Circuito grampeador

[c3po2]

Bom dia! Estou com dificuldades para entender o circuito grampeador. Sei que é a adição do capacitor que faz com que ele atue como grampeador, porém não estou entendendo como. Sei que o capacitor mantem uma tensão e não se descarrega. Porque?

[faller]

Se estás falando de grampeador como aquele que foi usado no telefone do Tio Lula, se tivesse sido executado sobre a linha telefônica, o capacitor age como acoplador. Isola a tensão DC que vai existir sobre esse capacitor, necessária para que a telefonia básica, fim de linha se estabeleça (leia sobre o princípio de operação do telefone)  Também o capacitor acopla, deixa passar a tensão AC representada pela componente de áudio do sinal.. Passa o sinal AC fica o sinal DC..

 

Atualmente não se usa mais fazer grampo direto na linha quando se tem acesso ao sistema telefônico. As operadoras quando solicitadas a "grampear" um telefone acessam o Time slot do sinal PCM ou digital, na central telefônica e segregam os múltiplos time-slots daquele telefone, os somam e gravam como sinal digital.

Não se faz necessário nenhum hardware físico adicional. É tudo manobrado em um PC. Daqui do Rio Grande do Sul se pode colocar em grampo um telefone de Manaus por exemplo, desde que pertencente a planta da mesma operadora.

 

O capacitor tem a propriedade de manter a tensão sobre o mesmo mas não é isso que faz dele um grampeador, pois uma bateria tem a mesma função e entretanto não consiste em um grampeador.. Para saber sobre capacitor estude o mesmo..

 

[c3po2]

Olá @faller, quanto tempo, como vai você? Me refiro a este circuito:

 

 

Ele funciona como um elevador (ou abaixador) de tensão, e transforma a entrada numa tensão elevada ou baixada em relação ao nível de referência, como pode ver na imagem abaixo:

 

https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQEJWIcbIvK8zeBKZbo9lT130JcF6fO7NiyVPfAS3jcwDmcVx4l3Q

 

Mas eu não sei porque o capacitor faz isso, como ele faz isso.

[misterjohn]

Não manjo nada de eletrônica, mas assim como o faller, eu pensei que era grampo telefônico, mas pelo sim pelo não, se for esse o caso e quiser grampear um telefone na própria residência, pode ligar a linha em um modem de conexão discada no pc e usar um programa para esse fim, o único inconveniente é que deverá deixar o pc ligado...

[c3po2]

1 minuto atrás, misterjohn disse:

Não manjo nada de eletrônica, mas assim como o faller, eu pensei que era grampo telefônico, mas pelo sim pelo não, se for esse o caso e quiser grampear um telefone na própria residência, pode ligar a linha em um modem de conexão discada no pc e usar um programa para esse fim, o único inconveniente é que deverá deixar o pc ligado...

 

Neste caso do meu circuito creio que grampear esteja em outro sentido, não o grampeador de um telefone. Neste caso o circuito grampeador eleva ou abaixa a tensão em relação a um referencial, só que não consigo entender como o capacitor faz isso.

[misterjohn]

Nesse caso só o faller ou outro cara bom de eletrônica é que podem responder...mas esse termo "grampear" existe?

Sou da área elétrica e trabalhei junto com pessoal de eletrônica, de instrumentação e nunca ouvi falar nesse termo.

[c3po2]

agora, misterjohn disse:

Nesse caso só o faller ou outro cara bom de eletrônica é que podem responder...mas esse termo "grampear" existe?

Sou da área elétrica e trabalhei junto com pessoal de eletrônica, de instrumentação e nunca ouvi falar nesse termo.

 

Eu também estou querendo entender @misterjohn, a matéria que estou vendo isso cita grampeador positivo (eleva a tensão para cima), grampeador negativo (eleva a tensão para baixo), circuito grampeador, etc.

