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  • Leonardo Ritter; Drano Rauteon

Cap. 2.7. Os componentes: Capacitor variável e Microfone condensador | FAIXA BÔNUS: RCA VideoDisc

Atualizado: 22 de mai. de 2023

Mais um artigo da série sobre eletrônica, desta vez sobre o capacitor variável, também chamado de trimmer ou capacitor multivoltas!

Capacitor variável

Imagem 1


Como o nome já diz, é possível variar a capacitância dentro de uma faixa de valores. Seu símbolo para esquemas elétricos é este:

Imagem 2 - Simbolo utilizado para representar o capacitor variável ou trimmer em diagramas


Capacitores variáveis estão disponíveis em vários tamanhos: desde modelos realmente grandes e pesados para altas tensões, até modelos minúsculos, em que o ajuste do eixo deve ser feito utilizando uma chave de fenda. Estes capacitores minúsculos são chamados de trimmers e são muito utilizados dentro dos aparelhos para fazer calibrações, isto é, ajustes finos no circuito e que só devem ser alterados por um técnico experiente.


Nos rádios AM e FM, para sintonizar uma estação, giramos uma espécie de botão. Este botão está fixo no eixo de um capacitor variável que está presente no circuito sintonizador do rádio! Mais adiente vamos expandir o assunto com uma aplicação bastante incomum que utiliza variação de capacitância para recuperar um sinal gravado em uma mídia física!


Veja abaixo, a imagem de alguns trimmers:

Trimmer

Imagem 3 - São minúsculos estes capacitores variáveis!

Imagem 4 - Perceba que a única forma de ajustar a capacitância é utilizando uma chave de fenda

Para poder se alterar a capacitância, se utiliza uma ideia interessante: placas de metal fixas no curso de um eixo, sendo que entre estas placas móveis, outras placas são posicionadas e fixadas na estrutura do componente. Conforme movimentamos as placas fixas no eixo, mudamos o posicionamento delas entre as placas fixas na estrutura e consequentemente alteramos a capacitância.

Assim como nos outros tipos de capacitores, a distância entre as placas deve ser calculada, o material utilizado nas placas deve ser levado em conta no projeto, a quantidade de placas utilizadas e área de cada placa.

Atualmente, ainda se encontram capacitores variáveis mas, cada vez mais a indústria substitui componentes mecânicos por circuitos integrados programados para executar as mesmas funções. Podemos citar um smartphone, que possui rádio integrado, mas não há um capacitor variável para fazer a sintonização: basta você selecionar e emissora que quiser na tela touchscreen!

Para entender melhor as partes e o funcionamento de um capacitor variável, criamos a imagem abaixo:

Desvendando um capacitor variável

Imagem 5 - Diagrama de um capacitor variável


Dependendo da necessidade, um capacitor variável pode ser feito com uma ou mais sessões, todas com as mesmas características. Estas sessões são separadas uma da outra, isto é, não há contato algum entre elas a não ser o eixo. Isto é necessário para quando há dois ou mais circuitos que necessitam de ajuste de capacitância: dependendo dos circuitos em questão, pode ser utilizado apenas um capacitor variável com várias sessões e todas são ajustadas através do mesmo eixo.

O dielétrico destes capacitores variáveis normalmente é ar, cerâmica ou filmes de plástico (que são mais raros). Nos trimmers, em muitos há apenas duas placas de metal móveis e duas placas fixas, sendo que o dielétrico é feito de Mica na maioria dos modelos. A capacitância mínima do capacitor variável é, em geral, 10% da capacitância máxima.


CURIOSIDADE: Para saber muitos detalhes sobre o material Mica, CLIQUE AQUI!


Se tratando de trimmers, temos alguns feitos com dielétrico de cerâmica, como por exemplo a série TZ03 da fabricante MuRata. Para identificá-los, basta seguir a tabela abaixo:

Tabela 1 - Trimmers com dielétrico de cerâmica feitos pela MuRata


Existem também trimmers cujo dielétrico é feito de Politetrafluoretileno (PTFE) ou Polipropileno (PP), como é o caso de algumas séries feitas pela fornecedora DAU. Para diferenciar um do outro é simples: os que tiverem as folhas isolantes brancas leitosas são de PTFE, já os que tem as folhas transparentes são feitos de PP. Abaixo as tabelas de identificação de ambas as séries de trimmers da DAU:

Tabela 2 - Trimmers com dielétrico feito em PTFE feitos pela DAU

Tabela 3 - Trimmers com dielétrico feito em PP feitos pela DAU


É válido lembrar que estes sistemas de identificação não são padronizados, portanto trimmers que não se encaixam nestas tabelas podem usar outro padrão.


