FONTES DE ALIMENTAÇÃO E IMPORTÂNCIA

Fontes de alimentação - Princípio Funcionamento

Pouquíssimas pessoas sabem que um bom aparelho eletrônico, começa também nele possuir uma boa fonte de alimentação. Se o Tv, Nobreak, Som  ou Pc estão parados, é problema na fonte,  e ausencia de tensãoes pequenas para transformar em grandes tensões. Então o objectivo da fonte de alimentação é transformar a tensão do fornecedor de energia 110V-220V em corrente alternada AC numa tensão de corrente contínua que permita os equipamentos em CC funcionar.
As fontes de alimentação são fundamentais no funcionamento dos circuitos eléctricos e electrónicos.
A fonte de alimentação básica é constituída por 4 sectores

• Transformador - Transforma a tensão AC e corrente de entrada para um valor utilizável em AC.
• Ponte retificadora - Retifica os pulsos de modo a produzir uma saída polarizada DC.
• Filtragem - Filtra a tensão tornando a corrente contínua.
• Regulação - Regula a saída de modo a ter uma tensão constante.

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Transformador

Relação transformação =	Vp	=	Np	e	P.saída = P.ent.
	Vs		Ns		Vs x Is = Vp x Ip

Vp = Tensão primário (entrada) Np = Número de espiras no primário Ip = Corrente primário (entrada)

Vs = Tensão secundário (saída) Ns = Número de espiras no secundário Is = Corrente secundário (saída)

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Transformador + Retificação

Existem várias formas de ligar díodos de modo a criar um retificador e converter AC para DC. A ponte retificadora é o mais importante e que produz uma retificação de onda completa. Um retificador de onda completa pode ser feito a partir de apenas dois díodos, mas este método raramente é usado uma vez que os díodos são extremamente baratos. Um único diodo pode ser utilizado como retificador mas só usa o positivo (+) do AC, produz apenas meia-onda em DC.
Uma Ponte Retificadora usa a onda AC (tanto a secção positiva como a negativa). 1,4V perde-se na ponte, porque cada um dos díodos retificadores perde 0,7V (queda de tensão numa junção PN de silicio) na condução e há sempre dois díodos em condução. Ponte retificadoras são classificadas pela corrente máxima e a tensão inversa máxima que podem suportar (esta deve ser, pelo menos, três vezes a tensão RMS de modo a que os retificadores possam suportar os picos de tensão).

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Transformador + Retificação + Filtragem

Filtragem é feita por um condensador eletrolítico de grande valor ligado à saída DC para agir como um reservatório, fornecendo corrente para a saída quando a tensão DC varia no retificador. O diagrama mostra o tensão não filtrada (linha pontilhada) e a DC suavizada(linha sólida). O condensador descarrega rapidamente perto do pico da variável DC.
Note que a filtragem aumenta significativamente a tensão média DC para o valor pico (1,4 × valor RMS). Por exemplo 6V RMS AC (saída do transformador) é retificada em onda completa, ficam em DC 4.6V RMS (1.4V perde-se na ponte retificadora), com a filtragem esta aumenta o pico 1,4 × 4,6 = 6.4V .
A filtragem não é perfeita devido à tensão do capacitor cair um pouco nas descargas, dando uma pequena ondulação de tensão (Tensão de Ripple). Para muitos circuitos uma ondulação (Ripple) de 10% do valor de tensão é satisfatória, a equação abaixo fornece o valor exigido para a filtragem do condensador. Quanto maior o condensador menor ondulação.

Condensador de filtragem para 10% ripple, C =	5 × Io
	Vs × f

C  = Capacidade filtragem em Farads (F)
Io  = Corrente de saída em amperes (A)
Vs = tensão de entrada em volts (V), este é o valor de pico de tensão não filtrada em DC
f    = frequência do AC em hertz (Hz), 50Hz em Portugal, 60 Hz no Brasil (110V)

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Transformador + Retificação + Filtragem + Regulação

Circuitos Integrados reguladores estão disponíveis com valores fixos (normalmente 5, 12 e 15V) ou tensão de saída variável. São classificados pela corrente máxima que deixam passar. Reguladores de tensão negativa também estão disponíveis, principalmente para o uso em fontes duplas. A maioria dos reguladores incluem proteção automática de excesso consumo(proteção sobrecarga) e sobreaquecimento (proteção térmica).

SIMPLES REGULADOR DE INTENSIDADE LUMINOSA

Circuitos Iluminação

A luz nos tempos modernos é indispensável ao nosso quotidiano normal. Os diversos de sistemas de iluminação seja ela iluminação útil ou decorativa fazem com que exista um sem número de circuitos electrônicos de controle e funcionamento dos dispositivos, desde a luz de emergência que se acende quando existe uma falha de eletricidade, ao candeeiro solar ou ás simples luzes decorativas ou de recreação (estroboscópios, sequenciadores programáveis, etc etc)

Circuitos com LED

O LED está a tornar-se cada vez mais um dos principais componentes luminosos tanto a a nível de iluminação como também de sinalização e decoração. São colocados aqui alguns circuitos de lâmpadas led e algumas montagens que usam os leds com base de funcionamento.

