RJ45 Ethernet 10/100 Base T

 

 Tudo Sobre RJ45 Ethernet 10/100 Base T

Cabo UTP/FTP Cores RJ45 Norma 568A/B Cabo Cruzado Cabo Direto RJ45 Pinout

As fichas e tomadas RJ45 destinam-se a ligar(conectar) dispositivos que transmitem dados entre si, estabeleceram-se normas para que, ao instalar fichas, tomadas e cabos de rede distantes entre si, exista sempre uma ligação certa entre os aparelhos que necessitam de ser cornetados. São usadas para interligar computadores, HUBs, Switchs e, nas ligações de redes estruturadas, no mesmo cabo passam as ligações de telefone, áudio e vídeo.

As RJ 45 são utilizadas em telefones digitais (RDIS e T1) LAN (10 baseT, 100Baset, Gigabit) RS232 (RS232D).
São constituídas por 8 pinos (4 pares).

A mesma ligação de pinos para 10Base-T e 100Base-TX.

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Pinos nas tomadas RJ45

Pinout Tomadas e HUBs

(Nas Tomadas de rede nos hubs, placas de rede)

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Pinos nas fichas RJ45

PINOUT RJ45

Pinout Fichas e Plugs

(Nos Cabos)

 

Ficha RJ45 FÊMEA Nas placas de rede, nas tomadas e ligações de hubs.
Ficha RJ45 MACHO nos cabos de rede.

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Norma 568 - Cores RJ45

568A

568B

A norma que especifica a terminação de um cabo CAT5 designa-se por norma 568.
Esta norma define como os cabos UDP ou FTP CAT 5 são ligados nas fichas, painéis e tomadas RJ45.
Originalmente definido pela EIA (Electronics Industry Association) e TIA (Telecommunication Industry Association) nos EUA em 1991, foi posteriormente adoptada pela ISO (norma ISO/IEC 11801:1995).
Inicialmente o standard ficou conhecido como TIA/EIA 568A e mais tarde reconhecido o padrão da AT&T e designado por TIA/EIA 568B.
Não existe nenhuma vantagem entre os dois standard nem uma preferência por parte das organizações que os introduziram. A opção de utilização do 568A ou 568B cabe a cada instalador, fabricante ou projectista. A norma adoptada deverá ser seguida em toda a estrutura de rede, uma vez que a única diferença consiste na ligação dos pares verde e laranja, não existe vantagem técnica de qualquer dos modelos quando a rede é utilizada somente para ligações Ethernet. Nas ligações de voz, verifica-se que a ligação T-568A usa os pares Azul e Laranja da mesma forma, pelo que é mais compatível com sistemas antigos não estruturados.

• TIA/EIA 568A o par Verde liga-se nos pinos 1/2 e o par Laranja liga aos pinos 3/6
• TIA/EIA 568B o par Laranja liga-se nos pinos 1/2 e o par Verde liga aos pinos 3/6

 

Cabos UTP e FTP

Cabo UTP

Nas instalações de rede que são utilizadas para conexões Ethernet 100BASE-Tx, cada segmento de cabo pode ter no máximo 100m.
Os cabos podem ser rígidos ou flexíveis, conforme os condutores internos sejam uni-filares ou multi-filares. O cabo rígido normalmente é aplicado dentro das calhas e em instalações fixas e o cabo flexível é aplicado em ligações que podem ser ligadas e desligadas com frequência. As Fichas RJ45 e as tomadas utilizadas podem ser especificas para um determinado tipo de cabo.
As ligações de 100Mbps em cabos da categoria 5, 5e e 6 usam apenas 2 pares. Os restantes pares podem ser utilizados para telefone ou para Power-Over-Ethernet (PoE 802.3af). Existem fabricantes que utilizam estes pares para aumentar a taxa de transmissão (ligação a 200Mbps).
Ligações 1000BASE-T (Gigabit Ethernet 802.3ab) utilizam os 4 pares (8 condutores).

