fundamentos-dos-sistemas-eletronicos-automotivos_1600_pdf gdrive vip

Prévia do material em texto

<p>SENAI SÉRIE AUTOMOTIVA FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS</p><p>SENAI Iniciativa da CNI - Confederação Nacional da Indústria SÉRIE AUTOMOTIVA FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS</p><p>CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA - CNI Robson Braga de Andrade Presidente DIRETORIA DE EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor de Educação e Tecnologia SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL - SENAI Conselho Nacional Robson Braga de Andrade Presidente SENAI - Departamento Nacional Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti Diretor-Geral Gustavo Leal Sales Filho Diretor de Operações</p><p>SENAI Iniciativa da CNI - Confederação Nacional da Indústria SÉRIE AUTOMOTIVA FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS</p><p>2012. SENAI - Departamento Nacional 2012. SENAI - Departamento Regional de Santa Catarina A reprodução total ou parcial desta publicação por quaisquer meios, seja eletrônico, nico, fotocópia, de gravação ou outros, somente será permitida com prévia autorização, por escrito, do Esta publicação foi elaborada pela equipe do Núcleo de Educação a Distância do SENAI de Santa Catarina, com a coordenação do SENAI Departamento Nacional, para ser utilizada por todos os Departamentos Regionais do SENAI nos cursos presenciais e a distância. SENAI Departamento Nacional Unidade de Educação Profissional e Tecnológica - UNIEP SENAI Departamento Regional de Santa Catarina Núcleo de Educação - NED FICHA CATALOGRÁFICA S491f Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional. Fundamentos dos sistemas eletrônicos automotivos / Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Nacional, Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina. : 2012. 84 il. (Série Automotiva). ISBN 978-85-7519-588-8 1. Automóveis - Equipamento eletrônico. 2. Circuitos eletrônicos. 3. Soldagem. 4. Segurança do trabalho. I. Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. Departamento Regional de Santa Catarina. II. Título. III. CDU: SENAI Sede Serviço Nacional de Setor Bancário Norte Quadra 1 . Bloco C Edifício Roberto Aprendizagem Industrial Simonsen 70040-903 Brasília - DF Tel.: (0xx61) 3317- Departamento Nacional 9001 Fax: (0xx61) 3317-9190 http://www.senai.br</p><p>Ilustrações Figura 1 - Semicondutor 18 Figura 2 - Átomo de silício 19 Figura 3 - Cristal de silício 20 Figura 4 - Cristal de germânio 20 Figura 5 Cristal do silício em sua forma natural 21 Figura 6 - Dopagem do cristal de silício 21 Figura 7 - Processos de dopagem do silício 22 Figura 8 Átomos de fósforo 23 Figura 9 - Elétron submetido a um determinado tipo de tensão 23 Figura 10 Introdução de átomos de boro 24 Figura 11 - Elétrons circulando de forma livre 25 Figura 12 - Fluxo de informação entre o sensor, a central e o atuador 29 Figura 13 - Sensor Hall 30 Figura 14 - Sensor Indutivo 30 Figura 15 - Deformação do cristal piezelétrico 31 Figura 16 - Simbologia dos componentes eletrônicos 34 Figura 17 - Diagrama eletrônico 35 Figura 18 - Diodos semicondutores 36 Figura 19 - Aplicação do diodo semicondutor na automotiva 37 Figura 20 - Símbolo do diodo semicondutor nos esquemas eletrônicos 37 Figura 21 - Identificação de terminais (anodo) 38 Figura 22 - Identificação de terminais (catodo) 38 Figura 23 - Constituição do diodo 39 Figura 24 - Camada de depleção 39 Figura 25 - Polarização direta do diodo semicondutor 40 Figura 26 - Polarização inversa do diodo 41 Figura 27 - Diodo emissor de luz - LED 42 Figura 28 - Simbologia do LED em diagramas eletrônicos 43 Figura 29 - Identificação dos terminais de LED 43 Figura 30 - Construção física do LED 44 Figura 31 - Construção do LED bicolor 45 Figura 32 - Diagrama eletrônico do LED bicolor 45 Figura 33 - Aspecto real do LED 46 Figura 34 - Aspecto real do LED 46 Figura 35 - Diodo Zener 47 Figura 36 - Simbologia do diodo Zener em diagramas eletrônicos 47 Figura 37 - Aspecto real e simbologia do diodo Zener 48 Figura 38 - Polarização inversa do diodo 48 Figura 39 - Foto do primeiro transistor 49 Figura 40 - Estrutura básica do transistor 50</p><p>Figura 41 - Disposição dos terminais no componente 51 Figura 42 - Símbolo do transistor NPN 52 Figura 43 - Símbolo do transistor PNP 52 Figura 44 - Tipos construtivos de transistores 53 Figura 45 - Funcionamento do transistor NPN 54 Figura 46 - Retificação de meia onda 55 Figura 47 - Configuração do circuito retificador 56 Figura 48 - Configuração da retificação de onda completa em ponte 58 Figura 49 - Embalagem com estanho para solda eletrônica 64 Figura 50 - Ferro de solda para componentes eletrônicos 65 Quadro 1 - Matriz curricular do módulo básico e introdutório de cursos de automotiva 14 Quadro 2 - Tipos de Solda 62</p><p>Sumário 1 Introdução 13 2 Componentes Eletrônicos 17 2.1 Materiais semicondutores 18 2.2 Princípios de funcionamento de sensores e atuadores 27 3 Circuitos Eletrônicos 33 3.1 Simbologia 34 3.2 Diagramas eletrônicos 35 3.3 Diodos 36 3.3.1 Diodo semicondutor 36 3.3.2 Formação do diodo 38 3.3.3 Comportamento dos cristais após a junção 39 3.3.4 Aplicação de tensão sobre o diodo 40 3.4 Diodo emissor de luz (LED) 41 3.4.1 Funcionamento do LED 44 3.4.2 Diodo Zener 47 3.5 Transistores 49 3.5.1 Transistor bipolar 50 3.5.2 Estrutura básica 50 3.5.3 Tipos de transistores 51 3.5.4 Terminais dos transistores 51 3.5.5 Simbologia 52 3.5.6 Aspecto real dos transistores 53 3.5.7 Funcionamento do transistor bipolar 53 Pontes retificadoras 54 3.6.1 Retificação de meia onda 54 3.6.2 Circuito retificador de onda completa com diodos 56 3.6.3 Retificação de onda completa com derivação central 56 3.6.4 Retificação de onda completa em ponte 57 4 Técnicas de Soldagem e Dessoldagem de Componentes Eletrônicos 61 4.1 Tipos de soldagem 62 4.2 Finalidade da solda 63 4.2.1 o estanho como elemento de soldagem 63 4.2.2 o ferro de solda 64 5 Saúde e Segurança no Trabalho 69 5.1 Equipamentos de proteção individual e coletiva 70 5.2 Legislação e normas 71</p><p>Referências 77 Minicurrículos dos Autores 81 Índice 83</p><p>Introdução 1 Olá, caro aluno! Seja bem-vindo à unidade curricular Fundamentos dos Sistemas Eletrônicos Automotivos, aqui você terá um apanhado de diferentes áreas do conhecimento: componentes eletrônicos, princípios de funcionamento de sensores e atuadores, soldagem de componentes, dentre ou- tras subáreas. Ao estudar este conteúdo, você conhecerá conceitos e aplicações importantes para cada tema. Com todos os conceitos e conhecimentos aprendidos neste momento da aprendizagem, você obterá fundamentos teóricos e competência para desempenhar tarefas técnicas ligadas ao seu dia a