Símbolos de Circuito: Chave para Compreender Diagramas Elétricos e Eletrónicos

Símbolos de circuito são essenciais em diagramas elétricos e eletrônicos para representar circuitos e componentes complexos de maneira padronizada e simplificada. Esses símbolos são cruciais para engenheiros, eletricistas e técnicos compreenderem as funções do circuito sem documentação. O reconhecimento universal desses símbolos garante interpretação consistente entre idiomas e regiões, auxiliando na educação e treinamento.

Diagramas de circuito consistem em vários componentes como interruptores, capacitores, resistores e baterias, conectados por trilhos ou fios. Cada componente tem um símbolo único com características específicas. Compreender o funcionamento dos componentes é vital para o design e análise eficaz do circuito. O conhecimento das propriedades de resistores, capacitores e transistores permite aos engenheiros prever interações entre componentes, alcançar resultados desejados e solucionar problemas.

Como os Símbolos de Circuito formam o Diagrama de Circuito?

Símbolos de circuito eletrônico são desenhos concisos ou pictogramas que representam vários componentes no diagrama esquemático de um circuito. Nesses diagramas, elementos elétricos geralmente possuem dois ou mais terminais para conectar componentes. Símbolos elétricos e eletrônicos fundamentais incluem o eletrodo de terra, bateria e resistor. Esses símbolos facilitam a representação até dos circuitos mais intrincados. Com esses símbolos essenciais, qualquer pessoa pode esboçar um diagrama elétrico. Por exemplo, um circuito básico compreende uma bateria, um interruptor e uma lâmpada conectados em um loop fechado.

Embora o mesmo circuito possa ser apresentado em múltiplos formatos, representações visuais são mais intuitivas. No entanto, à medida que o número de componentes aumenta, a complexidade visual também cresce. Ao iniciar um projeto que envolve montagem de circuitos ou design de uma PCB, compreender símbolos eletrônicos torna-se vital. O esquemático é o passo inicial para design de PCB, e sem entender os símbolos nele contidos, progredir em tal projeto pode ser desafiador.

Representando um Circuito com Símbolos vs. Palavras

Geralmente, palavras são suficientes para definir algo específico, mas o diagrama de circuito tem suas próprias vantagens. Diagramas de circuito tornam-se autoexplicativos ao utilizar o formato de símbolos. Representar o circuito por palavras é um processo fácil. Por exemplo, o circuito mostrado acima pode ser explicado como "a bateria está conectada ao interruptor e à lâmpada em uma combinação em série". Isso é muito fácil de entender, mas quando os diagramas se tornam maiores e complexos, você deve usar diagramas de circuito e símbolos para representá-los. Isso permite que a pessoa analise rapidamente o circuito, entendendo o que está acontecendo. Em resumo, símbolos eletrônicos simplificam nossa compreensão do circuito. Economizam tempo e facilitam o entendimento.

Vantagens dos Símbolos de Circuito

O significado preciso de um símbolo é fornecido pela inclusão de um ponto, linha, letra, espaçamento de letra, sombreamento e número. É necessário estar familiarizado com a estrutura básica de vários símbolos para compreender circuitos e seus respectivos significados. Aqui estão algumas principais vantagens de usar símbolos:

Reduz confusão na produção - Ao usar um conjunto definido de símbolos elétricos, é impossível atribuir vários símbolos a componentes semelhantes.

Diminui retrabalho - Ao desenvolver e usar um único conjunto padronizado de símbolos elétricos, o retrabalho desnecessário e redundante do esquemático é eliminado.

Maior Comunicação Elétrica e Mecânica - O uso de símbolos elétricos padronizados reduz instâncias de mal-entendido entre membros das equipes MCAD e ECAD. O uso de conexões entre símbolos 2D e peças modeladas 3D coloca todos na mesma página.

Economiza Tempo - Símbolos elétricos padronizados não apenas economizam tempo em retrabalho e mal-entendidos.

Física por trás do Design dos Símbolos

Símbolos são usados para indicar um componente elétrico/eletrônico. Como dito acima, é muito importante ter conhecimento sobre como um componente opera, esse é o ponto de partida de onde surgiu o conceito de design de diferentes símbolos. Cada símbolo tem a capacidade de explicar a física básica por trás do componente real. A maioria dos designs de símbolos é baseada em diferentes padrões nacionais e internacionais. Exemplos incluem padrões IEC, JIC, ANSI, IEEE, etc. Embora símbolos elétricos sejam padronizados, podem diferir de disciplina para disciplina de engenharia dependendo de tradições anteriores.