Categorias cabo UTP

Categoria EIA/TIA	Velocidade	LAN	100M	ISO Spec	EIA/TIA Spec
Categoria 3	16Mhz	10Mbit/s	100Base-T4
Categoria 4	20Mhz	16Mbit/s	100Base-T4
Categoria 5 (5e)	100Mhz	100Mbit/s	100Base-TX	ISO/IEC-11801	TIA/EIA-568-A-5
Categoria 6	250Mhz	100Mbit/s	100Base-TX	ISO/IEC-11801	TIA/EIA-568-B.2-1

Na instalação de uma rede há que ter especial atenção ao tipo de cabo, um cabo de categoria 4 não vai permitir que uma rede de 100mHz funcione na sua potencialidade

Cabos diretos e cruzados

Alguns equipamentos de rede (Routers, HUBs e Switch) têm portas UPLINK. Estas portas têm cruzamento interno nos pares 1/2 e 3/6 de forma a permitir o uso de cabos diretos para interligar equipamentos. Actualmente, alguns dos Switches utilizam portas do tipo MDI-X que detectam o tipo de cabo e de ligação e cruzam automaticamente, se necessário.
para ligar dois computadores entre si, utiliza-se um cabo cruzado, assim como em ligações de uplink, entre dispositivos de rede.Para ligar um computador a um switch, router ou HUB utiliza-se um cabo direto

Cabos Diretos (straight)

Cabo RJ45 (direto)

Apenas os pares 1/2 e 3/6 são necessários para ligação a 10Mbps e nas ligações com cabos UTP CAT 5, 5e e 6., utilizam a mesma norma em cada uma das terminações.

Ficha-1	Nome	Descrição	Ficha-2
1	TX+	Tranceive Data+	1
2	TX-	Tranceive Data-	2
3	RX+	Receive Data+	3
4	n/c	BI_D3+	4
5	n/c	BI_D3-	5
6	RX-	Receive Data-	6
7	n/c	BI_D4+	7
8	n/c	BI_D4-	8

Os dispositivos de rede podem estar distantes das tomadas de alimentação, foi definido um standard para alimentação Power-Over-Ethernet (spec 802.3af), que permite usar os pares livres do cabo UTP para transportar a alimentação (normalmente até 24V). São possíveis diferentes esquemas de uso dos pares, mas os pinos 4/5 e 7/8 devem estar correctamente ligados.

Cabos Cruzados (crossed)

Cabo RJ45 (cruzado)

 

Os pares 1/2 e 3/6 necessitam de ser cruzados em ligações de 10 ou 100Mbps. Em ligações de 1000Mbps, todos os pares têm de ser cruzados. A alimentação Power-Over-Ethernet é independente da polaridade, pelo que ambos os esquemas podem ser utilizados.

Ficha 568A	Nome	Descrição	Ficha 568B
1	TX+	Tranceive Data+	1
2	TX-	Tranceive Data-	2
3	RX+	Receive Data+	3
4	n/c	BI_D3+	4
5	n/c	BI_D3-	5
6	RX-	Receive Data-	6
7	n/c	BI_D4+	7
8	n/c	BI_D4-	8

Alicate para Cravar RJ45

Alicate RJ45

Ao contrário de outras fichas e terminais, as fichas necessitam de uma ferramenta especifica para cravar os cabos. Um dos principais problemas que surgem nos cabos é o deficiente contacto entre o cabo e o pino de contacto. Este tipo de alicate varia muito em termos de qualidade. Se for para fazer um número reduzido de cabos e se for para ser usado de uma forma ocasional, um alicate de baixa qualidade é suficiente, no entanto, se for para usar de forma continuada, as ferramentas mais baratas rapidamente se deterioram é melhor adquirir um de melhor qualidade.

Normalmente, o mesmo alicate que crava RJ45 funciona também para RJ11 não existindo necessidade de ter duas ferramentas para cada uma das normas de ligação.

Redes estruturadas

Como se verifica, a simples ligação apenas usa 2 pares. O cabo tem 4 pares, sendo assim, os outros dois pares podem ser usados para levar outra informação, telefone, áudio, vídeo ou outros dados. A rede estruturada consiste basicamente na utilização da estrutura de distribuição de todos os sinais.
A estrutura de cabos deve ser versátil ao ponto de permitir mudanças de configuração e garantir a redução de problemas de interrupção, custos de manutenção e reposicionamento de cabos.

 

USB (Universal Serial Bus)

USB 1.0 - 2.0 USB 3.0 - USB SUPERSPEED

USB é uma especificação de comunicação entre dispositivos e um controlador de host (normalmente computadores pessoais), desenvolvido e inventado por Ajay Bhatt funcionário na Intel. O USB começou a ser desenvolvido em 1994 por um grupo de sete empresas: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC e Nortel.


Na sua concepção original, o padrão de ligação, destina-se a facilitar a ligação entre dispositivos externos para computadores pessoais PC, substituindo uma infinidade de conectores na parte traseira dos computadores simplificando a configuração de software de todos os dispositivos conectados no USB, bem como permitir uma maior largura de banda para dispositivos externos.

