Tudo sobre a eletrônica analógica e eletrônica digital!

Eletrônica analógica e eletrônica digital

Quando falamos de automação, independente de ser a industrial, comercial ou residencial, nós precisamos entender sobre eletrônica, porque na automação trabalhamos diretamente com ela.

É de extrema importância sabermos como a eletricidade chega até nós e como podemos trabalhar com ela.

Sendo assim, neste artigo falaremos sobre os tipos de correntes que existem, como elas se comportam, entre outras coisas. Também trataremos a respeito dos dois tipos de eletrônica que existem atualmente: a analógica e a digital.
Divirta-se! 

O que é corrente contínua?

Corrente contínua é a forma que o fluxo de elétrons percorre, seguindo sempre uma direção. Antigamente, os cientistas acreditavam que ela tinha o mesmo sentido do elétron (ou seja: do negativo para o positivo).
Mas, outros especialistas descobriram que o sentido dela é oposto ao do elétron. Ao falar de corrente contínua, nós afirmamos que ela sempre iniciará no polo positivo e terminará no negativo. É o caso das baterias e das pilhas, por exemplo.

A corrente contínua pode ser trabalhada de duas formas. A primeira delas é a constante (uniforme), pois ela não sofre mudanças no decorrer do seu percurso. Ao medirmos em vários pontos diferentes, ela sempre terá o mesmo valor.

A segunda é  a pulsante, na qual se trabalha com pulsos elétricos. Ela varia em seus pontos, mas não muda a polaridade conforme o gráfico. 

Muitas vezes, essa corrente pulsante é proveniente de fontes de energia que transformam a corrente alternada em corrente contínua por meio de retificadores.  Apesar de muitos aparelhos utilizarem a corrente alternada (a que sai das nossas tomadas), normalmente, os circuitos elétricos só trabalham com correntes contínuas.

É muito comum você ver dentro desses circuitos um retificador para fazer a conversão. Como a corrente alternada está sempre mudando de polo, não é possível trabalhar com ela da mesma forma com que trabalhamos com a contínua (que possui pólos positivo e negativo). Por esse motivo, ela trabalha com fases.

Alguns dos símbolos de corrente contínua estão representados no desenho abaixo. Ela é caracterizada pelas letras CC ou DC. Sempre que um aparelho possuir um desses símbolos ou obtiver essa descrição, significa que necessita de alimentação através de corrente contínua (baterias, pilhas ou fonte de energia). 

Uma curiosidade sobre a corrente contínua. Ao ligar o pólo positivo diretamente no negativo – sem passar por nenhum circuito ou equipamento – ocorre um curto circuito. Sim, aquela faísca! Isso ocorre porque a velocidade que os elétrons percorrem é muita rápida.
Portanto, os pontos positivo e negativo necessitam de isolamento, de forma que um não tenha contato com o outro sem que passe por um curto circuito. 

O que é corrente alternada?

Já vimos que a corrente contínua não altera sua polaridade com o tempo. Já a alternada, tem esse fluxo alterado de tempos em tempos. Ela sempre trabalhará com a troca de polaridade. Sendo assim, ela não funcionará através de pólos positivo e negativo, mas sim com fases.
Essa corrente é bastante utilizada para abastecer a energia das nossas casas, pois seu envio é mais fácil. As concessionárias de energia costumam oferecer três tipos.

• Monofásica (possui só uma fase) que são as mais utilizadas em casas;
• Bifásica (com duas fases);
• Trifásica (três fases), muito utilizada nas indústrias.

A quantidade de fases altera a potência, o que permite mais equipamentos ligados ao mesmo tempo. 

Normalmente, quando trabalhamos com corrente alternada, nós escutamos sobre a grandeza Hertz (Hz). Esse nome representa a quantidade de ciclos da onda por segundo. Quando a corrente tem 60Hz, por exemplo, significa que ela fará a troca de polaridade 60 vezes por segundo.

