Introdução à eletrônica: 4 - Corrente, Resistência, Tensão e outros

1. Fundamentos da Eletricidade

Lei de Ohm

George Simon Ohm (1789–1854) comprovou que a corrente elétrica (I) que circula em um condutor é proporcional à tensão (V) aplicada e inversamente proporcional à sua resistência (R):

V=R⋅IV = R \cdot IV=R⋅I

• V (Volts): diferença de potencial.

• I (Ampères): corrente elétrica.

• R (Ohms): resistência do material.

🔧 Exemplo aplicado: Em um injetor de combustível, se a resistência da bobina é 12Ω e a ECU aplica 12V, a corrente será de 1A.

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3. Resistores

• Função: limitar corrente, dividir tensão, definir pontos de polarização.

• Tipos: fixos, variáveis (potenciômetros, reostatos).

• Códigos: cores (axiais) ou numéricos (SMD).

• Resistor Shunt: resistência muito baixa usada para medir corrente.

• Redes resistivas: vários resistores em encapsulamento único (usadas em ECUs japonesas).

Resistor SMD

Os resistores SMD (Surface Mount Device) são componentes projetados para montagem em superfície, diferindo dos resistores convencionais pelo seu tamanho reduzido, chegando a ter 1/3 do tamanho de um resistor comum.

Normalmente, eles são soldados no lado inferior da placa, junto às trilhas, o que permite um aproveitamento mais eficiente do espaço e maior miniaturização dos circuitos.

Codificação

A identificação do valor de um resistor SMD é feita por meio de uma codificação numérica impressa em seu corpo:

• Pode ser de três ou quatro dígitos;

• Os mais comuns em equipamentos eletrônicos automotivos são os de três dígitos.

Funcionamento da codificação (3 dígitos):

• Os dois primeiros números representam os dígitos significativos do valor;

• O terceiro número representa o fator de multiplicação (quantidade de zeros adicionados).

📌 Exemplo:

• Código 101 → “10” (dígitos significativos) + “1” (um zero) = 100 Ω;

• Código 102 → “10” + “2” (dois zeros) = 1000 Ω (1 kΩ).

🔍 Como interpretar os códigos de resistores SMD

📌 Códigos de 3 dígitos (tolerância padrão, ±5%)

• Formato: XY Z

• Significado: Os dois primeiros dígitos (XY) representam os dígitos significativos, e o terceiro dígito (Z) é o multiplicador (número de zeros a serem adicionados).

• Exemplo: 472 → 47 × 10² = 4.700 Ω = 4,7 kΩ

📌 Códigos de 4 dígitos (maior precisão, ±1%)

• Formato: XYZ W

• Significado: Os três primeiros dígitos (XYZ) são os dígitos significativos, e o quarto dígito (W) é o multiplicador.

• Exemplo: 1001 → 100 × 10¹ = 1.000 Ω = 1 kΩ

📌 Códigos com a letra "R" (valores abaixo de 10 Ω)

• Significado: A letra "R" indica a posição da vírgula decimal.

• Exemplo: 4R7 → 4,7 Ω

📌 Códigos EIA-96 (tolerância de 1%)

• Formato: Dois dígitos seguidos por uma letra (ex: 12C)

• Significado: Os dois dígitos representam um valor padrão da série E96, e a letra indica o multiplicador.

• Exemplo: 12C → 1,21 × 10² = 121 Ω

4. Capacitores

• Função: armazenar energia e filtrar ruídos.

• Tipos:

  • Eletrolíticos: filtragem de fontes (polarizados).

  • Cerâmicos: alta frequência e desacoplamento.

  • Tântalo: alta capacitância em pouco espaço, usados em ECUs.

🔧 Exemplo aplicado: Um capacitor estufado pode causar reinício da ECU.

4.1🔹 Capacitor Eletrolítico

• Armazena energia e filtra ruídos.

• Nas ECUs, suaviza a alimentação antes e depois do regulador.

• Defeitos comuns: estufamento e vazamento → causam reinicialização da ECU.

O capacitor eletrolítico é um dos principais elementos de filtragem presentes nas centrais eletrônicas automotivas. Sua função mais comum é filtrar a tensão de entrada e saída do regulador de voltagem, garantindo uma alimentação estável e reduzindo ruídos elétricos.