Se você ficou curioso para saber mais sobre polímeros após ver os trimmers de PP e PTFE, basta CLICAR AQUI e ser redirecionado para o Capítulo 1 de uma extensa série de artigos sobre Fibras, Resinas, Plásticos e Borrachas!

Se quiser saber mais sobre capacitores de filme plástico metalizados e não metalizados, então CLIQUE AQUI!

Para agregar mais conhecimento ao estudo dos capacitores, resolvi extender este artigo com mais informações interessantes!


O capacitor variável e o trimmer é aquilo que está mais fácil ao nosso alcance quando nos referimos ao assunto, todavia, podemos ir além, e trazer outros formatos de capacitores variáveis mecanicamente.


Mas como assim “mecanicamente”?


A rigor, podemos dizer que todo capacitor variável só pode ter a capacitância alterada mecanicamente. Pois se não usarmos as mãos para girar o eixo do trimmer, não vamos alterar nada. Mas também podemos usar um motor para alterar esta propriedade do capacitor, ou então usar o som para tal finalidade...


Que tal nos aprofundarmos mais nesse assunto?


Vinil Capacitivo...?

Como sabemos, num disco de vinil há uma trilha espiral que começa próximo da borda e vai até próximo do furo central. Essa linha possui sulcos de várias profundidades - dentro de uma faixa de amplitude – preenchendo toda a face da mídia e que representa o sinal sonoro, sendo, portanto, uma mídia mecânica e analógica, onde o som equivale às marcações feitas no disco de PVC. Com o disco girando, ao passar por estes altos e baixos da trilha, a agulha que faz a 'leitura' vibra e o som pode ser recuperado.

Imagem 6 - Até hoje se fabricam toca-discos!


Como já foi dito anteriormente, um receptor de sinal FM pode ser feito através de um circuito de ressonância que contenha um indutor e um capacitor variável. Alterando a capacitância, se altera a frequência de ressonância do circuito e outra onda no ar pode ser captada.

Diagrama 1 - Esquema elétrico de um rudimentar receptor de rádio retirado do site Newton C. Braga. Note que há um capacitor variável em paralelo com um indutor na parte de sintonia


Pois bem, mas qual a relação entre capacitores variáveis, discos de vinil e receptores de FM?

Um pouco de história...


Enquanto os fabricantes asiáticos trabalhavam febrilmente no aperfeiçoamento de fitas de vídeo, do outro lado do globo a RCA (Radio Corporation of America) trabalhava em um sistema chamado VideoDisc – não confunda com o LaserDisc, que veio ao mercado pela parceria entre MCA e Philips.


Para saber mais sobre o LaserDisc, CD, DVD e Blu-Ray, comece CLICANDO AQUI!


A RCA começou a pesquisar um método de gravação de vídeo em disco em 1964, no entanto, eles não dedicaram muitos recursos a isso e com apenas quatro pessoas trabalhando no desenvolvimento, o negócio foi lento. Mas em 1972 a equipe produziu um protótipo de sistema de disco capaz de armazenar 10 minutos de vídeo colorido. Era o início do CED, sigla para “Capacitance Electronic Disc”, em português “Disco Eletrônico Capacitivo”.

Imagem 7 - O início do VideoDisc nos meios de comunicação


O primeiro reprodutor de VideoDisc veio no início de 1981, isto é, 17 anos depois de começar a pesquisar a ideia. Infelizmente, todo esse tempo gasto em confusão acabaria rapidamente com o formato. Seu lançamento tinha sido inicialmente agendado para 1977, uma época em que quase não teria concorrência com a fita nem com o LaserDisc, mas naquele ponto os discos só conseguiam armazenar 30 minutos de imagem dinâmica, além de não serem robustos. E assim o lançamento foi adiado por quatro anos.