Antes desta norma, para configurar um dispositivo ligado a um computador, era necessário configurar os IRQs e ou jumpers, é introduzido com esta norma o padrão "Plug and Play"(Ligar e Usar) que permite ao utilizador menos experiente ligar qualquer dispositivo sem necessidade de configuração adicional a nível de hardware.

Cabos e Fichas(Conectores) USB

Cabos USB 1.x/2.0

Pino	Nome	Cor Cabo	Descrição
1	VCC	Encarnado	+5V
2	D-	Branco	Data -
3	D+	Verde	Data +
4	Massa	Preto	Massa

O comprimento máximo de um cabo USB padrão (para USB 2.0 ou anterior) é de 5,0 metros. A principal razão para esse limite é o atraso máximo permitido de 1.500 ns. Se os comandos host USB não são respondidas pelo dispositivo USB no prazo fixado, o sistema considera o comando perdido. O atraso máximo aceitável para os cabos é de 26 ns. A especificação USB 2.0 requer que o atraso no cabo seja inferior a 5,2ns por metro (192.000Km/s), que fica perto da largura de banda máxima para cabo de cobre padrão). Isso permite a utilização de um cabo de 5 metros. O padrão USB 3.0 diretamente não especifica um comprimento máximo de cabo, exigindo apenas que todos os cabos tenham especificações elétricas que permitam. Para cabos de fio de cobre, alguns cálculos sugerem um comprimento máximo de 3m. No cabo de fibra óptica, é provável que venham a ter um comprimento maior e um desenvolvimento e construção mais complexo. e construção mais complexa.

Conectores Fichas USB	Standard A/B	USB TIPO A - TIPO B

Falhas Porta USB

Com algum frequência aparecem portas USB que não funcionam, na maior parte dos casos, o cabo de ligação da ficha do painel exterior não está ligada ao interior do computador (main board). Noutros casos (menos frequentes felizmente) a ficha USB foi ligada incorretamente ao interior do computador, esta falha de ligação pode produzir danos nos dispositivos USB que se vão ligar ao computador.

O que acontece é que o técnico ao instalar o cabo externo de USB pode fazer a ligação de forma errada uma vez que algumas motherboards não têm informação de ligação sem consultar o manual

Testar Porta USB

Circuito Teste USB

A ligação de um dispositivo externo USB a uma porta com ligação deficiente pode queimar definitavente o dispositivo que pretendemos ligar. Para evitar avarias acidentais e testar as portas na saída da montagem existe um dispositivo simples de construir que evita danos maiores.

Ao ligar o LED verde fica aceso e o amarelo pisca 3 vezes: A polarização está certa, o computador tenta comunicar com o dispositivo de teste.
Se existe uma troca entre o D- e o D+ o testador indica bom funcionamento, no entanto, os dispositivos ligados não funcionam. A troca do D+ com o D- não causa danos aos dispositivos.

LED amarelo aceso: Erro nas ligações internas à motherboard, verifique as ligações.

LED vermelho aceso: Erro na polaridade, possivel troca entre o Power e o GND, neste caso não ligue nada à porta, pode danificar o equipamento ligado.

Todos os leds apagados: A porta está sem alimentação ou os cabos estão mal ligados internamente, não ligue nenhum equipamento à porta até verificar as ligações internas.

ATENÇÃO: Ao construir este circuito não troque as polaridades.

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USB 3.0 - USB SUPERSPEED

Simbolo USB 3.0

Desde o aparecimento da tecnologia USB em 1994 e, desde então, várias revisões e melhorias foram implantadas. As mais populares são as versões 1.1 e 2.0, a primeira (1.1) permite alcançar, no máximo, taxas de transmissão de 12 Mb/s, enquanto que a segunda(2.0) pode oferecer até 480 Mb/s.

Em Novembro de 2008 são anunciadas as especifições para a revisão 3.0 e, tem como principal característica, a capacidade de oferecer taxas de transferência de dados de até 4,8 Gb/s (gigabits por segundo).

USB	2.0	3.0
Velocidade	480Mb/s	4,8Gb/s
Corrente	500mA	900mA
Plug and Play(1)	Sim	Sim
Hot-swappable(2)	Sim	Sim
Compatibilidade(3)	Sim	Sim

(1)Permite ligar e usar.
(2)Permite ligar e desligar dispositivos sem necessidade de desligar o dispositivo.
(3)Compatibilidade com versões USB anteriores.

