CURSO DE LUTHIERIANESHER INSTRUMENTOS WWW.NESHERINSTRUMENTOS.COM.BR ELETRÔNICA BÁSICA - INSTALAÇÃO ELÉTRICA EM INSTRUMENTOS MUSICAIS CRONOGRAMA: Introdução eletrônica básica Ligações básicas Tipos de potenciômetro Controle de tonalidade (filtros) Ligações caps ativos Circuitos ativos Ligação serie/parelelo Defasagem e splits Modelos mais comuns de captadores Treinamento prático Professor: Valter Bergamo Contato e-mail/MSN: [email protected] Carga Horária total: 10 horas Cafelândia 20 de maio de 2011 INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA BÁSICA Para compreendermos melhor a instalação elétrica em instrumentos precisamos recordar alguns componentes básicos da eletrônica e suas características. Bateria e fonte de alimentação Nenhum circuito elétrico ou eletrônico pode funcionar sem um gerador de corrente elétrica. Os geradores nada mais são que baterias, pilhas ou fontes de alimentação. Possuem dois terminais, sendo um positivo e um negativo. O terminal positivo é aquele por onde “sai” a corrente, e o negativo é aquele por onde “entra” a corrente. Figura 1 - Baterias e seu símbolo A figura 2 mostra o diagrama de um circuito de uma lanterna, no qual temos uma lâmpada alimentada por uma bateria. A corrente elétrica sai do terminal positivo da bateria e trafega através do fio. Chegando à lâmpada, a energia elétrica é transformada em energia luminosa e calor. Depois de atravessar a lâmpada, a corrente retorna à bateria através do seu terminal negativo. Uma bateria é na verdade um dispositivo que empurra a corrente elétrica através dos fios ligados aos seus terminais. Figura 2 - Esquema elétrico de uma lanterna. Toda bateria tem uma voltagem especificada e corrente máxima. Em operação normal, uma bateria deve ter circuitos ligados aos seus terminais. A corrente elétrica faz com que esses circuitos funcionem. retificação. Usando componentes teóricos. Neste caso.Fusível SMD Em um circuito aberto. Ela recebe a tensão da rede elétrica e realiza várias operações: redução. fora do circuito. infinita. Na prática isto não ocorre. Quando a bateria está em curto. esta corrente tem enorme facilidade para trafegar. mas atinge um valor alto. do ponto de vista matemático. dependendo das características da bateria. porém não existe corrente. mas a corrente tende a apresentar um valor bastante elevado e perigoso. o funcionamento é caracterizado pelo acendimento desta lâmpada. se o circuito consistir em uma simples lâmpada. ou então quando o interruptor (ou chave) está desligado. É o que ocorre quando temos uma bateria isolada. a corrente é sempre zero. O fio pode até mesmo derreter e pegar fogo. A fonte de alimentação é um circuito que tem a mesma função de uma bateria. a bateria pode esquentar até ser danificada. existe tensão entre seus terminais. Para proteger equipamentos de curto-circuito acidentais. A bateria não está portanto fornecendo energia elétrica ao circuito. a corrente pode ser. No curto circuito. semelhante à fornecida por baterias. . filtragem e regulação.Por exemplo. Uma bateria pode também estar desligada. Uma situação anormal é o chamado curto-circuito. a corrente tenderia a ser infinita. Na prática isto não ocorre. a tensão entre os terminais vale 0. Isto faz a corrente atingir um valor altíssimo. Na bateria em aberto. a tensão entre os terminais é igual à tensão da bateria (vamos chamá-la de V0). Figura 4 – Circuito aberto e curto circuito A figura 4 mostra as características de uma bateria em aberto e outra em curto. A corrente atravessa o fio. O resultado é uma tensão contínua. e gerando muito aquecimento. Temos um fio ligando diretamente os dois terminais da bateria. e a corrente vale 0. É o que chamamos de circuito fechado. e a corrente assume um valor elevadíssimo. usamos fusíveis Figura 3 . porém como não existe circuito para alimentar. Chamamos esta situação de circuito aberto. Existem resistores de 1/4W.i Figura 6 – Esquema elétrico de um resistor . e a resistência é a sua característica elétrica. 