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Regulador de Intensidade Luminosa

 

HDMI

HDMI

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) é uma interface digital de áudio e vídeo capaz de transmitir dados não comprimidos, O HDMI, suporta através de um único cabo qualquer formato de vídeo TV ou PC, incluindo os modo Standard, Enhanced, e Alta Definição e até 8 canais de áudio digital, sendo o sinal (áudio/vídeo) codificado em TDMS (Transition Minimized Differential Signaling) para transmissão digital não comprimida através do cabo HDMI.
Este standard de comunicação é uma opção mais eficaz aos standards de comunicação analógicos, Video-composto, S-Video, SCART, VGA. Possibilita a comunicação entre dispositivos com audio e video digital, leitor de DVD, computador, video games, set-top box, blu-ray.
Os dispositivos com saídas analógicas de vídeo e áudio (SCART e ou phones), necessitam de conversão Analógico-Digital ou Digital-analógico, esta conversão produz erros e limitam a resposta de frequência que degradam sobretudo a imagem. A transmissão em HDMI permite eliminar as limitações que as comunicações analógicas produzem.

Fichas(Conectores) HDMI

Existem quatro tipos de conector HDMI. Tipo A e Tipo B são definidos na especificação HDMI 1.0, Tipo C é definido na especificação HDMI 1.3, e tipo D é definido na especificação HDMI 1.4 .

Tipo A

Conector HDMI

Dezanove pinos, com largura de banda para suportar todos os modos SDTV, EDTV, HDTV .
A ficha (macho) Conector tem dimensões exteriores de 13,9 mm × 4,45 milímetros e a ficha (fêmea.) tem dimensões interiores de 14 mm x 4,55 milímetros.
O tipo A é eletricamente compatível com o single-link DVI-D.

Tipo B

Este conector de 21,2 mm x 4,45 milímetros tem 29 pinos e pode transportar o dobro da largura de banda de vídeo do tipo A, destina-se a futuros monitores de muito alta resolução como WQUXGA (3840 × 2400). Tipo B é eletricamente compatível com dual-link DVI-D, ainda não foi usada em nenhum produto.

Tipo C

Um conector Mini definido na especificação HDMI 1.3, é destinado a dispositivos portáteis. É menor do que o conector tipo A (10,42 mm x 2,42 milímetros), mas tem a mesma configuração de 19 pinos . As diferenças são que todos os sinais positivos dos pares diferenciais são trocados com o seu correspondente, o DDC / CEC Ground é atribuído ao pino 13 pinos em vez de 17, o CEC é atribuído ao pino 14 em vez do pino 13, e o pino 17 é reservado em vez do 14. O tipo C pode ser ligado a um conector de um tipo A usando um cabo A-to- Type C.

Tipo D

Um conector Micro definido na especificação HDMI 1.4, mantém o padrão de 19 pinos do tipo A e C, mas diminui o tamanho do conector para algo parecido com um micro-conector USB. O conector tipo D tem as dimensões de 2,8 mm × 6,4 milímetros, enquanto que o conector tipo C é de 2,42 milímetros × 10,42 milímetros; para comparação, um micro-conector USB é de 2,94 mm × 7,8 milímetros.

Características HDMI

versão HDMI	1.0	1.1	1.2 1.2a	1.3	1.3a 1.3b 1.3b1 1.3c	1.4
sRGB	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim
YCbCr	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim
8 canais LPCM, 192kHz, 24 bit audio	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim
Blu-ray Disc e HD DVD video com resolução máxima	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim
Consumer Electronic Control (CEC)[G]	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim
suporta DVD-Audio	Não	Sim	Sim	Sim	Sim	Sim
Super Audio CD(suporta DSD )	Não	Não	Sim	Sim	Sim	Sim
Deep Color	Não	Não	Não	Sim	Sim	Sim
xvYCC	Não	Não	Não	Sim	Sim	Sim
Auto lip-sync	Não	Não	Não	Sim	Sim	Sim
Dolby TrueHD bitstream	Não	Não	Não	Sim	Sim	Sim
DTS-HD Master Audio bitstream	Não	Não	Não	Sim	Sim	Sim
Updated list of CEC commands	Não	Não	Não	Não	Sim	Sim
3D Over HDMI	Não	Não	Não	Não	Não	Sim
Ethernet Channel	Não	Não	Não	Não	Não	Sim
Audio Return Channel	Não	Não	Não	Não	Não	Sim
Suporte de resolução 4k × 2k	Não	Não	Não	Não	Não	Sim