Conetor USB 3.0 A

Os conetores e tomadas USB 3.0 são parecidos com os 2.0 mas não são iguais. Os cabos da tecnologia USB 3.0 são compostos por nove fios e os cabos USB 2.0 utilizam 4. As fichas (conetores) USB 3.0 têm contatos para os fios adicionais. Se, um dispositivo USB 2.0 for ligado a uma tomada USB 3.0, usará apenas os contatos frontais do conetor.

SuperSpeed standard A pinout

USB 3.0 A

USB 3.0 A Standard			Plug
1	VBUS	Red
2	D-	White
3	D+	Green
4	GND	Black
5	StdA_SSRX-	Blue
6	StdA_SSRX+	Yellow
7	GND_DRAIN	GROUND
8	StdA_SSTX-	Purple
9	StdA_SSTX+	Orange
Shell	Shield	Connector Shell

SuperSpeed standard B pinout

USB 3.0 B

USB 3.0 B Standard			Plug
1	VBUS	Red
2	D-	White
3	D+	Green
4	GND	Black
5	StdA_SSRX-	Blue
6	StdA_SSRX+	Yellow
7	GND_DRAIN	GROUND
8	StdA_SSTX-	Purple
9	StdA_SSTX+	Orange
Shell	Shield	Connector Shell

Limitações no comprimento dos cabos USB

É comum adquirir-se um cabo USB e, ao não chegar fisicamente para interligar os dois dispositivos, colocamos uma extensão que ao ser ligada faz com que deixe de trabalhar.

Comprimento máximo para USB 2.0

A especificação USB 2.0 limita o comprimento de um cabo entre dispositivos USB 2.0 (Full Speed ​​ou Hi-Speed) a 5 metros. Por outras palavras, não se pode simplesmente interligar múltiplos cabos. Assim, para que não existam falhas na utilização, sem amplificação, o cabo USB 2.0 não deve exceder os 5 metros./p>

Comprimento máximo para USB 3.0

A norma 3.0 e 3.1 não especifica um comprimento máximo de cabo entre dispositivos USB 3.0 / 3.1 (SuperSpeed ​​ou SuperSpeed ​​+) mas há um comprimento recomendado de 3 metros. No entanto, a maior limitação ao comprimento do cabo é a qualidade do cabo. Os resultados podem variar, porém, com um cabo de alta qualidade pode-se ir além dos 3 metros. Mas, para garantir bons resultados, use um cabo ativo que possibilita o funcionamento com comprimentos superiores aos aconselhados.

Como superar as limitações de comprimento do USB

Com as especificações a limitar o comprimento dos cabos, há alguma forma de estender esses limites? Sim! No entanto, para superar os limites de comprimento de cabo (ou comprimentos recomendados), é necessário usar hubs USB auto-alimentados ou cabos ativos (repetidores) que também têm os seus próprios limites. Outras opções, como USB over Ethernet ou construir sua própria ponte USB, podem estender ainda mais o alcance do USB.

Hubs USB e extensões ativas

Cabos de extensão e hubs USB auto-alimentados podem ser usados para estender o alcance dos dispositivos USB. Os cabos de extensão ativa USB contêm componentes que regeneram/amplificam o sinal USB. Cabos ativos são essencialmente hubs USB de 1 porta. Pode usar um cabo USB comum em conjunto com um cabo ativo, desde que o cabo normal não tenha mais de 5 metros de comprimento para dispositivos 2.0 e não mais que 3 metros de comprimento para dispositivos 3.0. Normalmente, os cabos ativos são cabos alimentados por barramento. Para garantir que recebem energia necessária ao seu funcionamento (500mA) de uma porta USB, deve-se considerar a aquisição de um cabo ativo que inclua um adaptador de energia sem a necessidade de alimentação através da tomada USB.

Número máximo de hubs USB

As especificações USB 2.0 / 3.0 / 3.1 permitem apenas 7 níveis de dispositivos a serem interligados. Quando se conta os dispositivos em cada extremidade (o host e o dispositivo periférico), ficamos apenas com 5 camadas disponíveis sendo que cada hub USB é considerado de 1 nível. Assim, podem ser saudos no máximo de 5 hubs USB para um comprimento máximo total de 30 metros.