Embora os tocadores de fita de vídeo fossem caros no final dos anos 1970, seus custos diminuíram gradualmente ao longo desse tempo. Apesar de que um reprodutor de CED ainda fosse mais barato do que um videocassete (mais de um terço), um player de fitas usado poderia ser adquirido pelo preço de um reprodutor CED novo na época do seu lançamento. A RCA tentou compensar isso publicando discos mais baratos do que suas versões em fita de vídeo, mas as locadoras frequentemente cobravam o mesmo pelo aluguel de ambos, e como a maioria das pessoas alugava filmes ao invés de compra-los não houve benefícios para o 'vinil capacitivo'.

A empresa esperava capitalizar a percepção pública exótica do vídeo baseado em disco, oferecendo uma alternativa mais acessível. Mas os principais recursos do LaserDisc - lançado em 1978 -, como a busca de acesso aleatório (usado em jogos como Dragon's Lair) e a robustez estavam ausentes, e essa estratégia saiu pela culatra, enquadrando o CED como um 'imitador' inferior e desacreditando-o nas mentes dos consumidores, que optaram por não comprar nada e esperar até que pudessem adquirir um videocassete ou um leitor óptico.


CURIOSIDADE: A RCA usou a marca "SelectaVision" para o sistema CED, um nome também usado para alguns dos primeiros VCRs da empresa.

Imagem 8 - A logomarca da RCA SelectaVision, aplicada aos VideoDiscs


Em resumo, quando viram, os anos 1980 chegaram e as fitas de vídeo e mídias ópticas – mais evoluídas, diga-se de passagem - já estavam decolando, e com um futuro próspero.

Ao fim, a tecnologia criada pela RCA acabou sendo enterrada sem ganhar o mundo, enquanto o vinil original continua com uma certa fama e seres nostálgicos espalhados pelo mundo ainda o adoram.


Como funciona


A grande sacada da RCA foi tornar agulha de leitura e o disco em armaduras, tal como na estrutura de um capacitor. O dielétrico, obviamente, é o ar.

A agulha não toca nos vales dos sulcos tal como num fonógrafo, mas sim mantém-se imóvel enquanto o dico gira, podendo encostar apenas nas cristas (ranhuras muito rasas). A constante variação de distância entre o disco e a agulha proporcionada pelas diferenças de profundidade dos sulcos - que correspondem à forma de onda de um sinal de vídeo de frequência modulada (FM) - gera uma alteração na capacitância do circuito, que assim consegue recuperar o sinal de áudio e vídeo, como num receptor de rádio.

Imagem 9 - Como era o processo de leitura do CED


OBSERVAÇÃO: Como acabou de ser dito, há contato físico entre a caneta e o disco, porém não tanto quanto num vinil. A agulha de leitura apenas poderá encostar em regiões onde os sulcos são muito rasos na trilha, portanto, tanto as ranhuras quanto a ponta de leitura podem se desgastar com o tempo, de maneira semelhante aos discos de fonógrafos.


No CED o sinal de vídeo era codificado com sulcos mais profundos e curtos (Frequência Modulada), enquanto nos velhos discos de vinil o áudio era registrado em Amplitude Modulada (sulcos mais compridos e rasos). No fim das contas o FM ajudou o VideoDisc a ter um melhor aproveitamento de espaço.


Para tornar o disco análogo a uma armadura de capacitor foi necessário transforma-lo em condutivo, todavia, tal como acontece com o vinil, se eles forem muito usados podem 'pular', o que é um evento ainda menos desejável quando se assiste ao clímax de um filme. A RCA tentou resolver isso construindo um complexo disco de várias camadas:

-> Um substrato de PVC;

-> Uma camada de de liga de Níquel;

-> Uma camada de algum polímero isolante;

-> e, finalmente, uma camada superior de lubrificante à base de silicone.


Já a agulha era composta por um eletrodo metálico e ponta com um minúsculo diamante, ficando posicionada exatamente centralizada em cima da trilha.


Mas isso não resolveu totalmente o problema da agulha ou desgaste do disco, e por isso decidiram tornar o sistema mais barato de fabricar e vender, de modo que os discos e pontas fossem mais baratos de substituir, caso se desgastassem.

Com isso, a pequena equipe responsável pelo projeto resolveu recorrer ao velho PVC (Cloreto de Polivinil), e para torna-lo condutivo usou um masterbatch de negro de fumo (da variedade Negro de Acetileno) que permitiu um grau de condutância ao isolante. O lubrificante de silicone também foi aplicado na superfície. Assim foram criados pratos de vinil condutores comercializáveis com 30,0 cm (11,8 pol) de diâmetro.