Eu sei que durante a tensão direta, a corrente passa pelo diodo e carrega o capacitor. Durante a tensão reversa, o diodo comporta-se como aberto logo não passa corrente por ele, porém o capacitor deveria se descarregar (já que tem caminho livre através do resistor de carga), mas não é isso que acontece, a tensão nele permanece, e é isso que não entendo.

[albert_emule]

 

[misterjohn]

Esse capacitor é eletrolítico? Não pode estar com a polaridade invertida?

[c3po2]

@albert_emule , obrigado pelo vídeo, mas não responde à questão, ele só diz o que falei, mas não explica porque o capacitor faz o que foi falado.

[albert_emule]

Não.

Viu o vídeo? 

O vídeo explica tudo 

[c3po2]

4 minutos atrás, albert_emule disse:

Não.

Viu o vídeo? 

O vídeo explica tudo 

 

O vídeo só diz que a tensão se eleva (ou abaixa), diz que é o capacitor que faz isso, mostra o mesmo circuito que postei e a mesma saída de onda que postei. Mas não explica como o capacitor eleva ou abaixa a tensão.

[albert_emule]

6 minutos atrás, gomesricardo disse:

@albert_emule , obrigado pelo vídeo, mas não responde à questão, ele só diz o que falei, mas não explica porque o capacitor faz o que foi falado.

 

Explica sim. Talvez você não tenha observado.

A partir dos 2 minutos e 18 segundos o cara mostra a forma de onda de entrada e de saída. Só isso já explica tudo.

Uma imagem vale mais do que mil palavras

 

Por causa do diodo o capacitor se carrega com a tensão do topo da senoide.

Ou seja: Se a tensão for 127Vac, o capacitor se carregará com 179V DC. 

 

Então já podemos concluir que num semi-ciclo o capacitor é carregado por causa do diodo.

Mas no outro semi-ciclo de 60Hz, o semi-ciclo inicia a partir da linha do zero V porém se somando com a tensão do capacitor.

 

Podemos então tirar a segunda conclusão: 

Que a tensão de saída tem o topo da senoide com amplitude dobrada, pois soma o topo da senoide da fonte AC com a tensão do capacitor, que também tem a mesma amplitude do topo da senoide, pois o capacitor havia sido carregado no semi-ciclo negativo. 

 

 

Daí podemos tirar a terceira conclusão: 

Quando o semi-ciclo positivo parte do zero V, ele naturalmente se soma à tensão do capacitor.

No exemplo da tensão e 127Vac, o capacitor já estaria com 179V DC, então quando a senoide parte do zero, ela já vai estar completamente deslocada pró lado positivo. 

 

A resposta é essa: 

A senoide fica deslocada pro lado positivo pois tem "uma bateria" em série.

Tem uma fonte DC em série com a fonte AC.

 

 

 

 

[rjjj]

Só existe um jeito de entender perfeitamente um circuito dinâmico, sistema no qual fenômenos ocorrem simultaneamente: Matemática Avançada. Explicarei o circuito grampeador para você por esse método .

 

 

 

Primeiramente, considere o diagrama de circuito abaixo em que são denotadas determinadas tensões e correntes. O objetivo principal é encontrar a relação entre a tensão de entrada v_i(t) e a tensão de saída v_o(t).

 

 

 

 

 

 

Usando as Leis de Kirchhoff, além das equações do capacitor, do diodo e do resistor, vem que:

 

 

 

 

 

 

Como pode ser percebido a saída v_o(t) é dada, em relação à entrada v_i(t), de forma implícita pela equação diferencial acima, que pode ser entendida como a equação que rege o comportamento do grampeador. Tomando agora uma entrada senoidal v_i(t) = V_P.sen(ωt) V cujo pico é V_P e a frequência é f tal que ω = 2πf, tem-se :

 

 

 

 

 

 

Ao resolver essa última equação, seria encontrada a tensão de saída v_o(t) do grampeador ! Infelizmente, ela não é linear e, portanto, deve ser resolvida numericamente, o que foi feito abaixo através do MATLAB considerando um diodo comum de silício e uma entrada senoidal de pico 5V e frequência 10kHz.