Explicando a física do circuito: A maioria dos símbolos de circuito elétrico inclui interruptores e baterias, os símbolos para eles são mostrados abaixo:

Interruptor: O símbolo de interruptor acima representa a conexão de circuito fechado e aberto em um circuito e, portanto, o símbolo é universalmente adaptado conforme isso.

Lâmpada: A lâmpada tem alguma resistência que é aquecida para produzir luz. E aqui na fonte o símbolo mostra uma marca de cruz representando luz vinda de uma fonte resistiva.

Bateria: É uma fonte de energia feita de células, tendo um eletrólito químico dentro que fornece polaridade. As células no símbolo da bateria são representadas por duas linhas desiguais em paralelo com polaridade positiva e negativa mencionadas nelas.

Fio: É apenas um condutor de conexão entre dois dispositivos, que tem resistência muito baixa e, portanto, para conexão é apenas representado por uma linha reta.

Existem também alguns outros símbolos complicados que não são tão fáceis de explicar sem ter conhecimento do componente.

Lista de Símbolos de Diagrama de Circuito com Física de Design por trás

Diagramas de circuito são usados para retratar os símbolos usados em circuitos eletrônicos virtualmente. Cada circuito usa símbolos padronizados para representar as várias partes. Para representar dispositivos elétricos fundamentais, vários símbolos de circuito eletrônico são empregados. Existe um símbolo de circuito para cada dispositivo ou componente elétrico usado em um circuito, como componentes passivos (resistores, capacitores e indutores), componentes ativos (diodos, transistores, amplificadores e transformadores), dispositivos de medição e portas lógicas. Aqui estão os símbolos de componentes eletrônicos mais usados com a física de design por trás deles:

Componentes Passivos:

Fios: São usados para conexão de diferentes componentes, portanto representados como linhas retas. Dois fios que se cruzam podem ou não ter conexão; se não estiverem conectados, definidos como cruzamento; se houver conexão, o cruzamento tem um ponto.

Interruptores: O símbolo de interruptor representa a conexão de circuito fechado e aberto em um circuito e, portanto, o símbolo é universalmente adaptado conforme isso.

Resistor: Resistor é o obstáculo no caminho da corrente, portanto desenhado em forma de ZIG-ZAG. E um resistor variável, por outro lado, assume um valor desejado em uma faixa específica, que é mostrado como Resistor com uma seta no meio conforme o símbolo.

Capacitor: Capacitores são usados para armazenamento de energia elétrica na forma de carga. Um capacitor tem duas placas internas para armazenamento de carga e, portanto, o símbolo é representado por duas barras paralelas separadas por alguma distância. Capacitor variável também existe como resistores e tem uma seta no meio. Capacitores podem ser do tipo polar/não-polar; o polar tem polaridade positiva e negativa e o não-polar não tem polaridade.

Indutores: Indutores também são dispositivos de armazenamento de energia na forma de campo magnético. É um dispositivo não-polar e tem uma estrutura semelhante a uma bobina, portanto o símbolo é representado como:

Antena: Antena é um dispositivo comumente usado em eletrônica de RF, é a primeira seção de um receptor. A antena emite/recebe onda EM, o design pode variar dependendo das aplicações, mas o símbolo é dado como:

Símbolos de Energia:

Bateria: É uma fonte de energia feita de células, tendo um eletrólito químico dentro que fornece polaridade. As células no símbolo da bateria são representadas por duas linhas desiguais em paralelo com polaridade positiva e negativa mencionadas nelas.