CURIOSIDADE: Para evitar nomes métricos, eles eram geralmente chamados de "discos de 12 polegadas".


Originalmente, os executivos da RCA imaginavam que os VideoDiscs seriam embalados e vendidos de forma semelhante aos vinís, ou seja, com uma capa que seria retirada pelo usuário para que o disco pudesse ser colocado no player, como acontece também com o LaserDisc. No entanto, partículas de poeira e impressões digitais eram gigantescas em comparação com os minúsculos sulcos do substrato de PVC condutivo e poderiam facilmente fazer com que a reprodução 'pulasse'. Mesmo que você tenha limpado o disco antes de colocá-lo no player, a poeira que se depositou anteriormente pode ter absorvido a umidade do ar e efetivamente se fixado na ranhura, tornando-se difícil de remover e fazendo com que o disco salte permanentemente.

Assim, foi criado um sistema de 'caddy' - isto é, um "estojo" cuja funcionalidade é semelhante à da capa dos disquetes - que mantinha o disco protegido num invólucro de plástico, não expostos a ambientes empoeirados e intocados por mãos Humanas. A capa também era inserida no player, que poderia 'despir' o CED no lugar, ejetando-a e ficando apenas com o disco.


CURIOSIDADE: Embora a RCA tenha conseguido aumentar a quantidade de vídeo que poderia ser armazenado em um único lado do vinil condutivo para uma hora, isso significava que quase todos os filmes precisavam ser armazenados em ambos os lados do VideoDisc. No meio da reprodução, o espectador precisaria 'virar' a mídia, ou seja, insere o caddy, depois retira-o, reproduz a disco, retira-o, vira-o, o insere novamente, reproduz e tira. Só de ler já é irritante!

Se o filme tivesse mais de duas horas de duração, seria necessário um segundo disco para finalizá-lo. E, muitas vezes, os usuários colocavam o lado errado, o que significa que, se você pensasse que estava inserindo o lado um, poderia acabar jogando o lado dois (isso acarretava em spoilers e mais transtono para trocar o lado).


Para tentar mitigar qualquer poeira que possa ter se depositado no disco se e enquanto ele foi deixado no player (algo que os proprietários foram avisados ​​para não fazer) o orificio geralmente continha tiras de feltro que roçavam no disco quando ele era inserido e removido.


CURIOSIDADE: Os primeiros discos estavam disponíveis apenas em som monofônico, mas muitos discos posteriores foram lançados em som estéreo. Os discos CED mono eram embalados em caddys protetores brancos, enquanto os caddys para discos estéreo eram azuis. Outros discos podiam ser alternados entre duas trilhas de áudio mono separadas, fornecendo recursos como capacidade de áudio bilíngue.


Tiveram mudanças também na agulha. Uma ponta em forma de quilha com uma camada de Titânio fica sob o disco, exatamente ao centro da trilha ranhurada e com força de rastreamento extremamente leve (65 mg). Assim, um capacitor é formado através do disco e da ponta.

Para manter uma força de rastreamento extremamente leve, a base do braço de sustentação de todo o mecanismo da agulha é cercado por bobinas, que detectam a deflexão, e um circuito responde aos sinais dessas bobinas movendo o braço em etapas conforme a trilha do disco o puxa. Outras bobinas são usadas para ajustar com precisão o rastreamento.

Este sistema é muito semelhante - ainda que rudimentar - ao usado nos leitores de CDs, onde normalmente um servo motor move o cabeçote óptico em etapas para rastreamento grosseiro e um conjunto de bobinas desloca a lente objetiva para rastreamento fino, ambos guiados por um dispositivo de detecção óptica, que é o análogo ao da caneta CED.

