Corrente alternada AC

No último post abordamos sobre Corrente Contínua e fizemos um pouco de instrudução sobre a tensão na Corrente Alternada.

Em circuitos de corrente alternada, a tensão varia do zero para o positivo, depois volta para o zero. Em seguida a tensão fica negativa e depois volta para o zero, conforme a imagem abaixo, também já mostrada anteriormente.

Esta curva é uma característica da corrente alternada e chama-se senóide. Mais pra frente veremos outros tipos de curva de corrente alternada, mas por enquanto apresentaremos só esta. Cada vez que a senóide completa uma onda, ou seja, diz-se que a senóide completou um ciclo. Na imagem acima, do jeito que está apresentada, a senóide completou dois ciclos.

Nessa postagem em que apresentamos sobre as grandezas elétricas, faltou apresentar o Hertz, que mede a frequência em que uma senóide completa um ciclo dentro de um período de 1 segundo. Portanto, levando em consideração a imagem acima, se T=2 segundos, podemos dizer que a frequência da corrente alternada é de 1Hz, porque ela está completando 1 ciclo por segundo.

Um exemplo de corrente alternada é a própria rede elétrica 127V que, no Brasil, é de 60Hz. Ou seja, a cada segundo, temos uma senóide que completa 60 ciclos, ou seja, 60Hz.

Para medir a tensão desta senóide, temos o VPP, que significa Tensão de Pico a Pico, ilustrado pela imagem abaixo:

Já a imagem abaixo mostra o VP, que significa Tensão de Pico, mede apenas do eixo zero até o topo da senoide. O VP também corresponde ao VPP dividido por dois.

Existe ainda o VRMS, que significa Tensão Eficaz (ou Volts Root Mean Square, em inglês), equivale a 0,707 x VP. Quando uma concessionária de energia informa que a tensão da rede é de 127V, ela está se referindo ao VRMS. O VPP fornecido é de cerca de 180V.

O que é a eletricidade? DC e AC

Eletricidade é um termo generalizado utilizado para se referir a inúmeros fenômenos relacionados a diferença de potencial, que se manifesta tanto por meio de fenômenos como relâmpagos, estática, magnetismo, bem como por meio de condutores que transmitem corrente alternada ou contínua.

Tensão elétrica é a diferença de potencial, sua unidade é o volts (V). Existem dois tipos de tensão elétrica, sendo elas a tensão contínua e a tensão alternada.

Na tensão contínua, a polaridade é sempre fixa, e pode ser armazenada em baterias e pilhas. Existem, basicamente, dois tipos de tensão contínua: a pura/fixa e a variável/pulsante.

A tensão contínua pura possui o seguinte comportamento ao longo do tempo:

onde:
V - tensão;
T - tempo;

Já a tensão contínua pulsante, possui o seguinte comportamento ao longo do tempo:

onde:
V - tensão;
T - tempo;


Na tensão alternada a polaridade muda com o tempo e não tem como ser armazenada. Possui o seguinte comportamento ao longo do tempo:

onde:
V - tensão;
T - tempo;

Um exemplo de corrente alternada é a rede elétrica 127V. A tensão varia em uma frequência de 60Hz. Na Europa, essa frequência é de 50Hz.

Por ser um assunto um pouco mais complexo, a tensão alternada será abordada na próxima postagem.

Faça um aquecedor de ambiente interno com uma resistência de chuveiro e circuito dimmer

Aqui vai um projeto legal com um pouco de gambiarra!

Em agosto deste ano idealizei um projeto cuja finalidade era aquecer um ambiente com uma resistência de chuveiro e um ventilador. Basicamente, uma resistência de chuveiro é ligada diretamente a uma fonte de 220V, mas este projeto é para ser ligado em 127V, junto com um circuito dimmer (muito conhecido e não criado por mim) que controlaria a tensão sobre a resistência de chuveiro (carga).

O desenho abaixo é um rascunho da ideia que tive de suporte feito de madeira, e com a resistência presa com parafusos com cabeça de argola. À princípio, o uso de um suporte de madeira pode parecer uma escolha equivocada para algo que vai se aquecer, mas é uma solução melhor do que utilizar um suporte metálico que poderia colocar os dois terminais da resistência em curto e, na melhor das hipóteses, queimar o circuito do dimmer.

