Uma revista que se acende a 11 de Novembro

Calcular, simular, construir

Caro leitor, tens nas mãos o primeiro número de uma revista mensal de Electrónica feita para quem quer perceber os circuitos por dentro. Cada página desta revista segue o mesmo caminho, que é também o caminho do trabalho de um técnico: primeiro calcula-se, depois simula-se, por fim constrói-se.

Calcular quer dizer partir do que o circuito tem de fazer e chegar aos valores dos componentes, com as fórmulas escritas por extenso, os números substituídos com as unidades e o resultado arredondado ao valor que se encontra à venda. Simular quer dizer montar o mesmo circuito num simulador e ver se ele se comporta como o cálculo previa. Construir quer dizer passar o circuito para a placa de ensaio, com os componentes reais, o multímetro e o osciloscópio. Quando os três passos concordam, sabes que percebeste o circuito; quando não concordam, aprendes ainda mais, porque tens de descobrir porquê.

Para isso, cada circuito desta revista tem um link ou um ficheiro que o abre no simulador, pronto a correr. Podes mudar uma resistência, desligar um condensador ou aumentar o ruído e ver logo o efeito, sem queimar nada. Ao lado de cada estudo há um quadro com o valor previsto pelo cálculo e uma coluna para o valor observado na simulação. É nessa comparação que está a aprendizagem.

Esta forma de trabalhar não é um exercício de escola: é a forma como se trabalha nas empresas que mantêm as redes de telecomunicações, de energia e de radiodifusão do país. Um técnico que sabe calcular um filtro, prever o que vai ver no osciloscópio e explicar porque é que a medida se afasta do cálculo é um técnico em quem se pode confiar. É esse técnico que esta revista quer ajudar a formar, número após número.

A luz que transporta informação

O tema deste primeiro número é a luz como meio de transporte da informação. A ideia é antiga, dos sinais de fumo e dos faróis dos portos aos telégrafos ópticos, mas foi a electrónica que a tornou rápida. Hoje quase todo o tráfego da Internet entre países viaja em fibras ópticas, e começam a chegar ao mercado as primeiras luminárias que são, ao mesmo tempo, pontos de acesso à rede.

No Radar Tecnológico apresentamos cinco tecnologias que usam a luz para comunicar, entre elas o Li-Fi (Light Fidelity), que transforma a iluminação de uma sala numa rede sem fios. Na Teoria em 10 Minutos explicamos o que é modular uma portadora e como se recupera a mensagem do outro lado.

O Projecto de Capa é o Li-Fi Comunicador: um emissor com um díodo emissor de luz (LED) branco e um receptor com um fotodíodo, capazes de transmitir voz e texto através de uma sala. O circuito completo, com os dois Arduino, é simulado no SimulIDE 1.1.0-SR2. Vais calcular cada bloco, desde o pré-amplificador do microfone até ao comparador que recupera os bits.

Os quatro kits de laboratório virtual, simulados no Falstad, percorrem as modulações clássicas. O KLV-A01 trata a modulação de amplitude (AM), com um modulador de par diferencial e um receptor com controlo automático de ganho (CAG). O KLV-A02 trata a modulação de frequência (FM) com uma malha de captura de fase (PLL), o CD4046B. O KLV-D01 passa às modulações digitais com a modulação por chaveamento de amplitude (ASK) e a modulação por chaveamento de frequência (FSK). O KLV-D02 fecha com a modulação por chaveamento de fase binária (BPSK) e a sua detecção coerente.

No fim da revista encontras uma secção de segurança e boas práticas de bancada, para quando passares da simulação à montagem real, um glossário com todos os termos técnicos e o Pacote Digital, com os ficheiros de todos os circuitos.

A seguir explicamos como está organizada a revista. Vale a pena lê-la antes de começar. E escreve-nos: as tuas dúvidas, as tuas montagens e as tuas sugestões vão ajudar a fazer os próximos números.

Bom estudo e boas montagens.
Dinis Cafumana · Editor-Chefe

Como ler a CIRCUITO+

Todas as secções seguem as mesmas convenções, resumidas na Tabela 1. Conhecê-las desde já poupa-te tempo quando passares dos cálculos às simulações.

Diagramas de blocos

Cada sistema começa por um diagrama de blocos do emissor ao receptor. Os blocos estão numerados ①, ②, ③… pela ordem do sinal, cada um com um pequeno desenho e, junto à seta de saída, a forma de onda do sinal que dele sai; o texto segue essa numeração. Os esquemas eléctricos usam as referências dos componentes (R1, C2, Q3…).

Símbolos

Os esquemas usam os símbolos gráficos da norma IEC 60617, da Comissão Electrotécnica Internacional (IEC), reunidos na Figura 1: a resistência é um rectângulo e o amplificador operacional tem o símbolo ▷ ∞. Nos circuitos integrados (CI), os números junto aos terminais são os pinos da folha de dados do fabricante.

Fórmulas, cálculos e unidades

As fórmulas são numeradas à direita com o prefixo da secção, (R.1) no Radar, (T.1) na Teoria, (C.1) no Projecto de Capa e (A01.1) a (D02.1) nos kits, e citadas pelo número: «pela Equação (A01.1)». Cada cálculo ocupa três linhas: fórmula, substituição com valores e unidades, e resultado, arredondado ao valor comercial da série E12 quando é um componente. As unidades seguem o Sistema Internacional de Unidades (SI), com os símbolos das grandezas em itálico (f, V, R) e as unidades em letra direita (Hz, V, Ω).

Simulações e links

Os kits são simulados no Falstad, no navegador: o link da simulação abre cada circuito já a funcionar. No Projecto de Capa, o circuito completo, com os dois Arduino, corre no SimulIDE 1.1.0-SR2, que se instala no computador. As figuras de simulação são capturas reais. Cada estudo termina com o quadro Previsto/Observado, que compara o cálculo com a leitura da simulação, e a análise de resultados explica de onde vêm os desvios. Os ficheiros de todos os circuitos e o índice de links estão no Pacote Digital; para o receber, escreve para revistacircuitoplus@gmail.com.