 

 

 

 

 

 

 

Espero ter ajudado .

[c3po2]

37 minutos atrás, albert_emule disse:

Mas no outro semi-ciclo de 60Hz, o semi-ciclo inicia a partir da linha do zero V porém se somando com a tensão do capacitor.

@albert_emule , entendi perfeitamente seu raciocínio teórico, está corretíssimo. Porém a minha dúvida está por traz disso, o porque se soma com a tensão do capacitor, se é pra ele estar se descarregando? você está supondo que a tensão no capacitor seja constante e isso é válido a primeira vista apenas para corrente contínua.

 

13 minutos atrás, rjjj disse:

Ao resolver essa última equação, seria encontrada a tensão de saída v_o(t) do grampeador ! Infelizmente, ela não é linear e, portanto, deve ser resolvida numericamente, o que foi feito abaixo através do MATLAB considerando um diodo comum de silício e uma entrada senoidal de pico 5V e frequência 10kHz.

Olá @rjjj , estou sentindo que as equações são a resposta, porém tem como traduzi-las em forma de explicação para mim? E o diodo de comum de silício creio que não pode ser usado para altas frequências, certo?

No livro de malvino diz

 

"Ligeiramente acima do pico negativo, o diodo entra em corte. A constante de tempo RC é feita deliberadamente muito maior que o período T do sinal. Definimos muito maior como pelo menos 100 vezes maior. Por essa razão, o capacitor permanece quase que totalmente carregado durante o tempo que o diodo está em corte"

 

Podem ver no link: https://books.google.com.br/books?id=x2Fl3NnI5RUC&pg=SA4-PA32&lpg=SA4-PA32&dq=circuito+grampeador+malvino&source=bl&ots=IyaCZ2ISTn&sig=oyRZt1bIBk8BC97G7E54laVURS4&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwiA7rLmiNzLAhXIjJAKHUgRBTsQ6AEIOTAF#v=onepage&q=circuito%20grampeador%20malvino&f=false

 

Porém que tempo RC é esse que ele fala? Como relacionar as duas coisas? É isso @albert_emule .

[albert_emule]

23 minutos atrás, gomesricardo disse:

@albert_emule , entendi perfeitamente seu raciocínio teórico, está corretíssimo. Porém a minha dúvida está por traz disso, o porque se soma com a tensão do capacitor, se é pra ele estar se descarregando? você está supondo que a tensão no capacitor seja constante e isso é válido a primeira vista apenas para corrente contínua.

 

 

Pois então. Ele está sim descarregando. 

Porém num circuito real costuma-se usar um valor de capacitância que faz a descarga do capacitor se tornar mínima. 

 

Vamos supor que a capacitância do capacitor seja tal, que ele descarregue apenas 5V durante a operação de soma da senoide com a tensão DC do capacitor.

Então, 5V diante de 179V não vai ser nada praticamente. 

 

Daí você pode considerar o capacitor como uma fonte de tensão constante. 

E ele é sim de corrente contínua.

No circuito ele vai manter a tensão praticamente constante em corrente contínua. 

 

O efeito seria o mesmo, caso você colocasse uma fonte de 179V DC em série com uma fone AC de 127Vac. 

[faller]

37 minutos atrás, gomesricardo disse:

@albert_emule , entendi perfeitamente seu raciocínio teórico, está corretíssimo. Porém a minha dúvida está por traz disso, o porque se soma com a tensão do capacitor, se é pra ele estar se descarregando? você está supondo que a tensão no capacitor seja constante e isso é válido a primeira vista apenas para corrente contínua.

 

Olá @rjjj , estou sentindo que as equações são a resposta, porém tem como traduzi-las em forma de explicação para mim? E o diodo de comum de silício creio que não pode ser usado para altas frequências, certo?