dia de trabalho. A expectativa é que este material agregue novos conhecimentos a você, enquanto profis- sional da área automotiva. Esta unidade curricular pertence ao módulo básico e introdutório comum a três cursos de qualificação da área de automotiva oferecidos pelo São eles: a) Eletricista de Automóveis. b) Instalador de Acessórios Automotivos. c) Mecânico de Manutenção em Transmissão Automática. o quadro a seguir apresenta o módulos básico e introdutório dos cursos relacionados acima e a distribuição de sua carga horária:</p><p>14 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Módulos Básico e Introdutório de Cursos de Automotiva MÓDULOS DENOMINAÇÃO UNIDADES CARGA CARGA HORÁRIA CURRICULARES HORÁRIA DO MÓDULO Fundamentos de 30h Tecnologia Automotiva Básico Básico 60h Organização do 30h Ambiente de Trabalho Fundamentos dos Sistemas 40h Introdutório de Elétricos Automotivos Introdutório 60h Fundamentos dos Sistemas 20h Eletrônicos Automotivos Quadro 1 Matriz curricular do módulo básico e introdutório de cursos de automotiva Fonte: SENAI/DN Agora, você é convidado a trilhar os caminhos do conhecimento. Faça deste processo um momento de construção de novos saberes, onde teoria e prática devem estar alinhadas para o seu desenvolvimento profissional. Bons estudos!</p><p>1 INTRODUÇÃO 15 Anotações:</p><p>Componentes Eletrônicos 2 A eletrônica vem assumindo crescente importância no mundo atual, estando presente na informática, nas telecomunicações, nos controles de processos na dos serviços bancários e comerciais e nos bens de consumo. Quanto a esses últimos, ela aparece não apenas nos tradicionais segmentos de áudio e vídeo, mas de forma disseminada entre os eletrodomésticos, e cada vez mais inteligente nos Na área automotiva, cada vez mais a tecnologia eletrônica realiza avanços, e os automóveis e veículos estão cada dia mais equipados com sistemas eletroeletrônicos, aumentando con- forto e a segurança dos passageiros do veículo. A eletrônica automotiva também é conhecida como eletrônica embarcada. Para que você possa compreender melhor os diversos sistemas eletrônicos automotivos, neste material didático você conhecerá os principais componentes e conceitos da eletrônica embarcada, o que lhe permitirá compreender com maior clareza o uso da eletrônica automoti- va e a identificação das falhas nos sistemas eletrônicos. Ao final do estudo, você terá subsídios para: a) conhecer, de forma clara e objetiva, os principais componentes formados por semicondu- tores utilizados na eletrônica automotiva; b) conhecer técnicas de soldagem eletrônica. Pronto para começar? Vamos lá!</p><p>18 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 1 PROCESSOS INDUSTRIAIS 2.1 MATERIAIS SEMICONDUTORES Processos industriais são Você sabia que alguns dos componentes (como diodos e tran- procedimentos envolvendo passos químicos ou sistores) são formados a partir de materiais semicondutores? Sim, é verdade! Por mecânicos e que fazem isso você necessita entender com funcionam esses materiais antes de estudar tais parte da manufatura de um ou vários itens, usualmente componentes. em grande escala. Você talvez já tenha ouvido falar no termo "semicondutor", certo? Mas saberia defini-lo? Sabe o que são materiais semicondutores? Bem, calma que tudo será 2 AUTOMAÇÃO Como você já deve ter percebido, os automóveis possuem diversos sistemas Automação é a aplicação de de conforto e segurança, como travas nas portas, vidros elétricos, regulagem de técnicas computadorizadas ou mecânicas para diminuir bancos e retrovisores elétricos, além de câmbio automático e injeção de combus- o uso de mão de obra em qualquer processo, tível eletrônica. Para que todos esses sistemas funcionem em tempo hábil e de especialmente o uso maneira eficaz, é preciso que exista um controle com módulos Esses de robôs nas linhas de produção. A automação módulos eletrônicos possuem diversos componentes eletrônicos que permitem diminui os custos e aumenta a velocidade da suas funções, e alguns desses componentes são produção. 3 COMPONENTES ELETRÔNICOS São os componentes, interligados entre si, que estruturam um circuito elétrico ou Figura Semicondutor Os semicondutores são materiais que podem apresentar características de iso- lantes ou condutores, dependendo da formação de sua estrutura química. Exemplos típicos de materiais semicondutores são o carbono e o silício. De- pendendo da forma como os átomos de carbono ou silício se interligam, o mate- rial que se forma pode tornar-se condutor ou isolante elétrico.</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 19 Mas será que a estrutura química dos materiais está relacionada a tudo isso? Observe, então! Os materiais semicondutores caracterizam-se por serem constituídos de áto- mos que possuem 04 (quatro) elétrons na última camada, conhecida como cama- da de valência. Analise, por exemplo, um átomo de silício. Veja que este átomo possui o núcleo com prótons e nêutrons, além de três camadas com elétrons. Sendo que, na camada de valência, esse átomo possui quatro elétrons. Dessa ma- neira, o silício é um semicondutor. Acompanhe a figura. Figura 2 Átomo de silício Fonte: Adaptado de DK Books (2012) ? VOCÊ Que os átomos com quatro elétrons na última camada possuem tendência a agruparem-se em formação cris- SABIA? talina? É possível a visualização de um cristal de silício na forma em que é encontrado na natureza. Observe, a seguir.</p><p>20 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Figura 3 Cristal de Como você viu, os semicondutores definem sua ação elétrica de acordo com sua disposição construtiva. Dessa maneira, as estruturas cristalinas puras são ele- mentos eletricamente isolantes. o silício e o germânio puros, por exemplo, são materiais semicondutores com características isolantes, quando agrupados em forma de cristal. Sendo assim, quando encontrados na natureza - e em formas de cristais eles são isolantes elétricos. Quando trabalhados, podem tornar-se condutores elétricos. Na figura a seguir, você verifica um cristal de germânio. e Figura 4 Cristal de</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 21 Tudo o que foi visto até o momento não faz sentido se o material não passar por um processo chamado de dopagem. Sabe o que significa? A dopagem é um processo químico que tem por finalidade introduzir átomos estranhos a uma substância na sua estrutura cristalina. Nos cristais semicondu- tores e germânio), a dopagem é realizada por atribuir ao material certa condutividade elétrica. Agora, provavelmente, as coisas começam a fazer sentido no estudo sobre se- micondutores, não é mesmo? Observe as figuras a seguir, que servem de exemplo para o processo de dopagem em materiais semicondutores. Para uma melhor