Imagem 10 - O esboço de um player de CED na patente da RCA


Para o player de VideoDisc, este arranjo de rastreamento tem o benefício adicional de que o ângulo de arrasto da caneta permanece uniformemente tangente ao sulco, ao contrário do caso de um braço de fonógrafo. Considerando que para um fonógrafo, onde a agulha tem uma ponta precisa, o rastreamento linear é apenas ideal para reduzir o desgaste dos discos e pontas e maximizar a estabilidade do rastreamento, para um tocador de CED, o rastreamento linear é uma necessidade para a caneta em forma de quilha, que deve sempre ficar tangente à ranhura. Além disso, a obtenção de uma força de rastreamento extremamente leve na caneta CED permite o uso de um passo de ranhura fino (ou seja, espaçamento fino de revoluções adjacentes da espiral), necessário para fornecer um longo tempo de reprodução na alta velocidade de rotação necessária, ao mesmo tempo limitando a taxa de desgaste do disco e da ponta.


CURIOSIDADE: A RCA licenciou o CED para algumas outras empresas para que pudessem fabricar seus próprios tocadores, incluindo a Toshiba. Seu player VP-100 CED (1981) foi o único a ter uma janela transparente na parte superior através da qual você podia ver a mídia girando.

Imagem 11 - Player VP-100 CED


Um CED tem uma trilha ranhurada em espiral em ambos os lados. O sulco tem 657 nm de largura e um comprimento de até 19 km. Os discos giram a uma velocidade angular constante (CAV) durante a reprodução (450 RPM para NTSC, 375 PRM para PAL) e cada rotação contém 8 campos entrelaçados ou 4 quadros completos de vídeo. Estes aparecem como raios na superfície do disco, com a lacuna entre cada campo claramente visível sob certa luz. Isso significava que o congelamento de quadros durante uma pausa era impossível. Os CEDs conseguiam quatro quadros em uma rotação - versus um quadro por rotação em CAV no LaserDisc - e a tecnologia de computador não era avançada o suficiente na época para equipar o player com um framebuffer acessível. No entanto, um "modo de página" estava disponível em muitos players, o que permitiria que esses quatro quadros fossem repetidos em um loop infinito durante a pausa.

Imagem 12 - Um disco CED fora de seu Caddy


A agulha “lê” o disco, começando na borda externa e indo em direção ao centro. Os sinais de vídeo e áudio são armazenados nos Videodiscs em um sinal analógico composto que é codificado em ondulações verticais na parte inferior do sulco, um pouco como poços. Essas ondulações têm um comprimento de onda menor do que as na parte superior da ranhura. Abaixo, faço uma comparação entre o método de gravação do LaserDisc (mídia óptica) com o VideoDisc:

Gráfico 1 - Comparação entre o método de gravação dos LaserDisc e dos CEDs


Essa sinal de portadora FM, por sua vez, era usado pra gerar um sinal modulado em amplitude (AM). Como disse a Radio Electronics, “a capacitância variável que resulta (da profundidade variável do sulco) é então acoplada a uma linha sintonizadora de 910 Mhz no conjunto do ressonador, que é acionado por um circuito oscilador de 915 Mhz. A capacitância variável modula a frequência de ressonância da linha de 910 Mhz, alterando assim o ponto de operação do oscilador de 915 Mhz. Isso, por sua vez, modula a amplitude do sinal do oscilador. O sinal de amplitude modulada é então aplicada a um circuito detector de pico. O sinal recuperado no detector de pico é uma replicação elétrica da informação (contida) nas ranhuras do VideoDisc.”

Basicamente, a mudança de capacitância alterou levemente a frequência de uma portadora, que foi então usada para mudar a amplitude de uma terceira onda de 915Mhz, criando um sinal modulado em amplitude. Este sinal em si contém os sinais de áudio e vídeo (luminância ou brilho e crominância ou cor) que são desmultiplicados a partir dele. No entanto, na maioria dos players, esses sinais eram passados ​​para um modulador de RF, que os combinava novamente em um sinal de TV.

Complemento 1 - Os sinais que formam uma imagem num ecrã


CURIOSIDADE: Como o LaserDisc e o DVD, alguns CEDs apresentam acesso aleatório, permitindo que os usuários passem rapidamente para certas partes do filme. Cada lado de um disco CED pode ser dividido em até 63 "capítulos" ou bandas. Dois reprodutores RCA tardios (o SJT400 e o SKT400) podiam acessar essas bandas em qualquer ordem. Ao contrário de seus concorrentes ópticos, os capítulos em um VideoDisc são baseados em minutos do filme, não em cenas.

Discos inovadores e jogos baseados em CED foram produzidos, de modo que o acesso aos capítulos em uma ordem especificada encadearia uma história diferente a cada vez. No entanto, apenas alguns foram produzidos antes da interrupção da fabricação de players.


