Símbolos de Circuito: Chave para Compreender Diagramas Elétricos e Eletrónicos

Os símbolos de circuito são essenciais em diagramas elétricos e eletrónicos para representar circuitos e componentes complexos de forma padronizada e simplificada. Estes símbolos são cruciais para engenheiros, eletricistas e técnicos para compreender as funções do circuito sem a necessidade de documentação adicional. O reconhecimento universal destes símbolos assegura uma interpretação consistente através de diferentes línguas e regiões, facilitando a educação e o treino.

Símbolos de Circuito

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

Como os Símbolos de Circuito Formam o Diagrama de Circuito?

Os símbolos de circuito eletrónico são desenhos concisos ou pictogramas que representam os diversos componentes no diagrama esquemático de um circuito. Nestes diagramas, os elementos elétricos geralmente apresentam dois ou mais terminais para a conexão dos componentes. Os símbolos fundamentais incluem o eletrodo de terra, a bateria e o resistor. Estes símbolos facilitam a representação até mesmo dos circuitos mais intricados. Com estes símbolos essenciais, qualquer pessoa pode desenhar um diagrama elétrico. Por exemplo, um circuito básico é composto por uma bateria, um interruptor e uma lâmpada conectados em um circuito fechado.

Símbolos de Circuito Eletrónico

Embora o mesmo circuito possa ser apresentado de várias formas, as representações visuais são mais intuitivas. No entanto, à medida que o número de componentes aumenta, a complexidade visual também cresce. Quando se inicia um projeto que envolve a construção de circuitos ou o design de uma PCB, compreender os símbolos eletrónicos torna-se vital. O layout esquemático é o primeiro passo no design de uma PCB, e sem compreender os símbolos presentes, avançar nesse tipo de projeto pode ser desafiador.

Representar um Circuito com Símbolos vs. Palavras

Normalmente, para definir algo específico, palavras são suficientes, mas o diagrama de circuito tem as suas próprias vantagens. Os diagramas de circuito tornam-se autoexplicativos ao utilizarem o formato de símbolos. Representar o circuito com 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". Isto é fácil de entender, mas quando os diagramas se tornam maiores e mais complexos, é necessário usar diagramas de circuito e símbolos para representá-los. Isso permite que a pessoa analise rapidamente o circuito e perceba o que está a acontecer. Em resumo, os símbolos eletrónicos simplificam o nosso entendimento do circuito. Eles economizam tempo e tornam o processo mais fácil.

Vantagens dos Símbolos de Circuito

O significado preciso de um símbolo é fornecido pela inclusão de pontos, linhas, letras, espaçamento entre letras, sombreamento e números. É necessário estar familiarizado com a estrutura básica dos diversos símbolos para compreender os circuitos e os significados dos símbolos correspondentes. Aqui estão algumas das principais vantagens de utilizar símbolos:

• Reduz Confusão na Produção: Ao usar um conjunto definido de símbolos elétricos, torna-se impossível atribuir símbolos diferentes a componentes semelhantes.
• Reduz a Refação: Ao desenvolver e usar um conjunto padronizado de símbolos elétricos, elimina-se a necessidade de refação esquemática desnecessária e redundante.
• Melhora a Comunicação Elétrica e Mecânica: O uso de símbolos elétricos padronizados reduz as ocasiões de mal-entendidos entre as equipas de MCAD e ECAD. A utilização de conexões entre símbolos 2D e peças modeladas em 3D coloca todos na mesma página.
• Economiza Tempo: Os símbolos elétricos padronizados não só economizam tempo em refações e mal-entendidos, mas também tornam o design mais eficiente.

Física Por Trás do Design dos Símbolos

Os símbolos são usados para indicar um componente elétrico/eletrónico. Como mencionado anteriormente, é muito importante compreender como um componente funciona, pois esse é o ponto de partida para o design dos diferentes símbolos. Cada símbolo tem a capacidade de explicar a física básica por trás do componente real. A maioria dos designs de símbolos baseia-se em diferentes normas nacionais e internacionais, como as normas IEC, JIC, ANSI, IEEE, entre outras. Embora os símbolos elétricos sejam padronizados, podem variar dependendo da tradição e do campo de engenharia.

Exemplo Explicando a Física do Circuito: A maioria dos símbolos de circuito elétrico inclui interruptores e baterias, e os símbolos para eles são os seguintes:

• Interruptor: O símbolo do interruptor representa a conexão de circuito fechado e aberto, e portanto o símbolo é universalmente adaptado para isso.
• Lâmpada: A lâmpada tem alguma resistência que aquece para produzir luz. No símbolo, o "X" representa a luz proveniente de uma fonte resistiva.
• Bateria: A bateria é uma fonte de energia composta por células com um eletrólito químico interno que fornece polaridade. As células no símbolo da bateria são representadas por duas linhas desiguais em paralelo, com a polaridade positiva e negativa mencionadas nelas.
• Fio: O fio é apenas um condutor de conexão entre dois dispositivos, com resistência muito baixa e, portanto, é representado por uma linha reta.