Diferenças entre Versões HDMI

versão HDMI	1.0-1.2a	1.3	1.4
Largura de Banda Máxima (MHz)	165	340	340
Largura de Banda Máxima TMDS (Gbit/s)	4.95	10.2	10.2
Largura de Banda Máxima Vídeo (Gbit/s)	3.96	8.16	8.16
Largura de Banda Máxima Áudio (Mbit/s)	36.86	36.86	36.86
Maximum color depth (bit/px)	24	48	48
Resolução máxima 24-bit/px	1920×1200p60	2560×1600p75	4096×2160p24
Resolução máxima 30-bit/px	Não disponível	2560×1600p60	4096×2160p24
Resolução máxima 36-bit/px	não disponível	1920×1200p75	4096×2160p24
Resolução máxima 48-bit/px	não disponível	1920×1200p60	1920×1200p60

HD ( SATA )

Discos SATA

O padrão Serial ATA (S-ATA ou SATA) é um standard que permite a ligação de discos de armazenamento de elevado débito em computadores e dispositivos de armazenamento de informação digital(DVR, HD-TV, etc).

O SATA utiliza comunicação série, uma linha de dados é utilizada para transmitir os dados e uma outra linha serve para a transmissão de avisos de recepção. Em cada uma destas linhas, os dados são transmitidos utilizando o modo de transmissão LVDS (Low Voltage Differential Signaling) que consiste em transferir um sinal sobre um fio e o seu oposto sobre um segundo fio a fim de permitir ao receptor reconstituir o sinal por diferença.

Os dados de controlo são transmitidos sobre a mesma via que os dados utilizando uma sequência de bits específica para os distinguir.

O padrão SATA

Disco Rígido SATA

O padrão Serial ATA apareceu em Fevereiro de 2003 a fim de compensar as limitações da norma ATA (mais conhecida sob o nome "IDE"e retroactivamente chamada Parallel ATA), que utiliza um modo de transmissão em paralelo. Com efeito, o modo de transmissão em paralelo não foi pensado para suportar frequências elevadas devido aos problemas ligados às interferências electromagnéticas entre os diferentes cabos de interligação. O disco continua a utilizar a tecnologia de gravação electromagnética, difere sobretudo no standard de comunicação.

 

Cabos de ligação SATA

A identificação de que o disco é sata, faz-se facilmente olhando para o cabo de ligação, enquanto o IDE tem um cabo paralelo de 40 condutores, o SATA tem um cabo com 7 condutores com um ficha (conetor) de 8mm. Os cabos podem medir até 1 metro ao contrário dos utilizados nos discos IDE que apenas podiam ter no máximo 45 cm.

Pino	Função
1	Massa
2	A+
3	A-
4	Massa
5	B-
6	B+
7	Massa
A e B representam as linhas de dados

Três cabos ligam à massa quatro servem para transmissão de dados. A ficha(conetor) de alimentação é diferente da utilizada no IDE e no SCSI,

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Cabos de Alimentação Disco SATA

A alimentação é de 3.3V, 5V e 12V, no entanto,  As fichas(conector) Molex de 4-pinos não fornecem 3.3 V, têm tensão de 5 V e 12 V, deixando as linhas de 3.3 V desligadas.  A maior parte dos fabricantes de modo a compatibilizar com as fontes ATX existentes, têm deixado os pinos de 3,3 V desligados. Os pinos com tensão de alimentação estão ligados 3 a 3 para que a corrente necessária ao funcionamento circule sem danificar os cabos individuais.

Pinos	Função
1,2,3	3,3V
4,5,6	Massa
7,8,9	5V
10,*11,12	Massa
13,14,15	12V
* 11 pode ser utilizado para Staggered Spinup nos discos que o suportem

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Características Técnicas Disco SATA

O SATA permite obter taxas de transferência de 87.5 MB/s (1,5 Gb/s), cada byte é transmitido com um bit de arranque (start bit) e um bit de paragem (stop bit), um débito útil de 150 MB/s (1,5 Gb/s). O padrão Serial ATA II deveria permitir chegar aos 375 MB/s (3 Gb/s), ou 300 MB/s úteis teóricos.
A primeira geração Serial-ATA, também conhecida como SATA/150 ou SATA I, funciona a 1,5 gigahertz. A transferência de dados é de 1,5 gigabits por segundo ou 150 megabytes por segundo. Com o chipset NVIDIA nForce4 em 2004 o clock dos Discos Rígidos SATA foi duplicada chegando a 3.0 GHz com uma transferência máxima de 300 MB/s. SATA II é geralmente compatível com SATA I, tanto de SATA II para SATA I quanto ao contrário, o que permite usar os mesmos plugs e os mesmos cabos. No entanto alguns sistemas não suportam a velocidade SATA II e a velocidade do clock deve ser limitada manualmente para 150 Mb/s por meio de um jumper. A tecnologia SATA II também é conhecida como SATA/300.

• SATA 1,5Gb/s >> 1500Mhz Velocidade Máxima Teórica >>150MB/s
• SATA 3,0Gb/s >> 3000Mhz Velocidade Máxima Teórica >>300MB/s

Outras Características

• Hot Swap: esta caracteristica permite trocar o disco mesmo ligado, é muito útil para substituíção ou troca de discos em máquinas que não podem parar como por exemplo os servidores de web;
• Podem ser ligados em SAS (Serial Attached SCSI) e comunicar no mesmo cabo físico;
• Codificação 8B/10B a mesma usada no fast ethernet.