Passando do pico mais alto até o pico mais baixo. Quando ela se encontra na linha do gráfico, significa que naquele ponto ela está nula (sem energia). Aí você pergunta: “Por que no caso das lâmpadas não conseguimos vê-la desligar?” Não é possível perceber, pois como explicado, os Hertz operam de forma tão rápida que é imperceptível aos nossos olhos.
A corrente alternada possui a descrição AC e seu símbolo é no formato de um til (~).

Diferença entre corrente contínua e corrente alternada

Vimos como cada uma se comporta nas suas respectivas definições. O que as diferencia é a forma como o fluxo de energia é transmitido. A contínua tem um fluxo em que a corrente passa do polo positivo para o negativo. Já na alternada, o fluxo muda de direção de tempos em tempos. 

Essa diferença deu muito pano pra manga. Quando Tesla trouxe a corrente alternada uma espécie de ‘guerra’ foi gerada para definir quem de fato a descobriu. Thomas Edison já trabalhava com corrente contínua, o que contribuiu para a descoberta da corrente alternada. Até hoje essa guerra é comentada.

Porém, a verdade é que as duas formas de corrente trouxeram benefícios para a humanidade. Eu acredito que não há porque tentar descobrir qual é a melhor, mas sim usufruir as duas opções da melhor forma possível . 
A corrente alternada é bastante útil para a transmissão de energia a longas distâncias. No decorrer do caminho ela não sofre perda considerável, diferentemente da contínua, que apesar de mais segura, possui algumas limitações.
Caso uma concessionária de energia quisesse trabalhar com correntes contínuas ela precisaria de praticamente uma usina em cada bairro ou setor. Embora a alternada seja bastante perigosa, pois a sua voltagem  pode matar facilmente as pessoas.Isso ocorre de fato.
O trabalho com esse tipo de energia é perigoso e exigem cuidados de segurança. Mas, se não fosse por ela, não teríamos fácil acesso a energia como temos. 
Já a corrente contínua é bastante útil para utilizarmos em equipamentos portáteis. Podemos levar nossas fontes de energia independente para onde quisermos. Porém, todos que possuem celulares sabem que esse tipo de energia tem uma duração um tanto quanto limitada.
Ainda bem que temos retificadores que fazem a conversão da corrente alternada para a corrente contínua (que costuma estar em aparelhos eletrônicos, fontes e carregadores). 

Curiosidade

Tesla  foi um grande inventor que fez muitas outras descobertas além da corrente alternada. Mas, eu gostaria de falar sobre um estudo que ele não teve a oportunidade de concluir: a polarização da terra.
Para que todos pudessem ter acesso a energia elétrica através do ar (como o wi-fi), sem precisar de fiação ou baterias. Hoje existem aparelhos que recarregam celulares sem a necessidade de um cabo.
Talvez tais aparelhos foram inventados com os poucos estudos de Tesla (já que ele guardava tudo na própria cabeça). Se você se interessou pelo assunto, vale a pena dar uma pesquisada. 

O que é eletrônica analógica?

A eletrônica analógica trabalha com intervalos de grandezas. Gosto muito de compará-la com uma torneira de água. Existem algumas que não têm opção de regulagem, mas a maioria (normais e antigas) têm.

Ela possui um ajuste que permite que você decida o volume de água. A torneira possui a opção totalmente fechada, parcialmente aberta e completamente aberta. É exatamente assim que a eletrônica analógica funciona. Ela possui um intervalo de amperagem (fluxo de energia que passará). 

A natureza costuma sempre trabalhar com grandezas analógicas, por isso a necessidade de eletrônica analógica. Já pensou se o mundo todo fosse preto ou branco? Seria impossível transmitir a realidade eletronicamente de forma mais precisa. 
A nossa voz possui grandeza analógica, assim como nossos ouvidos, o que nos permite cantar e apreciar uma boa música (ou não). Para que ela possa ser ampliada, nós usamos a eletrônica do microfone e da caixa de som.
Para que o microfone capte as oscilações da voz do cantor e a caixa de som transmita exatamente igual, nós teríamos que possuir aparelhos que oscilassem juntamente com ela. 
É aí que a eletrônica analógica trabalha. Quando o som é mais baixo, ela envia menos corrente de energia, o  que faz com que a caixa de som identifique e transmita uma voz mais baixa.
Quando a nota se eleva, ela envia mais corrente o que identifica um som mais alto. Sendo assim, a eletrônica analógica é a ciência que estuda as variações de potência em um circuito elétrico.

