Desenho Técnico

Elétrico e

EletrônicoProfº: Fabio Curty

Índice

Introdução ........................................................ 1•A padronização dos desenhos técnicos............ 1•A evolução do Desenho Técnico............................. 2•Material................................................................... 2•Algumas Técnicas de Manuseio.......................... 3•Uso da Régua “ T “.................................................. 3•RECOMENDAÇÕES...... 4•Esquadros.... 4•Traçando linhas verticais................. 5•Traçando linhas horizontais.............. 5•Formatos de Papel.................. 6•Caligrafia Técnica.................... 7•Padrão Vertical........ 7•Padrão Inclinado (75º)....... 7•Proporções..................... 8•Legenda....................... 8•Geometria - Figuras Planas............ 10•Geometria - Espacial........... 11•Prismas....... 11•Pirâmides e Troncos... 12•Cones e Troncos...... 13•Cilindro e Esfera.......... 13•Introdução II (Elétrica)......................... 14•Diagramas elétricos........................................... 17•Lampada Tomada e Interruptor Simples....................... 18•Lampada e Interruptor de duas seções.......................... 18•Lâmpada e Dois Interruptores Paralelos (Three-Way)... 20•Lâmpada, Dois Interruptores Paralelos (Three-Way) e um•Intermediário (Four-Way)............................................... 21•Aparelhos de Sinalização (campainha e cigarra)............ 22•Ligações de Lâmpadas • Fluorescentes.......................... 23•Desenho Eletroeletrônico ............................................. 24•Desenho Eletroeletrônico Predial................................... 24•Desenho Eletroeletrônico Predial (exemplos)................ 25•Projeto de instalações • de residência........................... 27•Desenho Eletroeletrônico • Industrial............................. 28•Desenho • Eletroeletrônico............................................ 29•Diagrama elétrico de potência....................................... 29•Diagrama • elétrico de Comando................................... 30•Diagrama de Desenho Eletrônico.................................. 30•Componente de um diagrama elétrico........................... 30•Símbolos literais............................................................. 31•Diagrama Esquemático • Elétrico Industrial................... 32•Diagrama Unifilar............................................................ 32•Diagrama Multifilar.......................................................... 32•Diagrama Funcional (Elementar)................................... 33•Circuito Principal ou de Força........................................ 33•Circuito Auxiliar ou de Comando.................................... 33•

Layout de Montagem de paineis elétricos..................... 34•Identificação de Bornes em Diagramas • de Interligação 35•Diagrama eletrônico........................................................ 36•Desenho de diagrama eletrônico.................................... 36•Desenho de esquema de blocos.................................... 36•Desenho de esquema • simplificado............................... 37•Desenho de esquema completo..................................... 37•Desenho de vista • de localização.................................. 38•Esquema de fiação......................................................... 38•Esquema de chapeado “ desenho de • circuito impresso “ 39•Desenho de circuito impresso (PCI)............................... 39•Circuito impresso............................................................ 39•Trilhas de circuito impresso............................................ 39•Ilhas • de circuito impresso............................................. 40•Formato do desenho de ilhas (para PCI de única face).. 40•Posicionamento das trilhas de circuito impresso............. 40•Desenho de Leiaute • de circuito impresso..................... 41•Critérios para a criação de placa de circuito impresso PCI 41•O primeiro critério............................................................. 41•Segundo critério................................................................ 41•Terceiro critério................................................................. 41•Projeto de placas de circuito impresso............................ 42•Unidade Imperial Métrica................................................. 42•Encapsulamento.............................................................. 43•Componentes PTH ......................................................... 43•Compoentes SMD .......................................................... 45•Pads E Vias (PTH) ......................................................... 46•Trilhas ............................................................................ 46•Dicas básias de desenho ............................................... 47•Passo a Passo Desenho da PCI ................................... 50•Dimensionamento da largura do • desenho das trilhas... 53•Leiaute para • circuito impresso...................................... 54•Leiaute de mapa de componentes “ top “....................... 54•Leiaute do lado • de solda “ botton “............................... 55•Leiaute de quadro • de distribuição (QD)........................ 56•Leiaute de • painel de comando...................................... 57•Simbologia de • Instalações Elétricas.............................. 58•Simbologia Eletrônica...................................................... 63•Outros Símbolos.............................................................. 72•Exercícios........................................................................ 73•Projeto Final..................................................................... 77•Tabela Cod Cores Resistores.......................................... 78•Bibliografia....................................................................... 79•

Introdução:

A padronização dos desenhos técnicos•

O desenho técnico é uma forma de expressão gráfica que tem por finalidade arepresentação de forma, dimensão e posição de objetos de acordo com as diferentesrequeridas pelas diversas modalidades de engenharia e também da arquitetura. Utilizando-se de um conjunto constituído por linhas, números, símbolos e indicações escritasnormalizadas internacionalmente, o desenho técnico é definido como linguagem gráficauniversal da engenharia (civil, mecânica) e da arquitetura. Assim como a linguagem verbalescrita exige alfabetização, a execução e a interpretação da linguagem gráfica do desenhotécnico exige treinamento específico, porque são utilizadas figuras planas (bidimensionais)para representar formas espaciais. Conhecendo-se a metodologia utilizada para elaboraçãodo desenho bidimensional é possível entender e conceber mentalmente a forma espacialrepresentada na figura plana. Na prática pode-se dizer que, para interpretar um desenhotécnico, é necessário enxergar o que não é visível e a capacidade de entender uma formaespacial a partir de uma figura plana é chamada visão espacial.

Para transformar o desenho técnico em uma linguagem gráfica foi necessáriopadronizar seus procedimentos de representação gráfica. Essa padronização é feita por meiode normas técnicas seguidas e respeitadas internacionalmente. As normas técnicas sãoresultantes do esforço cooperativo dos interessados em estabelecer códigos técnicos queregulem relações entre produtores e consumidores, engenheiros, empreiteiros e clientes.Cada país elabora suas normas técnicas e estas são acatadas em todo o seu território portodos os que estão ligados, direta ou indiretamente, a este setor. No Brasil as normas sãoaprovadas e editadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT, fundada em1940. Para favorecer o desenvolvimento da padronização internacional e facilitar ointercâmbio de produtos e serviços entre as nações, os órgãos responsáveis pelanormalização em cada país, reunidos em Londres, criaram em 1947 a OrganizaçãoInternacional de Normalização (International Organization for Standardization – ISO). Quandouma norma técnica proposta por qualquer país membro é aprovada por todos os países quecompõem a ISO, essa norma é organizada e editada como norma internacional. As normastécnicas que regulam o desenho técnico são normas editadas pela ABNT, registradas peloINMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial) comonormas brasileiras - NBR e estão em consonância com as normas internacionais aprovadaspela ISO.

O estudo de desenho técnico apresentado será com intuito de dar condição ao aluno aacompanhar, entender e interpretar os elementos que compõe os circuitos e esquemáticosde eletricidade e eletrônica não indo muito além, porém dando condição e base para senecessário continuidade aos estudos.

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A evolução do Desenho Técnico•Como em todos os ramos conhecidos da indústria, serviços, comércio entre outros o

desenho técnico eletrônico vem passando por uma grande mudança influenciada pelainformática e tecnologia. O surgimento ao longo dos anos de ferramentas de criação,simulação e desenvolvimento de circuito vem mudando drasticamente a forma de criaçãodo projetistas que trabalham cada vez mais em ambientes virtuais de desenvolvimento tantopela facilidade que essa ferramentas oferecem, quanto pela necessidade de mercado queexige soluções cada vez mas dinâmicas e atualizadas com o contexto atual.

Ferramentas como Multisin da National Instruments, Proteus da Eletronic Labs, Eagleda Cadsoft colocam o desenvolvedor em contato com um ambiente de desenvolvimentovirtual que da total controle do projeto gerando a documentação necessária, verificando ospadrões e normas e executando o projeto em virtualização de seu funcionamento permitindoajustes e correções que poderiam em alguns casos inviabilizar ou até mesmo por todo umprojeto por agua a baixo. Possibilitam desde a descrição conceitual, passando pela análisedos componentes e tecnologias, diagramação esquemática, simulação, criação da PCI (placade circuito Impresso), geração dos arquivos para confecção do produto e modelo 3D parapré-aprovação e ideia da aparência real do produto pós produzido.

Isso leva a um produto de menor custo, sujeito a menos erros, maior flexibilidadepara modificações e adequações a novas necessidade.

do autor.