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eSATA (External SATA)

 

eSATA - SATA

eSATA é um standard que surge 2004, é uma variante do SATA para ligações externas de dispositivos. As ligações de alimentação, cabos e fichas são diferentes do SATA convencional. Esta tecnologia permite uma taxa de transferência próxima do disco instalado internamente.  

• O protocolo é idêntico ao SATA (link/transport-layer), permitindo a ligação de discos SATA nativos externamente com o mínimo de modificações;
• Dimensão máxima do cabo 2 metros (USB e FireWire permitem distâncias maiores);
• No computador é ligado normalmente a uma porta SATA.

 

Receptor Satélite com eSATA

Esta tecnologia está a ser muito utilizada em receptores de HD, VDR, set-top box de receptores de satélite , IP TV e TV digital, porque permite armazenar uma grande quantidade de dados com um espaço físico muito reduzido. Basicamente, em alguns televisores, receptores de satélite, VDR que tenham uma tomada eSATA, basta colocar um disco externo SATA e os equipamentos ficam com possibilidade de gravar e armazenar mídia (audio, movies etc). A maior parte está preparado para instalar o disco externo, mas nem todos, alguns aparelhos não trazem software que permita a leitura do disco externo, se tem um equipamento experimente primeiro. Alguns destes dispositivos não permitem gravar no dispositivo e visualizar noutro dispositivo, a gravação é encriptada e apenas funciona no dispositivo onde está a funcionar. Também os discos internos dos alguns dispositivos estão protegidos impedindo a sua utilização noutros componentes.

HD ( DISCO RÍGIDO)

Disco Rígido - HDD

O disco rígido (HD-Hard Disk, ou HDD-Hard Disk Drive ) é o componente que armazena de forma permanente a informação reutilizável (dados, programas, dados de controlo de dispositivos) de um computador ou outro dispositivo em que exista a necessidade de armazenar de forma permanente informação digital. Inicialmente utilizado apenas em computadores, a sua utilização generalizou-se a televisão com gravação digital de vídeo, gravadores digitais de vídeo, consolas de jogos, receptores e gravadores de vídeo em alta definição. Liga-se à placa mãe (Motherboard) através de um controlador de disco que interpreta a informação solicitada pelo processamento, tanto para leitura como para escrita. Pode, no caso da memória RAM ser insuficiente, ser utilizado como memória virtual substituindo a memória RAM. A ligação do computador ao disco é efectuada através de um interface:

• SATA (Serial ATA)
• IDE
• SCSI

Armazenamento Dados

Fig.1 Bandejas e cabeças
Disco Rígido

O disco rígido é constituído por material electromagnético na superfície de uma bandeja (na realidade existem vários discos e não um único fig:1), um elemento próximo do disco (Cabeça -Head) vai guardar magneticamente (escrever ou ler) informação digital binária (0 ou 1), o material electromagnético é separado por bandejas(platters) não magnéticas. Assim, um disco único é divido por pistas, cada uma contendo vários sectores normalmente com 512 bits, chama-se cilindro ao conjunto de dados situados na mesma pista em bandejas diferentes.  

Componentes de um disco

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Em função das características do disco podemos assim saber o espaço de armazenamento

Parâmetros

Cálculo Parâmetros HDD
N. Heads-Cabeças	Por Disco
Cilindros	Por Disco
Sectores	Por Pista
Bytes	Por Sector

N. Tracks-Pistas	Total
N. de Sectores	Total
Bytes	Total
Megabytes	Total
Gigabytes	Total

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Características Técnicas de um Disco

Velocidade de rotação

A velocidade do disco é directamente proporcional ao débito de dados, assim, quanto maior for a velocidade maior será a transferência. Por outro lado ao aumentar a velocidade aumenta o nível de ruído associado e o aquecimento. A maior parte dos disco têm uma velocidade de 7200 a 15000 rotações por minuto.

Taxa de transferência

O fluxo de dados (escrita ou leitura) é medido em bits por unidade de tempo, normalmente bits/segundo. Esta taxa revela a capacidade efetiva de transferência de um disco. A taxa real de transferência pode diferir da taxa teórica, normalmente porque ao aceder aos dados eles estão dispersos no disco e não num único sítio.

Capacidade

Quantidade de dados possíveis de armazenar em determinado disco.

Tempo de acesso

Tempo médio que a cabeça demora entre receber instrução de ler ou escrever os dados e o tempo em realmente vai fornecer esses dados, quanto menor for o tempo de acesso melhor será a performance do disco.