Em suma, a distância variável entre a ponta da agulha e a superfície condutora do disco devido à profundidade das ondulações na ranhura alteram diretamente a capacitância. Essa constante oscilação de capacitância dentro de uma faixa de valores, por sua vez, altera a frequência de um circuito ressonante tal como num receptor de rádio, que é então decodificado em sinais de vídeo e áudio pela eletrônica do player.

Imagem 13 - Alguns detalhes do CED na patente da RCA


CURIOSIDADE: O último disco produzido foi um documentário sobre a história do CED chamado 'Memories of Videodisc', lançado em 1986.


Apesar de sua natureza amigável para crianças, qualidade de vídeo superior e robustez geral do disco quando comparado ao VHS padrão, o CED era inferior ao LaserDisc e não podia ser gravado como se fazia com fitas. Portanto, estava fadado a ser rapidamente despachado por seus concorrentes, para se tornar uma curiosidade na história da eletrônica.

 

Microfone Condensador


Um microfone condensador nada mais é que um capacitor variável através do deslocamento de ar, isto pois a onda sonora é uma vibração mecânica!

Para embasar, deixo abaixo dois complementos de conteúdo. Eles nada mais são que prints dos meus livros do ensino médio:

Complemento 2

Complemento 3


Quando falamos, nossas cordas vocais modulam a frequência e o movimento da boca dita a amplitude (nível de pressão) do som que expelimos.


CURIOSIDADE: Qual a relação entre um escapamento de um automóvel e um violão?

Imagem 14 - Ambos possuem caixa de ressonância, só que a finalidade de um é contrária do outro!


Um escapamento possui caixas de ressonância ao longo da tubulação cuja função é diminuir a pressão do deslocamento de gases - consequentemente a turbulência - e assim atenuar o ruído sonoro, exatamente o oposto da caixa de ressonância de um violão, que precisa amplificar o som provocado pela vibração das cordas.


Um alto falante comum possui uma bobina que é percorrida por uma corrente elétrica alternada (que equivale à onda sonora). Ao receber este sinal, um eletroimã é excitado, passando a vibrar de acordo com a frequência de oscilação da eletricidade que alimenta o enrolamento. Neste eletroimã é fixado um cone que provoca o deslocamento do ar de acordo com a vibração, gerando som audível.


Montando um capacitor cuja uma das armaduras seja móvel ao ponto de vibrar com a incidência de pressão e mudar sua distância em relação a armadura fixa, temos um microfone condensador!

Pois bem, vamos estudar aqui o famoso microfone de eletreto!

Imagem 15 - Os microfones de eletreto são muito comuns!


Antes de continuar, dissertarei sobre o eletreto...


Para entender este assunto, precisamos ver aqueles artigos sobre borrachas e plásticos já citados anteriormente, pois aqui um dos materiais mais comuns utilizados é o Polietileno Tereftalato Orientado Biaxialmente (abreviado BOPET, cujo nome comercial mais comum é Mylar, título registrado pela indústria química americana DuPont).


Outra coisa que precisamos compreender é que, do mesmo jeito que alguns metais podem ser tornar imãs, alguns materiais isolantes podem se tornar eletretos.

Num material comum como o Ferro, encontramos uma infinidade de domínios magnéticos que estão completamente desorganizados. Desta forma, seus campos magnéticos se anulam e o material como um todo não apresenta a propriedade de maneira perceptível. No entanto, se através de um processo de imantação conseguirmos “arrumar” os imãs elementares de modo que todos fiquem polarizados, seus efeitos se somam e se manifestam no material como um todo, passando a se comportar como um imã de pólos norte e sul, atraindo outros metais ferrosos de uma maneira que já conhecemos.

Podemos usar este fenômeno para descrever como os eletretos são produzidos. Em materiais isolantes podemos conseguir gerar uma polarização dielétrica permantente, isto é, fazer com que os dipolos elétricos fiquem permanentemente organizados, tornando-o um eletreto. E é o que fazem com o filme de BOPET. Para tais fins o PoliTetraFluorEtileno (abreviado PTFE, cujo nome comercial mais comum é Teflon, título registrado pela indústria química americana DuPont) também pode ser utilizado.