10W e valores ainda mais elevados. Muitos o chamam erradamente de resistência. A unidade usada para medir a resistência é o ohm. sua corrente i é dada por: i = V/R é o mesmo que escrever V = R. cujo símbolo é A. Os mostrados na figura 5 são de 1/8 W. cujo símbolo é V. Ela diz que se um resistor de valor R é ligado a uma tensão V. A voltagem gerada por uma bateria tem seu valor dado em volts. 1/2W. Resistores que irão dissipar muita potência elétrica são de maior tamanho. Existe uma relação direta entre a tensão aplicada sobre um resistor. 1W. a corrente que o atravessa e o valor da sua resistência. 5W. Figura 5 – Resistor e seu símbolo Os resistores usados nos circuitos eletrônicos são de vários tipos e tamanhos. A figura 5 mostra também o símbolo usado para representar o resistor quando desenhamos um diagrama elétrico. Todo resistor tem um valor. 2W. Seus dois parâmetros elétricos importantes são a resistência e a potência. Seu nome certo é resistor. e vice-versa.Resistor Este é o mais básico componente eletrônico. Esta relação é a chamada lei de Ohm. A unidade usada para medir a corrente elétrica é o ampère. cujo símbolo é Ω. que é a chamada resistência. resistores ligados uns aos outros. chamado dielétrico.Eventualmente podemos encontrar em circuitos. Portanto é calculada pela fórmula: Rt = R1 + R2 + R3 + .. + Rn Quando os resistores estão associados em paralelo. a fórmula da resistência equivalente é: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + . o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências individuais.. Dizemos que os resistores estão associados. Ambas são mostradas na figura 7. + 1/Rn Ou seja. As duas principais formas de associação de resistores são as do tipo série e paralela. a resistência total é igual à soma das resistências de cada resistor.. Ele é formado por duas placas paralelas. separadas por um material isolante. Figura 8 – Capacitores e seus símbolo . Figura 7 – Ligações série e paralelo de resistores Capacitor O capacitor é um componente eletrônico capaz de armazenar e fornecer cargas elétricas.. Quando dois resistores estão em série. Por isso é mais comum usar o microfaraday (mF) para medir os capacitores. deixando que a corrente alternada o “atravesse”. Diodo O diodo é um componente classificado como semicondutor. Uma fica com cargas negativas (elétrons) e outra com cargas positivas (falta de elétrons). Um das principais é a filtragem. O valor de um capacitor é chamado de capacitância. momentaneamente passa por ele uma pequena corrente. funcionando portanto como uma espécie de bateria de curta duração. mas que vai ser ligado a uma tensão de apenas 10 volts. o importante aqui é saber que quando temos uma junção PN. A parte ligada ao P é chamada de anodo. barrando as freqüências baixas e deixando passar as freqüências altas. cujo símbolo é F. mas não consegue trafegar no sentido inverso. Existem vários tipos de capacitores. Temos assim trechos tipo N e tipo P. Um capacitor de 4700 mF. um capacitor pode ora se carregar positivamente. e as principais diferenças estão nos valores e nas tensões elétricas suportadas. já que seu dielétrico é um isolante. Os capacitores de desacoplamento funcionam como pequenas baterias auxiliares. a corrente elétrica trafega com facilidade do trecho P para o trecho N. Ao silício são adicionadas substâncias chamadas genericamente de dopagem ou impurezas. Eles não permitem a passagem da corrente contínua. Quando esta tensão é desligada. A diferença entre os dois tipos está na forma como os elétrons são conduzidos. mais facilmente ela atravessa o capacitor. Ele é feito dos mesmos materiais que formam os transistores e chips. Ocorrendo muitas vezes explosão do capacitor. Sem entrar em detalhes sobre microeletrônica. Como a corrente alternada trafega ora no sentido direto. ora negativamente. o capacitor é capaz de continuar fornecendo esta mesma tensão durante um pequeno período de tempo. até que suas placas paralelas fiquem carregadas. Um capacitor sofre ruptura do dielétrico quando é ligado a uma tensão mais elevada que a especificada. ajudando a fonte de alimentação no fornecimento de corrente para os circuitos. entretanto não são empregados em circuitos eletrônicos devido ao seu grande tamanho. Este material é baseado no silício. é considerado de tamanho