Entendendo um Diagrama Esquemático

Se você tem interesse em Eletrônica, mas não tem conhecimentos ou formação, e não entende os diagramas eletrônicos, está na hora de aprender!

Aprendendo a entender um diagrama eletrônico, você terá condições de fazer montagens, analisar circuitos, solucionar problemas e muito mais. Poderá até desenvolver os seus protótipos em Protoboards ou em placas de circuito impresso (PCI). É claro, terá que aprender os conhecimentos básicos de eletrônica e a usar os programas específicos para editoração dessas placas PCI. Essa habilidade em compreender os diagramas é essencial para um técnico ou engenheiro eletrônico.

Os diagramas de circuitos eletrônicos são comumente chamados de diagramas esquemáticos, ou simplesmente esquemáticos.

Para conhecer essa técnica de leitura de diagramas, vamos primeiro aprender sobre os símbolos dos componentes. E depois aprender como interpretar os diagramas com vários componentes interligados. No Brasil usamos a simbologia da norma ABNT, que é baseada na simbologia europeia.

Leitura sugerida:

A compreensão esquemática é uma habilidade eletrônica bastante básica, mas há algumas coisas que você deve saber antes de ler este tutorial.

Confira nestes tutoriais abaixo, se quiser aprender alguns assuntos importantes sobre a teoria da eletrônica:

(Obs: esses tutoriais estão em inglês. Se tiver dificuldade para a leitura, vai uma dica bem legal. Abra o link usando o navegador de internet Chrome Sobre o texto em outra linguagem, clique o botão direito do mouse e selecione “Traduzir para o Português”).

 

Etapa 1 – blocos de construção

Vamos começar examinando todos os símbolos que você pode encontrar em um esquema típico. Embora não abordemos todos os símbolos possíveis aqui, conhecer os símbolos abaixo o tornará conhecedor o suficiente para um esquema médio. E para qualquer coisa que você não saiba, lembre-se de consultar a folha de dados (datasheet) de um componente para descobrir como ele funciona e como é o símbolo dele.

Resistores

Os resistores são um dos componentes mais comuns que você encontrará em um circuito eletrônico. Como todo mundo já estudou nas aulas de Física, os resistores são componentes que limitam a passagem de corrente. O símbolo do resistor tem uma aparência diferente com base nos padrões internacionais ou nos EUA. Para os EUA, você encontrará uma linha em zigue-zague conectada com dois terminais. O símbolo internacional é apenas um retângulo simples com os mesmos conectores de terminal. Nos diagramas, os resistores são identificados com a letra R e a unidade de valores é representada em Ohms (Ω). Se quiser aprender mais sobre resistores, sugiro esse excelente tutorial sobre – Resistores .

O símbolo do resistor nas versões americana e Internacional.

Você também deve ficar atento a resistores e potenciômetros variáveis. Você pode identificá-los rapidamente, procurando uma seta diagonal colocada na linha em zigue-zague para um resistor variável e uma seta horizontal apontando em direção à linha em zigue-zague para um potenciômetro. São identificados com a letra P.

Resistor Variável e Potenciômetro.

Capacitores

Capacitores são pequenos componentes que podem armazenar uma carga elétrica. Você encontrará dois tipos de capacitores, polarizados e não polarizados, cada um dos quais com dois terminais conectados. Nunca inverta a polaridade de um capacitor polarizado, pois poderá danificá-lo. São identificados com a letra C e a unidade de medida de capacitância é o Farad (as mais comuns são micro farad –uF , nano farad – nF e o pico farad – pF) . Esse ó link do Tutorial sobre Capacitores .

Capacitor comum e Capacitor polarizado.

Indutores

Esses componentes são responsáveis ​​por armazenar energia na forma de um campo magnético, tudo graças a um simples fio enrolado! Os indutores são muito fáceis de identificar em um esquema, com as linhas do enrolamento mostradas nos padrões dos EUA. Os indutores internacionais são um pouco mais genéricos e você deve identificar com uma caixa retangular sólida. São identificados com a letra L (o símbolo de indutância é L) e a unidade de medida é o Henry (H).

Os indutores no padrão americano são mais fáceis de identificar com suas bobinas.

Chaves ou Comutadores

Esses pequenos interruptores são responsáveis ​​por ligar ou desligar um circuito. Quando aberta, nenhuma eletricidade flui, mas quando fechada o circuito começa a funcionar. Existem algumas formas diferentes de chaves, mas o mais simples é a chave unipolar com acionamento único, que possui dois terminais e uma linha meio conectada. Essa linha semi-conectada representa se a chave está no estado aberto ou fechado. Normalmente são identificadas com as letras SW (switch) ou CH. Esse é o link da teoria básica sobre chaves e comutadores – Chaves .

