Como sabemos a mecatronica é a combinação de tecnicas de
electronica, mecanica, e tecnoligias de informação para formar um novo ramo na
engenharia, por isso achei conveniente falar
um pouco mais destas três áreas que combinadas formam uma só,"MECATRÓNICA".Começarei a minha abordagem falando da electrónica, viste que
de certo ponto eu me identifico com ela.
A Electrónica é o ramo da ciência que estuda o uso de
circuitos formados por componentes eléctricos e electrónicos, com o
objetivo principal de representar, armazenar, transmitir ou
processar informações além do controle de processos e servo
mecanismos. Sob esta ótica, também se pode afirmar que os circuitos
internos dos computadores (que armazenam e processam informações),
os sistemas de telecomunicações (que transmitem
informações), os diversos tipos de sensores e transdutores (que
representam grandezas físicas - informações - sob forma de sinais elétricos)
estão, todos, dentro da área de interesse da Eletrónica.
Divide-se em Analógica
e Digital porque suas coordenadas de trabalho optam por obedecer estas duas
formas de apresentação dos sinais elétricos a serem tratados. Basicamente a electrónica
analógica é aquela em que os componentes utilizados processam sinais
analógicos, e alguns destes componentes são os diódos, transistores,
resistências, capacitores. Já na electrónica digital os componentes
utilizados processam sinais digitas, e alguns dos componentes são os circuitos
integrados. Como em todos casos em se trabalha com os termos digital e
analógico, a electronica analógica surge para simplificar os processos
electronicos.
Entre os mais diversos ramos que a abrangem, estuda a
transmissão da corrente elétrica no vácuo e nos semicondutores.
Também é considerada um ramo da Eletricidade que, por sua vez, é um
ramo da Física onde se estudam os fenômenos das cargas elétricas
elementares, as propriedades e comportamento, do Elétrão, Fótons, partículas elementares, ondas
eletromagnéticas, etc.
Histórico e evolução
A evolução da eletrônica foi lenta no início, porém com o
passar do tempo, acelerou-se. Nos séculos XVII, XVIII e XIX,
foram informações dispersas, aleatórias.
Acredita-se que o dispositivo eletrónico mais antigo foi
uma célula fotovoltaica construída em 1839 por Becquerel.
Embora funcional, sua utilidade era meramente para curiosidade científica.
Em 1861, foi descoberto o efeito fotocondutivo do selênio.
Posteriormente, em 1873, Willoughby Smith investigou o efeito e
delineou as primeiras leis da fotocondutividade.
A válvula termiônica teve seus primórdios em 1873,
quando Guthrie aqueceu uma esfera metálica e a aproximou de um eletroscópio carregado.
Ao fazer isso, o dispositivo se descarregava.
Braun descobriu o efeito semicondutor no ano
de 1874, observando os sulfetos de chumbo e de ferro.
Alexander Graham Bell e Charles Sumner Tainter em 1878,
utilizaram a célula de selênio para fazer experiências com um telefone sem fio,
utilizando ondas luminosas.
Hertz, no ano de 1887, observou o efeito fotoemissivo,
que foi aprimorado em 1890 por Ebert, Wilhelm Hallwachs e Wiedemann.
Em 1890, Julius Elster e Hans Geitel desenvolveram a
primeira válvula eletrónica fotoemissiva.
Minchin e Oliver Lodge, de forma independente,
sugeriram que o fenómeno da alteração da condutividade de pós metálicos na
presença de centelhas elétricas era ocasionada por ondas que se
propagavam pelo espaço que emanavam das centelhas. Lodge então, em 1894,
preparou um tubo com limalhas de ferro, seguindo o método de Branly. Descobriu
que este método poderia servir para detectar ondas hertzianas. Ao dispositivo
foi dado o nome de coesor, porque quando as ondas eletromagnéticas
passavam por si, as limalhas se aglutinavam e tinham que ser extraídas antes de
outra emissão de radiofrequência.
A partir de 1850, com as experiências de Julius
Plücker sobre a eletroluminescência, Hittorf, William Crookes e Goldstein,
iniciaram uma investigação dos efeitos da Alta Tensão. Crookes inseriu um
eletrodo em forma de cruz de malta no tubo de vidro, foi observado que o brilho
produzido pelos raios invisíveis, era devido à aceleração de algum tipo de
partícula ou raio que provinha do eletrodo negativo para o positivo. A este
tipo de manifestação se deu o nome de "raios catódicos", pois
acreditou-se que sua carga era negativa. A experiência foi confirmada por
Hallwachs. Em 1897, Thomson estudou o efeito e deu o nome de elétrões às
partículas aceleradas no tubo de raios catódicos.
O padre Roberto Landell de Moura, em 1893, iniciou
as experiências com um telefone sem fio utilizando radiofreqüência. Dia 3
de junho de 1900 fez uma demonstração pública.