 

Às vezes o que te falta é um pouco de SEVIROL. Tuas perguntas tem sim sentido, são importantes e chegam a beirar as respostas. Falta um pouquinho desse SEVIROL para que tu mesmos as responda. Vejamos.

O capacitor sim está se descarregando e carregando novamente a cada semi ciclo..

Ele se carrega via diodo, em um semi ciclo, com uma impedância bem baixa e desse modo se carrega rapidamente.. Ele se descarrega através de um resistor de 100k no exemplo exercitado no modelo bem mais lentamente e desse modo ele sequer descarrega de modo significativo..

 

Você fala no diodo não servir para alta frequência mas a frequência usada foi de 1 KHz, longe muito ;longe da alta frequência..

Consultando o datasheet do diodo fica facílimo de se perceber que ele pode operar acima de centenas de megaHertz..

 

Excelentes perguntas mas sem o menor embasamento ou razão de ser.. uma pensadinha e daria de matar o problema só consultando ou arrazoando dados que se tem.

 

Portanto, de 8 em 8 horas um comprimido de SEVIROL lhe fará bem. Te fará entender, como autodidata, fixando esse seu novo conhecimento de uma melhor forma.. Tome SEVIROL e vire-se muito mais eficientemente.

[c3po2]

7 minutos atrás, faller disse:

 

Às vezes o que te falta é um pouco de SEVIROL. Tuas perguntas tem sim sentido, são importantes e chegam a beirar as respostas. Falta um pouquinho desse SEVIROL para que tu mesmos as responda. Vejamos.

O capacitor sim está se descarregando e carregando novamente a cada semi ciclo..

Ele se carrega via diodo, em um semi ciclo, com uma impedância bem baixa e desse modo se carrega rapidamente.. Ele se descarrega através de um resistor de 100k no exemplo exercitado no modelo bem mais lentamente e desse modo ele sequer descarrega de modo significativo..

 

Você fala no diodo não servir para alta frequência mas a frequência usada foi de 1 KHz, longe muito ;longe da alta frequência..

Consultando o datasheet do diodo fica facílimo de se perceber que ele pode operar acima de centenas de megaHertz..

 

Excelentes perguntas mas sem o menor embasamento ou razão de ser.. uma pensadinha e daria de matar o problema só consultando ou arrazoando dados que se tem.

 

 

@faller , obrigado por fazer uma análise de meus conhecimentos. A única ressalva a fazer é que minhas perguntas tem algum embasamento sim, mas com algumas falhas, só isso. Mas agora já deu para entender, o que você disse @faller conseguiu responder uma outra dúvida que também estava surgindo neste circuito, e por isso eu acho que você é um gênio e matou a charada. Eu te amo @faller!!! Obrigado também @albert_emule e @rjjj !

[Ademilson Da Costa Branco]

25 minutos atrás, faller disse:

 

Às vezes o que te falta é um pouco de SEVIROL. Tuas perguntas tem sim sentido, são importantes e chegam a beirar as respostas. Falta um pouquinho desse SEVIROL para que tu mesmos as responda. Vejamos.

O capacitor sim está se descarregando e carregando novamente a cada semi ciclo..

Ele se carrega via diodo, em um semi ciclo, com uma impedância bem baixa e desse modo se carrega rapidamente.. Ele se descarrega através de um resistor de 100k no exemplo exercitado no modelo bem mais lentamente e desse modo ele sequer descarrega de modo significativo..

 

Você fala no diodo não servir para alta frequência mas a frequência usada foi de 1 KHz, longe muito ;longe da alta frequência..

Consultando o datasheet do diodo fica facílimo de se perceber que ele pode operar acima de centenas de megaHertz..

 

Excelentes perguntas mas sem o menor embasamento ou razão de ser.. uma pensadinha e daria de matar o problema só consultando ou arrazoando dados que se tem.

 

Portanto, de 8 em 8 horas um comprimido de SEVIROL lhe fará bem. Te fará entender, como autodidata, fixando esse seu novo conhecimento de uma melhor forma.. Tome SEVIROL e vire-se muito mais eficientemente.

