Aterramento
II Congresso de Pesquisa e Inovaзгo da Rede Norte Nordeste de Educaзгo Tecnolуgica Joгo Pessoa – PB – 2007 ATERRAMENTO ELETRONICO Adriana DE FБTIMA DINIZ SOUZA (l Heiton DO NASCIMENTO ALVES Eliude TROVГO MORAES (3) (1) CEFET-MA, Av. Getъlio Vargas, 4, Monte Castelo, Sгo Luis Ma, Tel. (98)32189080, Fax (98)32189001, e-mail: adrianadiniz . drums@gmail. com (2) CEFET-MA, e-mail: helton@dee. cefet-ma. br (3) CEFET-MA e-mail: trovao@dee. cefet-ma. r RESUMO O aterramento й pa equipamentos interli elйtrico e os equipa residenciais elou ind das dificuldades tйcn OF9 Swipe nentp stema elйtrico e os usuбrio do choque Muitas unidades rramento por causa onal. No intuito de minimizar este problema atualmente tem sido desenvolvido sistemas denominados de aterramento eletrфnico ou virtual que usam o neutro como o fio de proteзгo ou terra. Este trabalho mostra o desenvolvimento de um sistema de aterramento eletrфnico tendo como principal caracterнstica o baixo custo e a facilidade de implementaзгo. Palavras-chave: aterramento eletrфnico, sistema, equipamento.
Congresso de Pesquisa e Inovaзгo da Rede Norte Nordeste de INTRODUЗГO ensino-aprendlzagem, pois relaciona conceitos didбticos ? experiкncia diбria dos estudantes, favorecendo assim a construзгo do conhecimento de forma lъdica e integrada. O termo aterramento se refere а terra propriamente dita ou a uma grande massa que se utiliza em seu lugar. Quando se diz que algo estб “aterrado”, significa que, pelo menos, um de seus elementos estб propositalmente ligado а terra. O aterramento convencional й conseguido enterrando-se hastes metбlicas elou condutores no solo, e ligados ao equipamento pelo fio TERRA (ALVES, 1998).
Esse aterramento serve para qualquer aparelho elйtrico. A norma NBR 14039 (ASSOCIAЗГO BRASILEIRA DE NORMAS TЙCNICAS, 003) classifica os aterramentos em dois tipos, segundo a sua funзгo na instalaзгo elйtrica: • • Funcional: aterramento de um condutor vivo (normalmente o neutro) objetivando o correto funcionamento da instalaзгo; Proteзгo: aterramento das massas e dos elementos estranhos, objetivando a proteзao contra choques (contatos indiretos). O fato й que um bom aterramento em especial para o microcomputador aumenta sua vida ъtil, melhora seu desempenho e diminui a frequкncia das falhas no sistema operacional.
Isso acontece porque passa a existir um caminho mais fбcil e rбpido para os ruнdos, interferкncias letromagnйticas, eletricidade estбtica do ambiente, alйm de correntes de fuga que possam existir vindos do prуprio computador (ALVES, 2007). Se esse caminho nгo existe, o caminho mais fбcil acontecerб em direзгo a rede elйtrica ligada na fonte, forзando a passagem desses efeitos indesejбveis por dentro do circuito eletrфnico do PC. Em muita efeitos indesejбveis por dentro do circuito eletrфnico do PC. Em muitas unidades residenciais elou industriais nгo se tem aterramento, por causa do custo ou dificuldades tйcnicas.
Para estes casos tкm sido desenvolvidos dispositivos de terra letrфnico que utilizam o neutro do sistema como o terra. Essa tecnologia й nova e aberta para pesquisas, principalmente em relaзгo ao circuito eletrфnico utilizado. Dessa forma, estudos e pesquisas relacionados ao desenvolvimento de aterramento eletrфnico viabilizam o uso de equipamentos de informбtica mesmo em locais onde nгo se tem o aterramento convencional, alйm de possibilitar a qualificaзгo de pessoal na бrea de desenvolvimento de projetos que exploram essa tecnologia.