Esse tipo de capacitor é construído com duas placas condutoras separadas por um dielétrico e imerso em uma substância eletrolítica (ácida). Com o tempo, esse eletrólito pode vazar, ocasionando curto-circuitos e corrosão das trilhas da placa.

Principais aplicações:

• Filtragem em fontes de alimentação;

• Composição de circuitos oscilantes de baixa frequência;

• Acoplamento de sinais em baixa frequência;

• Utilização em circuitos temporizadores.

Tipos de capacitores eletrolíticos:

• Metálicos (cilíndricos): os mais comuns, geralmente soldados na vertical;

• Epóxi (semelhantes a diodos): menos comuns, mas encontrados em alguns circuitos.

A identificação costuma ser feita por um número (valor em microfarads, µF) e uma letra (tensão de trabalho).
Exemplo: 22/16 → 22 µF / 16 V.

Testes e medições:

Para testar um capacitor eletrolítico é necessário:

1. Conhecer previamente seu valor em µF;

2. Selecionar a escala correta do multímetro ou capacímetro:

   • Escala X1 ou X10 → de 330 µF até 10.000 µF;

   • Escala X1K → de 0,05 µF até 220 µF.

⚠️ Atenção: os capacitores eletrolíticos possuem polaridade (+ e -), indicada em seu corpo, além do valor de tensão máxima de trabalho que não deve ser ultrapassada.

abela de Identificação de Capacitores Eletrolíticos SMD

• e → 2,5 V

• G → 4,0 V

• J → 6,3 V

• A → 10 V

• C → 16 V

• D → 20 V

• E → 25 V

• V → 35 V

• H → 50 V
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| Exemplo prático | C475 → letra C = 16 V; 475 → 47 × 10⁵ pF = 4,7 × 10⁶ pF = 4,7 µF × 16 V newtoncbraga.com.brScribd |
| Outros formatos | Alguns SMD eletrolíticos ainda usam “valor + tensão” direto, como "470 µF 25 V" ou “33 µF 6 V” SABER 360°unopr.com.br |

Interpretação passo a passo

1. Identifique o formato da marcação: se for um valor explícito (ex.: “33 µF 6 V”), a leitura é direta.

2. Se for um código com letra + dígitos:

   • Letra → tensão de trabalho conforme tabela.

   • Dígitos:

     • Dois primeiros → números significativos.

     • Terceiro → multiplicador (nº de zeros em pF).

3. Converta pF para µF (1 µF = 10⁶ pF).

4. Verifique a polaridade: geralmente sinalizada com uma faixa (negativa) ou um símbolo "+"

5. Diodos

• Retificador: conduz em um sentido.

• Zener: estabiliza tensão.

• SMD: miniaturizados, usados em ECUs modernas.

• Teste: multímetro em escala de diodo → deve conduzir em apenas um sentido.

Nos diodos retificadores, quando ocorre uma sobretensão — ou seja, quando a tensão aplicada ultrapassa o limite suportado pelo componente — o diodo passa a conduzir corrente no sentido em que deveria bloquear. Esse fenômeno gera o mesmo efeito já citado anteriormente: o rompimento das trilhas de entrada da placa.

A principal característica de um diodo é permitir a passagem da corrente elétrica em apenas um sentido e impedir no outro, evitando assim a ocorrência de curtos-circuitos e protegendo o circuito eletrônico.

6. Reguladores de Tensão ou Voltagem

• Mantêm tensão estável (geralmente 5V ou 3,3V).

• Tipos: lineares (78XX, 79XX) e chaveados.

🔧 Exemplo aplicado: Regulador defeituoso → sensores recebem valores errados.

Nos módulos de injeção eletrônica, a maioria dos circuitos internos opera em 5 volts. Para garantir esse fornecimento estável, o regulador de voltagem desempenha papel fundamental.

Esse componente é responsável por reduzir e estabilizar a tensão de entrada, normalmente proveniente da bateria do veículo (12 V), para o nível adequado exigido pelos circuitos lógicos e sensores da central.

Um mau funcionamento do regulador pode gerar falhas intermitentes, travamentos ou até a queima de componentes sensíveis, comprometendo todo o desempenho do sistema de injeção.

7. Transistores

• Função: chave ou amplificador.

• Tipos: Bipolar (NPN/PNP), MOSFET, Darlington.

• Na ECU: acionam injetores, bobinas e válvulas.