Material

• Par de esquadros em acrílico sem graduação;

• Lapiseira 0,5 ou 0,7 – grafite tipo HB;

• Borracha de vinil;

• Compasso de metal;

• Escala Triangular (Escalímetro) com a s escalas 1:100, 1:50, 1:20, 1:25, 1:75, 1:125;

• Fita crepe;

• Bloco Prancha Formato A4 ;

• Lixa para apontar o compasso;

• Gabarito para Desenho Tridente E-25.

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Algumas Técnicas de Manuseio•

Para traçados apoiados em esquadro ou régua,o grafite jamais deverá tocar suas superfícies, evitandoassim indesejáveis borrões.

Para conseguir isso, incline ligeiramente alapiseira/lápis conforme a figura ao lado.

O grafite do compasso deverá ser apontado emforma de cunha,sendo o chanfro voltado para o ladocontrário da ponta seca, conforme o ilustrado abaixo:

Uso da Régua “ T “•

A régua “T” será utilizada sempre de modo horizontal, e seu manuseio se dará com amão que não utilizamos para desenhar, ou seja, se o indivíduo é destro, deverámovimentá-la com a mão esquerda e vice-versa.

Com a régua “T” procede-se o traçado de linhas horizontais. Para o traçado de linhasinclinadas e/ou horizontais, servirá como base para os esquadros, que deslizarão apoiadossobre a mesma.

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RECOMENDAÇÕES:

• O antebraço deve estar totalmente apoiado sobre a Prancheta;

• A mão deve segurar o lápis naturalmente, sem forçar, e também estar apoiada na prancheta;

• Deve-se evitar desenhar próximo às beiradas da prancheta, sem o apoio do antebraço;

• O antebraço não estando apoiado acarretará um maior esforço muscular, e, emconseqüência, imperfeição no desenho;

• Os traços verticais, inclinados ou não, são geralmente desenhados de cima para baixo;

• Os traços horizontais são feitos da esquerda para a direita.

Esquadros•

Pode-se demarcar diversos angulos conjugando os esquadros:

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Traçando linhas verticais com os esquadros:

Traçando Linhas Horizontais com os esquadros:

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Formatos de Papel•

Observação: Todas as dimensões da tabela acima tem como unidade mm

Relação do tamanho dos formatos de papel.•

Os formatos de papel recomendados pela A.B.N.T. e suas respectivas margens são osseguintes:

Designação Dimensões(mm)(Largura x Altura)

Margem (mm) Espessurada linha

(mm)Esquerda Direita Superior Inferior

A0 1189 x 841 25 10 10 10 1,4

A1 841 x 594 25 10 10 10 1,0

A2 594 x 420 25 7 7 7 0,7

A3 420 x 297 25 7 7 7 0,5

A4 210 x 297 25 7 7 7 0,5

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Caligrafia Técnica.•

Padrão Vertical.•

Padrão Inclinado (75º).•

As letras e algarismos que compõe a caligrafia utilizada no desenho técnico seguemnormatização da A.B.N.T. (Associação Brasileira de Normas Técnicas).

Abaixo as duas formas de caligrafia a serem utilizadas.

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Proporções.•

A tabela abaixo apresenta as relações de proporção para letras e algarismos.•

Legenda.•

Exemplo:

A legenda deve estar situada sempre no canto inferior direito, em todosos formatos de papel, à exceção do formato A4, no qual a legenda se localizaao longo da largura da folha.

Dimensões da legenda:

- Formatos A0/ A1 : L = 175 / H = variável;

- Formatos A2/ A3/ A4 : L = 185/ H = variável.

Dimensões Valores mm

Altura letras maiúsculas 3,5 5 10

Altura letras minúsculas 2,5 3,5 7

Distância entre as linhas de base 5 7 14

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As legendas utilizadas nas indústrias variam de acordo com o padrãoadotado por cada uma delas, como se pode observar na figura abaixo:

A legenda consiste de:

1 - Título do desenho

2 - Número

3 - Escala

4 - Firma

5 - Data e nome

6 - Descrição dos componentes: - quantidade - denominação- peça- material, normas e dimensões

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Geometria - Figuras Planas•

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Geometria - Espacial•

Os prismas são classificados de acordo com o número de lados dospolígonos das bases e conforme a inclinação das arestas laterais em relação aosplanos das bases.

De acordo com a base, temos:- Prisma Triangular: as bases são triângulos;- Prisma Quadrangular: as bases são quadriláteros;- Prisma Pentagonal: as bases são pentágonos;- Prisma Hexagonal: as bases são hexágonos;

Conforme a inclinação das arestas, temos:- Prisma oblíquo é aquele cujas arestas laterais são oblíquas

aos planos das bases;- Prisma reto é aquele cujas arestas laterais são

perpendiculares aos planos das bases.As faces laterais de um prisma oblíquo são paralelogramos.As faces laterais de um prisma reto são retângulos.

- Prisma regular é um prisma reto cujas bases são polígonosregulares.

Prismas:

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Pirâmides e Troncos:•

A base da pirâmide é a base maior do tronco e a secção é a base menordo tronco.

A distância entre os planos das bases é a altura do tronco.

As pirâmides podem ser classificadas de acordo com a base como:- Pirâmide Triangular, a base é um triângulo;- Pirâmide Quadrangular, a base é um quadrado;- Pirâmide Pentagonal, a base é um pentágono;- Pirâmide Hexagonal, a base é um hexágono,

e assim por diante.- Pirâmide Regular é aquela cuja base é um polígono regular.Conforme a inclinação das arestas, temos:

- Pirâmide oblíqua é aquela cuja aresta que corresponde à altura (VO), temsua extremidade inferior localizada fora do centro do plano da base;

- Pirâmide reta é aquela cuja aresta que corresponde à altura (VO), temsua extremidade inferior localizada no centro do plano da base.

- Tronco de Pirâmide é a pirâmide seccionada por um plano paralelo à base.Também podem ser retos ou oblíquos.

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Cones e Troncos:•

Cilindro e Esfera:•

Conforme a inclinação das arestas, temos:- Cones ou troncos de cone oblíquos são aqueles cuja aresta que

corresponde à altura , tem sua extremidade inferior localizada fora do centro doplano da base ;

- Cones ou troncos de cone oblíquos são aqueles cuja aresta quecorresponde à altura , tem sua extremidade inferior localizada fora do centro doplano da base ;

Conforme a inclinação das arestas, temos:- Cilindros oblíquos são aqueles cujas arestas laterais (geratrizes)

são oblíquas aos planos das bases;- Cilindros retos são aqueles cujas arestas laterais (geratrizes) são

perpendiculares aos planos das bases

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Introdução II (Elétrica)•Quando vamos executar uma instalação elétrica qualquer, necessitamos

de vários dados como: localização dos elementos, percursos de uma instalação,condutores, distribuição da carga, proteções, etc...

Para que possamos representar estes dados, somos obrigados a utilizar aplanta baixa do prédio em questão. Nesta planta baixa, devemos representar, deacordo com a norma geral de desenhos NB-8 da ABNT, o seguinte:

− a localização dos pontos de consumo de energia elétrica, seus comandos e indicações dos circuitos a que estão ligados;

− a localização dos quadros e centros de distribuição; − o trajeto doscondutores e sua projeção mecânica (inclusive dimensões dos condutos e caixas);

− um diagrama unifilar discriminando os circuitos, seção dos condutores, dispositivos de manobra e proteção;

− as características do material a empregar, suficientes para indicaradequabilidade de seu emprego tanto nos casos comuns, como emcondições especiais.

Como a planta baixa se encontra reduzida numa proporçao 50 ou 100vezes menor, seria impossível representarmos os componentes de uma insta-lação tais como eles se apresentam abaixo.

Seria trabalhoso e desnecessário desenhá-lo em tamanho menor, por isso,utilizamos uma forma de diagrama reduzido, denominado esquema unifilar, ondeos dispositivos de comando, proteção, fontes de consumo, condutores etc.,sãorepresentados como nos exemplos abaixo:

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Estes e outros símbolos são normalizados pela ABNT através de normasespecíficas.

Este esquema unifilar é somente representado em plantas baixas, mas oeletricista necessita de um outro tipo de esquema chamado multifilar, onde semostram detalhes de ligações e funcionamento, representando todos os seuscondutores, assim como símbolos explicativos do funcionamento, como demon-stra o esquema a seguir:

Para o eletricista, o modelo de uma instalação elétrica não lhe adianta, poisum prédio dificilmente é igual a outro, apesar das ligações serem semelhantes.

