liberta elétrons, tendo como resultado um excesso de condutividade com o aumento da temperatura.

Os formatos mais comuns, como o cilíndrico são obtidos por processo de extrusão enquanto que os formatos em disco são obtidos através de prensa hidráulica. A figura abaixo representa graficamente um resistor NTC .  . R25/Rt representa a resistência do NTC à temperatura ambiente de 25ºC.

R25/Rt representa a resistência do NTC à temperatura ambiente de 25ºC. Equação de um NTC: R = A . eB/T (eq.1) . Onde: R = resistência em ohms; e = número de Euler (2,718); B = constante do material no NTC em ºK3 ; T = temperatura do NTC em ºK; A = constante a uma dada temperatura.

Como a constante de regulação B sofre influência da temperatura, é possível determinar a resistência do NTC, baseando-se nos dados do fabricante. Para tanto, é necessário conhecer a resistência a 25ºC, r25º e o valor da constante de regulação.  Vejamos um exemplo: Qual é a resistência do NTC E201 ZZ181 a 100ºC?

Através da tabela do fabricante, obtemos os dados: r25º = 1.000W; B = 5.000ºK; Resistência R a 25ºC = 20W; Para uma temperatura de 100ºC e B= 5000ºK, teremos: Rt = R25º / 20 = 1.000W / 20 = 5W.

O tempo de recuperação é o tempo que um NTC leva para atingir a metade do valor de sua resistência a 25ºC, depois de aquecido à sua dissipação máxima e colocado em ambiente de temperatura constante sem corrente de ar. A estabilidade do NTC é a propriedade do mesmo atingir um valor constante de resistência depois de um certo tempo de uso.

Resistores com Coeficiente de Temperatura Positivo (PTC): é um resistor não linear que conduz corrente elétrica melhor no estado frio do que no estado quente, isto é, a condutibilidade se reduz com o aumento da temperatura.  Portanto, o PTC possui um coeficiente de valor positivo.

Uma característica importante do PTC é que seu coeficiente térmico positivo manifesta-se dentro de um intervalo de temperaturas, sendo seu valor bastante superior ao do NTC. No PTC o coeficiente positivo manifesta-se apenas a partir de uma temperatura chave, denominado temperatura de Curie (TC). Os PTCs podem se dividir quanto a fabricação e utilização em: PTCs metálicos (geralmente de fio);  PTCs de material cerâmico semicondutor.

PTCs metálicos: Baseiam seu funcionamento no princípio de condução de corrente nos metais, ou seja, quanto mais elevada for a temperatura (devido as perdas do efeito Joule), maior será o valor de sua resistência.

Podemos citar como exemplo o condutor de cobre cujo coeficiente de temperatura r é  , em outras palavras, para um aumento de 1 grau da temperatura, sua resistência eleva-se 0,39%. Outros tipos de metais também são utilizados, como prata, alumínio e tungstênio.

Estas características são muito empregadas na fabricação de resistores de óxido de ferro. A figura abaixo mostra as curvas características dos PTCs com diversos valores de temperatura de Curie.

PTCs de Cerâmica Semicondutora: Possuem a propriedade de ter seu valor de resistência elevado rapidamente dentro de uma faixa de temperatura muito estreitas, resultando valores elevados de coeficiente de temperatura r, da ordem de  , o que significa que para cada 1 grau de aumento da temperatura, a resistência aumenta em 60%.

São geralmente fabricados de materiais compostos de cerâmicas ferro-elétricas como o titanato de bário (BaTiO3). Os materiais não condutores somente adquirem condutividade específica mediante um processo de dopagem, geralmente o antimônio. Acima de temperatura de Curie ocorre uma rápida elevação da resistência, com redução da constante dielétrica.

Em resistores de óxido de ferro a temperatura de Curie tem um valor aproximado de 800ºC, no entanto através de processos adequados de dopagem pode-se controlar e predeterminar uma temperatura de Curie e o grau de elevação da resistência do PTC.

O Resistor Dependente de Luz (LDR) é um tipo de resistor que varia de resistência  à partir da luminosidade captada. O LDR è constituído de cádmio, um material semicondutor, que é disposto na superfície do componente. Esse material tem a propriedade de diminuir sua resistência quando a luminosidade sobre ele aumenta. Já quando está escuro ou a luminosidade é baixa, a sua resistência é aumentada. Escuridão : resistência máxima, geralmente acima de 1M ohms. Luz muito brilhante : resistência mínima, aproximadamente 100 ohms. O LDR é muito utilizado nas chamadas fotocélulas que controlam o acendimento de poste de iluminação e luzes em prédios.

Um Resistor Dependente da Tensão (Varistor ou VDR) é um componente eletrônico cujo valor de resistência elétrica é uma função inversa da tensão aplicada nos seus terminais. Isto é, a medida que a diferença de potencial sobre o varístor aumenta, sua resistência diminui.
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".

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 05.3 - Resistores Variáveis

Existem dois tipos de resistores variáveis. Um deles é o resistor variável cujo valor é mudado facilmente, como o ajuste do volume do rádio.