Elementos da eletrônica analógica

Na eletrônica analógica temos alguns elementos principais. O potenciômetro que trabalha com ajustes de resistências é um deles. Você lembra dos volumes de som de antigamente? Era uma rodinha que se virada para esquerda abaixava o volume e para a direita aumentava.

Essa rodinha é um potenciômetro. Conforme a mudança da sua resistência, ela proporciona um som mais alto ou mais baixo. Capacitores que têm a finalidade de acumular carga em seu interior. Bobinas são dispositivos que armazenam energia através do eletromagnetismo.

Com esses três exemplos já deu para entender que os elementos da eletrônica digital trabalham com potência. Para trabalhar com esses elementos é preciso ter um conhecimento das Lei de Ohm. 

Comunicação 4-20 mA

Então 4 a 20 mA significa a rangeabilidade (intervalo para se trabalhar) utilizado no equipamento analógico. Como foi explicado, o sistema analógico trabalha com variação. Lembra do exemplo da torneira? Quando se tem 4 mA, não temos energia alguma. Se temos 20 mA, significa que estamos no máximo possível. 
Vamos supor que temos um termômetro que transmitirá sua temperatura eletronicamente para um sistema. Para isso vamos usar um sinal analógico de 4 a 20 mA. Se a menor medição do termômetro é de 20 graus Celsius,  sempre que ele marcar essa temperatura transmitirá para o sistema 4mA.
O sistema identificará que se trata da temperatura mínima. O mesmo acontece com a temperatura máxima. As variações da amperagem são proporcionais a variação da temperatura. 

O que é eletrônica digital?

Eletrônica digital é a área que utiliza apenas dois pulsos em seus circuitos. Apesar de ser um ramo mais “novo”, ela é bastante usada na atualidade. Ela é primordial na computação, telecomunicação entre outros eletrônicos em geral. Nela trabalhamos apenas com dois estados que possuem várias formas  de serem chamados ligado/desligado, baixo/alto, verdadeiro/falso, entre outros. 

Quando você escuta sobre os binários dos computadores (aquelas sequências de 1 e 0) está sendo referido a eletrônica digital. Cada bit possui duas possibilidades: ligado =  1 ou desligado = 0. Quando o bit se junta com mais sete temos os bytes.

A combinação desses bytes envia informações para o computador, para que ele saiba o que deve fazer naquela situação. Nesse ponto que entram as lógicas das portas  and, or e not, com suas derivações nor e nand. 

Elementos da eletrônica digital

O transdutor é o responsável por transformar as variáveis físicas (como falado anteriormente, o nosso mundo trabalha muito com grandezas analógicas) em recursos computacionais que trabalham com elementos digitais. Eles fazem a interface entre o mundo analógico com o digital 
Temos também os conversores de sinais. Para converter sinal analógico para sinal digital, nós temos os conversores A/D. Já para converter sinal digital para analógico, nós temos os conversores D/A. 

Voltando ao exemplo inicial, no tópico de eletrônica analógica, no qual falamos sobre o cantor e o som que ouvimos. Vamos dizer que a aparelhagem do microfone e do alto falante é digital. Mas, a voz e o som são analógicos, certo?

Dentro da aparelhagem existe um conversor A/D que capta os sinais analógicos da voz para transmiti-la para digital, o que possibilita que você veja  no display ou qualquer interface que estiver utilizando. Porém, quando é passado para a caixa de som será preciso usar o conversor D/A para que possamos ouvi-lo de forma analógica. 

Temos também os chamados circuitos sequenciais. Entre eles o dispositivo Flip flop, que proporciona um armazenamento dos dados enviados das portas lógicas.

Conclusão

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Até mais.