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Prof. José Carlos

Feliz Natal e Próspero Ano Novo

Olá!

Final de ano é tempo de reflexão, e quero compartilhar o meu desejo para o ano que vem com todos aqueles que, como você, contribuíram para que em 2015 pudesse entregar um trabalho de qualidade e com dedicação.

Desejo a vocês um Natal repleto de alegrias e um 2016 de muitas realizações. E que no próximo ano possamos estreitar nosso relacionamento, para juntos desvendarmos os grandes desafios do mercado de trabalho em novos treinamentos.

Atenciosamente,

Prof. José Carlos.

Estrutura de um laboratório de eletrônica

Resolvi criar um artigo falando da necessidade de se criar novos conceitos para a construção de laboratórios técnicos dentro da norma de segurança exigida nos dias atuais.

O mundo tecnológico muda muito rapidamente, e os profissionais da área de tecnologia tem que ficar atentos a essas mudanças para não ficarem obsoletos.

Tenho reparado que alguns laboratórios técnicos, se é que podemos chamar assim, continuam iguais as “OFICINAS DE ELETRÔNICA DOS ANOS 80”.

Percebo que alguns profissionais relutam em mudar, criar novos conceitos, estruturar novos ambientes de trabalho, estudar as novas mudanças e oferecer treinamento a sua equipe de profissionais.

Também percebo que muitas vezes essa relutância é uma questão meramente financeira. O responsável pela empresa incorpora na planilha de despesas um eventual “investimento” em adequação do ambiente de trabalho e a preparação da sua equipe técnica.

Para se criar um local de trabalho dentro das normas de segurança exigidas, onde serão abertos e reparados equipamentos eletrônicos caros e de alta tecnologia, o investimento é relativamente pequeno. O custo para oferecer uma condição ideal de trabalho pode ser menor do que uma placa danificada.

Nesse novo ambiente de trabalho, algumas variáveis deverão ser controladas, as mais importantes são: Acesso de pessoas estranhas ao processo, temperatura e umidade relativa do ar e o controle da ESD.

Começando a montagem do laboratório.

1.   Primeira coisa que deverá ser feita após a escolha do local onde o laboratório deverá ser montado, é providenciar um bom aterramento e uma boa iluminação. Todas as bancadas, assim como os equipamentos de trabalho, (estação de solda, estação de retrabalho, fonte, etc) devem estar aterrados, e o local deverá ser grande o suficiente para o número de funcionários que ali irão trabalhar bem como possuir paredes claras com uma iluminação branca e fria.

2.   O piso não poderá ser de carpete, forração ou madeira. O correto seria o uso de placas de vinil dissipadoras de calor instaladas com epóxi condutor formando uma grande superfície condutora e então aterrado, algo muito caro para uma pequena empresa. Portanto, piso frio é o mais recomendado nesse caso.

3.   O local deverá ter temperatura e umidade relativa do ar controlada. Recomenda-se que a umidade seja mantida acima do padrão mínimo da indústria que é de 21% de umidade relativa do ar. Abaixo desse valor poderá haver um maior acumulo de cargas estáticas dentro do laboratório e nesse caso os ventiladores de íons devem ser usados. Em relação a temperatura, a recomendação para locais com equipamentos eletrônicos é de 21º C.

4.   A quantidade de materiais isoladores dentro de um laboratório deverá ser controlada, como por exemplo a permanência de caixas de papel ou papelão, sacos plásticos, principalmente sacos bolha branco, mantas de borracha entre outros materiais.

5.   Controle total sobre a ESD, e nesse tópico vou postar uma aula aqui no blog e no meu canal no youtube, falando sobre a eletricidade estática e seus efeitos nocivos a eletrônica.

Seguindo essas recomendações o laboratório estará adequado as normas de segurança para trabalho com equipamentos eletrônicos.

Até a próxima.

José Carlos

Criado material semicondutor tipo N com grafeno

Processadores menores, mais rápidos e mais versáteis representam uma busca constante para a indústria de informática. O futuro dos chips pode estar em um material insólito, o grafeno, como relata um novo estudo, publicado na edição (8/5) da revista Science.