Importante frisar que uma corrente elétrica sempre passa por um "caminho" com menor resistência. A resistência do chuveiro tende a dilatar com o calor quando está aquecida e se você utilizar um suporte de metal, a corrente vai passar pelo suporte e o aparato não funcionará (sim, eu testei isso).

A resistência pode ser ligada diretamente à rede 127V, mas se você preferir criar uma forma de controlar a intensidade de calor, o ideal é colocar um dimer entre a tomada da rede e a resistência do chuveiro. O circuito abaixo pode ser feito com componentes a ser adquiridos numa loja de componentes eletrônicos que você encontrará com grande facilidade.

A carga que você lê no circuito acima pode ser a resistência, mas este circuito também pode ser utilizado para controlar o brilho de uma lâmpada, temperatura de um ferro de solda, temperatura de chuveiro, entre outros. Os componentes são:

1 Triac TIC226D;

1 Diac DB3;

1 Potenciômetro 100K ("R1");

1 Resistor 100K, 1W ("R2");

1 Capacitor de poliester metalizado 220nF, 250V ("C1");

Na foto abaixo você vê este aparato sendo testado por um amigo meu em um dia frio de Setembro, este invento foi capaz de aquecer razoavelmente a corrente de ar empurrada pela hélice do ventilador.

Repare que, apesar da boa qualidade da foto, mal dá para reparar a resistência que quase se confunde 

 com a armação de segurança do ventilador. Quando o ar passa pela resistência, ele resfria a mesma, sendo que ao invés de ficar vermelha e brilhante, ela mantém uma cor escurecida, como se nem estivesse ligada. Na verdade, por onde o vento não passou, a resistência ficou vermelha.

Esta resistência acabou sendo utilizada para tirar a humidade de folhas de papel, instalada dentro de uma caixa (outra possível aplicação além das mencionadas anteriormente).

Atari Punk Console alimentado pela rede elétrica 127V

Eu já tinha feito antes um Atari Punk Console - APC, mas ao invés de ter feito a partir do zero, eu tinha comprado uma placa de dupla camada vindo de um kit que comprei no eBay. Desta vez - e em função do meu curso de Eletrônica, resolvi fazer este aparelho a partir do zero. Depois, este aparelho serviu de base para a criação de um Piano Eletrônico, um projeto também muito bacana, e que abordarei aqui no futuro.

A primeira parte deste projeto começa com a fonte e embaixo está o esquema do circuito:

O transformador eu peguei de um vídeo cassete. Ele tem um primário de 127V e 220V e quatro secundários, 3V, 8V, 16V e 40V. Como o circuito do APC requer tensão de 9V, usei o secundário com 16V. No secundário de 3V coloquei uma lâmpada baioneta para indicar quando o aparelho estiver ligado. A chave que liga a lâmpada e a fonte é daquelas de computador antigo, como este que aparece na imagem a seguir.

Em seguida fiz uma ponte retificadora com 4 diodos 1N4007 para obter a retificação de onda completa. O capacitor eletrolítico que você vê no circuito é de 4700µF, 50V. O ultimo componente é o regulador de tensão 7809 que vai regular o ripple.

Transformador

circuito da fonte em teste no protoboard

Terminado esta etapa da fonte, agora vem o circuito do APC propriamente dito. E o esquema deste circuito é montado deste jeito:

Circuito do APC - fonte: Wikipédia

No circuito acima é possível verificar que os dois CI's 555 foram instalados, respectivamente, para funcionar em modo astável e monostável. A manipulação dos potenciômetros é o que produz o áudio caracteristico do APC.

Amplificador valulado de 1 watt

Fazer este projeto foi demais! Bem simples e perfeito para quem quer iniciar prática de montagem com circuitos valvulados. O circuito deste projeto foi obtido num livro chamado Practical Amplifier Diagrams, publicado em 1947, e acreditem, ainda é possível encontrar peças no mercado, inclusive a válvula.

Este amplificador foi concebido originalmente para amplificar sinal de áudio vindo de um fonógrafo (estamos falando de 1947...), mas pode ser usado para amplificar sinal de áudio de qualquer tipo de aparelho. Apesar de ser valvulado - descobri depois - não deve ser confundido com um aparelho de alta fidelidade.

Como se trata de um circuito de quase 70 anos atrás, achei que seria legal colocar tudo numa caixa de madeira e abusar da inspiração de um design vintage. A alça por cima da caixa foi um puxador de gaveta que tinha aqui em casa. Comprei um interruptor do tipo alavanca porque, embora o componente fosse novo, também contribuiria para dar aspecto antigo ao aparelho.