compreensão foi utilizado o silício como exemplo. SI Figura 5 Cristal do em sua forma natural Repare que, na figura anterior, é possível observar que o cristal de silício está em sua forma natural, ou seja, o elemento desta figura não passou por qualquer processo de dopagem. Agora você observa um exemplo de dopagem do cristal de silício utilizando um átomo de fósforo (P). SI SI SI si P SI si Figura - Dopagem do cristal de</p><p>22 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 4 MATERIAL CONDUTOR A forma como o cristal irá conduzir a corrente elétrica depende do tipo de im- pureza utilizada e da quantidade de impureza aplicada. Material que permite facilmente a passagem de Os semicondutores podem passar por uma dopagem com dois átomos. Como cargas você pode ver na figura a seguir, o átomo de silício é dopado com átomos de boro e fósforo. A diferença está na quantidade que cada átomo possui, uma vez que o fósforo possui átomos em excesso, deixando um átomo livre; enquanto o boro possui átomos em pouca quantidade, criando uma lacuna. Esse efeito faz com que o semicondutor seja um excelente condutor elétrico. Elétron Lacuna livre B P Boro Elétrons Fósforo compartilhados Figura 7 Processos de dopagem do Na figura anterior, foi possível a representação de dois processos de dopagem no silício: a dopagem com o boro (B) e a dopagem com o fósforo (P). Os processos representados na figura formam as características relacionadas à condutividade elétrica dos Em outras palavras, cada tipo de dopagem no material condutor4 apresentará uma característica diferente. Quer conhecê-las no detalhe? a) Cristal N Quando o processo de dopagem introduz, na estrutura cristalina, uma quan- tidade de átomos com mais de quatro elétrons, na última camada forma-se uma nova estrutura, denominada de Cristal N. Acompanhe!</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 23 SI P Figura 8 de fósforo o elétron isolado possui a característica de movimentar-se livremente, consti- tuindo-se um portador livre de carga elétrica. Você sabe o que isto significa? Bem, é o seguinte: como o silício é um cris- tal, ele possui quatro elétrons em sua última camada. Observe, na figura anterior, que todos os átomos de silício estão ligados uns aos outros, formando uma liga- ção estável. Com a inserção de um átomo de fósforo - que possui cinco elétrons em sua última camada - um de seus elétrons não se ligará com os outros átomos, ficando livre na estrutura. É justamente esse elétron que formará a corrente elétrica quando submetido a um determinado nível de tensão elétrica. Verifique, na sequência. P - - si P + Figura 9 Elétron submetido a um determinado tipo de tensão</p><p>24 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 5 TENSÃO ELÉTRICA b) Cristal P É a força que impulsiona os Quando o processo de dopagem introduz, na estrutura cristalina, uma quanti- elétrons por um condutor. dade de átomos com menos de quatro elétrons na última camada, forma-se uma nova estrutura, denominada de Cristal P. Acompanhe o seguinte exemplo: a introdução de átomos de Boro (B), que possuem três elétrons na última camada. B Figura 10 - Introdução de átomos de boro A ausência do elétron no interior do cristal é denominada de lacuna, sendo representada por uma carga elétrica positiva na estrutura química. Ao contrário da dopagem com o fósforo, a dopagem com o boro faz com que haja a ausência de um elétron para ligar-se com os demais átomos de silício. Desta forma, haverá um local no qual elétrons estarão circulando de forma livre entre os átomos do silício, gerando uma corrente elétrica quando este mate- rial for submetido à tensão elétrica5. Note a figura a</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 25 B si + + si si si B + Figura 11 - Elétrons circulando de forma livre Os componentes semicondutores são consideravelmente sensíveis à sobrecarga elétrica, por isso, ao utilizar o mul- ! FIQUE tímetro para verificar medições elétricas nesses compo- ALERTA nentes, é preciso tomar cuidado para que não ocorra um curto-circuito, pois este pode danificar o componente a ser medido. Você deve estar se questionando sobre a influência dos materiais semicon- dutores nos automóveis. Na realidade, os veículos atuais trabalham com diver- sos componentes semicondutores, pois com a tecnologia embarcada crescendo cada dia mais, os sistemas integrados necessitam de componentes que transmi- tam a corrente e a tensão elétrica com alta eficiência. Os semicondutores são amplamente empregados em componentes de con- trole de passagem de tensão e corrente, nos circuitos dos módulos de controle. Além disso, os semicondutores são empregados em diversos componentes do veículo, como sensores, atuadores, LEDs e, até mesmo, controles de portas e vi- dros. Convido você a conhecer um relato que abordará os componentes eletrônicos e sua importância para o sistema automotivo.</p><p>26 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS CASOS E RELATOS Componentes eletrônicos Marcelo é proprietário de um automóvel equipado com um dos mais po- tentes sistemas de som do mercado e, para som tocar em sua capaci- dade máxima, é empregado ao sistema um amplificador. Porém, Marcelo percebeu que seu sistema de som não estava mais tocando com a mesma intensidade de outrora, e começou a investigar as possíveis causas dessa perda de potência. Marcelo notou que a responsável pela falta de potên- cia poderia ser a saída do módulo amplificador. Ao abrir pela primeira vez o módulo amplificador de som do seu carro, Marcelo, que é estudante do curso de eletrônica automotiva, encontrou componentes eletrônicos já familiares, como resistores, capacitores e indutores. Entretanto, como seu módulo estava apresentando um defeito na saída e ele já tinha um pequeno conhecimento de eletrônica Marcelo tentou testar um componente desconhecido da mesma forma que antes testava um resistor. Ao aplicar a mesma técnica, ele logo percebeu que resultado não esta- va coerente com o esperado. Marcelo, então, questionou um de seus professores de eletrônica sobre como funciona o módulo amplificador e os componentes, aprofundando, assim, seus conhecimentos em sistemas eletrônicos automotivos. Desta forma, ele concluiu que o componente é feito de um material semicon- dutor e, por este motivo, as técnicas de testes são totalmente diferentes de componentes convencionais como resistores e capacitores. interessante na história de Marcelo é que a partir de um problema de po- tência no sistema de som de seu carro, ele acabou colocando em prática ensina- mentos importantes adquiridos no curso de eletrônica automotiva, fortalecendo, assim, sua aprendizagem. Prepare-se para ampliar seus horizontes profissionais conhecendo o funciona- mento de sensores e atuadores.