CURIOSIDADE: Para saber mais sobre polarização dielétrica, CLIQUE AQUI!


Para ser utilizado como armadura de capacitor variável, o BOPET precisa ter uma face metalizada, isto é, a deposição de partículas metálicas na superfície formando uma fina película condutora. Essa metalização pode ser feita com Ouro, por exemplo. Com isso, obtém-se a armadura negativa do componente. Por ser um filme polimérico metalizado muito fino, o eletreto é bastante flexível e se movimenta facilmente ao ser pressionado, podendo ser chamado de "diafragma".

Imagem 16 - Como é disposto o tal do eletreto no interior do microfone


Na imagem acima podemos ver o disco de eletreto com um anel metálico e um anel polimérico espaçador (de cor avermelhada) que o separa da armadura positiva. A função do anel metálico superior é fazer a conexão elétrica do eletreto com a carcaça do pequeno microfone, que por usa vez é ligada ao terminal negativo do circuito.

Imagem 17 - A armadura positiva do microfone de eletreto


A armadura positiva (também chamada de backplate) se trata de um disco metálico com vários orifícios e isolado da carcaça. Tais orifícios são a abertura de uma câmara de amortecimento acústico, isto é, uma pequena estrutura polimérica e em muitos casos transparente por onde o ar que está dentro do capacitor 'recircula' e permite que o eletreto se desloque ao ser pressionado por ondas sonoras.

O backplate pode ter inclusive uma camada de cerâmica em alguns sistemas.

Imagem 17 - Microfone de eletreto desmantelado para criar conteúdo pro HC!


A armadura positiva é ligada no terminal "Gate" de um transistor FET (Field Effect Transistor, em português "Transistor de Efeito de Campo"), já que o sinal gerado é muito 'baixo' e, dada a possibilidade, a amplificação pode ser feita ali dentro do componente mesmo. O sinal amplificado é drenado pelo terminal "Drain" do transistor para o circuito em que o microfone está instalado.

Diagrama 2 - Note que o invólucro do componente é ligado ao polo negativo do circuito e ao eletreto


Alguns microfones de eletreto podem ter até mesmo um diodo entre o temrinal "Gate" e o "Drain" do transistor.

Em resumo, a carga polarizada usada para a maioria dos microfones capacitivos é feita com uma armadura pré-polarizada (o eletreto). A polarização por meios externos normalmente é usada somente nos microfones de estúdio de mais alta qualidade. Quando o elemento é carregado, um campo elétrico é formado entre o diafragma e o backplate, proporcionalmente ao espaço existente entre eles. Se variarmos o espaço entre as placas haverá alteração nas cargas, ocasionando uma alteração na DDP nos terminais do microfone.


Existem diversas 'construções' de microfones condensadores, porém, todos eles possuem este mesmo princípio de funcionamento, o que vai diferir é o tamanho e os materiais utilizados na fabricação.

Garimpando informações sobre os capacitores variáveis na internet, me deparei com o projeto de um capacitor variável "artesanal" utilizando um parafuso, uma bobina e mais algumas peças. Veja só:

Capacitor variável caseiro

Imagem 18 - Capacitor variável artesanal


As peças necessárias são mostradas abaixo:

Duas porcas e um parafuso comum; Uma Placa de circuito (de preferência 1/2 “X 1/2”); Pedaço de fio 22 AWG esmaltado; Um pequeno pedaço de plástico.

Como é algo simples e artesanal, podem haver desgastes repentinos dependendo do uso. Este é um projeto voltado mais para o estudo do componente.


> CLICANDO AQUI abrirá um PDF com um projeto de capacitor variável um pouco mais complexo, mas bastante interessante!

Capacitores variáveis podem ter seus valores de tensão e capacitância impressos na carcaça. Trimmers dificilmente vem com marcações devido a falta de espaço (os trimmers de PP e PTFE da DAU e os de cerâmica da MuRata mostrados neste artigo são exceções). De qualquer forma, é melhor ter o esquema elétrico do equipamento em mãos!

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FONTES e CRÉDITOS

Texto e imagens: Leonardo Ritter, Google imagens.

Fontes: Newton C. Braga; NovaEletrônica; Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina; site "Py2bbs"; curso de eletrônica básica feito pelo autor do artigo.

Ultima Atualização: 30 de Abril de 2023.

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