Além da válvula, uma outra coisa antiga que arrumei foi um soquete de lampada pequena que serve como luz indicadora para quando o aparelho estiver ligado. Isto foi dado por um ex-vizinho, um engenheiro que me deu várias peças velhas e não foi difícil encontrar uma lampadinha que servisse, na Rua Santa Ifigênia.



O circuito

A imagem acima mostra o circuito completo. Este aparelho funciona com energia alternada 115V vindo direto da rede elétrica. O transformador serve para converter a impedância de 3KΩ para 8Ω, ou seja, diferentemente da maioria dos aparelhos domésticos, a serventia deste transformador não é converter a corrente alternada em corrente contínua (este aparelho opera com alta tensão, não existe transformação de tensão, retificação de onda, etc)..

A parte interessante - e que exigiu algumas horas de estudo - foi a parte dos capacitores. Antigamente era possível encontrar capacitores de 50µF, 100µF, 200µF, 500µF e daí por diante. De lá para cá as coisas mudaram e, uma delas foi os valores comerciais dos capacitores. Uma dica que encontrei na internet é que, embora a tensão deva ser respeitada, você pode colocar um capacitor com valor comercial acima do que é requirido no projeto. Por exemplo, um capacitor de 400µF (que não existe mais) pode ser substituído por um de 620µF, sem problemas.

A base da válvula também foi componente novo, feito de cerâmica, também comprado na Santa Ifigênia. Muito cuidado na hora de escolher componentes, pois simplesmente não vale a pena comprar lotes de capacitores ou resistores antigos. Compre tudo novo, caso você queira fazer também.


Aparelho em funcionamento

No vídeo abaixo demonstro como funciona o amplificador. Conectado à ele está o meu Atari Punk Console, mas poderia ser um microfone ou qualquer outro tipo de aparelho que necessite amplificar o sinal de áudio.




Lista de componentes

A tabela abaixo mostra a lista de componentes. Existe uma relação da qual obtive no livro que não se encontra no mercado. Por esse motivo, a lista foi atualizada e ficou assim:

Componente	Designação original	Pode ser substituído por:
C-1	Condensador de papel, 0,05µF, 400V	Capacitor de filme de poliéster, 0,047µF, 630V
C-2	Condensador eletrolítico, 10µF, 25V	Capacitor eletrolitico, 10µF, 25V
C-3	Condensador de papel, 0,02 µF, 400V	Capacitor de filme de poliéster, 0,022µF, 630V
C-4, C-5	Condensador eletrolítico, 40 µF, 150V	Capacitor eletrolítico, 47µF, 160 V
C-6	Condensador de papel, 0,05 µF, 600V	Capacitor de filme de poliéster, 0,047µF, 630V
R-1	Potenciômetro, 1 MΩ
R-2	Resistor, 100 Ω, 1W
R-3	Resistor, 1000 Ω, 1W
SW	Botão liga/desliga
Valvula	117N7GT – 8 pinos
Suporte 8 pinos compatível com a válvula
Fios
Falante	3000 Ω

Como podem ver, não existe "condensador de 600V", você tem que procurar valores maiores e que sejam mais próximos.

Eu não posso deixar de terminar este artigo sem mencionar que obtive ajuda de algumas pessoas. A primeira delas foi do John's Workshop, um bom sujeito que entende bastante deste assunto e me ajudou a tirar dúvidas. Clique aqui para acessar o seu canal no Youtube e conhecer mais sobre seu trabalho.

O livro que mencionei acima chama-se "Practical Amplifier Diagrams" de Jack Robin e Chester Lipman, pode ser obtido em PDF na internet e para obtê-lo, basta clicar aqui.

David Cantelon oferece ótimas orientações e dicas sobre escolher os capacitores no seu website JustRadios.com. Para conhecer estas dicas, acesse este link.

Philip I. Nelson, também dá ótimas orientações sobre capacitores antigos em rádios e TVs valvulados em seu site AntiqueRadios.com. Para conhecer a página, clique aqui.

Uma coisa que você vai notar é que todos os autores nestes links acima sao bem encorajadores no sentido de incentivar as pessoas a consertar ou montar circuitos valvulados. E, embora todos eles estejam no outro lado do planeta, não posso deixar de mencionar aqui meu agradecimento por ter criado e manter suas páginas em funcionamento (alguns deles desde 1995!).