O desenho de esquemas elétricos conforme normas recomendadas pelaABNT é uma linguagem que deve ser conhecida tanto pelos engenheiros comopelos projetistas e eletricistas; portanto, é indispensável a todos os que sededicarem ao ramo específico da eletricidade.

O estudo destes esquemas objetiva capacitar o educando a ler, interpretare executar esquemas de circuitos elétricos, a fim de que possamos transportar oque foi escrito pelo projetista, sob forma de desenho na planta baixa, para a obraa ser executada.

Os desenhos das plantas de arquitetura, dos detalhes, etc., são feitos nãocom as dimensões reais, pois exigiriam um papel do tamanho daquilo que esta-mos desenhando. No caso de uma planta baixa, seria tão grande que não caberiano cômodo, além de difícil de ler.

Desenhamos aquilo que desejamos, reduzindo todas as dimensões pro-porcionalmente segundo uma escala. Podemos, por exemplo, reduzir todas igual-mente 10 vezes. Temos neste caso uma escala de 1:10 (lê-se: um para dez).

Fica claro, portanto, que a escala é uma relação entre a dimensão usadapara representar um objeto no desenho e a sua dimensão real.

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Alguns exemplos servirão para clarear os conceitos.

1o Exemplo - Um objeto tem 10 metros de comprimento. Se seu compri-mento for representado num desenho por 1 metro, qual foi a escala usada?

2o Exemplo - Sabemos que a escala usada numa planta baixa é 1:50.Medindo, no desenho, a largura de uma sala encontramos 3,4 cm. Qual a dimen-são real da sala?

3o Exemplo - Um terreno está sendo representado em escala num de-senho. Se o terreno de 12 metros está representado no desenho por 24 centímet-ros, qual a escala usada no desenho?

3,4 cm x 0,5 = 1,7 metros3,4 cm representam 1,7 metros.

Obs.:Escala de 1:50 (a mais comum em arquitetura).Cada metro no desenho corresponde a 50 metros reais ou seja:1 cm --------------------- corresponde a---------------------------- 0,5m

Medimos com o metro sobre o desenho 4,7 cm. Isto corresponde a 4,7 x0,5 = 2,35 m. Devemos, portanto marcar na obra 2,35 m.

Escala de 1:100Cada metro no desenho corresponde a 100 metros reais, ou seja:1 cm ---------------------corresponde a------------------------------ 1mMedimos com o metro sobre o desenho 6,9 cm. Devemos marcar na obra

6,9 x 1 = 6,9 m.

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Escala de 1:20Cada metro no desenho corresponde a 20 metros reais, ou seja:1 cm ---------------------corresponde a------------------------------ 0,2 mMedimos com o metro sobre o desenho 6,75 cm. Devemos marcar na obra

6,75 x 0,2 = 1,35.

Escala de 1:25Cada metro no desenho corresponde a 25 metros reais, ou seja:1 cm ---------------------corresponde a------------------------------ 0,25 mMedimos com o metro sobre o desenho 35,4mm ou 3,54cm. Devemos mar-

car na obra 3,54 x 0,25 = 0,885m ou 88,5cm.

Esquema MultifilarDiagramas elétricos•

Esquema Unifilar

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Lampada Tomada e Interruptor Simples:•

Esquema Multifilar

Esquema Unifilar

Lampada e Interruptor de duas seções:•

Esquema Multifilar

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Esquema Unifilar

Quando deserjamos representar, num esquema unifilar, um grupo delâmpadas em um mesmo ponto (lustre), devemos ndicar, ao lado do símbolo delâmpadas, o número de lâmpadas do grupo na ordem de acendimento.

Exemplo: Um lustre com 3 lâmpadas, em que uma seção acenda 2lâmpadas e outra seção, comande a terceira lâmpada.

Esquema Multifilar

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Esquema Unifilar

Esquema Multifilar

Lâmpada e Dois Interruptores Paralelos (Three-Way)•

Esquema Unifilar

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Lâmpada, Dois Interruptores Paralelos (Three-Way) e um•Intermediário (Four-Way)

Esquema Multifilar

Esquema de Funcionamento

Esquema Unifilar

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Aparelhos de Sinalização (campainha e cigarra)•

Esquema Multifilar

Desenho Multifilar

Esquema Unifilar

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Ligações de Lâmpadas Fluorescentes•

Na prática, chamamos de lâmpada fluorescente, a um conjunto compostode lâmpada propriamente dita, reator, suporte e calha, se for de partida rápida.O tipo “convencional” ainda é composto por um “starter”.

Para que possamos ligar este conjunto à rede, é necessário que interligue-mos seus componentes. Esta operação só será possível mediante a leitura doesquema de ligação afixado no reator, sendo que este esquema varia conformeo tipo de reator e seu fabricante.

Abaixo, vemos alguns exemplos de esquemas de ligação de reatores.

Ligação de reator simples, tipo “convencional”.

Ligação de reator duplo, tipo “convencional”.

Ligação de reator duplo, tipo “partida rápida”.

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Desenho Eletroeletrônico•

Desenho Eletroeletrônico Predial•

O desenho elétrico ou eletrônico é uma representação do circuito elétricoque define o seu tipo ou o sistema para o qual foi projetado. Esta representaçãodeve possuir uma informação completa dos elementos que compõem um circuitoelétrico. O desenho elétrico de uma instalação elétrica predial, por exemplo,mostra a disposição dos componentes, as conexões de fiação elétrica, alocalização de lâmpadas, tomadas, interruptores e os valores de potênciadissipada na carga, entre outras informações que facilitam a interpretação ecompreensão de seu funcionamento.O desenho elétrico ou eletrônico devemostrar as disposições dos componentes e das conexões de fiações elétricasnum plano cujos elementos estão representados por símbolos gráficos simplifi-cados e padronizado pela norma vigente no país.

O desenho eletroeletrônico se divide basicamente em três grupos:- Predial;- Industrial;- Eletrônicos.

O desenho eletroeletrônico Predial se refere a um diagrama elétrico de umainstalação de quadro de força com sistema de proteção, distribuição de fiaçãoparametrizada em todas as dependências do prédio, potência de cargas(lâmpadas), localização de tomadas etc. O desenho deve conter todas asinformações necessárias para a sua compreensão a fim de facilitar a execuçãoda instalação elétrica do prédio sempre em conformidade com a norma vigentedo país. O tamanho e o número de folhas para o desenho podem ser definidosde acordo com a dimensão e complexidade da instalação predial a ser proje-tada.A figura abaixo mostra um desenho de diagrama elétrico predial com a dis-tribuição de cargas com respectivas tomadas e interruptores nas dependênciasde uma residência.

Os projetos de instalações são constituídos de planta(s) baixa(s) e/oucortes esquemáticos. O traçado será executado – tanto para a planta baixa,quantopara os cortes – sempre com linhas finas estreitas. O desenho da plantabaixadeve ser simplificado, com a omissão de informações gráficasdesnecessáriaspara o projeto em si, como representação de portas, pisos elouças. Tais elementos “poluiriam” visualmente o desenho, e poderiam tornarconfusa a comprensão e a leitura do mesmo. O elemento prioritário nesse casoserá sempre o traçado das instalações, que devem estar em destaque atravésda mais absoluta clareza. Dessa forma, o traçado referente aos elementosrelativos às instalações bem como suas especificações e dimensionamento(caixas, eletrodutos,etc.) será executado através de linhas cheias .

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Desenho Eletroeletrônico Predial (exemplos).•

Exemplo de uma planta geral de instalação de luz de residência. Trata-sede instalação tubulada em eletrodutos, alimentada por sistema monofásico.

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Exemplo de uma planta geral de instalação de luz com instalação abertaem isoladores “cleat”.

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Projeto de instalações de residência.•Exemplo de projeto:

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Desenho Eletroeletrônico Industrial•Existe uma variedade de tipos de desenhos eletroeletrônicos considerados

industriais. Os desenhos eletroeletrônicos industriais podem se referir a umarepresentação gráfica desde o fornecimento de energia pela concessionária atétoda a instalação produtiva e administrativa de um departamento industrial.

Por exemplo, um motor de uma máquina produtiva acionado por umsistema elétrico de comando pode ser considerado um desenho eletroeletrônicoindustrial. A figura abaixo mostra o desenho de um sistema de comando de ummotor de um dispositivo industrial.

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Desenho Eletroeletrônico•No campo de eletroeletrônica, os desenhos de diagramas elétricos de

equipamentos e sistemas elétricos podem ser divididos em dois grupos:- Diagrama elétrico de potência;- Diagrama elétrico de comando.