Tempo de latência

Tempo entre o momento que o disco encontra a pista e o momento onde encontra os dados

Densidade radial

Número de pistas por polegada (tpi:track per Inch)

Densidade linear

Número de bits por polegada sobre determinada pista (bpi:Bit per Inch)

Densidade de superfície

relação entre a densidade linear e a densidade radial (bits por polegada quadrada)

Memória controlador disco

Memória do disco utilizada para evitar congestionamentos, o disco coloca alguns dados em fila de espera numa memória intermédia sempre que não possam ser entregues no espaço de tempo pelo qual fora solicitados, evita-se assim paragens mecânicas

Interfaces de HDD

Um das principais diferenças entre os discos é o padrão de interface que utilizam para comunicar, entre as tecnologias mais utilizadas encontram-se o IDE, SATA, SCSI.
 

IDE, EIDE, ATA

O padrão IDE é um termo generalizado em termos comerciais que utiliza a tecnologia ATA (Advanced Technology Attachment) este interface standard foi criado em 1994 originalmente apenas para ligação de discos rígidos foi expandido para ATAPI que permite ligação de outros dispositivos (leitores de cd-rom, leitores de dvd).
O IDE (Integrated Drive Electronics) ou Enhanced IDE (EIDE ou E-IDE) é a designação comercial do padrão ATA que permite ligar dispositivos directamente à motherboard através de uma cabo composto por 40 fios em paralelo.

Cabo IDE - ATA	Ficha IDE

Esta tecnologia permite ligar dois dispositivos, a identificação do dispositivo é efectuada no disco, estando dois ligados no mesmo cabo, um será MASTER o outro SLAVE. Os discos, CD-ROM, DVD-ROM têm um jumper que permite identificar o dispositivo como master ou slave.
Quando estão a ser utilizados dois dispositivos no mesmo cabo, um terá de ser MASTER o outro SLAVE.
Alguns discos têm a identificação junto aos jumpers, outros na etiqueta de características.
Esta tecnologia permite ligar dois dispositivos, a identificação do dispositivo é efectuada no disco, estando dois ligados no mesmo cabo, um será MASTER o outro SLAVE. Os discos, CD-ROM, DVD-ROM têm um jumper que permite identificar o dispositivo como master ou slave.
Quando estão a ser utilizados dois dispositivos no mesmo cabo, um terá de ser MASTER o outro SLAVE.

IDE Configuração Jumpers Master Slave	Jumpers

Tensão de Alimentação Disco

O disco rígido é alimentado pela fonte ATX com tensões positiva de +5V e +12V

Ligação ao disco	Conector Disco Rígido	Ficha Molex

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Modos CIM

Modo PIO	Débito (MB/s)	Standard
Mode 0	3,3	ATA
Mode 1	5,2	ATA
Mode 2	8,3	ATA
Mode 3	11,1	ATA
Mode 4	16,7	ATA

A saída dos dados executa-se através de um protocolo chamado CIM (Programmed Entrada/Saída) que permite aos periféricos trocar dados com a memória. Grandes transferências de dados podem impôr uma carga de trabalho ao processador muito elevada e rapidamente retardar o conjunto do sistema.
Existe 5 modos CIM que definem a taxa de transferência máxima:

CAPACIDADE E UMA BATERIA

Capacidade de uma bateria

A capacidade de uma bateria define a sua a capacidade energética é expressa em ampere-hora (1 A·h = 3600 coulombs). Se uma bateria debita um ampere (1 A) de corrente (fluxo) por uma hora, tem uma capacidade de 1 A·h. Se puder fornecer 1 A por 10 horas, sua capacidade é 10 A·h.

O que significa Capacidade Ah ?

Ah (ampere-hora) define a capacidade da bateria, ou seja, a intensidade(amperes) que pode debitar durante 1 hora. Isto indica a autonomia da bateria debitando a corrente referida na capacidade, por exemplo:
Capacidade (C) = corrente de descarga (I) x tempo de descarga (t)
Em teoria é possível consumir em um circuito, de uma bateria 4000 mAh ou (4 Ah):

• 4 A durante 1 hora
• 0.4 A durante 10 horas

Na prática os valores de débito máximos permitidos podem não ser atingidos por causa de diversos fatores:
Bateria com elementos sem carga máxima (acontece normalmente em baterias que têm algum tempo de utilização)
Cargas externas que adicionam resistência ao valor total da bateria.

Parâmetros Bateria

Auto-descarga mensal

(ADM) (%).

Capacidade das baterias

(C_Bat)(Ah).

Profundidade de descarga máxima

(DOD_max)(%).

Tensão das baterias

(V_Bat)(V).

De uma forma geral, quanto maior for a célula, mais corrente e energia pode fornecer. A capacidade da célula é a corrente que uma célula pode fornecer antes da tensão cair abaixo de um valor limiar pré determinado. Por exemplo, as baterias alcalinas de 9 volts (que contêm internamente seis pilhas alcalinas de 1,5 volts) são geralmente categorizadas com 1 Ampere-hora, o que significa que a bateria pode fornecer continuamente um ampere de corrente durante uma hora, antes de ficar sem carga. Na medição da capacidade, a pilha de 9 volts alcalina é declarado esgotada e não-funcional quando a tensão da bateria cai abaixo de 5,4 Volts (valor padronizado).
No entanto, a capacidade da bateria depende da forma como a bateria é utilizada. A medição amperes-hora padrão geralmente assume o tempo de descarga em 20 horas. Isto é, a bateria de 9 volt deveria ser testado para fornecer 1/20 da sua capacidade nominal (50 miliamperes) durante vinte horas. Se fosse a carga fosse consumida rapidamente, com um teste de uma hora ou com um dispositivo de elevado consumo, a capacidade efetiva seria muito menor. A tensão ficará abaixo do limiar antes de o consumo esgotar a sua capacidade de um ampere-hora.