 É isso mesmo q o faller disse .

Sou novo aqui .mas para tentar ajudar a compreender como um capacitor funciona em sinais e/ou tensões alternados ,recomendo analisarem como funciona um dobrador de tensão.

[rjjj]

@gomesricardo

 

 

Você pode entender intuitivamente o circuito em questão como se fosse uma fusão de um ceifador paralelo com um filtro RC passa-alta. O filtro RC tenderia a fazer trocas de tensão entre o resistor e o capacitor, mantendo uma forma de tensão sinusoidal na saída. Já o ceifador tenderia a manter somente a parte positiva do sinal, eliminando a negativa .

 

 

 

Matematicamente, o diodo adiciona um termo exponencial envolvendo a saída em uma equação diferencial de sinais sinusoidais que deveria ter a resposta praticamente sinusoidal. Esse termo (em azul abaixo), entre outros efeitos, provoca no sinal de saída resultante um deslocamento para cima, obviamente sempre conservando a energia total do sistema.

 

 

 

 

 

 

Acima, o que o livro do Malvino chama de constante de tempo seria o produto RC em vermelho, um valor característico do circuito que estaria relacionado à reação do mesmo à variações no tempo do sinal de entrada.

 

 

 

Quanto à sua dúvida sobre o grampeador em altas frequências, o tratamento matemático que fiz funcionaria também. Porém, seria necessário considerar outro capacitor em paralelo com o diodo, que representaria as capacitâncias parasitas da junção, que no caso não poderiam ser desprezadas.

 

 

 

Espero ter ajudado .

[c3po2]

@rjjj Melhor explicação que isso impossível! Me ajudou com certeza, agora poderei seguir tranquilamente com os estudos. Mais uma etapa vencida! Ah se os livros fossem explicativos assim. Obrigado!!!

[aphawk]

O mais interessante desse circuito : nunca ví algum equipamento usar isso ......

 

Paulo

[c3po2]

Esse circuito é simples para ser usado em um mais complexo. Antes de aprender calcular derivada e integral, você tem que saber somar, subtrair, multiplicar e dividir né @aphawk?

[aphawk]

@gomesricardo ,

 

Hehehe boa observação, perfeita para o nosso ensino de hoje em dia !

 

O princípio de funcionamento desse circuito pode ser estendido até os chamados multiplicadores de tensão :

 

http://eletronicassim.blogspot.com.br/2015/03/multiplicador-de-tensão.html

 

 

Por um lado, ver a excelente análise do @rjjj me dá saudades de meu tempo de faculdade.

 

Por outro lado, também me dá raiva por ter perdido tanto tempo com equações , cálculo integral, calculo diferencial, transformadas de Laplace, transformadas de Fourier....., tudo isso foi absolutamente inútil em todos os lugares que trabalhei. E continua sendo inútil nos projetos que me pedem para ser feito.

 

Eu sempre digo que o maior legado que tive na faculdade foi aprender o raciocínio de um engenheiro, que é totalmente lógico ao dividir um grande problema em problemas pequenos, e com isso aprendemos a ver as coisas físicas de uma maneira mais abrangente.

 

O uso da lógica analítica permite a você deduzir o funcionamento, sem ter de chegar em cálculos sofisticados.

 

Já imaginou analisar com matemática avançada um amplificador de audio de 100 watts classe AB ? Ou pior ainda, um classe D ?

 

Lembro de Einstein, com seus experimentos mentais, que permitiram a ele deduzir a Relatividade, simplesmente com a ideia de estar sentado em um raio de luz e imaginar o que ele veria.... a sua famosa Teoria da Relatividade que resultou desse simples experimento mental foi apenas a confirmação matemática do que ele já tinha consciência de como tudo funcionava.

 

Para mim, o verdadeiro poder de um Engenheiro é este : chegar rapidamente a uma conclusão de como algo funciona, baseado em sua experiência e capacidade lógica.

 

Paulo