O objetivo principal desta pesquisa foi o desenvolvimento de um sistema de aterramento eletrфnico atravйs de dispositivos letrфnicos para ser usado principalmente com equipamentos de informбtica. A caracterнstica principal desse sistema й o baixo custo e a simplicidade de implementaзгo. A funcionalidade do sistema proposto й a seguinte: usar o neutro do sistema elйtrico como o terra virtual do equipamento onde o aterramento eletrфnico esteja conectado.
No aspecto de ensino/aprendizagem, esse projeto teve como objetivo iniciar alunos do ensino tйcnico em pesquisas de inovaзхes tecnolуgicas no intuito de desenvolver futuros pesquisadores. 2. REVISГO BIBLIOGRБFICA Qualquer condutor de eletricidade, ao ser percorrido por uma orrente elйtrica, gera ao seu redor um campo eletromagnйtico. Dependendo da freqькncia e intensidade da corrente elйtrica, esse campo pode ser maior ou menor. Quando 3 frequкncia e intensidade da corrente elйtrica, esse campo pode ser maior ou menor.
Quando sua intensidade ultrapassa determinados valores, ela pode comeзar a interferir nos outros circuitos prуximos a ele. Esse fenфmeno й conhecido como interferкncia eletromagnйtica ou EMI (Electromagnetic Interference). Existem tambйm as interferкncias eletrostбticas ocorridas principalmente no clima seco. Qualquer tipo de parelho que usa eletrфnica digital poderб sofrer com estas perturbaзхes (CAPELI, 2000). Nesses equipamentos as informaзхes sгo digitais, ou seja, sinais elйtricos que representam duas possibilidades do alfabeto binбrio: 0 ou 1.
Interferкncias elйtricas externas poderгo adulterar esses sinais corrompendo as informaзхes. Neste caso, as memуrias sгo os componentes que mais sofrem por ter seus dados corrompidos. Outro que sofre com as descargas eletrostбticas e interferкncias eletromagnйticas sгo os discos r[gidos, afetados por causa da interaзгo entre mecвnica, eletricidade e magnetismo que caracteriza seu uncionamento. Em especial tratando de microcomputadores, estes geralmente sгo ligados a outros micros e perifйricos.
Caso o potencial elйtrico da carcaзa do computador for diferente do potencial elйtrico da carcaзa Educaзao Tecnolуgica JOаO pessoa – PB – 2007 desses outros equipamentos poderб levar a queima da porta paralela do seu micro ou da sua impressora ou a queima da placa de rede (ATAIDE, 2005). A funзгo do aterramento й ajudar a minimizar ou mesmo eliminar esses efeitos sobre os dados binбrios e sobre os circuitos eletrфnicos 4DF9 minimizar ou mesmo eliminar esses efeitos sobre os dados inбrios e sobre os circuitos eletrфnicos e eletromecвnicos nos equipamentos eletrфnicos.
Um bom aterramento para equipamentos eletrфnicos aumenta sua vida ъtil, melhora seu desempenho e diminui a frequкncia de problemas com o sistema operacional. Isso acontece porque passa a existir um caminho mais fбcil e rбpido para os ruнdos, interferкncias eletromagnйticas e para a eletricidade estбtica. Sem o aterramento, o caminho mais fбcil acontecerб em direзгo а rede elйtrica ligada na fonte, forзando a passagem desses efeitos indesejaveis por dentro do circuito eletrфnico do equipamento (FILHO, 1997). Geralmente os esquemas de aterramento mais utilizados em baixa tensгo й o TN-C.