CARGA DE BATERIA

Carga Baterias

Baterias e pilhas recarregáveis necessitam de carga, existem vários métodos para carregar uma bateria

Tensão Constante:

Também conhecido como carga em "flutuação", este método aplica uma tensão constante nos pólos da bateria. A corrente de carga será determinada pelas características elétricas e químicas da bateria em carga. Isso não é recomendável uma vez que se a bateria estiver com suas grelhas internas em curto circuito a corrente circulante pelo sistema será elevadíssima. Esse método tem um inconveniente que é o elevado tempo de carga, uma vez que quando mais energia a bateria absorve, menor é a corrente de carga aplicada.

Tensão Constante-Limite Corrente:

Método semelhante ao anterior mas com a protecção de sobre-carga evitando assim problemas de correntes elevadas no sistema.

Corrente Constante seguido de Tensão Constante:

A bateria é carregada com uma corrente constante até que atinja a sua tensão de flutuação (aprox:10% acima da tensão nominal ), ao que após, o carregador passa a actuar no modo de tensão constante, evitando assim sobrecarga e mesmo a auto-descarga.

Corrente Constante p/ Tempo Definido:

 

Este tipo de carga aplica uma corrente controlada constante pela bateria por um período determinado limitando o tempo de carga.

Corrente Constante seguido de Tensão Corrigida:

A corrente é constante durante a carga até que a bateria atinja sua tensão de carga (20% acima da sua tensão nominal ) então, o carregador comuta para a tensão de flutuação mantendo a bateria neste estado indefinidamente.

Corrente Constante seguido de Tensão Corrigida e Queda de Corrente:

 

Idêntico ao anterior, a diferença é que quando atinge a tensão de carga, espera até que a corrente da bateria caia abaixo de 1% da sua capacidade nominal para que então comute para a tensão de flutuação, o que garante uma carga mais eficiente. É o método que melhor carrega a bateria, sem nenhum risco de dano.

Delta de Tensão Zero ou Negativo:

 

Aplica-se uma corrente constante pela bateria de forma a que sua tensão vá subindo (absorvendo energia) ate um ponto em que a subida de tensão termina. Neste ponto, em que a tensão parou de subir, termina-se a carga sob a condição de Delta V Zero. Em alguns tipos de bateria, após o ponto de delta de tensão zero, a tensão começa a cair produzindo uma variação de tensão para baixo, caracterizando o termino por Delta V Negativo.

Temperatura Máxima:

A corrente de carga é bastante elevada, limitada apenas pela temperatura da bateria.Necessita de refrigeração para que se mantenha a temperatura da bateria sempre constante no seu limite máximo.

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TIPOS DE BATERIAS

Baterias Alcalinas

As pilhas alcalinas são as usadas normalmente em lanternas, rádios, etc...
Vantagens: custo baixo, são vulgares podem-se encontrar com facilidade em qualquer lugar, durabilidade e potencia elevada para seu tamanho/peso.

Desvantagens: a grande maioria dos modelos comercializados não pode ser recarregada e geralmente é necessária a utilização de suportes para utilização nos diversos dispositivos.

Bateria Alcanina

Volts Célula	Vida útil Carregada	Temperatura Operação	Performance
1,5V	1 a 5 Anos	-5 a 55°C	Alta Capacidade

Carregador de Baterias Alcalinas

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Baterias de Chumbo

Bateria Chumbo

As Baterias chumbo-ácido foram inventadas no Séc. XIX (Gaston Plante em 1859), tem como componentes básicos o chumbo ou óxido de chumbo e o ácido sulfúrico.
Vantagens: custo relativamente baixo, resistência a grandes variações de temperatura e grande durabilidade.
Desvantagens: pesada, demora bastante tempo a ser carregada, descarrega-se rapidamente, sofre uma diminuição (pequena, mas constante) de voltagem durante sua utilização e não pode ser recarregada totalmente com tanta frequência como os outros tipos. A sua melhor utilização é esporádica, uma vez que este tipo de bateria é desenhado para ser constantemente carregada e eventualmente descarregada (ex.: é o tipo utilizado em automóveis, sendo carregada com o motor em funcionamento e descarrega no arranque ou no funcionamento de dispositivos com o veiculo desligado).

Baterias de eletrólito estabilizado

São baterias cujo electrólito é gelatinoso. Também se denominam baterias de recombinação de gás ou baterias de gel.
Vantagens  : Bateria sem manutenção durante a sua vida útil, hermeticamente fechada e, por isso, sem libertação gasosa.
Inconvenientes  : Preço mais elevado.