</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 27 2.2 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE SENSORES E ATUADORES Você já deve ter se deparado com um sensor em algum momento de sua vida. o fato é se você identificou esse sensor. Pense em sensores automotivos, para você compreender melhor. Enquanto um condutor está dirigindo seu veículo, é preciso que diversos sistemas estejam operando com eficiência e qualidade, como por exemplo, sistema de freio ABS ou o sistema de injeção eletrônica do motor. Para que esses e outros sistemas eletroeletrônicos funcionem, é preciso que exista um módulo de controle, que será responsável por gerenciar todas as operações do sistema, mas o módulo de controle não opera sozinho, pois ele conta com os sen- sores para obter informações, e com os atuadores para executar as ações necessá- rias. Quer entender melhor como o trabalho dos sensores e atuadores funciona? Considere o sistema de freios ABS. Durante a utilização do veículo, é necessá- rio acionar freio por diversas vezes, com a intenção de diminuir a velocidade ou, até mesmo, parar o veículo. Suponha que o condutor de um determinado veículo esteja dirigindo por uma rodovia federal (cujo limite de velocidade é de 100km/h) e, de repente, acontece um acidente. que o condutor deve fazer? Certamente, ele precisa frear bruscamente para parar o veículo e evitar uma batida no carro da frente. Para evitar que as rodas do veículo travem, o sistema de freios ABS entra em funcionamento, liberando e pressionando freio diversas vezes, para que, assim, o veículo pare, mas as rodas não travem. Para que esse sistema seja de fato eficiente, em cada roda do veículo é ins- talado um sensor, que faz a leitura da velocidade da roda. Dessa maneira, cada sensor envia para o módulo de controle ABS a informação da velocidade da roda, emitindo sinais de onda quadrada. Com base nesses sinais que os sensores das rodas enviam, o módulo de controle é capaz de analisar a situação e perceber que uma das rodas está travando. Nesse momento, o módulo de controle envia um sinal para as válvulas de controle de pressão do fluido de freio. Essas válvulas de controle têm a função de controlar a pressão no sistema de freio em cada roda, ou seja, é possível dosar a pressão de freio individualmente, fazendo com que uma roda freie mais do que outra. Sendo assim, é possível afirmar que durante o funcionamento do sistema ABS o módulo de controle monitora e aciona o freio individualmente o tempo todo, fazendo com que as rodas sejam freadas ou liberadas diversas vezes por segundo. Como você pode perceber, os sensores são responsáveis por enviar as informa- ções para o módulo de controle, mantendo-o ciente das condições das rodas. Quando o módulo interpreta que é necessário realizar alguma intervenção no funcionamento do sistema, ele envia um sinal de comando para as válvulas de controle de pressão, assim, pode-se afirmar que essas válvulas são os atuadores pois atuadores são componentes que executam uma ação mediante comando eletrônico proveniente de um módulo de controle.</p><p>28 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Como foi visto no exemplo do sistema de freios ABS, os sensores não traba- Iham sozinhos, pois sempre estão ligados a uma central, que está ligada aos atua- dores. Então vamos separar as coisas para facilitar a compreensão? É possível comparar um sensor ao olho humano: este serve para captar as ima- gens, mas quem as processa para é o cérebro. Quando você está andando na rua e vê um veículo se aproximando, o cérebro interpreta a cena e dá uma ordem para que as pernas guiem todo o corpo para fora da área de perigo. Assim, é possível estabelecer uma comparação entre o funcionamento do corpo humano e funcionamento das centrais eletrônicas. Todo sensor tem a tarefa de perceber as coisas, seja por um movimento, um toque, uma alteração de tensão elétrica, etc. Ao detectar algum acontecimento, o sensor transmite as informações a uma central eletrônica (comparada com nosso cérebro), responsável por interpretar as leituras do sensor e disparar ordens para que os atuadores entrem em ação. A central é mapeada, ou seja, programada para disparar ordens diferentes de acordo com as informações que são captadas pelos sensores. Os atuadores podem ser comparados aos braços e pernas do corpo humano, pois sua função principal não é enviar informações para a central, e sim, executar as ordens que são enviadas pela central. De acordo com o comando que um atuador recebe, ele irá tomar uma ação. De forma resumida, pode-se dizer que o fluxo de informações ocorre assim: acontece algo e os sensores detectam e transmitem a uma central; a seguir, a central interpreta o que ocorreu e dispara uma ordem pré-programada para que os atuadores ajam em função do fato. SAIBA Você pode obter mais informações sobre os tipos de senso- MAIS res em listas/especVerTexto.php?idz=24>.</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 29 SENSOR CENTRAL ATUADOR Figura 12 Fluxo de informação entre o sensor, a central e o atuador Os atuadores podem ser fabricados com diversas formas, pois podem ser bicos injetores, válvulas de controle, válvulas atuadoras, entre outras configurações. En- tretanto, uma característica é comum entre todas: o fato de trabalharem com um sistema elétrico para realizar suas ações. Em sua maioria, os atuadores trabalham com bobinas (para atuar quando necessário). Desta forma, o módulo de controle aciona essa bobina por meio de um sinal elétrico ou uma tensão elétrica. Já no caso dos sensores, destacam-se alguns principais tipos, como os sen- sores tipo Hall, os sensores indutivos e os piezelétricos. Para você compreender melhor, segue explicação, separadamente, para cada um deles. a) Sensores tipo Hall: são sensores que trabalham no monitoramento de posi- ção de eixos ou no controle da rotação de alguns eixos. Recebem esse nome por trabalharem com o efeito Hall. Quer conhecer o que é este efeito? Pois bem, para ocorrer o efeito Hall, é preciso que uma corrente elétrica atra- vesse uma placa condutora, com propriedades magnéticas. Durante esta ação, a tensão é igual a zero. Quando essa placa é submetida a um campo magnético, as linhas de fluxo da corrente elétrica se alteram, gerando uma tensão elétrica, que é chamada de tensão Hall. Observe o exemplo do efeito Hall: um sensor de posição do comando de vál- vulas emite constantemente um campo magnético e, quando esse é cortado pelo ressalto do eixo, o campo magnético altera as linhas da corrente elétrica do sen- sor, fazendo com que ele envie uma tensão elétrica ao módulo de controle. Para que o sensor Hall tenha sua ação garantida, é preciso que ele seja alimentado por um sinal positivo do módulo de controle. Veja a figura a seguir.