Neste tipo de esquema o neutro da fonte й ligado diretamente а terra, estando as massas da instalaзгo ligadas a esses ponto por meio de condutores metбlicos (condutor de proteзгo), sendo que as funзхes de proteзгo e do neutro sгo realizadas pelo mesmo condutor (ASSOCIAЗГO BRASILEIRA DE NORMAS TЙCNICAS, 1997). No aterramento convencional existe uma conexгo fнsica entre o neutro e o terra. Em circunstвncias em que o aterramento convencional й muito difнcil ou impraticбvel pode-se utilizar o equipamento denominado de Terra Eletrфnico”.
Esse equipamento nгo substitui em 100% o aterramento convencional com haste. O aterramento eletrфnico consiste em conectar o terminal de Terra do computador ao neutro (de uma forma segura) da alimentaзгo. Essa й uma forma tecnicamente aceitбvel de aterramento, mas que deve ser sempre a segunda opзгo comparada ao aterramento convencional em que uma S que deve ser sempre a segunda opзгo comparada ao aterramento convencional em que uma haste de cobre й fincada no solo. Uma das dificuldades encontradas й a detecзгo clara do neutro do sistema para ligб-lo ao terra do computador.
Os aparelhos utilizados como terra eletrфnico geralmente exigem o toque fнsico humano para auxiliar na detecзгo do neutro. Alйm disso, quando o terra eletrфnico й ligado de tal forma que o terra esteja ligado а fase torna-se necessбrio que o usuбrio inverta a sua polaridade para que possa funcionar. 3. METODOLOGIA Neste projeto de pesquisa foram realizados estudos sobre o sistema de aterramento, utilizado em unidades residenciais e industriais, e dos principais dispositivos eletrфnicos utilizados em tensхes e freqькncias industriais (MALIK, 1995; MARQUES, 1996; SEDRAS, 2000).
Estudos sobre desenvolvimento de placas de circuito impresso e de atuadores eletrфnicos a semicondutor foram realizados. Toda a pesquisa foi norteada para o baixo custo e facilidade de aplicaзгo. Durante o projeto de pesquisa foram estudados diversos componentes eletrфnicos que melhor se adequaram ao circuito proposto. Foram estudados diodos, amplificadores operacionais e chaves eletrфnicas com o intuito de detectar qual pуlo й o neutro e apуs isso conectar o terra eletrфnico. Tambйm se verificou a necessidade de proteger atravйs do uso de diodos o equipamento de tensхes eversas a partir do neutro.
Como descrito acma a pesquisa foi desenvolvida atravйs dos seguintes passos: 1) 2) 3) 4) 5) Foi feito uma revisгo bibliogrбfica sobre sistemas de aterramento em sistemas elйtricos e suas aplicaзхes; Foram an revisгo bibliogrбfica sobre sistemas de aterramento em sistemas elйtricos e suas aplicaзхes; Foram analisadas as possibilidades de se desenvolver o aterramento eletrфnico; Dispositivos eletrфnicos para tensхes e frequкncias industriais foram estudados para construзгo do protуtipo; Desenvolvimento do sistema eletrфnico que detecta o pуlo do neutro do sistema lйtrico; Desenvolvimento de um circuito eletrфnico que perceba potenciais nao nulos na carcaзa do equipamento e use o neutro do sistema para anulб-lo. 4. ANALISE E INTERPRETAЗAO DOS DADOS O protуtipo do projeto do circuito para detectar o fase do circuito e fazer o chaveamento semi-automбtico й mostrado na figura a seguir: Figura 1 — Modelo de Aterramento Eletrфnico Figura 2 – Detalhes do temporizador 555. O nome semi-automбtico reside no fato que o mesmo farб o chaveamento (nгo serб necessбrio inverter os terminais de entrada), mas serб necessбrio um toque para que este cumpra seu papel. O projeto consistiu em usar o mesmo raciocнnio de uma chave de teste.
