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May 18, 2023

A beleza interior da eletrônica básica

Open Circuits mostra a surpreendente complexidade dos componentes passivos que Eric Schlaepfer estava tentando consertar uma peça quebrada de um equipamento de teste quando se deparou com a causa do problema – um problema

Open Circuits mostra a surpreendente complexidade dos componentes passivos

Eric Schlaepfer foitentando para consertar um equipamento de teste quebrado quando se deparou com a causa do problema – um capacitor de tântalo com defeito. O componente havia entrado em curto de alguma forma e ele queria saber por quê. Então ele poliu para dar uma olhada por dentro. Ele nunca encontrou a origem do curto-circuito, mas ele e seu colaborador, Windell H. Oskay, descobriram algo ainda melhor: um mundo oculto de tirar o fôlego dentro da eletrônica. O que se seguiu foram horas e horas de polimento, limpeza e fotografia que resultaram em Open Circuits: The Inner Beauty of Electronic Components (No Starch Press, 2022), cujo trecho segue. Como escrevem os autores, tudo nestes componentes é deliberadamente concebido para satisfazer necessidades técnicas específicas, mas esse design leva à “beleza acidental: a estética emergente de coisas que nunca se esperava ver”.

De um livro que abrange o vasto mundo da eletrônica, o que nós do IEEE Spectrum achamos surpreendentemente atraente foi o interior de coisas nas quais não gastamos muito tempo pensando, os componentes passivos. Transistores, LEDs e outros semicondutores podem estar onde está a ação, mas a física simples de resistores, capacitores e indutores tem seu próprio tipo de esplendor.

Todas as fotos por Eric Schlaepfer e Windell H. Oskay

Este resistor de filme de alta estabilidade, com cerca de 4 milímetros de diâmetro, é feito da mesma maneira que seu primo barato de filme de carbono, mas com precisão exata. Uma haste de cerâmica é revestida com uma fina camada de filme resistivo (metal fino, óxido metálico ou carbono) e, em seguida, uma ranhura helicoidal perfeitamente uniforme é usinada no filme.

Em vez de revestir o resistor com epóxi, ele é hermeticamente selado em um pequeno envelope de vidro brilhante. Isso torna o resistor mais robusto, ideal para casos especializados, como instrumentação de referência de precisão, onde a estabilidade do resistor a longo prazo é crítica. O envelope de vidro proporciona melhor isolamento contra umidade e outras alterações ambientais do que revestimentos padrão como epóxi.

São necessárias 15 rotações de um parafuso de ajuste para mover um potenciômetro trimmer de 15 voltas de uma extremidade à outra de sua faixa resistiva. Circuitos que precisam ser ajustados com controle de resolução fino usam esse tipo de potenciômetro de ajuste em vez da variedade de volta única.

O elemento resistivo neste aparador é uma tira de cermet – um composto de cerâmica e metal – serigrafado em um substrato de cerâmica branca. O metal serigrafado liga cada extremidade da tira aos fios de conexão. É uma versão linear e achatada do elemento resistivo em forma de ferradura em aparadores de volta única.

Girar o parafuso de ajuste move um controle deslizante de plástico ao longo de um trilho. O limpador é um dedo de mola, um contato de metal com mola, preso ao controle deslizante. Faz contato entre uma tira de metal e o ponto selecionado na tira de filme resistivo.

Os capacitores são componentes eletrônicos fundamentais que armazenam energia na forma de eletricidade estática. Eles são usados ​​de inúmeras maneiras, inclusive para armazenamento de energia em massa, para suavizar sinais eletrônicos e como células de memória de computador. O capacitor mais simples consiste em duas placas metálicas paralelas com um espaço entre elas, mas os capacitores podem assumir várias formas, desde que existam duas superfícies condutoras, chamadas eletrodos, separadas por um isolador.

Um capacitor de disco cerâmico é um capacitor de baixo custo frequentemente encontrado em eletrodomésticos e brinquedos. Seu isolante é um disco cerâmico e suas duas placas paralelas são revestimentos metálicos extremamente finos que evaporam ou pulverizam nas superfícies externas do disco. Os fios de conexão são fixados com solda e todo o conjunto é mergulhado em um material de revestimento poroso que seca fortemente e protege o capacitor contra danos.

Capacitores de filme são freqüentemente encontrados em equipamentos de áudio de alta qualidade, como amplificadores de fones de ouvido, toca-discos, equalizadores gráficos e sintonizadores de rádio. Sua principal característica é que o material dielétrico é um filme plástico, como poliéster ou polipropileno.