Diagrama elétrico de potência:Dentre inúmeros desenhos de circuitos elétricos de potência temos

um exemplo de um sistema elétrico de geração, transmissão, e distribuição deenergia elétrica. A representação pode ser de forma simplificada em diagramaem blocos de forma a mostrar a distribuição das tensões específicas de umafonte de potencial energético, geração e suas ramificações até o consumidor.

Podemos citar como um dos desenhos eletroeletrônico de potência maisconhecido o de sistema de acionamento de motores monofásicos ou trifásicosonde o acionamento da etapa de potência é feito através um sistema de comandoremoto Na figura abaixo está mostrado um diagrama de potência.

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Diagrama elétrico de Comando•

Diagrama de Desenho Eletrônico•

Componente de um diagrama elétrico•

São considerados desenhos de diagrama eletrônico os que se referem aoscircuitos constituídos por grupos de componentes, tais como resistores,capacitores, indutores e semicondutores ou sistemas similares.

A simbologia empregada nos desenhos de eletrônica é normalizada nasérie NBR da ABNT.

Os componentes são representações de elementos que formam um circuitoelétrico, tais como, equipamentos, conjuntos ou subconjuntos, e podem serrepresentados por símbolos gráficos em um diagrama elétrico ou eletrônico. Oscomponentes são representações de elementos que formam um circuito elétrico,tais como, equipamentos, conjuntos ou subconjuntos, e podem ser representadospor símbolos gráficos em um diagrama elétrico ou eletrônico.

Obs.: Nesse ponto do estudo é de extrema importância que o aluno faça download do resumo “ Simbolo-gia e aparência dos componentes.” o mesmo encontra-se na aba Eletrônica/analise de circuito/leituras e apostilas,facilitando a relação simbolo aparência física dos componentes.

O desenho de um sistema de comando é um circuito elétrico formado deelementos de acionamentos de baixa potência, ou seja, a carga é o próprioelemento que forma o circuito. A finalidade deste circuito é obter uma isolaçãoelétrica entre o operador e a máquina de potência durante a manobra deacionamento. O acionamento de carga de potência baixa pode ser direto e paraas cargas de potências altas o acionamento deve ser remoto. O diagrama elétricode comando é representado por símbolos de componentes como segurançasfusíveis, relé de proteção termomagnético, contatores, botoeiras, etc. e não sãorepresentados por símbolos de componentes de potência que operam comcorrentes e tensões elevadas e principalmente em cargas indutivas ou capaciti-vas em Corrente Alternada. A figura abaixo mostra, como exemplo, um circuitode comando básico para acionamento de um elemento de potência.

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Símbolos literais•Os símbolos literais são formados por uma letra maiúscula inicial colocada

ao lado dos componentes, seguida de uma numeração, formadas por letras oucombinações alfanumérica para particularizar cada elemento do circuito (NBR5280 de Abril de 1983). Deve-se seguir a orientação, numerando os componentesde cima para baixo e da esquerda para a direita do diagrama esquemático. Afigura abaixo mostra o circuito elétrico de acionamento de um motor com exemplode aplicação dos símbolos literais.

O diagrama elétrico de comando e potência define o tipo de componenteatravés de seus símbolos literais como, por exemplo:

S1 = Botoeira 1;S2 = Botoeira 2;K1 = Contator 1.Os símbolos literais facilitam a localização do elemento ou componentes e

a sua posição no circuito elétrico.

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Diagrama Esquemático Elétrico Industrial•Destinado a facilitar o estudo e a compreensão do funcionamento de uma

instalação ou parte dela. Os elementos do diagrama dispõem-se de forma quepossam facilitar sua interpretação e não seguindo a disposição espacial real. Istoquer dizer que diversos elementos condutores de corrente e os dispositivos decomando e proteção estão representados conforme a sua posição no circuitoelétrico e independente da relação construtiva destes elementos. Os diagramasesquemáticos são classificados em 3 tipos:

Representação simplificada, geralmente unipolar das ligações, sem o cir-cuito de comando, onde só os componentes principais são considerados. Emprincípio todo projeto para uma instalação elétrica deveria começar por um dia-grama unifilar.

É a representação da ligação de todos os seus componentes e condutores.Em contraposição ao unifilar, todos os componentes são representados, sendoque a posição ocupada não precisa obedecer a posição física real em que se en-contram. Como ambos os circuitos, (principal e auxiliar) são representados si-multaneamente no diagrama, não se tem uma visão exata da “função” dainstalação, dificultando, acima de tudo a localização de uma eventual falha, numainstalação de grande porte.

Diagrama Unifilar•

Diagrama Multifilar•

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Diagrama Funcional (Elementar)•

A medida que os diagramas multifilares foram perdendo a utilidade, foramsendo substituídos pelos funcionais. Este tipo de diagrama representa comclareza os processo e o modo de atuação dos contatos, facilitando acompreensão da instalação e o acompanhamento dos diversos circuitos na lo-calização de eventuais defeitos.

Basicamente o Diagrama Funcional é composto por 2 circuitos: como ja ciatado•acima porem veremos agora um pouco mas detalhadamente.

Circuito Principal ou de Força:Onde estão localizados todos os elementos que tem interferência di-

reta na alimentação da máquina, ou seja, aqueles elementos por onde circula acorrente que alimenta a respectiva máquina.

Circuito Auxiliar ou de Comando:Onde estão todos os elementos que atuam indiretamente na abertura,

fechamento e sinalização dos dispositivos utilizados no acionamento da máquina,em condições normais e anormais de funcionamento.

Os diagramas funcionais são os mais importantes do ponto de vista deprojeto, permitindo obter uma idéia de conjunto sobre o sistema de comandoadotado, que é a base de partida, proporcionando os dados fundamentais paraa posterior realização dos diagramas de interligação, nos trabalhos de montagemcomo também a preparação da lista de materiais.

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. Layout de Montagem de paineis elétricos.•

O Layout de montagem constituem um documento importante para orientara montagem, localização e reparação de falhas em todos os equipamentos queconstituem uma instalação elétrica.

O layout que envolva máquinas, equipamentos elétricos, i n s t a l a ç õ e s ,etc., deve refletir a distribuição real dos dispositivos,barramentos, condutores,etc., e seus elementos separados, como indicar os caminhos empregados paraa interconexão dos contatos destes elementos.

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Identificação de Bornes em Diagramas de Interligação•

Se duas ou mais partes de uma instalação estão interligadas entre si porcondutores, estes são ligados em ambos os lados a blocos terminais (régua debornes). Tanto os terminais quanto os conjuntos de bornes são identificados porletras e números. Para os condutores, foi escolhido o critério da identificação doseu destino em cada borne de conexão. Observe o exemplo abaixo que repre-senta uma interligação de 3 réguas de bornes com suas respectivas numerações.

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Diagrama eletrônico•

Desenho de diagrama eletrônico.•

Desenho de esquema de blocos•

O esquema de blocos é uma representação do circuito desenhada porlinhas simples em figuras geométricas, e nela estão contidas as informaçõesfuncionais básicas, interligadas por setas que indicam o curso do sinal atravésdo sistema ou do circuito elétrico do dispositivo.A figura abaixo mostra um circuito eletrônico na forma de esquema de blocos.

Nas atividades que envolvem projetos eletrônicos, o uso da expressãográfica de esquemas é muito importante para a simplificação da complexidadede um circuito elétrico que utiliza numerosos componentes e dispositivos.

A representação do circuito elétrico em seus diversos tipos facilita aslocalizações reais dos dispositivos do projeto e das partes dos componentes.

No desenvolvimento de um projeto eletrônico a documentação deve conterdesenhos de diagramas eletrônicos em forma de esquemas de bloco, simplescom descrição do funcionamento básico da etapa do projeto e uma descriçãofuncional detalhada dos componentes com o desenho de esquema eletrônicocompleto.

O desenho de esquema completo deverá servir para a montagem ouexecução do projeto. O diagrama eletrônico pode ser simples e ou completo, etem a finalidade de interpretação do funcionamento do circuito de forma simplescomo bloco ou de forma funcional como de componente.

O diagrama eletrônico pode ser apresentado basicamente das seguintesformas de desenhos esquemas:

- Esquema de blocos;- Esquema simplificado;- Esquema completo;- Esquema de vista de localização;- Esquema de fiação;- Esquema de chapeado.

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Desenho de esquema simplificado•

Desenho de esquema completo•

O esquema simplificado é um desenho de circuito elementar representadoatravés de símbolos gráficos, que não mencionam valores de componentes, masindicam as ligações básicas necessárias à compreensão de seu funcionamento.O esquema simplificado tem por finalidade facilitar a compreensão defuncionamento de circuito elétrico ou eletrônico.A figura abaixo mostra um circuito elétrico simplificado de um comando de sensorpor Opto-switch.