relativamente grande para um circuito eletrônico. Os capacitores têm várias aplicações nos circuitos eletrônicos. e a . Ainda assim existem os chamados supercapacitores. Um capacitor de 1F seria imenso. O faraday é uma unidade muito grande para medir os capacitores da vida real. Encontramos na prática capacitores medindo algo da ordem de milésimos ou milionésimos do faraday. Quanto mais alta é a freqüência da corrente alternada. ora no sentido inverso. O diodo possui seus dois terminais ligados às partes de uma junção PN. que possuem capacitâncias da ordem de alguns faradays. Eles podem acumular uma razoável quantidade de cargas quando estão ligados a uma tensão. Eles podem assim ser usados como filtros. A grandeza usada para medi-la é o faraday ou apenas farad. mas permitem a passagem de tensões alternadas.Quando o ligamos a uma tensão fixa. Um capacitor que vai ser ligado a uma tensão de 50 volts deve ser maior que outro de mesmo valor. por exemplo. parte ligada ao N é chamada de catodo. emitem luz verde ou amarela. ambos montados sobre a mesma base. como retificadores. LED O LED é um tipo especial de diodo que tem a capacidade de emitir luz quando é atravessado por uma corrente elétrica. entre outras aplicações. Existem LEDs que emitem luz infravermelha. a corrente não o atravessa. Este tipo de LED é usado. amarela e azul. Existem ainda os que emitem luz vermelha ou verde. por exemplo. A corrente elétrica trafega livremente no sentido do anodo para o catodo. usados em sistemas de alarmes. Eles atuam no processo de transformação de corrente alternada em corrente contínua. e a luz não é emitida. Quando estão gravando. em gravadores de CD-ROM. Figura 10 – LEDs e seu símbolo Existem LEDs que emitem luz vermelha. . verde. mas não pode trafegar no sentido inverso. No sentido inverso. um no sentido direto e outro no inverso. os diodos são usados. dependendo do sentido da corrente. o LED (Light Emitting Diode) permite a passagem de corrente (quando acende) no sentido direto. Quando estão lendo. e ligados em paralelo. um vermelho e um verde. São na verdade dois LEDs. do anodo para o catodo. Como todo diodo. emitem luz vermelha. Figura 9 – Diodos e seu símbolo Devido a esta característica. Inventado nos laboratórios Bell nos anos 40. mas ainda sem condições de fornecer a potência adequada (a tensão está correta mas a corrente é baixa). Seria tensão suficiente para alimentar um alto falante. sendo que as mais importantes são como amplificadores de tensão e amplificadores de corrente.Transistor Este é sem dúvida o mais importante componente eletrônico já criado. ambos mostrados na figura 11. o transistor é um substituto das velhas válvulas eletrônicas. Teremos então a tensão igual à gerada pelo primeiro transistor. os transistores são classificados como NPN e PNP. . o sinal elétrico gerado por um microfone é tão fraco que não tem condições de gerar som quando é aplicado a um alto falante. vários milhões de microscópicos transistores. de alguns milésimos de volts até alguns volts. tem no seu interior. mas com maior capacidade de fornecer corrente. Usamos então um transistor para elevar a tensão do sinal sonoro. Ele deu origem aos chips que temos hoje nos computadores. Um processador.Amplificador transistorizado. Usamos então um segundo transistor atuando como amplificador de corrente. Por exemplo. ou terminal negativo da bateria. com grandes vantagens: tamanho minúsculo e pequeno consumo de energia. por exemplo. MIC = Microfone AF1 = Alto falante VCC = Terminal positivo da bateria que alimenta o circuito GND = Terra. Figura 11 – Transistores e seus símbolos Os transistores realizam inúmeras funções. Figura 12 . Quanto ao sentido da corrente elétrica. Note que existem vários tipos de transistores. Temos dois tipos distintos de captadores que são utilizados em diversos instrumentos musicais. geram tensão elétrica entre suas extremidades. Figura 13 – Captador magnético Ao contrário dos magnéticos o piezo elétrico não necessita de cordas metálicas. ou vibração. Um captador é capaz de captar as vibrações mecânicas geradas por algum instrumento e as converte em sinais elétricos. onde o mesmo é