Chave Unipolar/acionamento único e Chave Unipolar/ acionamento duplo

Fontes de energia

Se você estiver trabalhando com eletrônica digital, provavelmente estará lidando apenas com tensão CC (corrente contínua). Mas também é bom saber como é a tensão CA (corrente alternada), se você se deparar com isso de forma esquemática. Fique atento à polaridade da fonte CC. A unidade de medida é o Volts (V), podendo ser Vcc ou Vca.

Símbolos padrões de fontes de tensão CC e CA.

Se o seu dispositivo for alimentado por uma bateria, seu símbolo será totalmente diferente. O símbolo da bateria contém várias linhas, sendo a parte superior como terminal positivo e a linha inferior (e mais curta) como terminal negativo. E se a sua bateria tiver mais de uma célula, o símbolo terá várias linhas.

O símbolo comum de baterias com uma célula e com duas células.

Em esquemas mais complexos, você provavelmente verá símbolos para indicar as tensões dos nós. Esses nós são usados ​​para conectar dispositivos a um único terminal e serão designados como 5V, 3,3V, VCC (que é a tensão de alimentação positiva de um pino de energia) e Terra (GND que é a tensão negativa ou de referência). Você observará na imagem abaixo que todas as tensões positivas dos nós são mostradas com uma seta para cima ou triângulo, e toda tensão de terra é uma seta, um conjunto de linhas ou um triângulo apontando para baixo.

Todas as variações que você precisa conhecer para suas tensões positivas e de terra.

Diodos

Os diodos têm muitas funções, sendo a principal de permitir a passagem de corrente em um único sentido. Os LEDs são também muito comuns. Há também o fotodiodo, que pode gerar energia a partir da luz, agindo como uma mini-célula solar. Você encontrará o símbolo de diodo padrão procurando um triângulo apoiado em uma linha vertical com dois terminais de conexão em cada extremidade. São identificados com a letra D. Esse é o link do tutorial sobre Diodos .

O símbolo do diodo padrão. A base do triângulo (à esquerda) é o Anodo e o outro lado é o Catodo. 

Esse outros dois tipos de Diodos são o Schottky e Zener. Normalmente são usados em fontes de alimentação como chaveadores rápidos e reguladores de tensão.

Símbolos do Diodo Schottky e do Diodo Zener

As setas apontando para fora transformam um diodo em um LED e as setas apontando para o diodo indicam um Fotodiodo. Dessa forma fica claro que o LED emite luz e o Fotodiodo recebe luz.

Símbolos do LED e do Fotodiodo

Transistores

Você provavelmente já ouviu falar sobre transistores grandes e pequenos. Eles são responsáveis ​​por alimentar toda a complexidade moderna do seu computador. Dentro de um circuito integrado pode conter centenas de transistores e dentro de um Processador de última geração, existem milhões deles!

Os transistores existem em duas formas básicas, como transistores de junção bipolar (BJTs) ou transistores de efeito de campo de óxido de metal (MOSFETs).

Existem dois tipos de BJTs, ambos com três terminais para coletor (C), emissor (E) e base (B). Você notará na imagem abaixo que os pinos do emissor e do coletor estão sempre alinhados um com o outro, com uma seta no lado do emissor. A direção desta seta determina se o BJT é um transistor NPN (Negativo, Positivo, Negativo) ou PNP (Positivo, Negativo, Positivo). Vale à pena visitar o tutorial sobre Transistores . Eles são normalmente identificados pela letra Q ou Tr.

Símbolos dos Transistores BJT  –  PNP  e  NPN 

Os transistores MOSFET também têm três terminais, mas são chamados fonte (S -source), dreno (D- drain) e porta (G-gate). Você encontrará duas versões diferentes, um canal N e um canal P. A seta encontrada no meio de cada símbolo abaixo determina que tipo de transistor MOSFET é. Uma seta apontando para dentro é um MOSFET do canal N e a indicação para fora é um MOSFET do canal P.

Símbolos dos MOSFETs – canal N

 

Símbolos dos MOSFETs – canal P

Portas lógicas

As portas lógicas alimentam nosso mundo digital e binário de uns e zeros. As portas lógicas padrões são as do tipo AND (porta E), OR (porta OU) e XOR (porta OU exclusivo), cada uma com seu símbolo exclusivo. Saiba que as portas lógicas podem ter um número variável de entradas. Se quiser saber mais, clique em Portas Lógicas .