Em 1901, Marconi recebeu os primeiros sinais
de rádio através do Atlântico. O detector utilizado foi um retificador de
glóbulo de ferro mercúrio idêntico ao inventado por Hughes em 1874.
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| Replica do primeiro transístor |
As descobertas do século XIX só vieram a ser compiladas no
início do século XX. Com a utilização prática para a emissão
termoiônica através da utilização do diodo termiônico, triodo
termiônico, tetrodos, pentodos, etc, iniciou-se a era da eletrónica
termoiônica, ou termiônica, quando John Ambrose Fleming utilizou
estes efeitos para a amplificação de sinais.
Desde o início do século XX até sua metade, a
válvula termoiônica reinou absoluta, quando na metade do século, em 1948,
a gigante em telecomunicações Bell Telephone, desenvolveu um dispositivo
que em comparação à válvula termoiônica era simplesmente minúsculo. Era o
primeiro transistor. Aí estávamos iniciando a era do semicondutor.
Com o transistor e o desenvolvimento das técnicas de
miniaturização, ficou cada vez mais acelerada a confecção e projeto de
componentes e equipamentos eletrônicos.
Isto culminou com a construção do primeiro circuito
integrado no final da década de sessenta, quando apareceu o primeiro amplificador
operacional integrado. Este nada mais era que a montagem miniaturizada de
transistores, capacitors, resistors e diodos semicondutores,
todos feitos numa só base, inicialmente em germânio.
Logo após, no início da década de setenta, os componentes
passaram a ser fabricados em silício, elemento de mais fácil manipulação e
menos sensível aos efeitos de avalanche térmica.
Foram sendo desenvolvidas assim exponencialmente novas tecnologias
para a fabricação seriada em alta velocidade. Estas utilizavam componentes
de larga escala de integração, (LSI), e logo após, nos anos oitenta, foi
desenvolvida a extra larga escala de integração, (ELSI). Esta tecnologia
nos deu os microprocessadores de alta velocidade e desempenho.
Nos dias de hoje, depois do trabalho de milhares, senão
milhões de colaboradores anónimos, a Eletrónica está finalmente entrando na era
da nanotecnologia.
Componentes e
funcionamento
Considera-se o primeiro componente electrónico puro a célula
fotovoltaica (1839) seguida pela válvula termoiônica ), ou termiônica e
alguns diodos à base de Selênio (Se).
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| Transístor Bipolar (E-emissor; B-base; C-colector) |
A válvula termiônica, também chamada de válvula eletrónica,
é um dispositivo que controla a passagem da corrente elétrica através do vácuo dentro
de um bulbo de vidro. Aos poucos, foi substituída pelos transístores.
Um transístor é um dispositivo que controla a passagem da
corrente elétrica através de materiais semi condutores inteiramente sólidos.
Assim, por definição, ambos são componentes eletrónicos que servem
para executar trabalhos idênticos, o segundo porém mais moderno que o primeiro.
A eletrônica, ao passar do tempo, acabou por desenvolver e
estudar novos circuitos eletrónicos além de transístores, diodos, fotocélulas, capacitores, indutores, resistores,
etc.
A tecnologia de miniaturização desenvolveu os circuito
integrados, os microcircuitos, as memória eletrónicas, os microprocessadores,
além de miniaturizar os capacitores, indutores, resistores,
entre outros.
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| CI - Circuito Integrado |
O funcionamento básico de qualquer circuito eletrónico
baseia-se no controle de tensão e intensidade de corrente
elétrica, podendo ser moldadas de forma a que o projetista possa tirar proveito
desses parâmetros e configurá-los em oscilação, amplificação,
etc, até chegar ao resultado final quando, por exemplo, através de um feixe
de luz, ou feixe de Laser numa fibra óptica conseguimos nos
comunicar com velocidades cada vez maiores e quantidades de informação imensas
a milhares de km de distância e, tudo isso, em segundos, milissegundos.
Medidas
São as seguintes as unidades do Sistema Internacional
de Unidades:
- V = volt = medida de tensão elétrica ou diferença de potencial
- A = ampère = medida de corrente elétrica
- C = coulomb = medida de carga elétrica
- s = segundo = medida de tempo
- Ω = ohm = medida de resistência elétrica
- S = siemens = medida de condutividade elétrica
- J = joule = medida de Trabalho
- W = watt = medida de potência
- Hz = hertz = medida de frequência
- F = farad = medida de capacitância
- H = henry = medida de indutância
- Wb = Weber = medida de fluxo magnético
- T = Tesla = medida de densidade de fluxo magnético
O futuro
A eletrónica é a base da moderna tecnologia, da cibernética,
da ciência da computação, da informática, entre outros. Sem ela os
sistemas de controle do mundo moderno não funcionam.
Com a eletrônica fundindo-se com a micro-mecânica, pneumática, hidráulica e
informática, temos a mecatrónica, a biomecatrónica, a robotização
biológica e a robótica. Esses compõem os sistemas de analogia eletrónica,
prevista para o nosso futuro.
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