Baterias de eletrólito líquido

A bateria é composta por um recipiente com placas de eletrodos positivos e negativos separados por isolante e mergulhados no eletrólito. O recipiente é fechado para evitar ao máximo a corrosão interna.
Vantagens: Construção simples e barata
Inconvenientes: Risco de derrame do eletrólito

Volts Célula	Vida útil Carregada	Temperatura Operação	Performance
2,1	1 Ano	20 a 70°C	Alta capacidade

Carregador Baterias Chumbo Carregador Baterias Automático

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Lítio

Bateria Lítio

 
A pilha de Lítio popularizou-se com o aparecimento de micro circuitos eletrônicos utilizados em relógios, jogos, etc...
Vantagens: destaca-se entre os demais tipos por descarregar-se muito lentamente quando armazenada carregada (em média 10% ao mês), e pelo tempo de recarga baixo. Entre todos os outros tipos, são as mais leves. Oferecem cerca do dobro da capacidade de uma bateria do tipo NiMH com o mesmo tamanho. O tempo de recarga também é o mais rápido quando comparado aos demais tipos.
Desvantagens: custo elevado.

Volts Célula	Vida útil Carregada	Temperatura Operação	Performance
1 a 1,5V	5 a 10 Anos	-5 a 55°C	Alta Capacidade

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Bateria Níquel-cadmio (NiCd)

Níquel-cadmio (NiCd)

A bateria de níquel-cadmio (NiCd) foi inventada no Séc.XX.
Vantagens: potencial energético maior do que o da de chumbo-acido, o que faz com que seja de 20 a 50% mais leve, proporcionando um tempo de utilização superior para o mesmo peso. Não sofre queda de voltagem durante a utilização.
Desvantagens: custo mais alto do que o da de chumbo-acido, é muito tóxica para o meio ambiente (devido ao cádmio). Além disto, este tipo de bateria sofre mais com extremos de temperatura, descarregando-se muito rapidamente em temperaturas muito baixas e não se carregando totalmente em temperaturas muito elevadas.

Volts Célula	Vida útil Carregada	Temperatura Operação	Performance
1,2V	3 Meses	20 a 70°C	Alta Capacidade

Carregador NiCAD Carregador NiCAD com LM317

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Bateria Níquel
Hidreto Metálico (NiMH)

Níquel Hidreto Metálico (NiMH)

A bateria de niquel-metal-hidreto (NiMH) possui algumas vantagens em relação aos outros tipos: resiste a um número maior de cargas/descargas na sua vida útil do que as de NiCad, possuindo um potencial energético ligeiramente superior (20% em média); ainda em comparação com as de NiCd, possui custo apenas ligeiramente superior, tempo de recarga inferior e maior resistência a variações de temperatura. Tem praticamente o mesmo peso que as de NiCd. Ambientalmente é mais amigável do que a de NiCD.

Desvantagem: custo superior ao das de niquel-cádmio.
Carregador NiMH controlado por temperatura

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Bateria Zinco Ar

Zinco Ar

As pilhas de zinco-ar são a mais recente tecnologia desenvolvida para o armazenamento de energia. Este tipo de bateria funciona extraindo o oxigênio existente no ar para reagir com o zinco e produzir eletricidade. Seu princípio de funcionamento é semelhante ao das baterias alcalinas, que também possui zinco no seu interior reagindo com o oxigênio para produzir energia. Porém, nestas baterias o oxigênio é fornecido por um componente interno (dióxido de manganês), nas baterias do tipo zinco-ar , o oxigênio vem da atmosfera, a bateria tem várias aberturas.
Existem dois tipos de baterias zinco-ar: as que podem ser recarregadas e as descartáveis. Baterias deste tipo recarregáveis (onde células de zinco são substituídas) são utilizadas em aplicações como veículos elétricos movidos a bateria. A grande vantagem deste tipo de bateria é sua durabilidade (tempo de descarga), muito maior do que a dos outros tipos até hoje existentes.

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Bateria Gel

Baterias de Gel

As baterias de gel substituem as baterias de chumbo permitindo uma vida útil mais prolongada. Basicamente não têm evaporação eletrolítica e suas consequências, como acontece com as baterias ácidas. Existem baterias de reduzidas dimensões especialmente concebidas para aplicações RFID.
Vantagens - Não têm evaporação eletrolítica, maior resistência a temperatura elevadas, choque e vibração. 
Desvantagens - Preço mais elevado do que as baterias de chumbo. 