Portas Lógicas

Se na saída das portas digitais existir uma bolinha, isto quer dizer que esse pino tem a saída invertida. Por exemplo se na saída de uma porta OR fosse zero, numa porta NOR a saída seria um. Uma letra N na frente do tipo da porta, significa que a porta é NOT (invertida). Por exemplo as portas NOT, NAND, NOR e XNOR.

Portas Lógicas Invertidas

Circuitos integrados

Circuitos integrados (CI) ou Chips permitiram a redução em diminuta escala, do tamanho dos circuitos eletrônicos. Normalmente são identificados com a letra U ou as letras IC (integrated circuit). São aqueles pequenos componentes retangulares de cor preta com uma grande quantidade de pinos (perninhas). Podem ter uma disposição dos pinos no formato bilateral em linha (DIP) ou quatro lados com pinos em todos os lados ou ainda ter pinos (até centenas) por debaixo do circuito.

Cada pino tem um nome que informará qual a função que ele serve, juntamente com um número para identificar a localização do mesmo. Cada circuito integrado tem uma função e código próprios. Procurando a folha de dados (datasheets) através desse código de identificação, poderá obter todas as informações sobre ele! Leitura recomendada sobre Circuitos Integrados .

Circuitos Integrados – Microcontroladores

Existem no mercado, uma quantidade enorme de Circuitos Integrados. Alguns possuem símbolos exclusivos como o amplificador operacional e o regulador de tensão. Você geralmente verá Amplificadores Operacionais analógicos dispostos como abaixo, com 5 terminais no total: uma entrada não inversora (+), entrada inversora (-), uma saída e dois pinos de energia. Um circuito integrado poderá ter um ou mais amplificadores operacionais no mesmo chip. Leitura recomendada : Introdução sobre Amplificadores Operacionais

CIs – Amplificadores Operacionais

Reguladores de tensão simples são geralmente componentes com três terminais – pino de tensão de entrada, pino de tensão de saída e pino terra (ou ajuste). Eles normalmente têm a forma de um retângulo com pinos à esquerda (entrada), direita (saída) e inferior (terra / ajuste).

CIs – Reguladores de Tensão 

Cristais e Ressonadores

O Cristal (que é fabricado de quartzo) é o componente usado no oscilador de relógio (clock) do Microcontrolador. Todas operações de processamento são temporizadas pelos pulsos desse oscilador.  Portanto é um componente muito importante. A precisão da frequência do cristal determinará o tempo correto das operações. Um outro tipo de oscilador é o Ressonador com três terminais, pois possuem internamente dois capacitores integrados ao componente. Normalmente são identificados no diagrama, com a letra Y. A frequência do oscilador é medida em Hertz (H), por exemplo mega Hertz (MHz) ou kilo Hertz (KHz).

Símbolos do Cristal e do Ressonador com dois capacitores

Conectores

Seja para fornecer energia ou enviar informações, os conectores são necessários na maioria dos circuitos. Esses símbolos variam de acordo com a aparência do conector. Normalmente são identificados pelas letras JP (ou somente J) ou também por CN. Veja alguns tipos:

 

Alguns símbolos de conectores 

Motores, transformadores, alto-falantes e relés

Esses componentes estão em um outro grupo, já que eles (principalmente) fazem uso de bobinas de alguma forma. Os Transformadores geralmente possuem duas bobinas, próximas umas nas outras, com algumas linhas separando-as. Podem ser identificados com a letra T ou TR.

Alguns tipos de transformadores

 

Os Relés geralmente usam uma bobina com um interruptor para ligar ou desligar um circuito. São identificados com as letras RL ou K.

Símbolo do Relé eletromagnético

 

Os símbolos dos Alto-falantes e Campainhas são fáceis de identificar, já que são parecidos com os dispositivos na forma real. Podem ser identificados com LS, AF e BZ.

Buzina piezoelétrica e Alto-falante

Existem vários tipos de Motores, mas o símbolo mais comum é o que possui somente dois fios. Pode ser um motor CC ou CA. Esse tutorial sobre Motores elétricos é muito interessante, clique no link para aprender mais.