• Teste: multímetro em escala de diodo, verificar condução entre base, coletor e emissor.

Os transistores de baixa potência são amplamente utilizados nos módulos de injeção eletrônica para o chaveamento dos drives e para a comunicação dos sinais digitais processados pelo microcontrolador.

A principal função do transistor é controlar circuitos elétricos de maior potência utilizando um sinal de baixa potência. Dessa forma, ele atua como um amplificador de corrente, permitindo que pequenos sinais lógicos possam acionar cargas maiores.

Comparação:

• Seu funcionamento é semelhante ao de um relé, pois ambos chaveiam circuitos;

• Entretanto, o transistor executa essa tarefa de forma mais rápida, precisa e eficiente, sem partes mecânicas móveis.

Principais aplicações em centrais automotivas:

• Chaveamento dos drives de saída;

• Atuação de bicos injetores;

• Comando de bobinas de ignição;

• Controle de solenoides e relés auxiliares.

Assim, os transistores são peças fundamentais para a interface entre a lógica da ECU e os atuadores do motor, garantindo velocidade de resposta e confiabilidade.

8. Circuitos Integrados (CI) ou Drive

• Contêm milhares de componentes em um chip.

• Funções em ECU: microcontrolador, drivers, memórias, decodificadores.

• Geralmente trabalham com 5V, reebem um pulso +5v ou acoplamento +5v do proessador, e dispara um pulso ou acoplamento invertido negativo.

Os drives são componentes eletrônicos responsáveis por realizar o acionamento dos bicos injetores, bobinas de ignição e solenoides. Eles atuam como etapas de potência, recebendo um sinal elétrico de baixa potência do processador da central e convertendo-o em um comando capaz de energizar diretamente esses atuadores.

Características principais:

• O funcionamento e os detalhes construtivos podem ser consultados no datasheet de cada drive;

• O drive da bobina de ignição é um dos que mais apresenta defeitos, normalmente entrando em curto-circuito quando a bobina está com problema;

• Estruturalmente, o drive é formado por um transistor de potência, que pode ser:

  • Montado individualmente no circuito;

  • Integrado em um CI (Circuito Integrado), onde estão presentes vários transistores e circuitos de proteção internos.

Importância:

Sem os drives, a central não conseguiria acionar diretamente os atuadores do motor, pois o processador não é capaz de fornecer a corrente necessária. Por isso, eles funcionam como uma ponte entre a lógica de controle e os dispositivos de potência do sistema de injeção.

9. Memórias

• EPROM: mapas fixos de injeção.

• EEPROM (ex.: 95160): dados do imobilizador e códigos de chaves.

• RAM: dados temporários, volátil.

• Flash: usada em reprogramações modernas. É o nosso processador, MCU.

As memórias são componentes fundamentais das ECUs, pois armazenam desde os mapas de injeção até informações de segurança, parâmetros de funcionamento e dados temporários.

Principais tipos de memória:

• EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory):
  Contém os mapas fixos de injeção. É programável, mas não permite gravações frequentes.

• EEPROM (ex.: 95160):
  Armazena dados do imobilizador e códigos das chaves. Pode ser regravada diversas vezes, sendo utilizada em ajustes e personalizações.

• RAM (Random Access Memory):
  Memória volátil, usada para armazenar dados temporários enquanto a ECU está ligada. Ao desligar, seus dados são apagados.

• Flash:
  Utilizada nas reprogramações modernas. Está integrada ao processador (MCU) e permite a atualização de softwares e mapas de injeção sem a necessidade de troca física do chip.

Encapsulamentos e aplicações:

As memórias podem ser encontradas em diferentes modelos de encapsulamento: DIP, PLCC, PSOP ou integradas diretamente no processador, principalmente nas ECUs híbridas.

Elas carregam as informações essenciais para o funcionamento do motor, como:

• Avanço da ignição;

• Tempo de injeção;

• Controle de temperatura;

• Estratégias de funcionamento.

Programação:

A programação pode ser realizada de duas formas:

1. Substituição do chip por outro já programado;

2. Reprogramação direta com o auxílio de equipamentos especializados de leitura e gravação.

10. Cristal Oscilador (Clock)

• Gera frequência para o processador.

• É o “coração” da ECU: sem clock, o processador não trabalha.