</p><p>30 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Figura 13 Sensor Hall b) Sensores do tipo Indutivo: trabalham somente com o princípio de indução eletromagnética, pois em seu interior existe um permanente e uma bo- bina. Quando sua ponta está próxima a uma superfície, o campo magnético está estável, mas quando surge um rebaixo, o campo magnético sofre uma alteração, induzindo a formação de uma corrente elétrica em sua bobina. Sendo assim, um sensor de rotação possui um campo magnético permanen- te, e quando os rebaixos do eixo passam por sua extremidade de leitura, o campo magnético sofre alterações, induzindo uma corrente elétrica que ser- virá de parâmetro para o módulo de controle. Como os sensores Indutivos trabalham com permanentes, não é necessário que eles sejam alimen- tados. Acompanhe! Sensor de Referência Magneto permanente Corpo Bloco de motor Ferro macio Bobina Roda dentada (fônica) acoplada na extremidade do virabrequim Figura 14 Sensor Indutivo Fonte: Adaptado de Mecânica Automotiva</p><p>2 COMPONENTES ELETRÔNICOS 31 c) Sensores Piezelétricos: são componentes eletrônicos muito utilizados na indústria automotiva. Esses sensores trabalham com o conceito piezelétrico. Conheça, na sequência, do que trata este conceito. Os cristais de Quartzo e Turmalina possuem uma propriedade única de gerar uma pequena diferença de potencial elétrico (tensão elétrica) quando são com- primidos. Essa tensão elétrica gerada é proporcional à pressão que é aplicada ao cristal. É possível afirmar, então, que quando o cristal de quartzo ou turmalina é sub- metido a uma pressão, ele gera uma tensão elétrica que aumenta conforme a pressão. Observe, a seguir E Campo elétrico Deformação Figura 15 Deformação do cristal piezelétrico Adaptado de Saber Eletrônica Esse tipo de cristal é muito utilizado na indústria automotiva, principalmente na aplicação de sensores de pressão que necessitam enviar uma resposta rápida ao módulo de controle, como por exemplo, o sensor de pressão do coletor de efeito piezelétrico pode funcionar de forma invertida, provocando uma de- formação quando submetido a uma tensão elétrica, funcionando, assim, como uma válvula. Esse tipo de configuração é aplicado em injetores de combustível, o que aumenta a resposta do injetor e proporciona uma ação eficiente. efeito piezelétrico invertido é consideravelmente mais rápido que a ação de uma bobina elétrica. Importante destacar que, nos dias atuais, o efeito piezelétrico é muito aplica- do, por aumentar a velocidade de comunicação entre sensores e módulos, e a co- municação entre módulos e Além disso, como você viu, os atuadores se tornam mais rápidos e as informações dos sensores são mais precisas.</p><p>32 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS RECAPITULANDO Até aqui, você aprendeu que os semicondutores são materiais que po- dem apresentar características de isolantes ou de condutores, possuindo, com isso, inúmeras possibilidades de aplicação dentro da área da eletrô- nica. Além disso, conheceu também a integração entre sensores, centrais ele- trônicas e atuadores, compreendendo seu funcionamento e a ligação en- tre o sinal captado pelo sensor, a interpretação desse sinal realizada pela central e a ação realizada pelo atuador (baseada na informação passada pela central ao atuador). Agora você já sabe que os sensores não agem sozinhos, mas dependem de uma central e de atuadores. Está pronto para seguir em frente? Então, vamos lá!</p><p>Circuitos Eletrônicos 3 Nesta etapa do estudo você aprenderá um pouco sobre circuitos eletrônicos. Os circuitos eletrônicos são muito semelhantes aos circuitos elétricos e sua interpretação é vital para o en- tendimento do funcionamento de alguns circuitos ou, até mesmo, para a solução de alguma anomalia. Após a finalização deste estudo, você estará apto a: a) conhecer as simbologias que identificam os componentes eletrônicos disponíveis nos cir- cuitos eletrônicos; b) conhecer o que são os diagramas eletrônicos, os diodos e os transistores. Você já percebeu que tem muito a aprender, não é? Então, vamos em frente!</p><p>34 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 3.1 SIMBOLOGIA Todos os componentes eletrônicos são identificados nos circuitos eletrôni- cos por meio de sua simbologia. Cada componente possui uma simbologia pró- pria, que, por sua vez, identifica seus terminais. A simbologia dos componentes é reconhecida internacionalmente, ou seja, em qualquer lugar do mundo, ao ler um esquema eletrônico, você rapidamente vai identificar os componentes do circuito. A figura que segue mostra um exemplo de simbologia dos principais compo- nentes eletrônicos, utilizados na indústria automotiva. Resistor Capacitor Indutores Transistores Diodo Fusistor Zener Variável Lâmpada Bateria Chaves TRIMPOT Trimmer Transformador LED Autofalante Pilha Figura 16 Simbologia dos componentes eletrônicos Fonte: Adaptado de Saber Eletrônica (2012) Siga seu aprendizado conhecendo detalhes sobre os diagramas eletrônicos.</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 35 3.2 DIAGRAMAS ELETRÔNICOS Todo veículo possui manuais de reparação, que os fabricantes disponibilizam para os técnicos de sua rede de concessionários, para que os mesmos possam verificar informações técnicas pertinentes às anomalias que os veículos apresen- tarem. Nesses manuais de reparação, são descritos os diagramas elétricos e ele- trônicos que compõem um determinado veículo. Mas o que seria um diagrama? A definição geral é que um diagrama refere-se a uma representação gráfica de um conceito ou uma ideia, ou seja, é a descrição do circuito eletrônico por meio de símbolos e linhas, de maneira que o repara- dor possa compreender como o circuito em questão está disposto no veículo. No caso de diagramas eletrônicos, são esquemas de bloco simples, com descrição do funcionamento básico do circuito e uma descrição funcional detalhada dos componentes com desenho do esquema eletrônico completo. diagrama eletrônico pode ser simples ou completo, e tem a finalidade de interpretar o funcionamento do circuito de forma simples (como bloco) ou de forma funcional (como componente). Essa representação em forma de diagrama é muito importante para as oficinas de automóveis, pois é pouco provável que você realmente precise realizar a manutenção de um circuito eletrônico, mas com o crescente aumento do emprego da eletrônica embarcada, é preciso saber como interpretar esses diagramas para que você possa identificar a causa de uma ano- malia em um circuito elétrico. A figura a seguir representa um exemplo de diagrama eletrônico. THIS 40 FROM - Figura 17 Diagrama eletrônico</p><p>36 