composto por uma ou mais bobinas que envolvem um ou diversos imãs. Diferente de alguns captadores magnéticos. chegando até 10 V rms. como são feitos. As vibrações das cordas alteram o campo magnético do imã que por sua vez gera uma pequena tensão na bobina cujo comportamento é análogo à vibração da corda mantendo o timbre gerado pelas cordas. Os captadores magnéticos utilizam indução magnética. os magnéticos e os piezo elétricos. Figura 14 – Captador piezo elétrico . quando submetidos à compressão. os piezos elétricos funcionam com altíssima impedância. Por isso. Sua forma de captação é dada através de um cristal que.LIGAÇÕES BÁSICAS Para compreendermos como instalar corretamente um captador observemos sua arquitetura. o uso de pré-amplificadores é essencial. por isso um captador magnético só funciona com cordas metálicas. Iniciando pela ligação do captador diretamente no Jack de saída e adicionando os demais componentes. Figura 15 – Ligação simples Figura 16 – Ligação do potenciômetro de volume . evitando assim os componentes do circuito. As representações das boninas dos captadores serão indicadas da seguinte forma: Bobina 1 Bobina 2 (quando captador duplo = dual coil) NS – North Start (inicio da bobina 1) NF – North Finish (fim da bobina 1) SS – South Start (inicio da bobina 2) SF – South Finish (fim da bobina 2) Bare – Fio aterramento de malha A ligação simples é feita diretamente do captador para o Jack de saída. esta ligação serve muitas vezes para verificar o funcionamento do captador.Para melhor compreensão veremos passo a passo os componentes da ligação elétrica. para ligações de 3 captadores utilizamos chave seletora de 5 posições. .Figura 17.Ligação do potenciômetro de tonalidade Figura 18 – Ligação de 2 ou mais captadores Para ligações de 2 captadores utilizamos uma chave seletora de 3 posições. e os em barra. é um resistor variável. Quanto ao coeficiente de resistência dos potenciômetros temos os lineares representados pela letra B. utilizados principalmente para controle de tonalidade. ou seja. . mais utilizados em controle de volume e os logarítmicos representados pela letra A. muito utilizado em contrabaixos em circuitos ativos onde um potenciômetro faz a mistura de dois captadores ao invés de utilizar uma chave seletora. visto muito em equalizadores gráficos.TIPOS DE POTENCIOMETRO Os potenciômetros são nada mais que resistências deslizantes. ou seja. Figura 19 – Potenciômetro linear – representação gráfica Figura 20 – Potenciômetro logarítmico – representação gráfica Existe outro tipo de potenciômetro. Os lineares têm caimento em reta enquanto os logarítmicos têm caimento em parábola como visto na figura 19 e 20. o de balanço. utilizados em instrumentos e outros controles de aparelhos de som. faz a mistura de dois sinais de entrada e tem uma saída. Os mais comuns são os em disco. Figura 21 – Ligações de filtros passa-baixa e passa-alta Os filtros passa-alta atenuam as freqüências mais graves e deixam as mais agudas passarem com mais facilidade. o inverso do passa-baixa. . faz a filtragem de determinadas freqüências. o passa-alta vai atenuar as freqüências graves e deixar o restante passar. conforme figura 21. Os filtros passa-banda podem ser formados por um filtro passa-alta e um passa-baixa respectivamente. Existem quatro tipos básicos de filtros. ou médios. A composição desse tipo de filtro pode ser feita por um resistor e um capacitor ligado em serie. onde através de componentes passivos como um resistor e um capacitor.FILTROS O controle de tonalidade nada mais é que um filtro de freqüência. O primeiro filtro. A composição desse tipo de filtro pode ser feita por um capacitor e um resistor ligado em serie. passa-alta. assim temos um controle de banda. conforme figura 21. Os filtros passa-baixas atenuam as freqüências mais agudas e deixam as mais graves passarem com mais facilidade.CONTROLE DE TONALIDADE . o filtro passa-baixa ligado após ele. os filtros passa-baixa. atenua as freqüências agudas e deixa o restante passar. passabanda e rejeita-banda. . ao contrário do passa-banda que tem ligação em cascata.Figura 22. R a resistência e C a capacitância. Figura 