O esquema completo é um diagrama elétrico que possui todas asinformações identificadas, quanto à numeração e valores. O esquema completodeve possuir as descrições do circuito elétrico devidamente inscrito na legenda,assim como, suas alterações e especificações para proporcionar todas as infor-mações necessárias à compreensão do seu funcionamento. A figura a seguir mostra um exemplo de esquema elétrico completo.

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Desenho de vista de localização•

Esquema de fiação•

O esquema de vista de localização é um desenho que identifica adisposição dos componentes ou das peças que constituem o aparelho,mostrando as suas localizações. Como o desenho requer muito tempo para serelaborado, esse tipo de desenho pode ser feito com auxílio de uma foto. Sobrea foto são adicionadas as identificações, mostrando a disposição e a localizaçãodos componentes.Na figura abaixo temos um desenho de esquema de vista de localização de umaplaca de circuito impresso.

O esquema de fiação é o desenho que informa como e onde estãolocalizados e identificados os componentes, nos quais as ligações sãofeitasatravés de fios condutores. É um diagrama esquemático que mostra ocircuito como se vê e é chamado também de esquema funcional. Nesse tipo dedesenho os componentes do circuito elétrico estão identificados conforme ogrupo ao qual pertencem com seus respectivos símbolos literais.

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Esquema de chapeado “ desenho de circuito impresso “•

Layout “Leiaute”•Layout: é uma palavra inglesa, muitas vezes usada na forma portuguesa leiaute",que significa plano, arranjo, esquema, design, projeto.

Desenho de circuito impresso (PCI)•

Circuito impresso•

Trilhas de circuito impresso•

Antes de iniciar o desenho de circuito impresso apresentaremos conceitosbásicos importantes na elaboração desse circuito. Pois, dependendo do leiautedo circuito impresso é necessário que o projetista tenha um profundoconhecimento da natureza elétrica do projeto.

O circuito impresso é constituído por uma placa de isolante, sobre a qual éadicionado um laminado de cobre impresso que interliga os componentes docircuito elétrico. O nome circuito impresso é dado ao sistema devido a sua grandesemelhança com uma impressão gráfica.

As trilhas são constituídas por um conjunto de desenhos de filetesdestinados a interconectar os componentes do circuito elétrico.

O desenho de esquema de chapeado é conhecido como desenho decircuito impresso. Os desenhos de circuitos impressos são representações deligações feitas entre a traçagem e seus componentes devidamente identificados.A figura a seguir mostra um desenho de esquema de chapeado ou circuitoimpresso de um circuito eletrônico.

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Ilhas de circuito impresso•

Formato do desenho de ilhas (para PCI de única face)•

Posicionamento das trilhas de circuito impresso•

Os desenhos de ilhas são formados por várias “bolinhas” na extremidadeou em pontos estratégicos das trilhas, contendo um furo. Esses furos servempara fixar os terminais dos componentes, à qual vai fixado através da soldagemapós a fabricação da placa de circuito impresso.

O efeito da indutância é causado pelo posicionamento do desenho dastrilhas no desenho da placa de circuito impresso. Este efeito é bem maisimportante que os efeitos causados pela capacitância produzida entre as trilhas,embora possa parecer contrário.

Para desenhar as ilhas de um leiaute de PCI pode-se escolher o formatoredondo ou retangular. Os desenhos de ilhas devem possuir uma área útil emtorno do furo, capaz de proporcionar uma boa soldagem do terminal docomponente. Embora não exista uma regra para dimensionar o tamanho da ilhaé conveniente faze-la proporcionalmente maior que o desenho das trilhas. Aescolha do tamanho da ilha deve ser feita de acordo com o componente e odiâmetro do furo.

O dimensionamento da ilha com uma área de soldagem muito pequenanão proporciona uma boa soldagem o que pode provocar o descolamento dolaminado pelo aquecimento da solda durante a soldagem do componente. Demodo geral, aconselha-se que o diâmetro da ilha seja o dobro da largura da pista.

A configuração dos filetes depende de vários fatores específicos. O principalé a própria natureza do projeto do circuito impresso, a que se destina, ou seja,para cada circuito existem diferentes detalhes que devem ser consideradosquando da elaboração do formato das trilhas condutoras.

Dependendo da natureza do projeto, o posicionamento do desenho dastrilhas no leiaute de PCI pode ser fator importante no funcionamento do circuitoapós a sua confecção.

Desta forma, o projetista deve possuir conhecimento detalhado do circuitoelétrico para desenhar a configuração das trilhas e escolher a melhorconfiguração a fim de obter uma boa qualidade de funcionamento do circuito apósa execução do projeto.O posicionamento do desenho das trilhas pode causar dois efeitos que são:

- Efeito da indutância entre as trilhas;- Capacitância entre as trilhas.

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Desenho de Leiaute de circuito impresso•

Critérios para a criação de placa de circuito impresso PCI.•

A distribuição dos componentes sobre a placa num desenho de leiaute decircuito impresso nunca deve ser feita aleatoriamente. Ao contrário, deveobedecer a vários critérios, entre os quais são importantes a simplificação dotraçado e a obediência aos parâmetros elétricos do circuito eletrônico a que sedestina.

O primeiro critério, mais simples e lógico, é a distribuição doscomponentes nos leiautes da placa de circuito impresso que deve ser feita deforma a manter a mesma disposição dos componentes do diagrama elétrico.Deve formar um desenho homogêneo, ou seja, comos componentes distribuídosde forma a evitar aglomerações ou espaços vazios. O desenho de leiaute deveser elaborado com o mínimo possível de trilhas longas ou dando voltas, obtendodesta forma, caminhos de ligações mais curtos entre os componentes.

Segundo critério é que o projetista de circuito impresso deve possuirrazoável conhecimento de eletrônica, para que possa identificar a natureza docircuito, se é de alta ou baixa freqüência, se possui correntes elevadas, se édigital ou analógico,etc.

Terceiro critério a se levar em conta, são as distâncias entre os elementos(componentes) do circuito e a possível interação entre eles, tais comoefeito térmico, capacitância entre elementos, efeito eletromagnético, irradiaçãode sinais de radiofreqüência (osciladores e geradores de clock), etc.

Se não forem levados em consideração estes critérios na elaboraçãodo desenho da placa de circuito impresso (PCI ) pode haver perturbaçõesimprevisíveis no funcionamento do circuito após a elaboração do leiaute

da placa de circuito impresso.

Embora existam circuitos que funcionam perfeitamente mesmo semontados em placa de circuito impresso com os componentes distribuídosaleatoriamente num leiaute, ou seja, de forma que a montagem seja do tipo“ qualquer jeito”, determinados circuitos, principalmente circuitos de altafreqüência, só podem ser testados e melhorados quando já montados em placa,refazendo-se novamente o desenho de leiaute da PCI após o teste.

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.PROJETO DE PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO.•Para garantir um perfeito funcionamento e durabilidade, o projeto de um

circuito eletrônico deve contemplar um bom desenho da placa de circuitoimpresso (PCI). O desenho, a espessura de trilhas e a disposição doscomponentes na placa de circuito devem seguir regras para assegurar que odiagrama esquemático do circuito se comporte como desejado e que as normasde compatibilidade eletromagnética1 sejam respeitadas.

O desenho de uma PCI é baseado no diagrama esquemático do circuito, oqual é feito em um software adequado. Dependendo da complexidade do projetoo circuito necessitará ser simulado e até mesmo montado para garantir querealmente funcionará. Após o projeto do circuito com todos os seus componentes,é hora de desenhar a PCI. Os programas profissionais de projeto permitem queas conexões do diagrama esquemático sejam exportadas para o software dedesenho (no caso do PROTEUS, o ARES). Neste ponto, entram as habilidadesde desenho e conhecimento técnico do desenhista.

A unidade mais empregada ainda é a polegada, assim a maioria doscomponenteseletrônicos possui suas dimensões nessa unidade, bem como astrilhas e vias nos softwares de desenho. A polegada é chamada de unidade im-perial enquanto o milímetro é a unidade métrica. A Tabela abaixo apresenta a re-lação entre essas unidades e os nomes usuais encontrados.

100 mils é o valor de referência no desenho dos encapsulamentos doscomponentes (distância entre pinos), seguido de suas frações, como 50, 75e 200 mils, por exemplo. Para os desenhos a regra geral é sempre usar aunidade imperial.