O cristal oscilador, também conhecido como clock, é um componente fundamental em qualquer central eletrônica. Ele é fabricado com um material que possui uma frequência natural de oscilação, utilizada pelo processador para definir o tempo de execução das rotinas internas.

Em outras palavras, o clock funciona como um ritmador, garantindo que todas as operações ocorram em sincronia.

• Quanto mais moderna é a ECU, maior tende a ser a frequência do clock, o que permite maior capacidade de processamento e precisão nos cálculos.

Defeitos comuns – causas e efeitos

Causas possíveis:

• Desgaste natural ao longo do tempo;

• Oxidação nos terminais;

• Mau contato em soldas ou rompimento de trilhas;

• Curto-circuito externo;

• Sobrecarga elétrica, geralmente causada por falta de aterramento nos componentes externos.

Efeitos observados:

• Falta de alimentação ou aterramento em determinados sensores;

• Atuadores deixam de funcionar corretamente;

• Em casos mais graves, a central deixa de funcionar por completo.

Soluções recomendadas

• Identificar a causa do defeito por meio de inspeção visual e testes elétricos;

• Refazer soldas defeituosas ou ressoldar os terminais do cristal;

• Reconstruir trilhas danificadas utilizando fio encapado, quando necessário.

11. Datasheet

• Documento técnico do fabricante.

• Contém pinagem, limites elétricos, curvas de operação.

• Fundamental para substituição de componentes em reparo.

Um datasheet (ou folha de dados) é um documento técnico elaborado pelo fabricante que reúne, em detalhes claros, todas as características técnicas de um componente eletrônico. Ele guia projetistas na correta integração do componente em seus circuitos ou sistemas.DigiKey+8Wikipedia+8TimelyText | Expert Writing Services+8Wikipédia+1

Principais informações contidas no datasheet

• Pinagem e conexões: Diagramas de pinout que mostram as funções de cada terminal. Essenciais tanto para ICs complexos quanto para componentes simples.DigiKey+2Instructables+2

• Valores absolutos máximos (Absolute Maximum Ratings): Limites que não devem ser ultrapassados sob risco de danificar permanentemente o componente. Importante: esses valores não são para operação contínua.Wikipédia+5Electrical Engineering Stack Exchange+5Dominion Electric Supply+5

• Condições recomendadas de operação: Faixas seguras onde o componente opera com confiabilidade. Mantê-las garante durabilidade e desempenho estável.DigiKeyDominion Electric Supply

• Parâmetros elétricos: Correntes, tensões, níveis lógicos, consumo, etc.—essenciais para cálculo de alimentação, compatibilidade e funcionamento correto.Wikipédia

• Curvas e gráficos: Exemplos incluem variação de corrente com temperatura, eficiência, tempos de resposta. Eles complementam os dados tabulares com informações de comportamento contínuo.Wikipédia

• Características mecânicas e de encapsulamento: Dimensões, formatos de embalagem, tolerâncias de fabricação, cruciais na fase de layout e produção.Wikipédia+1

• Descrição funcional e aplicações típicas: Breve explicação e sugestões de uso do componente, frequentemente apresentadas na introdução ou em notas de aplicação.Wikipedia+1

• Histórico de revisões e erratas: Importante para identificar atualizações ou correções — manter-se na versão correta evita erros de projeto ou falhas inesperadas.Wikipédia+1

Por que o datasheet é indispensável?

• “O datasheet é a sua enciclopédia completa sobre o componente.”—é ali que se encontra tudo que você precisa para usar o componente corretamente.embeddedrelated.com+9Electrical Engineering Stack Exchange+9Dominion Electric Supply+9

• Ele serve como um ponto de referência técnico-legítimo, não uma propaganda: deve ser informativo e confiável, escrito para profissionais de engenharia.allegromicro.com

Como utilizar o datasheet na prática?

1. Comece pelos valores absolutos máximos — nunca opere além disso.

2. Confira as condições recomendadas de operação — é onde é seguro usar o componente.

3. Entenda a pinagem para ligação correta no circuito.

4. Consulte especificações elétricas como corrente permitida e níveis de tensão.

5. Analise gráficos de desempenho para entender comportamento em diferentes condições.

6. Consulte dimensões físicas e recomendações de layout para montagem correta.

7. Verifique o histórico de versões, buscando por erratas ou melhorias importantes.

Resumo comparativo