Há também símbolos mais complicados que não são tão fáceis de explicar sem o conhecimento do componente.

Lista de Símbolos de Diagramas de Circuito com a Física do Design por Trás Deles

Diagramas de circuito são usados para retratar os símbolos usados em circuitos eletrónicos virtualmente. Cada circuito usa símbolos padronizados para representar as várias partes. Para representar dispositivos elétricos fundamentais, são utilizados vários símbolos de circuito eletrónico. Aqui estão os componentes mais utilizados com a física do design por trás deles:

Componentes Passivos:

Fios: São usados para a conexão de diferentes componentes, sendo representados por linhas retas. Dois fios cruzados podem ou não ter conexão; se não estiverem conectados entre si, é definido como cruzamento, e 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, por isso, o símbolo é adaptado de forma universal para isso.

Resistor: O resistor é um obstáculo no caminho da corrente, sendo desenhado com uma forma ZIG-ZAG. Já o resistor variável, por sua vez, adota um valor desejado em uma faixa específica, o que é representado como um resistor com uma seta no meio do símbolo.

Capacitor: Os capacitores são usados para armazenamento de energia elétrica sob a forma de carga. Um capacitor possui duas placas internas para o armazenamento de carga, e o símbolo é representado por duas barras paralelas separadas por alguma distância. Capacitores variáveis também existem, como os resistores, e possuem uma seta no meio. Capacitores podem ser polares ou não polares; o polar possui polaridade positiva e negativa, e o não polar não possui nenhuma polaridade.

Indutores: Indutores também são dispositivos de armazenamento de energia, porém na forma de campo magnético. É um dispositivo não polar, com estrutura de bobina, e por isso o símbolo é representado como uma bobina.

Antena: A antena é um dispositivo amplamente utilizado em eletrônica de RF, sendo a primeira seção de um receptor. A antena emite/recebe ondas eletromagnéticas, e o design pode variar dependendo das aplicações, mas o símbolo é dado como uma linha com uma curva.

Símbolos de Potência:

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

Terra: O terra em uma rede elétrica serve como ponto de referência comum para os níveis de tensão, proporcionando um caminho de retorno para a corrente elétrica. O símbolo adotado é representado por uma linha e três linhas horizontais abaixo.

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

Ammeter e Voltmeter: Um amperímetro mede a corrente em uma rede elétrica e é conectado em série com os componentes do circuito. Um voltímetro mede a tensão nos componentes e é conectado em paralelo. Ambos os tipos de medidores são tradicionalmente analógicos e possuem uma bobina móvel, com o símbolo adaptado para isso.

Transformador: Um transformador em uma rede elétrica transfere energia elétrica entre circuitos através de indução eletromagnética. Ele consiste em bobinas primária e secundária ao redor de um núcleo, e o símbolo representado é duas linhas com linhas onduladas ao redor.

Componentes Ativos Analógicos/Digitais:

Diodos: Os diodos em uma rede elétrica permitem que a corrente flua apenas em uma direção, funcionando como válvulas unidimensionais. Eles são usados para retificação, convertendo corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC), e para proteger circuitos ao bloquear a tensão reversa. Diodos são dispositivos polares compostos por uma junção PN, e o símbolo é dado como uma seta e uma linha vertical.

Transistor de Junção Bipolar (BJT): Um transistor em uma rede eletrônica atua como um interruptor ou amplificador de sinais elétricos. É um dispositivo de 3 terminais e controla o fluxo de corrente entre seus terminais coletor e emissor com base na tensão aplicada ao seu terminal de base. Existem dois tipos, NPN (tipo de corrente saindo) e PNP (tipo de corrente entrando), e o símbolo é representado de acordo com a corrente entrando/saindo.

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 seu terminal de porta. MOSFETs são conhecidos como transistores de metal-óxido-semicondutor, e o símbolo é representado como uma linha com três terminais.

SCR (Retificador Controlado por Silício): Um SCR em uma rede eletrônica é um tipo de tiristor usado para controlar alta potência. Atua como um interruptor, permitindo o fluxo de corrente quando um sinal de porta é aplicado e permanecendo ligado até que a corrente caia abaixo de um limite. SCRs são usados no controle de potência e retificação. O comportamento é semelhante ao diodo, com um terminal de porta como pino de ativação.