1 O circuito projetado não pode produzir interferência em outros equipamentos, nem sofrer interferência externa,sendo que os níveis de ruído produzidos devem respeitar normas específicas.

UNIDADE IMPERIAL E MÉTRICA•

Imperial (polegada) Métrica (mm) Nome usual

1 25,4 (2,54cm) 1 inch pitch ou pitch

0.2 5,08 0.2 inch pitch ou pitch

0.1 2,54 100 mils ou 100 th (thou)

0.05 1,27 50 mils ou 50 th (thou)

0.01 0,25 10 mils ou 10 th (thou)

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Encapsulamento•

Os invólucros dos componentes eletrônicos ou encapsulamentos estãodisponíveis em bibliotecas fornecidas com o software de desenho. Todavia, tododesenhista acaba criando seus próprios componentes, pois muitos não existeme outros necessitam ser alterados para se adequar às necessidades do projeto.Existem dois tipos de componentes eletrônicos, os que utilizam terminais queatravessam a placa de circuito impresso (PTH - Plated Through-Hole, inseridoatravés de furo) e os componentes que são soldados na superfície da placa (SMD– Surface Mount Device, dispositivos de montagem na superfície). Todo desen-hista deve se familiarizar com o nome dado aos diversos encapsulamentos parapoder definir que tipo de componente será empregado na montagem da placa.

Os encapsulamentos são desenhados conforme espaçamento entre ospinos do componente, sendo representados por pads. Para componentes PTH,os pads indicam o cobre em torno do pino do componente e o diâmetro do furopor onde o pino será inserido. Para componentes SMD, os pads são áreas decobre que ficarão na superfície da placa para a soldagem dos terminais do com-ponente. O encapsulamento também apresenta o desenho que será impressosobre a PCI, o que facilita a identificação do tipo de componente eletrônico,fornecendo referência para a sua solda e orientação.

Abaixo são apresentados alguns exemplos de encapsulamentos para ca-pacitores eletrolíticos e cerâmicos, com seus respectivos nomes. Observar queas distâncias entre os pinos são dadas em mils (th).

Para resistores o tamanho do encapsulamento está geralmente associadocom a potência que será dissipada pelo mesmo. Na Figura abaixo sãoapresentados exemplos, com os respectivos nomes, para resistores PTH.

Componentes PTH•

Encapsulamento para capacitores eletrolíticos e cerâmicos PTH.

Encapsulamento para resistores PTH.

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Da mesma forma que os resistores, para os diodos, o tamanho doencapsulamento está relacionado com a capacidade de dissipação de potência(no caso dos diodos, também com a capacidade de condução de corrente).Alguns exemplos são apresentados na Figura abaixo, nos desenhos o retângulomenor do encapsulamento indica o catodo do diodo.

Abaixo são apresentados alguns encapsulamentos para componenteseletrônicos de 3 terminais, tais como: transistores, triacs, tiristores, reguladorese sensores. A sequência dos pinos é indicada pelo desenho do encapsulamento.

Uma grande parcela de circuitos integrados com mais de 3 pinos empregao encapsulamento duplo em linha (DIL – Dual In Line), conforme exemplos daFigura abaixo.

Para concluir os exemplos de encapsulamentos PTH, na Figura abaixo sãoapresentados exemplos de barras de pinos em linha simples e dupla.

Encapsulamento para diodos PTH.

Encapsulamento para componentes eletrônicos de 3 terminais.

Circuitos integrados com encapsulamento duplo em linha.

Encapsulamento para barra de pinos.

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Componentes SMD•

Os componentes de superfície são feitos para serem soldados na superfíciedas placas de circuito impresso, apresentando tamanho inferior aos componentesPTH de mesma funcionalidade. Assim, eles são adequados para a miniaturizaçãode circuitos eletrônicos, permitindo a produção de PCIs extremamente pequenas.Entretanto, sua solda manual é complicada, exigindo ferros de solda com pontasbem finas ou equipamentos especiais. Quando a placa de circuito impressoempregar componentes SMDs e a solda dos mesmos for manual (com ferro desolda) é importante aumentar o tamanho usual dos pads dos encapsulamentos,facilitando, assim, a soldagem.

Na Figura abaixo são apresentados exemplos de encapsulamentos usuais paracomponentes passivos, a maioria para capacitores e resistores (0402 → 1512),um transistor (SOT23) e um diodo (DSM). O tamanho do componente tem relaçãocom a potência que os mesmos podem dissipar. Quanto menor o componente,mais difícil é a sua solda manual.

Os circuitos integrados SMD possuem uma infinidade de encapsulamento,incluindo componentes com pinos na parte de baixo, formando uma matriz depontos (BGA - Ball Grid Array, soldado somente com máquina). Na Figura abaixosão apresentados dois encapsulamentos comuns para circuitos integrados: oTQFQ (Thin Quad Flat Pack), empregado, por exemplo, no microcontroladorATmega32 do kit ATmega++; e o encapsulamento SOIC (Small-Outline IntegratedCircuit) empregado em uma infinidade de circuitos integrados, tais como: ADCs,D/As, amplificadores operacionais e circuitos de lógica digital.

Encapsulamentos SMD: componentes passivos 0402 – 2512, SOT23 para transistor e DSM para diodo.

Exemplos de encapsulamentos de circuitos integrados SMD.

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Pad´s E Vias (PTH)•

Trilhas•

Como comentado, o pad descreve o cobre em torno do pino de umcomponente (neste caso, PTH). É o local onde será realizada a solda docomponente e por onde o pino será inserido. Portanto, o pad possui um furointerno. Quando se desenha uma PCI deve-se ter o cuidado de não se erraras dimensões dos pads, senão se torna muito difícil atravessar os pinos doscomponentes pelos furos. Existem basicamente três tipos de pads: os circulares(DILCC), os quadrados (DILSQ) e os retangulares (STDDIL). Na Fig. D.9 sãoapresentados algumas configurações de pads circulares e quadrados, o primeironúmero descreve a dimensão externa do pad, o segundo o diâmetro do furo(em mils).

Pads PTH, X-Y (X = diâmetro ou largura externa, Y = diâmetro do furo interno, em mils).

As vias são similares aos pads, entretanto, são empregadas para realizarconexões elétricas em placas com mais de uma superfície de cobre. Servem,portanto, para ligar eletricamente as trilhas da parte superior da placa às trilhasda parte inferior, ou de camadas intermediárias se houverem.

Dimensões usuais de vias são: 40-15 th, 50-20 th, 60-20 th, 70-20 th,80-20 th. Como não será transpassada por pino, o diâmetro interno da via émenor que o dos pads. É boa prática manter o diâmetro das vias igual ao dobroda largura da trilha que conecta. Em frequências elevadas as vias maiorespossuem maior indutância, por isso, devem ser evitadas.

Trilha é o caminho de cobre sobre a superfície da placa do circuito impressopor onde as correntes elétricas do circuito fluirão. Quanto menor o cumprimentoda trilha, menor será sua resistência, capacitância e indutância intrínseca. Quantomais espessa, maior sua resistência mecânica e elétrica. Na Fig. D.10 são apre-sentadas as trilhas usuais empregadas em PCIs. Quando menor o tamanho datrilha, mais difícil e caro é o seu processo de fabricação.

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Trilhas e suas larguras.

Distância mínima entre trilhas de acordo com a diferença de potencia que estarão sujeitas.

ERRADO CERTO

Uma questão importante no desenho das trilhas é a distância entre trilhasadjacentes ou entre pontos eletricamente distintos. A distância é empregada deacordo com a diferença de tensão entre os pontos em questão. A Tabela abaixoapresenta a distância mínima entre trilhas para diferentes potenciais elétricos aque possam estar submetidas; a mesma distância vale para os pads, vias, etc.Geralmente é bom aumentar essas distâncias, melhorando o isolamento entreas trilhas.

Tensão (DC ou AC de pico) Distância entre trilhas

0-30 V 0,1mm 8 mils

31-50 V 0,6mm 25 mils

51-100 V 1,5mm 60 mils

101-170V 3,2mm 150 mils

171-250V 6,4mm 300 mils

251-500 V 12,5mm 500 mils

Dicas básicas de Desenho eletrônico•A seguir são apresentadas inúmeras regras para um bom desenho da placa

de circuito impresso. As regras ou são de estética ou de compatibilidadeeletromagnética. É bom compreender que toda regra pode ter exceções desdeque se saiba o que se está fazendo. Com a prática, as técnicas de desenho vãosendo aperfeiçoadas e os desenhos terão uma melhor aparência e organização,apresentando também, robustez elétrica e mecânica.

