Esquema elétrico para interfaces de comunicação.

Interface da saída digital a relé.

Circuito por onde o Arduino, envia comandos aos dispositivos externos, elementos atuadores para que executem algum tipo de ação pré-determinada, como motores, bombas hidráulicas, cilindros, lâmpadas, alarmes, etc.

As portas de saídas digitais correspondem àquelas que convertem os sinais de saída da unidade de controle do sistema embarcado nos sinais apropriados para o dispositivo a ser controlado, conforme podemos observar na figura, o esquema elétrico da saída digital a relé.

Interfaces de Comunicação.

Interfaces

São circuitos utilizados para enviar ou receber informações do mundo exterior, quando estas informações de entrada e saída enviadas ou recebidas através dos dispositivos externos forem diferentes dos especificados pela unidade microcontrolada, existe a necessidade de utilizar interfaces para a comunicação desses sinais.

Interfaces são circuitos elétricos ou eletrônicos, compostos de componentes de proteção ou de potência, exemplo, a saída do Arduino não tem capacidade para acionar um motor trifásico, então é utilizado um circuito composto por um relé de 5 ou 12V que ativa a bobina de um contator, que fecha seus contatos e coloca em funcionamento o motor. Será apresentado agora alguns componentes e métodos que podem ser utilizados com Arduino.

Comunicação do Arduino com o meio externo.

Comunicação

A comunicação é uma interface indispensável em um sistema embarcado, através desta porta, o Arduino se comunica com outros dispositivos, realizando troca de informações, o que garante confiabilidade na execução do processo e  flexibilidade na elaboração de projetos.

Utilizando os recursos desta interface, com um circuito específico, é possível transferir o programa que será executado pelo dispositivo, já convertido em arquivo hexadecimal, trabalho realizado por um compilador, que traduz da linguagem de alto nível em linguagem de máquina.

Como o Arduino utiliza a comunicação serial que é a forma de transmissão de dados mais comum entre dispositivos embarcados e um computador. Transmissão que consiste no envio de bits de forma serial, um atrás do outro e possui dois canais de transferência de dados, um para envio (TX) e o outro para recebimento (RX).

Desta forma é possível interligar o Arduino com dispositivos através de um mestre, em uma rede de comunicação, poderemos facilmente realizar essa terefa utilizando a rede RS-485.

O que são Redes de Comunicação.

Redes de Comunicação

Redes de comunicação pode ser definida como sendo uma transferência de informações eletrônicas, comunicação imediata por computador ou periférico. Uma rede de computadores é um conjunto de dois ou mais dispositivos, que podemos chamar de nós e que usam um conjunto de regras, em comum para compartilhar recursos entre si, através de uma rede.

Se um sistema de controle industrial qualquer consiste de vários dispositivos sensores, atuadores em locais diferentes, e todos esses dispositivos necessitam trocar informações entre eles ou com um CLP, obviamente é imprescindível o uso de uma rede de comunicação.

O que são Microcontroladores.

Microcontroladores

Os microcontroladores são chips inteligentes, que tem uma CPU (Central Processor Unit), memória de dados e programa, um sistema de clock, portas de I/O (Input/Output), além de outros possíveis periféricos, tais como módulos de temporização e conversores A/D entre outros, integrados em um mesmo componente. Através da programação dos microcontroladores podemos controlar suas saídas, tendo como referência as entradas ou um programa interno.

O que diferencia os diversos tipos de microcontroladores, são as quantidades de memória interna (programa e dados), velocidade de processamento, quantidade de pinos de entrada/saída (I/O), alimentação, periféricos, arquitetura e set de instruções.

Segundo (COLLINA, 2007), os microcontroladores são dispositivos eletrônicos programáveis, utilizados no controle de processos lógicos. O controle de processos deve ser entendido como o controle de periféricos, tais como: led's, botões, displays de cristal líquido (LCD), resistências, relés, sensores diversos (pressão, temperatura, vazão, luminosidade, etc.). Recebem o nome de controle lógico, pois a configuração do sistema está dedicada as ações lógicas que devem ser executadas. Os microcontroladores são capazes de realizar o controle de diversas máquinas e de diversos equipamentos eletrônicos por meio de programas.