Super grafeno

A pesquisa, conduzida por pesquisadores das universidades Stanford e da Flórida e do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, descreve avanços no uso do grafeno que poderão ajudar na aplicação dessas folhas com a espessura de átomos de carbono em computadores e outros dispositivos eletrônicos.

Descoberto em 2004, o grafeno é considerado o mais forte de todos os materiais. É também um dos tópicos mais quentes na física e química, por características particulares, como a reduzida espessura, e propriedades notáveis, como a excelente condução de eletricidade.

Semicondutor tipo N

No novo estudo, os autores conseguiram criar um dos dois tipos básicos de semicondutores usando o grafeno. O grupo montou e testou um transistor do tipo N feito de fitas de tamanho nanométrico (bilionésimo de metro) do material.

A conquista é importante, uma vez que os materiais semicondutores usados na indústria possuem duas formas - tipo N e tipo P -, que se referem à presença de elétrons ou de lacunas respectivamente - a corrente elétrica implica o movimento de elétrons, que precisam das lacunas para mudar de lugar.

Como semicondutores do tipo P de grafeno já haviam sido produzidos, agora os pesquisadores dispõem de todos os componentes fundamentais para a produção de novos processadores.

Desafios a vencer

"É claro que há ainda desafios enormes até que isso possa ser colocado em produtos, mas acho que o novo estudo terá um papel muito importante nesse processo", disse Jing Guo, da Universidade da Flórida, um dos autores da pesquisa.

"Nosso objetivo principal é encontrar uma nova maneira de modificar uma nanofita de grafeno de modo que ela seja capaz de conduzir elétrons. Trata-se de um requisito fundamental para que o material possa ser empregado na produção de dispositivos eletrônicos", disse.

Em busca de um sucessor para o silício

O entusismo pelo grafeno se deve a que, após décadas de uso, o chip de silício parece estar chegando ao seu limite. Se a evolução rumo a semicondutores cada vez menores, mais poderosos e mais baratos continuar, o que deve ocorrer, novos materiais precisarão ser encontrados.

A utilização do material nanotecnológico é objeto de pesquisa de diversos laboratórios no mundo. Em março, um grupo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts divulgou ter conseguido criar um chip de grafeno capaz de multiplicar sinais elétricos.

Guo e colegas montaram o primeiro transistor do tipo N feito de grafeno por meio do uso de um novo método que envolve afixar átomos de nitrogênio nas extremidades da nanofita, tornando-as mais lisas e capazes de fazer com que o transistor seja mais rápido.

"Usamos a química para poder lidar com os desafios que temos que enfrentar quando passamos para dimensões em escalas nanométricas. Esse trabalho é apenas o começo, mas ele indica que a química do grafeno é uma área rica para explorar o potencial desse material", disse Guo.

Bibliografia:

Inovação Tecnologica

N-Doping of Graphene Through Electrothermal Reactions with Ammonia

Xinran Wang, Xiaolin Li, Li Zhang, Youngki Yoon, Peter K. Weber, Hailiang Wang, Jing Guo, Hongjie Dai

Science

8 May 2009

Vol.: 324. no. 5928, pp. 768 - 771

DOI: 10.1126/science.1170335

Qual osciloscópio devo comprar?

Resolvi publicar em meu blog o que deve ser observado para adquirir um osciloscópio.

A compra de um osciloscópio é sem sombra de dúvida um verdadeiro investimento, por isso é importante analisar bem as características que devem ser observadas para não se arrepender depois.

No tempo dos osciloscópios analógicos não havia muito com o que se preocupar, o maior problema era com a largura de banda (BW), sem que não deixasse de se preocupar com a sensibilidade da entrada vertical e, evidentemente, escolher uma marca que tivesse credibilidade.

Hoje, a melhor opção, sem dúvida, é comprar um osciloscópio digital, primeiro o tamanho e o peso reduzido e segundo, por trazer embarcado muito mais recursos, que não se encontra em um osciloscópio analógico.

Largura de banda "BW"

A variável mais importante para a escolha deve ser o valor da largura de banda ou Band Width que costuma aparecer nos catálogos apenas como BW.