Terra: O terra em uma rede elétrica serve como ponto de referência comum para níveis de tensão, fornecendo um caminho de retorno para a corrente elétrica. O símbolo adotado conforme o nome e representado como:

VDD: VDD em uma rede elétrica representa a tensão de alimentação positiva para os circuitos, é frequentemente usado em conjunto com uma referência de terra (GND). VDD e GND são tipos de rótulo que são conectados à bateria, positivo(VDD) e negativo(GND). O símbolo de VDD é governado como:

Amperímetro e Voltímetro: Um amperímetro mede corrente em uma rede elétrica e é conectado em série com os componentes do circuito. Um voltímetro mede tensão através dos componentes e é conectado em paralelo. Ambos os tipos de medidores são tradicionalmente analógicos e têm uma bobina móvel do símbolo adaptada como:

Transformador: Um transformador em uma rede elétrica transfere energia elétrica entre circuitos por indução eletromagnética. Consiste em enrolamentos primário e secundário ao redor de um núcleo e, portanto, o símbolo é representado como:

Componentes Analógicos/Digitais Ativos:

Diodos: Diodos em uma rede elétrica permitem que a corrente flua em apenas uma direção, agindo como válvulas unidirecionais. São usados para retificação, convertendo CA em CC, e protegendo circuitos bloqueando tensão reversa. Diodos são dispositivos polares feitos de uma junção PN e o símbolo é dado como:

Transistor de Junção Bipolar (BJT): Um transistor em uma rede eletrônica atua como chave ou amplificador para sinais elétricos. É um dispositivo de 3 terminais e controla o fluxo de corrente entre seus terminais de coletor e emissor com base na tensão aplicada ao terminal da base. São de dois tipos NPN(tipo de saída de corrente) e PNP(tipo de entrada de corrente), símbolo representado conforme a entrada/saída de corrente:

MOSFET: São tipos de transistores modificados com as mesmas operações do BJT. É um dispositivo de 3 terminais, controlando o fluxo de corrente entre seus terminais de dreno e fonte com base na tensão aplicada ao terminal da porta. MOSFETs são conhecidos como transistores de semicondutor de óxido metálico, óxido metálico é um material isolante que faz a porta parecer um capacitor e, portanto, o símbolo é dado como:

SCR: Um SCR (Retificador Controlado de Silício) em uma rede eletrônica é um tipo de tristor usado para controlar alta potência. Atua como uma chave, permitindo o fluxo de corrente quando um sinal de porta é aplicado e permanecendo ligado até que a corrente caia abaixo de um limiar. SCRs são usados em controle de potência e retificação. O comportamento é bastante semelhante ao diodo tendo terminal de porta como pino de habilitação, portanto o símbolo é dado como:

DIAC: Um DIAC (Diodo para Corrente Alternada) em uma rede eletrônica é um dispositivo de disparo bidirecional que conduz corrente apenas após sua tensão de ruptura ser excedida. Devido às suas capacidades bidirecionais, o símbolo é dado como:

Amplificadores: Amplificadores em uma rede eletrônica aumentam a potência, tensão ou corrente de um sinal. São essenciais em sistemas de áudio, rádio e comunicação, permitindo que sinais fracos sejam fortalecidos para transmissão. Amplificadores podem ter terminais de entrada e saída diferentes, um símbolo padrão dado a esta unidade é:

OPAMP: Um OPAMP (Amplificador Operacional) em uma rede eletrônica é um amplificador de tensão versátil e de alto ganho com entradas diferenciais. É usado em processamento de sinal, filtragem e operações matemáticas como adição, subtração, integração e diferenciação. É também um dispositivo de múltiplos pinos, cujo símbolo é adotado como:

Buffer: Um buffer em uma rede eletrônica isola diferentes estágios de um circuito e previne efeitos de carga, sendo crucial para manter a integridade do sinal em circuitos complexos. Pode ser pensado como um amplificador com ganho de 1, portanto o sinal de entrada aparece na saída sem perda. O símbolo para buffer é tomado como:

Portas lógicas:

Portas lógicas são blocos fundamentais na eletrônica digital, realizando funções lógicas básicas que são essenciais para design de circuitos e computação digital. Elas operam em entradas binárias e produzem saídas binárias com base em operações lógicas.

Tipos de Portas Lógicas:

● Porta AND: Produz verdadeiro (1) apenas se todas as entradas forem verdadeiras.

● Porta OR: Produz verdadeiro se pelo menos uma entrada for verdadeira.

● Porta NOT: Inverte a entrada; produz verdadeiro se a entrada for falsa.

● Porta NAND: Produz falso apenas se todas as entradas forem verdadeiras; caso contrário, verdadeiro.

● Porta NOR: Produz verdadeiro apenas se todas as entradas forem falsas.