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 1 ISOLANTE ELÉTRICO 3.3 DIODOS Material com poucos Você sabe o que é um diodo? Sabe reconhecê-lo? Observe. elétrons livres que possui grande resistência ao fluxo de cargas elétricas. De maneira geral, é possível identificar um diodo como "uma válvula ou um disposto semicondutor utilizado na retificação da corrente elétrica". (Houaiss, 2009). Os diodos têm como principal característica conduzir a corrente elétrica em apenas uma direção e apresentam características muito Dentre os 2 CORRENTE ALTERNADA diferentes tipos de diodos, o mais comum é o diodo semicondutor, que você Corrente elétrica cujo aprenderá a seguir. sentido varia no tempo. Esse tipo de tensão é utilizado nas residências e 3.3.1 DIODO SEMICONDUTOR o diodo semicondutor é um componente eletrônico que apresenta a carac- 3 CORRENTE CONTÍNUA terística de se comportar como condutor ou isolante dependendo da forma como a tensão é aplicada aos seus terminais. Corrente elétrica cujo sentido permanece Uma das aplicações do diodo é na transformação de corrente em constante ao longo do tempo. corrente A corrente contínua é o tipo de corrente utilizada nos veícu- los, mas por causa de sua construção e forma de trabalho, o alternador produz uma tensão e corrente alternada, que precisam ser retificadas para se tornarem tensão e corrente contínua. Acompanhe, a seguir, exemplos de diodos. Figura 18 Diodos semicondutores Quem faz essa retificação é o diodo retificador, cujo componente é instalado em uma placa com outros diodos retificadores, dentro do alternador. Com essa placa de diodos, o alternador possui a capacidade de transformar a corrente alter- nada em corrente contínua, enviando a carga correta à bateria do veículo. A figura, na sequência, demonstra uma aplicação típica do diodo semicondu- tor na automotiva.</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 37 Chapa de Anel coletor Enrolamento arrefecimento do estator Mancal de Diodo Mancal traseiro de acionamento Ventilador Escova Rotor de polos Carcaça do alternador tipo garra Figura 19 Aplicação do diodo semicondutor na automotiva Fonte: Adaptado de Rowal Centro Automotivo (2012) SIMBOLOGIA DO DIODO SEMICONDUTOR diodo semicondutor é representado nos esquemas eletrônicos pelo seguin- te símbolo. A K Anodo Catodo Figura 20 Símbolo do diodo semicondutor nos esquemas eletrônicos Fonte: Adaptado de Electrónica (2012) o terminal da seta representa o material denominado de anodo (polo nega- tivo) do diodo; enquanto o terminal da barra representa o material N, denomina- do de catodo (polo positivo) do diodo. A identificação dos terminais (anodo e catodo) no componente real pode apa- recer de duas 1) Símbolo impresso sobre o corpo do componente. Veja a figura, a seguir.</p><p>38 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Figura 21 Identificação de terminais (anodo) 2) Uma barra impressa sobre o corpo do componente, que indica catodo. Acompanhe, na sequência. Figura 22 Identificação de terminais (catodo) Fonte: Adaptado de Diode (2012) Após conhecer o diodo semicondutor, saiba como ocorre a formação do dio- do. 3.3.2 FORMAÇÃO DO DIODO Como o diodo se forma? o diodo se constitui na junção de duas pastilhas de material semicondutor: a) uma de material N; b) outra de material P.</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 39 Note a figura, a seguir. anodo catodo P N Figura 23 Constituição do diodo Fonte: Adaptado de E-LEE (2012) Chegou o momento de analisar o comportamento dos cristais após a junção das pastilhas. 3.3.3 COMPORTAMENTO DOS CRISTAIS APÓS A JUNÇÃO Após a junção das pastilhas que formam o diodo, ocorre um processo de "as- sentamento" químico entre os cristais. Na região da junção, alguns elétrons livres saem do material N e passam para o material P, recombinando-se com as lacunas das proximidades. mesmo ocorre com algumas lacunas que passam do material P para o mate- rial N e se recombinam com os elétrons livres Esta região é denominada de camada de depleção. Acompanhe, na figura. Figura 24 Camada de depleção Fonte: Adaptado de Mateus Mendes (2012)</p><p>40 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS DIFERENÇA DE Na região da junção existe uma diferença de proporcionada pelo POTENCIAL movimento dos portadores de um cristal para o outro. Esse desequilíbrio é deno- Dois corpos que não minado de barreira de potencial. estejam igualmente carregados. No funcionamento do diodo, essa barreira de potencial se comporta como uma pequena bateria no interior do componente. A tensão proporcionada pela barreira de potencial no interior do diodo de- pende do material utilizado na sua fabricação. Nos diodos de germânio, a barreira de potencial tem aproximadamente 0,2V e, nos diodos de aproximadamente 0,7V. Não é possível medir a tensão da barreira de potencial, porque essa tensão existe apenas internamente no componente. 3.3.4 APLICAÇÃO DE TENSÃO SOBRE 0 DIODO A aplicação de tensão sobre o diodo estabelece a forma como o componente se comportará eletricamente. A tensão pode ser aplicada de duas formas diferentes, tecnicamente denomi- nadas de: a) polarização direta; b) polarização inversa. Conheça a definição de cada uma. a) Polarização direta A polarização do diodo é denominada de polarização direta quando a tensão POSITIVA é aplicada ao material P e a tensão NEGATIVA, ao material N. A figura a seguir representa a polarização direta do diodo semicondutor. + V R Figura 25 Polarização direta do diodo semicondutor</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 41 polo positivo da fonte repele as lacunas do material P em direção ao polo negativo, enquanto os elétrons livres são repelidos pelo polo negativo em dire- ção ao polo positivo. Quando o diodo está polarizado diretamente, conduzindo corrente elétrica, diz-se que: o DIODO ESTÁ EM É importante observar que a seta do símbolo do diodo indica o sentido de circulação convencional da corrente. b) Polarização inversa A polarização inversa de um diodo consiste na aplicação de tensão positiva no material N e negativa no material P. Nessa situação, os portadores livres de cada cristal são atraídos pelos potenciais da bateria para os extremos do A figura na sequência representa a polarização inversa do diodo. + V R Figura 26 Polarização inversa do diodo Quando o diodo está polarizado inversamente, impedindo a circulação de cor- rente, diz-se que: o DIODO ESTÁ EM BLOQUEIO. Agora que você aprendeu sobre o diodo e sua importância como um condutor ou isolante elétrico (dependendo da situação), siga conhecendo mais sobre este semicondutor, por meio do próximo tópico. 