Se o dinheiro não for o problema, então compre logo a maior BW que você achar no mercado e certamente você terá um osciloscópio com uma infinidade de recursos adicionais, porém se a grana estiver curta é bom começar a entender exatamente o que significa BW no caso de um osciloscópio para fazer uma boa escolha, mas que caiba no seu orçamento.

Os engenheiros definem BW com a frequência mais alta na qual a amplitude do sinal de entrada sofre uma atenuação de 3 dB o que na prática corresponde a um erro de 30%.

Vou pegar como exemplo um sinal puramente analógico (uma onda senoidal) de 10 MHz e amplitude 1 Vpp.

Se a BW do osciloscópio for de 10 MHz o sinal aparecerá na tela com -3dB, ou seja, com 0,7 Vpp.

Então para ver este sinal qual deveria ser a BW do osciloscópio?

Fabricante como a Tektronix, recomenda que para sinais puramente analógicos a BW deva ser, no mínimo, o dobro da frequência que se deseja examinar, logo, neste caso, devera ser um osciloscópio de 20 MHz, no mínimo.

O ideal para um sinal analógico seria considerar uma BW três vezes maior e para um sinal digital cinco vezes maior.

Só que hoje nós vivemos em um mundo digital e a menos que você trabalhe com equipamentos estritamente analógicos, o que é quase impossível, você estará sempre se deparando com sinais digitais.

Para sinais de clock digitais a recomendação dos fabricantes é que a BW seja, no mínimo, cinco vezes a frequência de clock o que permitiria “enxergar” até o quinto harmônico e no nosso exemplo precisaríamos de um osciloscópio de BW igual a 50 MHz.

Sample rate ou taxa de amostragem

Outra variável importante que só existe nos osciloscópios digitais é a taxa de amostragem ou sample rate.

Este é um parâmetro um pouquinho mais complicado de entender, e para simplificar, vou começar dizendo que ele está relacionado à “velocidade” do osciloscópio em gerar as amostras a fim de produzir uma melhor resolução na exibição da forma de onda quando se trata de sinais complexos.

Um conceito importante em processamento de sinais digitais é dado pelo Teorema de Amostragem de Nyquist.

Em resumo este teorema diz que a frequência de amostragem deve ser maior que o dobro da frequência máxima do sinal a qual costuma ser chamada de frequência de Nyquist (fN).

No tópico anterior onde abordei a BW vimos que para analisar um sinal de frequência igual a BW do osciloscópio teríamos uma atenuação de 3dB, entretanto o fato do sinal ter sido atenuado não significa que as frequências acima da BW tenham “desaparecido” e, portanto, elas devem ser amostradas. Fabricante como Tektronix, por exemplo, recomenda um sample rate quatro ou cinco vezes maior que o BW especificado para que se possa ver o que está “escondido”.

Profundidade de memória

Um outro parâmetro que só iremos encontrar nas especificações dos osciloscópios digitais cujo termo original em inglês é memory depth.

O número máximo de amostras de um sinal que um osciloscópio pode colher está intimamente relacionado à profundidade de memória de aquisição que ele possui.

Mesmo que a “propaganda” anuncie uma alta taxa de amostragem (sample rate) ainda assim isto não garantirá que ele sempre utilizará esta alta taxa. Um osciloscópio exibe sua taxa mais rápida quando a base de tempo está ajustada para taxas de tempo mais rápidas.

Porém se a base de tempo for ajustada para faixas mais lentas, quando se deseja capturar maiores tempos de expansão do sinal, o osciloscópio automaticamente reduzirá sua taxa de amostragem em função de sua memória de aquisição disponível o que depende da profundidade de memória que ele possui.

Não irei me aprofundar nesse assunto por ser muito complicado o seu entendimento para quem não tem conhecimento mais profundo sobre o funcionamento do osciloscópio.

Resumo

É claro que o preço é um fator importante, mas deve-se pôr na balança tudo que falei aqui e analisar o que chamo de custo x benefício, e ponderar se a hora de comprar o seu osciloscópio é agora, ou esperar para juntar um pouco mais de dinheiro e não se arrepender depois.