Comprimento máximo do cabo USB ativo (repetidor)

O valor máximo depende da utilização de cabos comuns com ativos ou não. Se não se usar um cabo comum, o comprimento máximo de cabo ativo para USB 2.0 é de 30 metros e o comprimento máximo recomendado para USB 3.0 / 3.1 é de 18 metros). Se usarmos um cabo comum (comprimento máximo de 5 metros para 2.0 e comprimento máximo de 3 metros para 3.0 / 3.1) com um cabo ativo, então o comprimento máximo para USB 2.0 é de 25 metros e o máximo recomendado comprimento para USB 3.0 / 3.1 é de 15 metros.

Como exceder os 30 metros com cabso USB

Existem outras formas de propagar um sinal USB para além do limite de 30 metros. Pode-se usar para atingir distâncias até 100 metros. Além disso, pode-se construir sua própria ponte USB para transmitir dados através de diferentes canais de comunicação, como métodos sem fio.

Painel Solar Fotovoltaico

Como é fabricado e Composição

As células com efeito fotovoltaico são constituídas por material semicondutor (silício). O material mais importante para as células solares cristalinas é o silício. Não é um elemento químico puro, mas uma ligação química em forma de dióxido de silício. Para a obtenção do silício, em primeiro lugar é necessário separar o oxigênio não desejado do dióxido de silício. Para o conseguir, a areia de sílica é aquecida e fundida num cadinho, junto com pó de carvão. Durante este processo é criado o silício metalúrgico, com uma pureza de 98 %. No entanto, 2 % de impurezas no silício é demasiado para aplicações eletrônicas. É apenas admissível um bilionésimo por cento. Por este motivo, o silício em estado bruto é ainda purificado através de um processo químico. É cuidadosamente depositado num forno com ácido clorídrico. Como resultado são produzidos os químicos hidrogênio e triclorosilano, um líquido que ferve a 31 ºC. Este último é destilado em várias e sucessivas etapas, durante as quais é reduzida a percentagem de impurezas em cada estágio da destilação. Quando se consegue a percentagem de pureza necessária, o triclorosilano é reduzido a silício com a ajuda do hidrogênio a 1.000 ºC. Este silício de elevada qualidade pode agora ser processado de diferentes modos, como por exemplo para produzir células mono cristalinas ou células policristalinas. O cristal de silício puro não possui estrelões livres e portanto é um mau condutor elétrico, acrescentam-se então outros elementos de modo a tornar o silício material semicondutor de tipo P ou N. Mediante a dopagem do silício com o fósforo obtém-se um material com electrões livres ou material com portadores de carga negativa (semicondutor tipo N). Realizando o mesmo processo, mas acrescentando boro em vez de fósforo, obtém-se um material com características inversas, ou seja, défice de electrões ou material com cargas positivas livres (semicondutor tipo P).

Efeito Fotovoltaico	Dopagem Semicondutores

O material semicondutor só por si não produz energia, cada célula solar é composta por uma camada fina de material tipo N e outra com maior espessura de material tipo P. Separadamente, ambas são electricamente neutras. Mas ao serem unidas, exactamente na união P-N e recebendo luz solar, gera-se um campo eléctrico devido aos electrões do silício tipo N que ocupam os vazios(lacunas) da estrutura do silício tipo P.

Conceitos de novas células solares

Célula de Grätzel

Células nanocristalinas sensibilizadas com corantes

Célula Gratzel

Um novo tipo de células solares foi introduzido pelo professor Suíço Michael Grätzel em 1991, podendo desenvolver-se numa alternativa econômica à tecnologia do silício. O material básico da “Célula de Grätzel” é o semicondutor de dióxido de titânio (TiO₂). No entanto, não funciona na base de uma junção p-n no semicondutor, absorvendo a luz num corante orgânico, de forma semelhante ao modo com que as plantas usam a clorofila para capturar a energia da luz solar através da fotossíntese.

As pequenas células de laboratório alcançaram uma eficácia de 12 %. Os módulos do primeiro lote de produção limitada da firma australiana STA, têm uma eficiência de aproximadamente 5 %.

As modestas eficiências sob as condições de referência CTS (Condições de Teste Standard), são contrabalançadas pela elevada eficiência em termos comparativos para baixas intensidades de radiação. As células nanocristalinas com corantes, provaram ser muito tolerantes aos ineficazes ângulos de incidência da luz solar e a sombras.

Ao contrário das células cristalinas, a sua eficiência cresce com o aumento da temperatura. Como resultado, são utilizadas para pequenos dispositivos em espaços interiores e na integração em edifícios. Neste último caso, as células com corantes oferecem novas e estimulantes possibilidades de desenho, graças à sua flexibilidade em termos de transparência e à sua coloração avermelhada (de cor ocre), que pode evoluir para cor verde-cinza, conforme o corante aplicado.