23 – Filtro rejeita-banda A formula para calculo da freqüência de corte de um filtro é dada da seguinte forma: onde fc é a freqüência.Filtro passa banda O filtro rejeita-banda pode ser formado por um filtro passa-alta e um passa-baixa ligados em paralelo conforme a figura 23. Abaixo vemos uma tabela comparativa de freqüências de corte em relação a um controle de tonalidade dada por um capacitor de 47 nf (nano farads) utilizando um potenciômetro de 250 KOhms e um de 500 Kohms respectivamente. Para efeito de estudo os potenciômetros foram representados de forma Ideal utilizando um potenciômetro linear. Para efeito de estudo os potenciômetros foram representados de forma Ideal utilizando um potenciômetro linear.Comparativos de freqüências de corte em função do valor do potenciômetro com capacitor de 20 nf. . Tabela 2 . Tabela 1 – Comparativos de freqüências de corte em função do valor do potenciômetro com capacitor de 47 nf Abaixo vemos outra tabela comparativa de freqüências de corte em relação a um controle de tonalidade dada por um capacitor de 20 nf (nano farads) utilizando um potenciômetro de 250 KOhms e um de 500 Kohms respectivamente. Abaixo vemos a tabela de freqüências de uma guitarra com afinação padrão em mi (E). . com a diferença principal da fonte de alimentação e a utilização de um Jack stereo. Muitas vezes os controles de volume e tonalidade vêm integrados a placa do circuito ativo. A ordem do circuito em relação ao controle passivo e o captador podem ser modificados. Figura 24 – Ligação captador ativo Figura 25 – Ligação de captadores com circuito ativo . Abaixo vemos os esquemas de ligação desses tipos de circuito ativos. interrompendo a corrente da bateria.LIGAÇÕES DE CAPTADORES ATIVOS E CIRCUITOS ATIVOS A ligação básica para captadores ativos ou com circuitos ativos é a mesma dos passivos. O Jack stereo sempre deve ser utilizado caso contrário o circuito permanece ligado para sempre enquanto a bateria estiver conectada. Com sua utilização assim que o cabo é desconectado do instrumento o circuito é aberto. sendo assim o consumo elevado da carga da bateria. A ligação em paralelo é a mais comum dentre os captadores e geralmente são ligados através de chaves seletoras que combinam as ligações de 2 ou 3 captadores. utilizar sempre chave seletora) . LIGAÇÕES EM SÉRIE E PARALELO As ligações dos captadores podem ser feitas de forma paralela. Figura 26 – Ligação paralelo de captadores (esquema para demonstração. em série ou ate mesmo mista. Sempre deve ser consultado o manual de instalação desses circuitos.Um circuito ativo muitas vezes suporta captadores ativos. vide esquema de cores abaixo.Embora seja pouco comum a ligação em série de captadores separados por não ter opções de ligação com chave seletora temos muito a incidência de captadores de bobina dupla (humbucker) com esse tipo de ligação. A ligação em humbuckers se da geralmente por chaves push pull ou micro chaves ambas de 6 terminais. Como exemplo foram utilizados esquemas com base nos captadores Seymour Duncan. Figura 27 – Ligação em série de captadores Abaixo veremos alguns dos esquemas de ligação para captadores de bobina dupla mais utilizados. Figura 28 – Esquema de cores utilizados nos exemplos de ligações – conforme cores da Seymour Duncan . A ligação em série de captadores separados é impraticável com o uso de chaves seletoras comuns. Figura 29 – Ligação Série/Paralelo . Figura 30 – Ligação Série / Split . Outras formas de ligações podem ser encontradas no site da Seymour Duncan em http://www.seymourduncan.Figura 30 – Ligação com split por potenciômetro – Defasagem.com/support/wiring-diagrams/ . TIPOS MENOS COMUNS DE CAPTADORES Figura 31 – Captador Lipstick (batom) Figura 32 – Captador Holy Grail da Lace Sensor (formato single) Figura 33 – Captador P90 da Lace Sensor . Figura 34 – Gibson P90 para SG Figura 35 – Captador Fender Noiseless . Tabela de cores dos principais fabricantes de captadores . PRINCIPAIS ESQUEMAS DE LIGAÇÃO . . CALCULO VALORES DE CAPACITORES http://www.translatorscafe.com/cafe/units-converter/electrostaticcapacitance/calculator/nanofarad-%5BnF%5D-to-microfarad-%5B&%23181%3BF%5D/ .