Prof. José Carlos.

Medições em componentes eletrônicos parte 4

Ola!

Depois de um tenebroso inverno, darei continuidade ao artigo sobre medições em componentes eletrônicos parte quatro, e dessa vez estudaremos o transistor "MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor)".

O transistor Mosfet é o componente semicondutor mais importante fabricado atualmente, e também o mais sensível a ESD, é conhecido como transistor unipolar porque a condução de corrente acontece por apenas um tipo de portador (elétron ou lacuna), dependendo do tipo do Mosfet, de canal n ou de canal p, sendo o canal n o mais comum por apresentar menor perda e maior velocidade de comutação devido a mobilidade dos elétrons. O nome “efeito de campo” decorre do fato do mecanismo de controle do componente ser baseado no campo elétrico estabelecido pela tensão aplicada no terminal de controle (Gate/Porta).

Simbologia do MOSFETs:

Tem como grande vantagem a alta velocidade de comutação e boa eficiência em baixa tensão. O transistor Mosfet de potencia é o switch mais usado para baixa tensão (menos de 200 V). Pode ser encontrado em diversas fontes de alimentação, conversores DC/DC, controle de motor em baixa tensão e controles de potencias luminosas (backlight).

Quando usar MOSFETs:

  1. Frequências altas (acima de 50 kHz);

  2. Tensões muito baixas (< 500 V);

  3. Potências baixas (< 1 kW) .

                                                                 Mosfet canal N

Medindo com o multímetro DIGITAL.

O teste desse componente e bem simples e pode ser feito pelo multímetro digital na escala de diodo e continuidade. Devido a sua característica de possuir um Gate isolado de Dreno e Source pelo oxido de silício, não deveremos encontrar condução entre Gate e Dreno e Gate e Source em nenhum dos lados (medido fora da placa), acontecendo condução indicara que o transistor esta danificado (curto). 

Se a leitura for feita diretamente na placa deveremos considerar o circuito associado em seus terminais, portanto o multímetro poderá marcar algum valor.
O que não poderá acontecer e esse valor encontrado estar próximo de zero, isso indicaria um curto no componente.

Medindo com o multímetro ANALÓGICO.

Coloque a chave seletora do multímetro analógico na escala de 10K, e verifique se o gate (G) conduz com algum dos terminais restantes dreno (D) e source (S). Se o gate conduzir com algum dos terminais o transistor MOSFET esta em curto.

Observe que aplicando a ponta preta no gate, o MOSFET dispara (canal N). ou seja passa a conduzir nos dois sentidos entre dreno e source. E aplicando a ponta vermelha no gate ele volta a sua condição inicial, ou seja conduz só no sentido do diodo interno.

Até a proxima.

Nova tecnologia pode regenerar tela rachada de celular

Já imaginou ter a tela do celular recuperada após uma queda que tenha causado dano? Uma tecnologia desenvolvida na Universidade de Bristol, na Inglaterra, promete oferecer a capacidade da tela do celular se regenerar após alguma fragmentação leve.

A tecnologia foi desenvolvida a partir de microesferas carregadas de um agente químico baseado no carbono. Quando a superfície é danificada, um líquido é liberado para preencher as fissuras. Ele endurece e fica invisível, reparando a rachadura. 

O inventor da técnica criada inicialmente para a indústria de aviação, Duncan Wass, disse que ela poderia ser utilizada em telas de smartphones, ainda que para isso fossem necessários mais alguns anos de pesquisa. 

O pesquisador compara sua invenção ao sistema de coagulação sanguínea de uma pessoa quando sofre um corte. Ainda, segundo ele, a técnica oferece uso ilimitado e até a indústria de cosméticos se interessou. 

Wass acredita que sua técnica poderia ser incorporada a smartphones e outros dispositivos em cerca de cinco anos, mas para isso uma grande empresa do setor precisaria investir para viabilizar os custos. Não seria viável num curto prazo competir com a tecnologia usada atualmente nos visores, porque encareceria demais o produto final.

Fonte: Forbes