Carregador de bateria de gel ou ácida

Materiais Constituintes

Tipo

Cátodo

Ânodo

Eletrólito

F.E.M

Seca

Carbono

Zinco

Cloreto de Amônio
Dióxido Manganês

1,5V

Alcalina

Carbono

Dióxido Manganês

Hidróxido de Potássio

1,5V

Mercúrio

Óxido de Mercúrio

Zinco

Hidróxido de Sódio

1,35V

Óxido de Prata

Óxido de Prata

Zinco

Hidróxido de Sódio

1,35V

Recarregáveis

NiCd

Óxido de Níquel

Cádmio

Hidróxido de Potássio

1,2V

NiMH

Óxido de Níquel

Metal

Hidróxido de Potássio

1,2V

Iões de Lítio

Óxido de Lítio + Cobalto

Carbono

Lítio

3,7V

Pilhas Recarregáveis

Com a utilização de uma fonte de energia externa as reações químicas nos elétrodos são revertíveis. Contrariando o fluxo normal das cargas, consegue-se anular os sais acumulados nos eletrodos separando-os dos metais originais e os iões do eletrólito aumentando assim a carga total de iões no eletrólito ficando a pilha com uma carga semelhante à inicial.

Pilha Viciada

Ao fim de alguns ciclos de descarga e carga, parte dos sais separam-se dos eletrodos e vão para o eletrólito tornando-se cada vez mais difícil recuperar todo o metal e eletrólito original, impedindo, por isso, que a pilha fique com a totalidade da sua carga Pilha Viciada Nas Pilhas de iões de lítio, para além do cátodo que é um único bloco sólido, existem várias partículas em suspensão dentro do próprio eletrólito, evita-se assim que a pilha fique viciada rapidamente permitindo um número de ciclos de carga e descarga maior. Na pilha não recarregável, a inversão da corrente apenas aquece a pilha, com o perigo de queimá-la ou até fazê-la explodir sem ser recarregada.

BATERIAS E PILHAS

Uma pilha ou bateria é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica. Os termos são usados indistintamente, no entanto, Pilha é constituída por dois únicos eletrodos, Bateria é composta por um conjunto de pilhas agrupadas em série ou paralelo.
A pilha tem três partes: os eletrodos, o eletrólito e o recipiente.
Os eletrodos são os condutores de corrente da pilha.
O eletrólito é a solução que age sobre os eletrodos.
O recipiente guarda o eletrólito e suporta os eletrodos.
 

Símbolo Pilha	Símbolo Bateria

 

Existem dois tipos básicos de pilhas.

Pilha

A pilha primária é uma pilha na qual a reação química acaba por destruir um dos eletrodos, normalmente o negativo. A pilha primária não pode ser recarregada.
A pilha secundária é uma pilha na qual as ações químicas alteram os eletrodos e o eletrólito. Os eletrodos e o eletrólito podem ser restaurados à sua condição original pela recarga da pilha.
Ação Eletroquímica é o processo de conversão de energia química em energia elétrica.
O ânodo é o eletrodo positivo de uma pilha.
O cátodo é o eletrodo negativo de uma pilha.

Associação Baterias

A maior parte dos aparelhos que usa pilhas necessita, quase sempre, mais do que uma pilha. As pilhas podem associar-se em série e paralelo. Nas ligações em série a tensão aumenta, nas ligações em paralelo a bateria pode fornecer maior corrente mas a tensão mantêm-se igual a cada uma delas individualmente.

Pilhas ligadas em série e paralelo

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Bateria Ligada(conectada) em Série

Bateria conectada em série

Quando duas ou mais baterias são ligadas em série estamos aumentando a tensão (voltagem), conservando a mesma capacidade (amp/h) de cada uma individualmente.
Ligação: basta ligar(conectar) o polo negativo da primeira bateria com o polo positivo da bateria seguinte.

Bateria Ligada(conectada) em Paralelo

Bateria conetada em paralelo

Quando duas ou mais baterias são ligadas em paralelo estamos aumentando a sua capacidade (Ah), conservando a mesma tensão (voltagem) de cada uma individualmente.
Ligação: basta ligar(conectar) o polo negativo da primeira bateria com o polo negativo seguinte e o polo positivo com o polo positivo seguinte

Ligação Série Paralelo

Bateria conectada em paralelo e série

A ligação de baterias em série e paralelo simultaneamente permite-nos aumentar a tensão e a capacidade.

Ligação série com uma pilha deficiente

Bateria em série com 1 elemento deficiente

A ligação em série de várias baterias, em que uma delas não funciona, pode inviabilizar a sua utilização, uma vez que, a soma da tensão de todas as baterias é inferior ao necessário. No exemplo em cima, verifica-se que uma bateria não produz tensão colocando o conjunto com uma tensão de saída de 4,5V em vez dos 6V que teria com todos os elementos perfeitamente funcionais.
Uma pilha deficiente é, normalmente, a causa de substituição de todas as outras por impossibilidade de medir a carga em cada uma delas.

Ligação série com uma pilha ao contrário

Bateria em série com 1 elemento ao contrário

A ligação em série de várias baterias em que uma delas está ao contrário, fará com que a tensão se contraponha à tensão das restantes. Basicamente é inserido um valor negativo, a tensão, no exemplo em cima, pode variar em função da carga que cada uma disponibiliza, podendo variar entre 3 e 4,5V.

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