Ainda de acordo com (COLLINA, 2007) os microcontroladores estão presentes nas mais diversas áreas, dentre as quais citamos a automação industrial, telecomunicações, predial, automobilística, agrícola, produtos manufaturados, comercial, etc. Na figura podemos observar o diagrama de blocos simplificado de um microcontrolador e seus periféricos.

Como surgiu a válvula eletrônica, importante componente na era do rádio.

A Válvula Diodo

Em 1879, Thomas Alva Edison, construiu a primeira lâmpada incandescente comercializável, mas ela apresentou um problema, depois de certo tempo acesa ela ficava escura, como seu filamento era de carvão, Edison observou que partículas de carvão se desprendiam do filamento em direção ao vidro, na tentativa de corrigir o defeito, ele introduziu um fio na lâmpada em paralelo com o filamento ligado a uma tensão positiva, para atrair as partículas de carvão.

Thomas Edison notou que cargas elétricas do filamento de carvão aquecido eram atraídas pelo fio, provocando uma corrente elétrica, mas se invertesse a polaridade ligando o fio no polo negativo, a corrente era interrompida, Edison percebeu que a corrente só fluía em um sentido, ele nunca explicou porque isso acontecia, e levou ao conhecimento de todos em 1883 e batizou a descoberta de Efeito Edson.

Você sabia que um dos primeiros receptores de rádio, não funcionava a pilha e nem precisava ligar na tomada.

Um pouco de História.

O escocês James Clerk Maxwell, em 1873, previu através de equações matemáticas a existência de ondas eletromagnéticas, mas o alemão Heinrich Rudolf Hertz, que através de uma experiência, provou a existência das ondas eletromagnéticas em 29 de novembro de 1888, com isso teve origem ao início da construção de transmissores e receptores de ondas de rádio baseado nessas descobertas.

Então como funcionava esse Rádio?

Diagrama de um Rádio de Galena
Fonte: Google imagens

Ondas eletromagnéticas se propagam no ar, e transportam energia, sinais elétricos, por isso o RÁDIO DE GALENA, não precisava de pilhas ou ligar na tomada pra funcionar, ele era composto por poucos componentes, ou seja, utilizava um Cristal de Galena( para projetos experimentais, pode-se usar um diodo de germânio no lugar do Cristal de Galena), uma bobina, um capacitor variável, um fone de ouvido de alta impedância e uma longa antena.

A antena deveria ter uns 40 metros de comprimento, ela precisava ser longa o bastante para conseguir captar o máximo de energia possível das ondas de rádio, que eram levadas a um circuito seletor, composto por uma bobina e um capacitor variável para realizar a sintonia, o único problema é que toda energia necessária para o funcionamento do fone deveria ser captada pela antena, para conseguir ouvir o som transmitido pela estação transmissora, porque ainda não havia componente eletrônico, capaz de amplificar os sinais recebidos.

Como podemos notar, o rádio não tinha uma eletrônica complexa, composta por válvulas triodo e transistores, porque esses componentes nem existiam, era o início de tudo.

Normas Técnicas em Instalações Elétricas.

Porque devemos seguir normas em instalações elétricas?

Uma norma ou uma regra, serve para padronizar determinada área, em elétrica predial, a norma que regulamenta instalações elétricas de baixa tensão é a NBR 5410 da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

Essa norma deve ser sempre consultada por projetistas, engenheiros, técnicos e eletricistas que forem projetar ou executar instalações elétricas de baixa tensão.

Ela estabelece as condições ao qual uma instalação elétrica deve ser realizada, afim de assegurar o correto funcionamento, a segurança de pessoas, animais e da edificação, também padroniza as cores dos condutores, sistemas de segurança, seção transversal dos cabos de acordo com cada circuito independente, aterramento, ela se aplica a instalações elétricas de baixa tensão.

Todo bom eletricista deve ter conhecimento da NBR 5410.

DR - Diferencial Residual.

Como funciona o DR?

O DR é um dispositivo que atua desligando o circuito em caso de fuga de corrente elétrica que coloque em risco pessoas e animais, evitando o choque elétrico e prejuízos com a instalação elétrica, como incêndios.

Fuga de corrente ocorre em instalações elétricas mal executadas, cabos com isolação deficiente encostando em alguma estrutura metálica, ou até mesmo quando uma pessoa ou animais tem contato direto ou indireto com a rede elétrica.