- Organizar os componentes na PCI empregando simetria sempreque possível. A disposição dos componentes deve ser bem pensada, de acordocom as questões elétricas, de fixação da placa após montada e conforme serárealizada a solda (automatizada).

- Dispor os componentes com ligações entre si o mais próximopossível. Conexões curtas.

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- O dimensionamento das trilhas, vias e pads devem ser adequadosaos componentes, tensões e correntes que estarão presentes no circuito.

- Empregar polígonos nas trilhas sempre que possível.

- Empregar trilhas de maior espessura sempre que possível (aespessura de uma única trilha pode diminuir e aumentar, dependendo dodesenho).

- Nos planos de alimentação utilizar a maior área de cobre possível.- No desenho das trilhas, evitar mudanças de direção com ângulos

de 90° ou outros que não 45°. O padrão é 45° e não deve ser alterado. Esteângulo melhora o desenho da placa e suas características elétricas evitandoefeitos resistivos.

- Separar espacialmente circuitos de potência de circuitos digitais.- Separar terra digital de terra analógico. A interconexão entre estes

terras pode ser realizada em um ou mais pontos. Depende das questões decompatibilidade eletromagnética.

- Se possível, os circuitos digitais de maior frequência devem ficarlocalizados no centro da placa.

- Para placas com mais de uma superfície de cobre, criar planosindependentes de terra e alimentação (VCC). Quando a placa possuir apenasduas faces, pode ser criado apenas um plano de terra.

- As trilhas de alimentação devem ser bem dispostas no desenho: se forem críticas, devem ser as primeiras a ser desenhadas. Procurar distribuirhomogeneamente as correntes elétricas ao longo do circuito de cobre. As trilhasde terra e alimentação devem ser as mais largas possíveis e ainda devem estarpróximas, evitando laços de corrente.

ERRADO CERTO

ERRADO CERTO

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- Evitar trilhas de potência ao longo da extensão da placa. Se a placativer uma entrada de tensão alternada e uma saída de baixa tensão, uma deveestar de um lado da placa e outra, do outro.

- Evitar a proximidade entre trilhas de potência e sinal e mesmo dealta potência e baixa potência. Caso o cruzamento das vias não puder serevitado, em placas com mais de uma face de cobre, cruzar perpendicularmentevias de sinal e de potência. Regra geral: vias de sinal e potência devem estarafastadas.

- Aumentar a espessura do cobre próximo a terminais, vias, etc, sem-pre mantendo a estética. Isto melhora as características elétricas da trilha com ocomponente que faz contato e aumenta a robustez mecânica para retrabalhosde soldagem.

- Não deixar planos de cobre isolados sem conexão ao terra do cir-cuito.

- Aterrar a carcaça metálica de componentes que as tenham, taiscomo: cristais osciladores, dissipadores e blindagens.

- Em placas de face simples usar, preferencialmente, ligações comfios externos (jumpers) com orientação vertical e horizontal. Jamais fazer estasligações entre pinos de componentes, é necessário colocar pads para isto.

- Capacitores de filtro para ruídos de alta frequência, os chamadoscapacitores de desacoplamento (geralmente de 100 nF), só tem utilidade se sãocolocados próximo ao circuito integrado que devem proteger.

- Se o circuito trabalhar em freqüências elevadas, onde ocomprimento das trilhas é próximo ao comprimento de onda dos sinaisempregados, muito das considerações acima terão que ser avaliadas. Questõesde compatibilidade eletromagnética (emitir ruído elétrico ou sofrer interferênciade ruídos externos) podem exigir desenhos fora do senso comum, com estéticaruim, mas que apresentam as características elétricas desejadas.

- Dependendo da complexidade do circuito, pode ser empregada umaplaca de face simples (cobre em somente um dos lados), dupla face (cobre emambos lados) ou com N camadas, formando um sanduíche. Quanto mais simplesa placa, menor é o seu custo. O viés da placa de face simples é a quantidade dejumpers que a mesma pode exigir e a sua menor robustez elétrica. Tudo vaidepender do custo benefício do projeto.

- As placas podem ser feitas de fenolite (um tipo de papel impregnadocom resina) ou fibra de vidro, com espessuras de 1 mm, 1,6 mm (padrão), 1,8mm e 2,5 mm. As melhores são as de fibra de vidro e, obviamente, as mais caras.

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Passo a passo desenhando uma PCI•Desenhar o diagrama esquemático do circuito tendo a PCI em mente.

Testar e ter certeza da funcionalidade do circuito. Nas Figuras abaixo sãoapresentados exemplos de desenho de um mesmo diagrama esquemático: umruim e outro bom. Em um diagrama esquemático as linhas de conexão devemapresentar simetria, organização e serem capazes de expressar com clareza asligações elétricas.

Transferir as ligações elétricas, o chamado netlist, para o software deconfecção da PCI. A Figura abaixo apresenta esta etapa: observar aorganização dada aos componentes conforme o diagrama.

ERRADO

CERTO

Diagrama esquemático de circuitos eletrônicos: a) desenho confuso e b) desenho organizado.

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Organizar os componentes na placa - etapa fundamental. Deve-segastar um bom tempo dispondo da melhor forma os componentes eletrônicos naplaca, pois isto facilitará e garantirá uma boa qualidade no desenho final. A Figuraanterior apresenta uma boa organização. A organização, também depende dolocal onde a placa será fixada. Dependendo do software empregado é possívelvisualizar tridimensionalmente como ficará a montagem da placa comodemostrada abaixo.

Imagem tridimensional da disposição dos componentes eletrônicos na PCI.

Utilizar a ferramenta do software de desenho para a geraçãoautomática das trilhas e conexões do circuito. Após isto, desfazer as trilhas evoltar ao passo 3 até obter uma melhor organização das ligações elétricas.

Após a geração automática das trilhas, refazer manualmente trilhapor trilha, de acordo com as regras de desenho. Um bom desenho é feitomanualmente, jamais de forma automática. Nas figuras que seguem éapresentado o desenho da PCI para o circuito da pagina anterior.

Na PCI errada percebe-se o descuido com os ângulos das trilhas,diferentes de 45°, o emprego de uma mínima área de cobre e conexões malfeitas. Já na PCI certa é utilizada uma maior área de cobre, com o emprego depolígonos e trilhas largas; as conexões são robustas e eletricamente eficientes.

ERRADO CERTO

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Depois de desenhadas as trilhas, colocam-se os planos de terra e al-imentação. Isto permite uma melhor distribuição das correntes ao longo da placa,como apresentado na Figura abaixo.

O plano de terra ou alimentação pode ser maciço (cobre contínuo) ouquadriculado e possuir conexões nos pads para facilitar a soldagem (relieve pins),as quais são importantes quando a placa será soldada automaticamente. Existecerta controvérsia sobre qual forma de plano é melhor: se maciço ouquadriculado. Sob transformadores, o plano quadriculado deve ter melhorresultado na diminuição das correntes parasitas (correntes de Foucault).

Detalhes finais: revisão das regras empregadas e desenho da parteimpressa da placa (silkscreen). A parte impressa é muito importante para amontagem e uso da PCI, pois contém dados, como: a numeração doscomponentes, nomes de pinos e outras funcionalidades. Deve conter o nome ounúmero da placa, data e versão do projeto, bem como a assinatura do desenhista.Estas informações podem ser feitas no cobre da placa. Uma placa que se prezadeve ser assinada!

Conferir calmamente todo o trabalho, incluindo a revisão das conexõeselétricas entre os componentes eletrônicos.

Nas PCIs acima, para uma melhor visualização, a superfície do desenhonão foi espelhada. A superfície de cobre na prática estará na parte inferior daplaca e os componentes serão colocados na parte superior, lembrando que essassão placas de face simples.

Ambos os modelos estão corretos, porem houve um maior cuidado pelo projetista na segunda PCI.

PCI com um plano de terra maciço, PCI com plano de terra quadriculado e relieve pins.

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Dimensionamento da largura do desenho das trilhas•A largura e a extensão do desenho das trilhas, assim como o diâmetro do

desenho das ilhas de conexão não deve ser uma escolha aleatória. Sabe-se, porexemplo, que, quanto maior a largura das trilhas, maior será a confiabilidade docircuito impresso, embora nem sempre seja possível respeitar totalmente estedetalhe, principalmente quando se deseja projetar circuitos impressos com altadensidade de componentes.

Na verdade, a largura da trilha depende da ordem de grandeza dascorrentes envolvidas no circuito.