Produção de Energia

A libertação de electrões cria uma diferença de potencial, a ligação das células entre si aumentam essa diferença de potencial. Como as células não conseguem armazenar energia, esta energia terá de ser armazenada em baterias ou convertida para consumo imediato.

Células Solares em Série

Os painéis solares são constituídos por células solares agrupadas em série e em paralelo de modo a produzirem a tensão e a corrente necessária.

Células Solares em Série

As células solares ligadas em série (positivo com o negativo seguinte) dão uma tensão mais elevada.

Neste caso concreto, a ligação de duas células em série, cada uma de 0,42 Volts produz uma tensão total de 0,84 Volts. Se pretendermos uma saída de 12 volts, têm de existir pelo menos 29 células.

As células fornecem uma tensão relativamente constante se a corrente consumida não exceder o ponto de potencia máxima ( MPP).

Células Solares em Paralelo

Células Solares em Paralelo

As células solares ligadas em paralelo (positivo ao positivo, negativo com o negativo) permitem o débito de uma corrente mais elevada.

Neste caso concreto, a ligação de duas células em paralelo, cada uma de 0,42 Volts produz uma tensão total de 0,42 Volts. POr muitas células ligadas em paralelo a tensão nunca seria superior a uma única.

As células fornecem uma tensão relativamente constante permitindo aproximadamente o dobro da corrente elevando assim a potencia máxima ( MPP).
A conjugação de células ligadas em série, ligados por sua vez em paralelo, permitem-nos ter tensões mais elevadas com possibilidade de correntes mais elevadas. É este o principio do painel solar fotovoltaico, para calcular a tensão e corrente necessária utilize Cálculos de Utilização

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Tipos de células:

Existem vários tipos de células em função do método de fabrico e material utilizado.

• Silício amorfo: Células obtidas por meio da deposição de camadas muito finas de silício sobre superfícies de vidro ou metal.
  Eficiência na conversão de luz solar em electricidade varia entre 5% e 7%;
• Silício monocristalino: Células obtidas a partir de barras cilíndricas de silício monocristalino produzidas em fornos especiais. As células são obtidas por corte das barras em forma de pastilhas quadradas finas (0,4-0,5 mm de espessura).
  Eficiência na conversão de luz solar em electricidade é superior a 12%;
• Silício policristinalino: Células produzidas a partir de blocos de silício obtidos por fusão de bocados de silício puro em moldes especiais. Uma vez nos moldes, o silício arrefece lentamente e solidifica-se. Neste processo, os átomos não se organizam num único cristal. Forma-se uma estrutura policristalina com superfícies de separação entre os cristais.
  Eficiência na conversão de luz solar em electricidade é ligeiramente inferior do que nas de silício monocristalino;
• Células nanocristalinas sensibilizadas com corantes: Em fase de desenvolvimento e comercialização, índices elevados com elevadas temperaturas e baixos níveis de radiação;
• CIGS: Utilizam na sua composição Cu(In,Ga)Se₂ (Cobre, Indio, Gálio, Selénio), têm um rendimento de 13%. Existem alguns problemas de abastecimento uma vez que 75% do Indico distribuído comercialmente está a ser utilizado na produção de LCD e Monitores de Plasma;
• Arsenito de gálio (GaAs): é actualmente a tecnologia mais eficaz apresentando níveis de eficiência de 28%. O seu preço é extremamente elevado utilizando-se sobretudo em aplicações espaciais (colectores solares em satélites, por exemplo);
• Telureto de Cádmio (CdTe): Embora constituam um pouco mais de 1% do mercado de energia solar fotovoltaica, a sua utilização é pouco apelativa devido ao elevado nível de toxicidade do cádmio.

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Sensibilidade Espectral

Sensibilidade ao Espectro Luz

Em função do material e da tecnologia utilizada, as células solares podem ter maior ou menor eficácia na conversão das diferentes bandas de cor da luz solar em electricidade. A sensibilidade espectral define a faixa da radiação para a qual a célula funciona de um modo mais eficaz e influência a eficiência sob diferentes condições de radiação. A maior parcela de energia solar está concentrada na faixa da luz visível entre 400 nm e 800 nm.


Enquanto as células solares cristalinas são particularmente sensíveis à radiação solar de onda longa, as células de película fina utilizam melhor a luz visível. As células de silício amorfo podem absorver a radiação de onda curta com eficácia. Em contraste, os materiais CdTe e CIS são mais adequados para as ondas de comprimento médio.