3.4 DIODO EMISSOR DE LUZ (LED) Você já deve ter percebido "pequenas luzes" em diversos equipamentos ele- trônicos dos veículos, que estão sempre acesas e não aquecem, certo? Essas "pe- quenas luzes", na verdade, são diodos especiais. Note como eles</p><p>42 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 5 CHANFRO É uma aresta curva nas peças de Figura 27 Diodo emissor de luz LED Alguns diodos são feitos com materiais que emitem luz quando há passagem de corrente elétrica por eles. Essa luz é produzida na junção do diodo. diodo emissor de luz pode ser chamado por sua sigla, LED, que significa Light Emitting Diode. Alguns LEDs emitem luz laranja, outros vermelha, verde, amarela, azul ou branca. A con da luz é uma característica do LED e depende do material de que diodo é feito. Em um LED vermelho, por exemplo, a barreira de potencial é de 1,8V, o que significa que a tensão deve ser no mínimo igual para que o LED acenda. No entan- to, a tensão máxima que um diodo desse tipo suporta é de 05V. o diodo LED é utilizado principalmente em substituição às lâmpadas incan- descentes de sinalização, devido a uma série de vantagens que apresenta, tais como: a) baixo consumo de energia elétrica; b) alta resistência às vibrações; c) nenhum aquecimento; d) maior durabilidade. A simbologia do LED em diagramas eletrônicos você encontra, a seguir.</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 43 A K Figura 28 Simbologia do LED em diagramas eletrônicos Fonte: Adaptado de Eletrônica Didática (2012) Observando o diagrama é possível concluir: a simbologia, bem como a no- menclatura de seus terminais (diodo e catodo), são exatamente as mesmas do diodo semicondutor. Em termos de simbologia, a diferença está nas pequenas setas (representadas na figura anterior) que o diferem do diodo convencional. As setas representam a emissão de luz do LED. A identificação dos terminais do LED é feita da seguinte maneira: o catodo es- tará representado no componente como um chanfro5, no encapsulamento. Veja, na figura a seguir: + anodo catodo + + Figura 29 - Identificação dos terminais de LED Fonte: Adaptado de Eletrônica Didática (2012)</p><p>44 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS ? VOCÊ Diferente do que você possa pensar, a cor do LED não SABIA? depende da cor do seu encapsulamento, mas da dopa- gem utilizada. Observe a construção física do LED. Dentro do diodo emissor de luz Feixes de luz emitidos Diodo Estojo de plástico transparente Pinas terminais Figura 30 Construção do LED Fonte: Adaptado de Mundo (2012) Na sequência, você irá saber como acontece o funcionamento do LED. 3.4.1 FUNCIONAMENTO DO LED Quando o LED é polarizado diretamente, ele entra em condução, permitindo a circulação de corrente. A circulação de corrente por meio da junção dos materiais P e N (camada de depleção) provoca a liberação de energia na forma de luz, proveniente do mate- rial depositado na junção do diodo. LED não deve ser utilizado como um diodo convencio- ! FIQUE ALERTA nal, pois sua estrutura eletrônica não permite sua polariza- ção na forma inversa.</p><p>3 ELETRÔNICOS 45 Para o correto funcionamento do LED, ele deve ser polarizado sempre na for- ma direta. LED bicolor o LED bicolor consiste, na verdade, de dois LEDs colocados dentro de uma mesma cápsula. As figuras a seguir representam o diagrama eletrônico do LED bicolor em fun- cionamento e sua instalação. Verde Vermelho R Figura 31 Construção do LED bicolor Fonte: Adaptado de Ledease (2012) A Verde Vermelho R B Figura 32 Diagrama eletrônico do LED bicolor Fonte: Adaptado de Eletrónica (2012)</p><p>46 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 6 INVÓLUCRO Os LEDs bicolores são constituídos por duas junções de materiais diferentes em um mesmo de modo que uma inversão na polarização muda a cor Algo que serve para da luz emitida de verde para vermelho, e vice-versa. Existem, ainda, LEDs bicolores com três terminais: sendo um para acionar a junção dopada com material para produzir luz verde; outro para acionar a junção 7 REGULADOR DE TENSÃO dopada com material para gerar a luz vermelha; e o terceiro, comum às duas jun- ções. Veja, a seguir. Dispositivo que tem como finalidade manter a tensão produzida pelo gerador dentro dos limites da bateria. Figura 33 Aspecto real do LED Figura 34 Aspecto real do LED Agora chegou o momento de você conhecer detalhes do diodo Zener.</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 47 3.4.2 DIODO ZENER o diodo Zener é um tipo especial de diodo utilizado como regulador de ten- A sua capacidade de regulação de tensão é empregada, principalmente, nas fontes de alimentação, visando à obtenção de uma tensão de saída fixa. Observe a figura a Figura 35 Diodo Zener Desta maneira, os módulos de controle automotivos costumam possuir em sua construção diodos Zener, para que, ao enviar um sinal a um atuador, este seja adequado ao funcionamento do componente. o diodo Zener é essencialmente um regulador de tensão. Acompanhe sua simbologia. Figura 36 Simbologia do diodo Zener em diagramas eletrônicos Fonte: Adaptado de Eletrónica (2012)</p><p>48 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Acompanhe o seu aspecto real, comparado com sua simbologia técnica. Produto Embalado Anodo Catodo Anodo Catodo Símbolo Esquemático Figura 37 Aspecto real e simbologia do diodo Zener Fonte: Adaptado de Mateus Mendes (2012) Comportamento do diodo Zener A forma como diodo Zener é polarizado irá determinar seu comportamento. Existem dois tipos de polarização. a) Polarização direta Na polarização direta, a forma como o diodo Zener se comporta é a mesma de um diodo retificador, porém, neste caso ele assume uma queda de tensão típica e fica em condução. Não se costuma utilizar o diodo Zener com polarização direta em circuitos eletrônicos. b) Polarização inversa Na polarização inversa, o diodo Zener se comporta como um diodo comum, até um determinado valor de tensão inversa. Verifique, na sequência. R Uin Uout D Figura 38 Polarização inversa do diodo Zener</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 49 Desta forma, o diodo entra em condução, mesmo polarizado inversamente. Rapidamente, a corrente inversa aumenta, mas a tensão sobre o diodo Zener se mantém constante. Essa condução é conhecida como Tensão diodo Lembre-se de que, no sentido reverso, o diodo Zener é diferente do diodo retificador convencional. Caso um diodo retificador conduza intensamente no sentido reverso (e estiver em curso), ele será danificado para sempre. o diodo Zener deve ser levado, intencionalmente, a conduzir no sentido rever- so, com o objetivo de alcançar a tensão Zener constante em seus terminais, não danificando componente. (WENDLING, 2012) Aqui você aprofundou seus conhecimentos sobre o diodo emissor de luz e sua importância nos equipamentos eletrônicos. Convido você para um novo tópico: transistores. 