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

Amplificadores: Amplificadores em uma rede eletrônica aumentam a potência, tensão ou corrente de um sinal. Eles são essenciais em sistemas de áudio, rádio e comunicação, permitindo que sinais fracos sejam fortalecidos para transmissão. O amplificador pode ter terminais de entrada e saída diferentes, sendo o símbolo representado por um triângulo.

OPAMP: Um OPAMP (Amplificador Operacional) em uma rede eletrônica é um amplificador de alta ganância e tensão com entradas diferenciais. É usado em processamento de sinais, filtragem e operações matemáticas como adição, subtração, integração e diferenciação. Ele também é um dispositivo multiencaixe, e o símbolo é representado por um triângulo com entradas e saídas.

Buffer: Um buffer em uma rede eletrônica isola diferentes estágios de um circuito e impede efeitos de carregamento, sendo crucial para manter a integridade do sinal em circuitos complexos. Pode ser visto como um amplificador com ganho 1, fazendo com que o sinal de entrada apareça na saída sem qualquer perda. O símbolo do buffer é representado por um triângulo sem marcação.

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

Tipos de Portas Lógicas:

• Porta AND: Produz saída verdadeira (1) apenas se todas as entradas forem verdadeiras.
• Porta OR: Produz saída verdadeira se pelo menos uma entrada for verdadeira.
• Porta NOT: Inverte a entrada; produz saída verdadeira se a entrada for falsa.
• Porta NAND: Produz saída falsa apenas se todas as entradas forem verdadeiras; caso contrário, verdadeira.
• Porta NOR: Produz saída verdadeira apenas se todas as entradas forem falsas.
• Porta XOR: Produz saída verdadeira se um número ímpar de entradas for verdadeiro.
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Essas portas são usadas em várias combinações para realizar operações lógicas complexas e são fundamentais para circuitos digitais, incluindo computadores e outros dispositivos eletrônicos.

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

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 (PCB) é um processo de várias etapas. Primeiro, o esquemático do circuito é criado usando um software adequado de design de PCB. O esquemático nada mais é do que o diagrama do circuito contendo diferentes símbolos conectados uns aos outros com fios, conforme descrito acima. O mesmo software é então usado para traduzir esse esquemático em um layout de PCB. O layout descreve a colocação e o roteamento dos componentes na PCB real. Para criar um símbolo personalizado, um arquivo de símbolo de parte deve ser gerado antes do design do esquemático e do layout. Um símbolo de parte é simplesmente um conjunto de arquivos contendo todas as informações eletrônicas e geométricas sobre o componente.

Aqui estão as etapas detalhadas para criar seu próprio símbolo no editor de design de PCB:

Estou usando o EasyEDA, mas 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 Arquivo -> Novo -> Símbolo no menu superior. Uma nova janela em branco de desenho esquemático será aberta. Salve-a no seu disco rígido antes de prosseguir para a próxima etapa. É uma boa prática dar ao arquivo um nome que corresponda à parte para a qual você está criando o símbolo.

Passo 2: Abra a ficha técnica e veja as informações dos pinos do componente que você deseja projetar nesta janela. Aqui está um exemplo de um IC temporizador NE555.

Passo 3: O EasyEDA oferece um assistente de símbolos que possui alguns símbolos predefinidos que você pode escolher e trabalhar, basta escolher o símbolo respectivo e nomear todos os pinos de acordo com a ficha técnica. Este é um gerador automático de símbolos. Se você quiser fazer isso manualmente, siga as próximas etapas.

Passo 4: Para projetar o símbolo manualmente, use as ferramentas no menu de desenho para desenhar o contorno da visão superior da peça. Embora a maioria dos chips eletrônicos tenha formato retangular, você pode essencialmente desenhar qualquer formato. A forma e o 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 na ficha técnica do componente. Este desenho mostra os pinos do componente ao redor da periferia, com os nomes ao lado de cada pino. Desenhe o primeiro pino no canto do contorno do componente que você desenhou anteriormente usando a ferramenta de desenho de pino geralmente disponível na barra de menu à esquerda. Repita esse processo para todos os pinos do componente. Uma boa prática é tentar replicar as atribuições de pinos conforme dado na ficha técnica do componente.

Passo 6: Clique duas vezes no primeiro pino. Um diálogo será aberto com os detalhes sobre o pino. Digite seu nome conforme aparece na ficha técnica do componente, como VCC. Repita isso para todos os pinos.

Passo 7: Modifique todos os outros detalhes dos pinos.

Passo 8: Insira todos os detalhes necessários e salve o arquivo. O símbolo do seu componente PCB foi criado.

Passo 9: Navegue pela biblioteca de componentes e clique duas vezes no símbolo de layout que você salvou anteriormente. Isso abrirá o símbolo na visualização do layout.

Conclusão

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