Ao projetar sistemas com microcontroladores que controlam cargas em corrente alternada (AC), é comum enfrentar problemas de ruído elétrico. Esses ruídos podem causar mau funcionamento, reinicializações inesperadas ou até mesmo danos aos componentes. Este artigo aborda estratégias práticas para mitigar esses ruídos, garantindo maior confiabilidade e desempenho dos seus projetos.
1. Adicione um SNUBBER
(circuito RC) em paralelo com bobina da Contactora, observe que o capacitor deve ser X2, com isolação superior a tensão AC, recomendado no mínimo 600 volts, para circuitos 220VRMS. Valores típicos, capacitor 100nF, X2 630V, resistor 100 ohms 1W, Varistor para a tensão da aplicação, exemplo 275V.
1.1 a Funcionamento do Circuito Snubber e sua Importância
O circuito snubber é uma combinação de um resistor (R) e um capacitor (C), ligados geralmente em série e conectados em paralelo ao dispositivo de comutação (como um relé, triac ou tiristor).
⚙️ Funcionamento:
Quando ocorre a desconexão de uma carga indutiva — como um motor, transformador ou a bobina de um contator — a energia armazenada no campo magnético do indutor tenta continuar circulando. Isso provoca picos de tensão (transientes) que podem ultrapassar os limites dos semicondutores de controle, como transistores ou triacs. Para mitigar esse efeito, utiliza-se um snubber RC (resistor + capacitor) ou um diodo de roda livre (no caso de corrente contínua), conectados em paralelo com a bobina. Esse circuito absorve o surto de energia, reduzindo EMI e protegendo os componentes sensíveis.
O snubber atua absorvendo essa energia excedente:
O capacitor amortece o pico de tensão ao armazenar temporariamente a energia.
O resistor dissipa essa energia como calor de forma controlada.
🛡️ Importância:
Protege os componentes de potência contra sobretensões que poderiam danificá-los.
Reduz interferências eletromagnéticas (EMI), melhorando a confiabilidade do circuito.
Aumenta a vida útil de relés, triacs e microcontroladores.
É um componente essencial em circuitos de potência que aciona cargas indutivas AC, ou Contactora AC, especialmente quando acionados por microcontroladores.
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1.2.a Dimensionamento Prático (Método Aproximado)
Capacitor (C)
Função: Absorver rapidamente o pico de tensão.
Valor típico: Entre 10 nF e 100 nF para 220 V AC.
Tensão nominal: Pelo menos 2× a tensão de pico da rede. Exemplo: para 220 V RMS, o pico é ≈ 311 V → use capacitores de 630 V ou mais.
Tipo: Capacitor poliéster (metalizado) ou cerâmico classe X2 (quando ligado diretamente à rede AC).
Resistor (R)
Função: Dissipar a energia armazenada no capacitor e limitar a corrente durante transientes.
Valor típico: Entre 47 Ω e 330 Ω.
Potência: Depende da energia dissipada. Para valores típicos, use resistores de 1/2 W a 2 W.
Tipo: Resistor de fio (wirewound) para suportar pulsos.
🔢 1.2.b Dimensionamento Básico com Fórmulas
Se quiser algo mais técnico, use a constante de tempo do RC:
Onde:
L: indutância da carga (se conhecida),
C: capacitância escolhida
O objetivo é amortecer a oscilação sem sobrecarregar o circuito.
🛑 1.2.c. Dicas e Cuidados
O snubber dissipa energia continuamente em chaveamentos repetidos, então dimensione o resistor com folga.
Faça testes com osciloscópio para verificar o tempo de subida e o pico de tensão residual.
Prefira sempre capacitores e resistores de pulso, com tolerância a picos.
2. Separar cabos AC de cabos DC.
Para reduzir a indução de ruídos eletromagnéticos nos sinais de controle, é fundamental manter cabos de corrente alternada (AC) fisicamente afastados dos cabos de corrente contínua (DC), especialmente os que conectam sensores ou microcontroladores. Cabos AC carregam sinais de alta tensão e corrente variável, que podem induzir interferência por acoplamento capacitivo ou magnético em linhas de sinal sensíveis. Sempre que possível, utilize trilhos ou calhas separados, e evite que os cabos compartilhem o mesmo conduíte ou fiquem paralelos por longas distâncias. A distância mínima recomendada pode variar, mas 10 a 15 cm já ajuda bastante.
3. Torcer fase e Neutro para Redução de EMI.
Ao conduzir energia AC até uma carga, torcer os fios de fase e neutro juntos é uma prática eficiente para reduzir a emissão de interferência eletromagnética (EMI). Isso ocorre porque os campos magnéticos gerados pelos dois condutores (com correntes de sentido oposto) tendem a se cancelar mutuamente. Essa técnica simples diminui o acoplamento indutivo com circuitos próximos, protegendo sinais de controle e comunicação contra ruídos indesejados.
4. Filtro LC na alimentação do ESP32, conforme figura abaixo.
Para mitigar interferências eletromagnéticas (EMI) e garantir uma alimentação estável ao microcontrolador ESP32, é recomendada a utilização de um filtro LC na linha de alimentação. Esse filtro consiste em um indutor (L) em série com a linha de alimentação e um capacitor (C) conectado entre a linha de alimentação e o terra. O indutor impede a passagem de ruídos de alta frequência, enquanto o capacitor desvia esses ruídos para o terra, proporcionando uma tensão mais limpa ao ESP32. A escolha dos valores de L e C deve ser baseada na frequência dos ruídos a serem atenuados e na corrente consumida pelo sistema
5. Para a proteção de circuitos em corrente contínua:
Ao acionar cargas indutivas em corrente contínua, como relés ou solenóides, a interrupção repentina da corrente pode gerar picos de tensão elevados devido à energia armazenada no campo magnético da indutância. Para proteger o microcontrolador e demais circuitos sensíveis, utiliza-se um diodo de roda livre (ou flyback) conectado em paralelo à bobina da carga, com polaridade reversa em relação à alimentação. Esse diodo conduz a corrente induzida no desligamento, absorvendo a sobretensão.
Para complementar essa proteção, recomenda-se adicionar um capacitor cerâmico de pequeno valor (tipicamente entre 100 nF e 1 µF) em paralelo com o diodo. Esse capacitor ajuda a suprimir picos de alta frequência que o diodo, por sua natureza, pode não eliminar completamente — especialmente em aplicações com chaveamento rápido ou em ambientes com alta interferência eletromagnética (EMI).
Essa combinação diodo + capacitor proporciona uma resposta mais eficaz contra ruídos transientes, garantindo maior confiabilidade ao circuito.
6. Isolação com Optoacoplador:
O optoacoplador, também chamado de optoisolador, é um componente eletrônico usado para transferir sinais entre dois circuitos eletricamente isolados, garantindo segurança e proteção contra ruídos ou sobretensões.
⚙️ Como Funciona:
O optoacoplador é composto basicamente por dois elementos internos:
LED (diodo emissor de luz) — no lado do microcontrolador.
Fototransistor (ou fotodiodo, fototriac, etc.) — no lado do circuito de potência.
➡️ Quando o microcontrolador envia um sinal lógico (HIGH/LOW), ele acende o LED dentro do optoacoplador.
➡️ A luz gerada é detectada pelo fototransistor, que conduz ou interrompe a corrente no circuito de saída.
🛑 Importante: Não há conexão elétrica entre os dois lados — a transferência de sinal ocorre apenas por luz, garantindo isolação galvânica.
Melhorias –> Descrever o papel do optoacoplador na separação galvânica entre o microcontrolador e o circuito de potência. Exemplos com 4N35 e sua pinagem…
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