3.5 TRANSISTORES o transistor é um componente eletrônico que surgiu no final da década de 1940 e desempenhou um importante papel na evolução dos dispositivos eletrônicos da época. primeiro protótipo surgiu em 16 de dezembro de 1947, consistindo em um pequeno bloco de germânio e três filamentos de ouro: um filamento era o polo positivo; o outro, o polo negativo; enquanto terceiro tinha a função de controle. Tendo apenas uma carga elétrica no polo positivo, nada acontecia: o germânio atu- ava como um isolante, bloqueando a corrente. Porém, quando certa tensão elétri- ca era aplicada usando o filamento de controle, um fenômeno acontecia e a carga elétrica do polo positivo passava a fluir para o polo negativo. Assim foi criado um dispositivo que substituía a válvula, que não possuía partes móveis, gastava uma fração da eletricidade e, ao mesmo tempo, era muito mais rápido. Veja, a seguir. Figura 39 Foto primeiro transistor</p><p>50 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 3.5.1 TRANSISTOR BIPOLAR transistor bipolar é um componente eletrônico constituído por materiais se- micondutores e capaz de atuar como controlador de corrente, o que possibilita seu uso como amplificador de sinais ou como um interruptor eletrônico. Por esse motivo, é altamente empregado na eletrônica automotiva, pois os módulos de comando precisam enviar sinais de ação aos atuadores de maneira eficiente. Sen- do assim, somente um componente eletrônico com as características do transis- tor poderia realizar esse serviço, já que ele funciona como um interruptor eletrôni- e é possível utilizá-lo para controlar sinais pulsantes como sinal que o eletro injetor de combustível (da injeção eletrônica de combustível dos veículos) recebe somente em determinados momentos e por um período previamente estipulado. SAIBA Você encontra mais informações sobre o princípio de funcio- MAIS namento dos transistores, digitando "Transistor" em sites de busca ou vídeos da Internet. Siga aprendendo sobre os transistores, conhecendo sua estrutura básica. 3.5.2 ESTRUTURA BÁSICA A estrutura básica do transistor se compõe de duas pastilhas de material se- micondutor de mesmo tipo, entre as quais é colocada uma terceira pastilha, bas- tante fina, de material semicondutor com diferente tipo de dopagem, formando uma configuração semelhante a um Como você pode observar, na figura a seguir. N N P P P N N P P N N N P P Figura 40 Estrutura básica do transistor Fonte: Adaptado de Bipolar Transistors (2012)</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 51 3.5.3 TIPOS DE TRANSISTORES A configuração da estrutura, em forma de permite que se obte- nham dois tipos de transistores: a) um com pastilhas externas com material N, e com pastilha central de mate- rial P: esse tipo de transistor é denominado NPN; b) outro com pastilhas externas com material P, e com pastilha central de ma- terial N: esse tipo de transistor é denominado PNP. Os dois tipos de transistores podem cumprir as mesmas funções, diferindo apenas na forma como as fontes de alimentação são ligadas ao circuito eletrônico. 3.5.4 TERMINAIS DOS TRANSISTORES Cada uma das pastilhas formadoras do transistor é conectada a um material que permite a interligação da estrutura do componente aos circuitos eletrônicos. Os terminais recebem uma designação que permite distinguir cada uma das pastilhas: a) a pastilha central é denominada base, representada pela letra B; b) uma das pastilhas externas é denominada de coletor, representado pela letra C; c) a outra pastilha externa é denominada de emissor, representada pela letra E. A figura na sequência representa a disposição dos terminais no componente propriamente dito. E Figura 41 Disposição dos terminais no componente</p><p>52 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS 3.5.5 SIMBOLOGIA As figuras a seguir apresentam o símbolo dos transistores NPN e PNP, indican- do a designação dos UCE UBE I E Figura 42 Símbolo do transistor NPN Agora, verifique o símbolo do transistor PNP. UCB UCE UBE E Figura 43 do transistor PNP Como você pôde perceber, a diferença entre os símbolos dos dois transistores é apenas o sentido da seta no terminal do emissor. Você encontrará esse tipo de simbologia constantemente nos diagramas elétricos automotivos, pois ao inter- pretar um circuito que trabalhe com um módulo de controle e comando, é co-</p><p>3 CIRCUITOS ELETRÔNICOS 53 mum que seja representado o diagrama interior do módulo, para que o reparador possa, assim, compreender de onde vem um determinado sinal e para onde ele deve seguir. 3.5.6 ASPECTO REAL DOS TRANSISTORES Os transistores podem se apresentar nos mais diversos formatos. Sendo que estes, geralmente, variam em função: a) do fabricante; b) da função da montagem; c) do tipo de montagem; d) da capacidade de dissipar calor. Observe os tipos de transistores. (TO-126) (TO-202 AC) (TO-220) (TO-59) (TO-60) (TO-63) (TO-3) (TO-12) (TO-17) (TO-18) (TO-39) (TO-46) (TO-72) (TO-107) (TO-92) (TO-1) (TO-5) Figura 44 Tipos construtivos de transistores Fonte: Adaptado de Eletrônica (2012) 3.5.7 FUNCIONAMENTO DO TRANSISTOR BIPOLAR No transistor bipolar, o controle da corrente entre o terminal coletor e o termi- nal emissor é feito injetando corrente no terminal da base. efeito transistor ocorre quando a junção coletor-base é polarizada reversa- mente e a junção base-emissor é polarizada diretamente.</p><p>54 FUNDAMENTOS DOS SISTEMAS ELETRÔNICOS AUTOMOTIVOS Uma pequena corrente de base é suficiente para estabelecer uma corrente entre os terminais de coletor-emissor. Essa corrente será tão maior quanto maior for a corrente de base, de acordo com o ganho. Note, a seguir. Coletor Coletor R R + + o Base Base Emissor Emissor Não conduzindo Conduzindo Figura 45 Funcionamento do transistor NPN Fonte: Adaptado de Fórum pcs(2012) Percebeu a importância dos conteúdos que você aprendeu sobre os transisto- res? Sem eles, dificilmente a evolução dos dispositivos eletrônicos teria aconteci- do! Vamos para novo estudo? Prepare-se para as pontes retificadoras. 3.6 PONTES RETIFICADORAS Você já parou para pensar como transformar corrente alternada em corrente contínua? Verifique, na sequência, como isto é possível. 3.6.1 RETIFICAÇÃO DE MEIA ONDA Retificação é o nome dado ao processo de transformação de corrente alterna- da em corrente contínua. A retificação é utilizada nos equipamentos eletrônicos com a finalidade de permitir que equipamentos de corrente contínua sejam ali- mentados a partir da rede elétrica que, por sua vez, opera em corrente alternada. A retificação de meia onda é um processo de transformação de corrente alter- nada em corrente contínua que permite o aproveitamento de apenas um semici- clo da tensão de entrada na carga.</p>