Existem 3 siglas para o DR:

DR - Diferencial Residual

IDR - Interruptor Diferencial Residual

DDR - Disjuntor Diferencial Residual

DR e IDR são a mesma coisa, eles somente atuam como interruptor automático em caso de corrente de fuga, não funcionam em caso de sobrecarga ou curto-circuito, ou seja, não tem a função de disjuntor.

Já o DDR atua como interruptor automático em caso de corrente de fuga e também quando há sobrecarga ou curto-circuito, ou seja, funciona como disjuntor.

Funcionamento de um DR.

O DR possui uma sensibilidade capaz de detectar correntes de fuga ao qual foi projetado, da ordem de 30 mA, usando como exemplo o DR bipolar, fase e neutro, ele compara a corrente de entrada e a corrente de saída, enquanto elas forem iguais o circuito está normal. 

Exemplo: Se pelo cabo fase entra 10 A e pelo cabo neutro saem 10 A, então não existe corrente de fuga.

Internamente existe um núcleo toroidal, os condutores de alimentação passam por esse núcleo onde são monitorados pelo dispositivo, se a corrente de entrada for igual a corrente de saída, os campos magnéticos derivados se anularão, não havendo corrente de indução no núcleo, se houver uma diferença na corrente de entrada e saída, ou seja, uma corrente de fuga, resultará em uma diferença de corrente nos condutores de entrada e saída e consequentemente uma indução de campo magnético no núcleo, e uma geração de corrente elétrica na bobina de atuação, com isso o DR desarma, evitando acidentes e o choque elétrico, que dependendo das circunstâncias pode ser fatal.

No Brasil é obrigatório a utilização do DR em instalações elétricas de baixa tensão, não sendo necessário em circuitos de iluminação e sim em circuitos de tomadas, principalmente em áreas externas, áreas molhadas ou sujeitas a lavagem, cozinhas, lavanderias, garagem, onde há o risco acidental de choque elétrico.

Dimensionamento de Disjuntores.

O disjuntor é um dispositivo de proteção que atua quando ocorre uma sobrecarga na rede elétrica ou um curto-circuito e também funciona como um interruptor liga e desliga.

Porém, já fiz muitos reparos em instalações elétricas, e verificando quadros de distribuição, me deparei com disjuntores dimensionados de forma incorreta, tenho observado que alguns profissionais, talvez por falta de conhecimento, acham que o disjuntor funciona apenas como um interruptor liga e desliga, disjuntores mal dimensionados podem causar acidentes e sérios danos a instalações elétricas.

Como dimensionar um disjuntor corretamente.

Em instalações residenciais, devemos separar os circuitos de iluminação, circuito de tomadas de uso geral, conhecida como TUG, circuito de tomadas de uso específico, conhecida como TUE.

Vamos usar como exemplo o circuito de iluminação:

Suponhamos que você utilize 30 lâmpadas LED de 12 W / 127 V cada uma e fator de potência FP 0.9 primeiramente temos que encontrar a potência total, para calcularmos a corrente total do circuito

Aplicando a fórmula da Lei de Ohm.

Qual chuveiro consome mais energia, 220V ou 127V?

Algumas pessoas já me perguntaram sobre esse tema muito polêmico, dizendo que profissionais da área afirmam ser mais econômico o chuveiro de 220V. Venho esclarecer essa dúvida e mostrar alguns pontos que podem esclarecer esse entendimento.

O chuveiro elétrico de 220V, não é mais econômico que o chuveiro elétrico de 127V, vou explicar porque.

Vamos utilizar como exemplo um chuveiro de potência 5500W, em 127V e 220V respectivamente.

Usaremos a Lei de Ohm em nossos cálculos.

Aterramento Elétrico.

O que é aterramento elétrico?

Aterramento elétrico é um circuito que tem como referencial a terra, a função é colocar equipamentos no mesmo potencial da terra, o ideal é que este sistema esteja com a diferença de potencial próxima de zero, para uma análise adequada do solo, deve ser utilizado um equipamento específico, o Terrômetro, que é um equipamento que mede a resistência da terra, que deve possuir baixa oposição a passagem dos elétrons, abaixo de 10 ohms, de acordo com a norma NBR 5419.