Motor CC 

Fusíveis e Termistores

Fusíveis e Termistores são componentes geralmente usados ​​para limitar grandes picos de corrente, protegendo os circuitos de sobrecargas e evitando a queima de outros componentes. O símbolo do Fusível é bem similar à estrutura física do mesmo. Um filamento sensível à corrente fica entre os dois terminais, revestido por um tubinho de vidro. São identificados no diagrama, com a letra F. E um valor em Amperes determina o valor máximo de passagem de corrente, sem que o fusível seja queimado.

Um Termistor, ou resistor com coeficiente de temperatura positivo (PTC) ou negativo (NTC) é um termistor que variará a resistência com base em sua temperatura. No PTC, o aumento de temperatura decorrente da passagem de uma corrente excessiva, causará o aumento da resistência, dessa forma limitando a corrente. E no caso do NTC é o inverso, a sua resistência elétrica diminui com o aumento da temperatura.

Símbolos do Fusível e do PTC

 

Etapa 2 – Lendo Diagramas Esquemáticos

Agora que você já tem conhecimento da simbologia de vários componentes eletrônicos, poderá aprender como eles são conectados.

Redes, nós e etiquetas

As redes esquemáticas mostram como os componentes são conectados em um circuito. As redes são representadas como linhas que conectam os componentes. Às vezes são de uma cor única, como as linhas verdes neste esquema:

Junções e nós

Os fios podem conectar duas ligações, ou podem conectar várias. Quando um fio se divide em duas ou mais direções, ele cria uma Junção. Representamos as junções em esquemas com Nós, pequenos pontos colocados na interseção dos fios.

Junção de ligações 

Quando uma ligação passa por cima de outra sem esse Nó, é porque não existe junção entre as duas! Ao projetar esquemas, geralmente é uma boa prática evitar essas sobreposições não conectadas sempre que possível, mas às vezes é inevitável.

Diagrama com Nós e ligações sem conexões 

Nomes de rede

Às vezes, para tornar os esquemas mais legíveis, um nome é atribuído à cada rede e em vez de desenhar uma ligação por todo o esquema, são criadas etiquetas ou identificações. Presume-se que as redes com o mesmo nome estejam conectadas, mesmo que não haja uma ligação visível conectando-as. Os nomes podem ser escritos diretamente em cima da rede ou podem ser associados às etiquetas  conectadas às ligações.

As redes geralmente recebem um nome que especifica a finalidade dos sinais nesse fio. Por exemplo, as redes de energia podem ser etiquetadas como “VCC” ou “3.3V”, enquanto as redes de comunicação serial podem ser identificadas como “RXD” ou “TXD”.

 

Identificando blocos

Dependendo da complexidade do Diagrama esquemático, ele poderá ser dividido em Blocos funcionais. No diagrama abaixo existem quatro seções: – uma seção com o Microcontrolador ATMega328, duas seções com os reguladores de tensão e uma seção com a interface USB/Serial. Perceba que existem conexões interligadas (etiquetas) entre os Blocos, que podem ser identificadas pelos nomes. Na legenda do diagrama (parte inferior do lado direito) constam os nomes do circuito, dos projetistas e data e hora da edição.

 

Diagrama dividido em blocos funcionais

Reconhecendo os Nós de tensão

Os Nós de tensão são componentes esquemáticos importantes, aos quais podemos conectar terminais de componentes para atribuí-los a um nível de tensão específico. Todos os terminais conectados a um Nó de tensão com o mesmo nome estão interligados, isto é, tem o mesmo nível de tensão. Os Nós de tensão com nomes semelhantes – como GND, 5V e 3.3V – estão todos conectados à mesma tensão, mesmo que não haja desenho das ligações entre eles. No exemplo abaixo, todos Nós GND estão interligados entre si, assim como todos Nós 5V e todos Nós 3,3V.

Nós de tensão com nomes semelhantes 

 

 

Esse tutorial é uma adaptação que foi baseada em traduções desses outros dois tutoriais.  Licenças CC BY-SA 4.0 

Obs: A Eletrogate não tem nenhuma parceria com a Sparkfun e nem com a Autodesk .

 

Se gostar ou tiver alguma dúvida, deixe um comentário!

 

 

 

 

 

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Gustavo Murta
Gustavo Murta
Consultor e Projetista de Sistemas Embarcados. Técnico em eletrônica, formado em Curso superior de TPD, pós-graduado em Marketing. Trabalhou por muitos anos na IBM na área de manutenção de computadores de grande porte. Aposentou-se, podendo curtir o que mais gosta : estudar e ensinar Tecnologia. Hobista em eletrônica desde 1976. Gosta muito de Fotografia e Observação de aves.