A outra é o resistor semifixo que não se destina a ser ajustado por qualquer pessoa, mas um técnico. É usado para ajustar o estado de funcionamento do circuito pelo técnico. Resistores semifixo são utilizados para compensar as imprecisões dos resistores, e para ajustar um circuito. O ângulo de rotação da resistência variável é geralmente de cerca de 300 graus. Estes são chamados de "Potenciômetros" ou "Trimmer".

Veja na foto a resistência variável normalmente usado para controles de volume (no canto direito). O seu valor é muito fácil de ajustar. As quatro resistências no centro da foto é do tipo semifixo. Estes são montados na placa de circuito impresso. As duas resistências na esquerda são os potenciómetros aparador. Este símbolo é usado para indicar uma resistência variável em um diagrama elétrico.

Há três maneiras em que o valor de um resistor variável pode mudar de acordo com o ângulo de rotação de seu eixo. O tipo "A" ao girar no sentido horário, as mudanças de resistência alteram de  valor lentamente e, em seguida, na segunda metade de seu eixo, sua resitência muda muito rapidamente. A resistência variável tipo "A" é normalmente utilizado para o controlo do volume de um rádio, por exemplo. É bem adequado para ajustar os som baixos sutilmente, no entanto o ouvido não é tão sensível a pequenas alterações nos sons altos. A maior mudança é necessária dado que o volume é aumentado.
Já o tipo "B", a rotação do eixo e a mudança do valor da resistência estão diretamente relacionados. A taxa de variação é a mesma, linear, ao longo do variação da linha central. Este tipo serve um ajuste do valor da resistência de um circuito. Eles são muitas vezes chamados de "lineares".
Tipo "C" muda maneira exatamente oposta ao tipo "A". Nas fases iniciais da rotação do eixo, as mudanças de valor de resistência mudam rapidamente, e na segunda metade, a alteração ocorre mais lentamente. Este tipo não é muito usado.

Resistores variáveis possuem um código de 3 dígitos na sua configuração mais comum. Nesse código, os dois primeiros números representam os dois primeiros dígitos da resistência. O terceiro dígito significa o fator de multiplicação ou número de zeros que deve ser acrescentado. No caso do código 103. Ficamos então com 10 000 Ω ou 10 k Ω. A tolerância é indicado pelas letras: J - 5%, K - 10%, M - 20%, P - 25% e N - 30%.

Potenciômetro: é um componente eletrônico que possui resistência elétrica variável. Geralmente, é um resistor de três terminais onde a conexão central é deslizante e manipulável. Se todos os três terminais são usados, ele atua como um divisor de tensão. Existem comercialmente, potenciômetros confeccionados com substrato em fio e carvão condutivo, o que limita a corrente elétrica que circula nestes.

Há potenciômetros cujo giro é de 270 graus e outros de maior precisão chamados multivoltas.

Em relação à curva de resposta em função do ângulo de giro do eixo, existem dois tipos de potenciómetros, os lineares (sufixo B ao final do código) e os logarítmicos (sufixo A ao final do código comercial do valor).Exemplo de especificação de potenciômetro linear: 50 kB, ou seja, de 50.000 ohms, linear.

Os potenciômetros lineares possuem curva de variação de resistência constante (linear) em relação ao ângulo de giro do eixo. Os potenciômetros logarítmicos, por sua vez, apresentam uma variação de resistência ao ângulo de giro do eixo mais adaptada à curva de resposta de audibilidade do ouvido humano. Considerando um aparelho de som, os potenciometros lineares são recomendados para uso em controle de tonalidade (graves, médios e agudos) já os logarítmicos são mais recomendados para controles de volume.

Trimpots: estes resistores semi fixos são versões em miniatura do resistor variável. Eles são projetados para ser montado diretamente na placa de circuito e ajustado apenas quando o circuito é construído.

Por exemplo, para definir a frequência de um tom de alarme ou a sensibilidade de um circuito sensível à luz. Uma pequena chave de fenda ou ferramenta similar é necessário para ajustar as predefinições.Os Trimpots são muito mais baratos do que os potenciômetros (resistores variáveis) ​​por isso que eles às vezes são usados ​​em projetos onde um resistor variável poderia ser normalmente usado. Trimpots Multivoltas são usados ​​onde ajustes muito precisos devem ser feitas. O parafuso deve ser rodado várias vezes (10 +) para mover o cursor de uma extremidade da pista para a outra, proporcionando um controle muito fino. O Trimpots não se destina a ser ajustado por qualquer pessoa, mas um técnico. É usado para ajustar o estado de funcionamento do circuito pelo técnico. Eles são utilizados para compensar as imprecisões dos resistores, e para ajustar um circuito. O ângulo de rotação da resistência variável é geralmente de cerca de 300 graus. Alguns resistores variáveis ​​devem ser girados várias vezes para usar toda a gama de resistência que eles oferecem. Isto permite ajustes muito precisos de valor. Estes são chamados de "Trimpot" ou "Potenciômetros Trimmer". A resistência da fotografia é do tipo semifixo (Trimpot). Estes são montados na placa de circuito impresso e são os do tipo multi voltas.

Informações sobre Resistores Variáveis podem ser obtidas no link: 21_04_01 Resistor variável.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 29/04/2021