Isto й, ao se tocar em uma parte do circuito, se a fase estiver ligada em um terminal do circuito isto farб com que circule uma corrente ac maior ( potencial da fase maior que o potencial da terra), aproveitando isto pode-se usar para acionar a saнda de um comparador. O circuito funciona da seguinte forma, ao se tocar no ponto B, o nнvel de tensгo na saнda do TL082 (usado como comparador) que a tensгo no pino 6 comparador) irб fazer com que a tensгo no pino 6 do 555( ver Figura 2) seja maior do que a tensгo de 1 3VCC = 4V) no mpop superior do 555, fazendo com que o mesmo reset o flip- flop interno do 555. Logo, a saнda irб para nivel baixo e acenderб o LED (na verdade serб colocado um relй que sera acionado – e consequentemente farб o chaveamento do neutro para o terra virtual – quando o flip-flop for resetado).
A rede RC colocada no pino 2 do 555 й somente para garantir um set (nivel alto) inicial no mesmo, apуs isso, o ampop inferior estarб desabilitado (nнvel 0) pois o capacitor estarб carregado se tornando com tensгo maior que 2V ( 1 3VCC = 2V O resistor com LED (elemento nao inear) colocado na saнda do TL082 й para forзar que tensгo de saнda (ac+dc) do mesmo esteja acima de necessбria para que o mesmo acenda) forзando assim uma tensгo no pino 6 (quando do toque no ponto B e quando A estiver conectado ao fase) maior que os 4V na entrada nгo Inversora do comparador superior do 555, com isto, resetando o flipflop e levando a saнda do 555 para nнvel baixo Este modelo foi montado no protoboard e constatou-se que ele cumpre os prй-requisitos mencionados. 5. CONCLUSГO OU CONSIDERAЗХES FINAIS Neste trabalho foi desenvolvido um protуtipo de um sistema de terramento eletrфnico que buscou aliar baixo custo e facilidade de implementaзгo e uso. O protуtipo foi testado em laboratуrio e os resultados foram satisfatуrios. O prуximo passo serб montar um circuito impresso com o esqu 8 resultados foram satisfatуrios. O prуximo passo serб montar um circuito impresso com o esquema desenvolvido e a realizaзгo de testes com o dispositivo ligado a um microcomputador. REFERENCIAS ALVES, H. N.
Avaliaзгo do potencial no solo de duas camadas baseada no modelo do potencial constante. (Dissertaзгo de Mestrado). Universidade Federal da Paraнba, 1998. Apostila de Sistemas Elйtricos. Centro Federal Tecnolуgico do Maranhгo, 2007. ASSOCIAЗГO BRASILEIRA DE NORMAS TЙCNICAS. NBR 14039: Instalaзхes Elйtricas de Mйdia Tensгo de 1,0 kV a 36,2 kV. Rio de Janeiro, 2003. . NBR 541 OC]: Instalaзхes Elйtricas de Baixa Tensao (BT-CA IkV e BT-CC 1,5kV).. Rio de Janeiro, 1997. ATAIDE, A. Hardware – Proteзгo por aterramento. Disponнvel em: Acesso em: 10 nov. 2006 CAPELI, A. Revista saber eletrфnica, Agosto 2000, NO 331. FILHO, J. M. roteзao de equipamentos eletrфnicos sensнveis. Sгo Paulo, 1997, Editora erica. MALIK. Norbert R. Eletronic Circuits: Analisis, simulation, and Design. Prentice-HalI, 1995. MARQUES, Angelo Eduardo B. ; CRUZ, Eduardo Cйsar Alves ;Jъnior, Salomгo Choueri, . Dispositivos semicondutores: Diodos e Transistores. Sгo Paulo, Йrica, 1996. RYAN, J. Aterramento Eletrфnico Protec Plus. Disponнvel em: Acesso em: 10 nov. 2006 SEDRAS, Adel S. e SMITH, Kenneth C. Microeletrфnica, Makron Books, 2000. AGRADECIMENTOS Agradecemos а FAPEMA pelo apoio financeiro, ao CEFET-MA pelo apoio logнstico e ao prof. Cleonilson Protбsio de Souza pela colaboraзгo durante o desenvolvimento do projeto. g