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Módulos Fotovoltaicos

Modulo Fotovoltaico

O módulo fotovoltaico é composto por células individuais ligadas em série. Este tipo de ligação permite adicionar tensões. A tensão nominal do módulo é igual ao produto do número de células que o compõem pela tensão de cada célula (aprox. 0,42 a 0,6 volts). Geralmente produzem-se módulos formados por 30, 32, 33 e 36 células em série. Procura-se dar ao módulo rigidez na sua estrutura, isolamento eléctrico e resistência aos factores climáticos. Por isso, as células em série são encapsuladas num plástico elástico (Etilvinilacelato) que faz também o papel de isolante eléctrico, um vidro temperado com baixo conteúdo de ferro, na face voltada para o sol, e uma lamina plástica multi-camada (Poliéster) na face posterior. Em alguns casos o vidro é substituído por uma lamina de material plástico transparente. O módulo tem uma moldura composta de alumínio ou poliuretano e caixas de ligações às quais chegam os terminais positivo e negativo da série de células. Nos terminais das caixas ligam os cabos que ligam o módulo ao painel fotovoltaico.

Painéis Fotovoltaicos

O painel solar fotovoltaico ou colector solar fotovoltaico é constituído por vários módulos ligados em paralelo e série.

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Aplicações Painéis Solares

• Painéis de baixa voltagem / baixa potência utilizam de 3 a 12 pequenos segmentos de silício amorfo, com uma superfície total de alguns centímetros quadrados. A tensão debitada é de 1.5 a 6 V com uma potencia de alguns miliwatts. Utilização:Relógios, Calculadoras, GPS, pequenos dispositivos eléctricos;
• Pequenos painéis de 1 a 10 W com 3 a 12 V. Utilização: Rádios, Jogos, Bombas de água;
• Grandes painéis de 10 até 60 W, com uma tensão de 6 ou 12 V. Utilizaçãoprincipal é feita essencialmente em grandes bombas de água, para responder às necessidades de electricidade de caravanas (luz e refrigeração) e utilização doméstica direccionada para dispositivos individuais (lâmpadas de jardim por exemplo).

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Eficiência Sistemas Fotovoltaicos

A eficiência de um sistema fotovoltaico depende de:

• Eficiência dos vários componentes do sistema;
• Interligação e coordenação entre si;
• Tipo de cargas que o sistema pretende alimentar.

Perdas e rendimento

O rendimento do painel depende de:

• Tipo de células;
• Radiação solar;
• Temperatura;
• Sujidade do painel.

O valor nominal do rendimento é fornecido pelo fabricante. Caso não seja fornecido directamente pode ser deduzido a partir da potência de pico e da área do painel. A potência de pico é a máxima potência (MPP) que o painel consegue debitar em condições de teste standard.

hp=100 * Pp / A

hp - rendimento do painel (%)
Pp - potência de pico do painel (kWp)
A - área do painel (m2)

O rendimento e a potência de pico devem ser calculadas para as condições STC (standard test conditions) radiância solar de 1kW/m2 e a uma temperatura de 25ºC. As perdas na bateria são devidas essencialmente a dois factores: auto descarga da bateria e nível de tensão demasiado alto, impedindo que o painel esteja no seu ponto de funcionamento de máxima potência. Para corrigir este último tipo de perdas deve proceder-se a um correcto dimensionamento do regulador de carga.

As perdas do inversor dependem da magnitude e das características da carga que está a alimentar.
Para avaliar a eficiência global do sistema são consideradas duas componentes:

Rendimento das fontes de energia considera que o sistema está a funcionar com uma performance de 100% sendo independente da carga. Ou seja, para um determinado sistema, o melhor rendimento é aquele que corresponde apenas ao rendimento dos geradores não considerando qualquer da aparelhagem que complementa o sistema, sendo ignoradas as perdas nas baterias, carregadores, inversores etc. Assim a energia de saída das fontes de energia será:

Esf=Es*hp*A

Esf é a energia de saída da fonte de energia (kW/year)
Es é a energia solar (kWh/m2/ano)

Índice de performance (PR, performance ratio) sendo este o valor percentual que mede o afastamento do desempenho do sistema em relação às condições óptimas de funcionamento. Este Índice dá uma medida da razão entre a energia realmente consumida pelas cargas e a energia que o sistema é capaz de produzir.
Este índice de performance tem valores que dependem do tipo de sistema a alimentar. A energia fornecida à carga será dada por:

Ess=PR*Es*hp*A

Ess é a energia fornecida à carga (kWh/ano)
PR é o Índice de performance

 

Circuito de controle automático de nível de reservatório

Circuito de controle automático de nível de reservatório da sua caixa dagua , circuito fácil de fazer com poucos componentes,

Esquema de ligação do circuito a bomba e aos sensores

Detalhes de funcionamento do circuito de controle de nível para reservatório

O funcionamento é simples e está em volta do circuito integrado CMOS 4093, que apresenta 4 portas NAND Schmidt Trigger. Os sensores devem ser sensores de nível para montagem vertical (Veja imagens abaixo):

Algumas opções de sensores disponível no Mercado e que pode ser utilizado

Sensor tipo boia Horizontal

Sensor vertical

Sensores verticais da Icos instalados em cano de PVC

Sensor tipo boia em aço inox, ideal para outros líquidos e ou maior durabilidade e segurança.

Sensor tipo boiaem aço inóx, ideal para outro líquidos. Tamanho maior.

Exemplo de sensor caseiro com canos e parafusos

Exemplo de sensor caseiro com canos e parafusos

Sensor com fios, tem baixa durabilidade. Se possível utilize arames de inóx

O sensor de reservatório vazio está em volta de IC1B/IC1C, o resistor de 1M mantém o nível alto e quando o sensor entra em contato com água o teremos nível zero na entrada de IC1B. O sensor de Reservatório Cheio está em volta Ic1D e R2 mantém o nível alto até que o sensor de reservatório cheio entre em contato com a água, levando  a porta de entrada de IC1D para 0. A saída desse Flip Flop é invertida por IC1A, para assim ter o sinal necessário para ativar e desativar a bomba de acordo com o nível de água do reservatório ou tanque.

Para facilitar a montagem só será necessário conectar um transformador de 9V/500mA ao circuito, pois já integra os componentes da fonte de alimentação.

O relé é compatível com a maioria das bombas de baixa potência utilizada, se necessário você deve trocar por um relé com maior capacidade  ou utilizar outro tipo de chave ou até mesmo um relé de estado sólido.

Algumas situação principais dos sensores e a saída do circuito

• Sensor de reservatório vazio (0) -> Bomba desligará para se proteger.
• Sensor de reservatório vazio (1) -> Bomba permanece desligada.
• Sensor de reservatório Cheio Ligado (1) -> Bomba Será religada.
• Sensor de reservatório Cheio Desligado (0) -> Bomba continua ligada até que o sensor de reservatório Vazio esteja desligado.

*Vale lembrar que esse circuito estará combinado com uma chave manual ou com circuito de controle automático para caixas d’água. Sendo assim só ligará a bomba se esse outro circuito estiver ativo.

Deverá ser utilizado combinado com circuito de proteção com disjuntores, para assim ter uma proteção para todo os sistema.

Esquema do Controle automático de nível de reservatório

Sugestão de placa de circuito impresso para montagem do controle de nível com sensores

Placa lado do cobre – Escala 1:1

Placa raio-x

Placa silk de componentes – Escala 1:1

Lista de material para montagem do circuito de controle de bomba d’água

Componente	Valor
Resistores 1/8W 5%
R1, R2	1M – Marrom, Preto, Verde, Ouro
R3	680 – Azul, Cinza, Marrom, Ouro
R4, R6	100k – Marrom, Preto, Amarelo, Ouro
R5	4.7K – Amarelo, Violeta, Vermelho, Ouro
Capacitores
C1, C3	100n – Capacitor Cerâmico
C2	2200µF/25V – Capacitor eletrolítico polarizado
Semicondutores
D1, D2, D3, D4, D5	1N4004 ou equivalente- Diodo de Silício
IC1	4093N – Circuito integrado CMOS Schmitt-trigger NAND
LED	Led Vermelho 3mm – pode ser omitido se preferir.
Q1	BC548 ou equivalente – Transistor NPN de uso geral
Diversos
RL	G5LE – G5LE – Relê Onrom para 12 Volts ou equivalente
AC	Conector de 2 pinos para ligar o Transformador
BOMBA	Conector de 3 pinos para ligar a bomba
SENSOR_POCO	Conector de 3 pinos para ligar os sensores
Solda, Fios, Pci, Caixa, Transformador 9 V/500mA, Sensores de nível Vertical com flutuação, etc

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