● Porta XOR: Produz verdadeiro se um número ímpar de entradas for verdadeiro.

Essas portas são usadas em várias combinações para realizar operações lógicas complexas e são integrais a circuitos digitais, incluindo computadores e outros dispositivos eletrônicos.

Aqui está um arquivo de documento, você pode baixar e ver para saber mais sobre outros símbolos esquemáticos amplamente usados.

LINK:

https://drive.google.com/file/d/1Ik6cuXN9-NXWe9lgpPLLt3YDHzpbGIUE/view?usp=sharing

Como Criar um Símbolo para Design de PCB Personalizado

A transferência de um design de circuito para uma Placa de Circuito Impresso ou PCB é um processo de várias etapas. Primeiro, o esquemático do circuito é criado usando um software de design de PCB adequado. O esquemático não é nada além do diagrama do circuito contendo diferentes símbolos conectados entre si com fios conforme descrito acima. O mesmo software é então usado para traduzir este esquemático em um layout de PCB. Um layout descreve o posicionamento e roteamento dos componentes na PCB real. Para projetar um símbolo personalizado, um arquivo de símbolo de peça deve ser gerado antes do design esquemático e do layout. Um símbolo de peça é simplesmente um conjunto de arquivos contendo todas as informações eletrônicas e geométricas sobre o componente.

Aqui estão os passos detalhados para fazer seu próprio símbolo no editor de design de PCB:

Estou usando EastEDA, o procedimento permanece o mesmo na maioria dos softwares de design. Siga as instruções abaixo.

Passo 1:  Faça login no EasyEDA e para abrir a janela de design de símbolo navegue até File -> New -> Symbol no menu superior. Uma nova janela de desenho esquemático em branco será aberta. Salve-a em seu disco rígido antes de prosseguir para o próximo passo. É uma boa prática dar ao arquivo um nome que corresponda à peça para a qual você está criando o símbolo.

Passo 2: Abra o datasheet e veja as informações dos pinos do componente que você deseja projetar nesta janela. Aqui está um exemplo de um CI temporizador NE555.

Passo 3: EasyEDA oferece um assistente de símbolo que tem alguns símbolos internos predefinidos que você pode escolher e trabalhar; basta escolher o símbolo respectivo e dar nome a todos os pinos de acordo com o datasheet. Este é um gerador automático de símbolos; se quiser fazer manualmente, siga os próximos passos.

As informações dos pinos podem ser editadas em:

Passo 4: Para projetar o símbolo manualmente, usando os utilitários no menu de desenho, desenhe o contorno da vista superior da peça. Embora a maioria dos chips eletrônicos seja retangular, você pode essencialmente desenhar qualquer forma. A forma e tamanho reais da peça são importantes apenas para o símbolo de layout, que será criado posteriormente.

Passo 5:  Abra o desenho de atribuição de pinos no datasheet do componente. Este desenho mostra os pinos do componente ao redor da periferia com nomes ao lado de cada pino. Desenhe o primeiro pino no canto do contorno do componente que você desenhou anteriormente usando o utilitário de desenho de pino geralmente disponível na barra de menu esquerda. Repita este processo para todos os pinos do componente. Uma boa prática é tentar replicar as atribuições de pinos conforme dadas no datasheet.

Passo 6: Clique duas vezes no primeiro pino. Um diálogo abrirá com detalhes sobre o pino. Digite seu nome conforme mostrado no datasheet do componente, como VCC. Repita isso para todos os pinos.

Passo 8: Modifique todos os outros detalhes do pino:

Passo 9: Digite todos os detalhes necessários e salve o arquivo. Seu símbolo de componente de PCB foi criado.

Passo 10: Navegue pela biblioteca de componentes e clique duas vezes no símbolo de layout que você salvou anteriormente. Isso abrirá o símbolo na visualização de layout.

Conclusão

Símbolos de circuito são uma ferramenta essencial para entender, projetar e solucionar problemas de circuitos elétricos e eletrônicos. Ao usar símbolos padronizados, engenheiros e técnicos podem garantir comunicação precisa, reduzir erros e agilizar o processo de design. Compreender a importância e o uso dos símbolos de circuito capacita profissionais a trabalhar efetivamente com e gerenciar sistemas elétricos e eletrônicos.