O efeito causado pela circulação da corrente elétrica no condutormanifestase de duas formas, devido à resistência elétrica da trilha:

- Criação de uma diferença de potencial (queda de tensão);- Dissipação de calor por efeito JOULE (dissipação de potência).

CORRENTE LARGURA DA TRILHA (mil/th) LARGURA DA TRILHA (mil/th)

(A) para 1 oz para 2 oz

1 10 5

2 30 15

3 50 25

4 80 40

5 110 55

6 150 75

7 180 90

8 220 110

9 260 130

10 300 150

Oz é a espessura do cobre depositada sobre o laminado (fenolite, fibra de vidro,composite etc).

A espessura do cobre do laminado é especificado pelo fabricante de placa de circuitoimpresso, o mais comum é 1 oz.

Exemplificando, para uma largura de trilha de 30 mils, usando-se uma placa comespessura de 1 oz, essa trilha suportará 2 A.

Esses efeitos devem ser considerados na elaboração do leiaute da PCI, pois podemser prejudiciais ao funcionamento dos circuitos após a sua confecção e montagem.

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Leiaute para circuito impresso•

Leiaute de mapa de componentes “ top “•

O mapa de componentes é conhecido como desenhos de simbologia. Estedesenho é o leiaute de componentes que será impresso na superfície da placade circuito impresso e serve para a identificação dos componentes que vão serinseridos na placa de circuito impresso durante a montagem do circuito.

O mapa de componentes é conhecido como desenhos de simbologia. Estedesenho é o leiaute de componentes que será impresso na superfície da placade circuito impresso e serve para a identificação dos componentes que vão serinseridos na placa de circuito impresso durante a montagem do circuito.

O desenho de leiaute para circuito impresso pode ser traçado pelo métodomanual sobre a prancheta utilizando réguas, gabaritos, decalques e tintananquim sobre folhas especiais para de desenho.

No entanto, com o advento da tecnologia da informática existem inúmerosSoftwares de eletrônica que auxiliam no desenho de esquemas elétricos edesenhos de leiautes da PCI.

Esses programas são destinados a projetos de eletrônica e geram toda adocumentação necessária para a fabricação da PCI.

O Software de eletrônica é uma ferramenta poderosa que gera além detodos os leiautes da PCI, lista de material, arquivos para os furos de inserçãode componentes em máquinas de comando numérico computadorizado (CNC),relatórios etc. permite também converter desenhos de esquema elétrico emdesenhos de leiaute da PCI ou vice-versa de forma automática.

Para a fabricação da placa de circuito impresso pelo processo manual dedesenhos de leiaute são necessários basicamente;

- Desenho de leiaute de mapa de componentes;- Desenho de leiaute do lado da solda.

Através destes leiautes desenhados pelo método manual podem se geraros demais documentos para a fabricação da PCI.

Em caso de utilização de software de eletrônica, os desenhos de leiautedemapa de componentes e de leiaute do lado da solda geram automaticamentetodos os demais documentos necessários para a fabricação da PCI.

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A figura abaixo mostra um leiaute de componentes de uma PCI.

Leiaute do lado de solda “ botton “•É o traçado condutor do lado da placa onde será efetuada a soldagem dos

componentes, soquetes, terminais, etc. Esta face é a face oposta à do mapa decomponentes. No caso de uma placa de dupla face, o lado da solda pode ser naface de componentes.

Para elaborar o traçado do lado da solda devemos tomar certos cuidadosquanto ao acabamento do traçado, do dimensionamento das trilhas e outroscritérios.

Nos desenhos feitos manualmente, tanto o leiaute de mapa de compo-nentes ou leiaute do lado da solda devem ser desenhados na escala de 4:1 ou2:1 para posteriormente serem reduzidos à escala 1:1 a fim de reduzir as imper-feições do traçado manual.

Na elaboração de leiautes por meio de software de eletrônica a escalausada é de 1:1

retirado do site te1.com.br

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Na figura abaixo temos um exemplo de um desenho de leiaute do lado da soldade umaPCI. Esta face é oposta a de leiaute de componentes.

retirado do site te1.com.br

Leiaute de quadro de distribuição (QD)•Quadro de distribuição é um equipamento elétrico destinado a receber

energia elétrica através de uma ou mais alimentações e distribuí-la a um ou maiscircuitos, podendo também desempenhar funções de proteção,seccionamento,controle e ou medição.

Um quadro de distribuição pode ser entendido como o “coração” de umainstalação elétrica, já que distribui energia elétrica por toda a edificação eacomoda os dispositivos de proteção dos diversos circuitos elétricos de acordocom a norma NBR IEC 60050 (826).A figura abaixo mostra um exemplo de um desenho de leiaute de quadro dedistribuição (QD).

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Leiaute de painel de comando•O desenho de leiaute de painel de comando é uma representação que

identifica a localização física dos elementos a se tornar facilmente compreensíveljunto com o diagrama de execução (ou disposição).

Esse tipo de desenho de execução se origina da concepção de um projetoa partir de um diagrama de fácil compreensão.

Na figura abaixo temos a representação de um circuito de potência e comandocom a finalidade de representar um leiaute de comando elétrico em execução.

Através da representação de um diagrama elétrico elabora-se um painelde comando conforme mostrado na figura que segue.

Obs.: sempre verificara a legislação vigente pois os modelos podem sofre modificações dispostas nas normas ABNT.

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Simbologia de Instalações Elétricas•Os símbolos gráficos usados nos diagramas unifilar são definidos pela

norma NBR5444, para serem usados em planta baixa (arquitetônica) do imóvel.Neste tipo de planta é indicada a localização exata dos circuitos de luz, de força,de telefone e seus respectivos aparelhos.

As tabelas a seguir mostram a simbologia do sistema unifilar para insta-lações elétricas prediais (NBR5444).

É importante resaltar que mediante a inumeras alterações que ocorrem nasNR´s, sempre verificar ao inicio de um projeto qual a atual vigente afim de evitartranstornos e problemas na omologação ou certificação dos projetos. Deve selevar em conta também a possibilidade de casos omissos ou não previstos nalegislação e por efeito se disponível usar a regra internacional para o caso ISO.

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Simbologia Eletrônica•O uso de símbolos gráficos em desenhos de esquemas elétricos serve para

representar os componentes, os equipamentos, as relações entre estes e osefeitos físicos que integram o funcionamento completo ou parcial dos mesmos.Os símbolos gráficos de circuitos elétricos são usados geralmente em projetosde instalações prediais, industriais e em qualquer aplicação elétrica que precisede uma esquematização através de gráficos.

As tabelas a seguir mostram exemplos de símbolos utilizados em desenhostécnicos relacionado a diagramas de circuitos eletroeletrônicos ou naesquematização de projetos de circuitos eletrônicos. Os símbolos gráficos sãoestabelecidos pelas normas (NBRs) da ABNT.

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Apesar de haver um grande esforço no sentido da normatização alguns simbolos podemsofre variação de continente para continente ou em layout´s proprietário assim como tambémos literais que acompanham a descrição de cada componente.

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Outros Símbolos•

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Exercícios•

1) Seguindo o esquema abaixo desenvolva a placa PCI do desenho. “ lado das trihas “

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2) Seguindo o esquema abaixo desenvolva a placa PCI do desenho. “ lado das trihas ecomponentes “

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3) Seguindo o esquema abaixo desenvolva a placa PCI do desenho. “ lado das trihas ecomponentes posicionando os componentes segundo o critério de função.“

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4) Seguindo o esquema abaixo desenvolva a placa PCI do desenho. “ lado das trihas ecomponentes posicionando os componentes segundo o critério de função e necessidade. crietambém a lista de componentes com as informações necessária a aquisição“

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Projeto Final.•

Desenvolver um circuito com no mínimo 5 componentes contendo esquema eletricoe diagrama, lista de componentes desenho das faces da placa “ Top e botton “ con-feccionar a placa e apresenta-lo funcionando.

Obs.: o projeto deve ser previamente submetido a análise do professor paraaprovação.

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Tabela de Resistores Comerciais

prof: Fabio Curty

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Bibliografia.•

- SENAI - Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial, CPM - Programa de Cer-tificação de Pessoal de Manutenção 2006 e Curso Técnico em desenho Técnico2005.- Lima, Charles Borges de. Técnicas de Projetos Eletrônicos com os Microcontro-ladores AVR. 2010.- Curty, Fabio Pereira. Técnicas de desenvolvimento e projetos eletrônicos paramicrocontroladores, do esquemático ao 3D. Acervo pessoal 2011.