Apostila Lab Eap - Cefet-mg - 2012 - Parte 1

Campus VIII – Varginha

Curso Técnico de Mecatrônica Disciplina (aulas teóricas e práticas): EAP – Eletrônica Analógica e de Potência

G Gu uiiaass d dee A Au ullaass PPrrááttiiccaass -- 11ªª eed diiççããoo ((eexxp peerriim meen nttaall)) Parte 1 (1º Semestre) Diodos e Transistores

ANDRÉ BARROS DE MELLO OLIVEIRA VARGINHA – 2012

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C a m p u s VIII Av. dos Imigrantes, 1000. Bairro Vargem. CEP: 37.022-560 – Varginha. Homepage: http://www.varginha.cefetmg.br

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Eletrônica Analógica e de Potência – Guias de Aulas Práticas – PARTE 1: Diodos e Transistores

Prefácio

Este texto tem por objetivo principal oferecer um material de referência para as aulas práticas de Eletrônica Analógica e de Potência, do Curso Técnico de Mecatrônica. Ao todo são 12 (doze) guias de aulas, abordando aplicações dos componentes diodos e transistores, numa seqüência que possibilita ao aluno consolidar os conceitos teóricos vistos em sala de aula. Serão vistas aplicações como: retificadores, portas lógicas, ceifadores e grampeadores de tensão, filtros capacitivos, sinalização através de diodos LED, reguladores de tensão com diodos zener, transistores como chave acionando relés eletrônicos e em circuitos reguladores de tensão etc. É importante que o leitor tenha como pontos de partida os conceitos fundamentais de eletricidade básica e de circuitos elétricos. Vale salientar que o presente texto é apenas um complemento para a vasta literatura técnica da área de Eletrônica Analógica e de Potência. As referências bibliográficas são, além de base desta obra, muito enriquecedoras em aspectos teóricos e práticos. O bom aluno deve sempre ler e pesquisar os assuntos referentes a esta disciplina do curso nos excelentes livros editados em português, além de apostilas e tutoriais disponíveis na Internet. Pede-se a compreensão dos alunos e professores pelos eventuais erros. Assim sendo, são imensamente bem-vindas as críticas, sugestões e correções, que certamente contribuirão para a melhoria deste material didático.

Varginha, fevereiro de 2012.

Professor André Barros de Mello Oliveira. E-mail: [email protected] Espaço virtual: mellogalo.4shared.com

CEFET-MG – Curso Técnico de Mecatrônica

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C a m p u s VIII

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Agradecimentos

Em primeiro lugar, agradeço a Deus pelo dom da vida e por ter me proporcionado saúde e vontade para realizar este trabalho. Agradeço aos professores Márcio Silva Basílio, diretor geral do CEFET-MG, Fernando Teixeira Filho, diretor do Campus VIII – Varginha e Wanderley Xavier Pereira, coordenador do curso técnico de Mecatrônica, pelo constante incentivo para a produção de um material didático de qualidade. Agradeço ao técnico de laboratório da área Eletro-Eletrônica, Antônio Carlos Borges, pelo constante apoio durante a elaboração de várias aulas práticas e também aos alunos das disciplinas Circuitos Elétricos e Eletrônica (curso de Informática Industrial, onde lecionei até 2009), e das disciplinas Circuitos Elétricos e Eletrônica Analógica e de Potência (curso técnico de Mecatrônica), pelas dicas de melhoria e pelas correções das transparências e guias de aulas teóricas (material de base para este texto) e dos guias de aulas práticas anteriores. Por último, um agradecimento especial à Gráfica do CEFET-MG localizada no Campus I, em Belo Horizonte, que sempre nos atendeu com ótimos serviços de impressão e encadernação, sempre dentro do prazo.

André Barros.


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C a m p u s VIII

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BIOGRAFIA

André Barros de Mello Oliveira nasceu em Belo Horizonte, Minas Gerais, em 17 de julho de 1969. Formou-se em Engenharia Industrial Elétrica pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG), em dezembro de 1992. Obteve o título de Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), em dezembro de 1998, na área de Eletrônica de Potência. Atuou como professor em Escolas de formação técnica em Belo Horizonte, como o SENAI, a Utramig, o SESI e o CEFET-MG, até 2001. De 2001 a 2006 foi professor/pesquisador nos cursos de Engenharia de Telecomunicações e de Engenharia Elétrica do Centro Universitário de Belo Horizonte (Uni-BH). Desde outubro de 2006 é professor do CEFET-MG em Varginha (campus VIII), tendo atuado nos cursos técnicos de Informática Industrial e Mecatrônica, até 2009. Atualmente é professor no curso técnico de Mecatrônica, onde, além de ministrar aulas, orienta alunos de Iniciação Científica e no Estágio Supervisionado.


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“Um país se constrói com Homens e Livros.” (Monteiro Lobato)

“Há grandes homens que fazem com que todos se sintam pequenos. Mas o verdadeiro grande homem é aquele que faz com que todos se sintam grandes.” (Gilbert Keith Chesterton)

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Alfabeto Grego

"Escola de Atenas", Rafael Sanzio. Retrata filósofos gregos e personalidades da época do pintor. Fonte: http://www.drsa.com.br/wp-content/uploads/2010/10/escola_atenas_rafael.jpg.


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Sumário Aula Prática 1 – Formas de Onda de CA. Medição e Cálculo de Valores Característicos. (médio e eficaz). Uso do Osciloscópio Digital................................................................................................................................... 1 1.1 - Objetivos..................................................................................................................................................... 1 1.2 – Introdução – Valor Médio e Valor Eficaz de um Sinal Periódico ............................................................. 1 1.3 – Parte Prática – Medições via Osciloscópio ............................................................................................... 2 Aula Prática 2 – A Curva Característica do Diodo Retificador (I x V) ............................................................ 9 2.1 – Objetivos .................................................................................................................................................... 9 2.2 – Material Utilizado ..................................................................................................................................... 9 2.3 – Parte Prática - Procedimentos .................................................................................................................. 9 2.4 – Curva I x V do diodo através do Osciloscópio ........................................................................................ 10 Aula Prática 3 – Diodos LED e Display de 7 segmentos ................................................................................... 15 3.1 - Objetivos................................................................................................................................................... 15 3.2 - Material Utilizado .................................................................................................................................... 15 3.3 – Acionando um Diodo LED ....................................................................................................................... 15 3.4 – O Display de Sete Segmentos................................................................................................................... 17 Aula Prática 4 – Portas Lógicas com Diodos ..................................................................................................... 19 4.1 – Objetivo ................................................................................................................................................... 19 4.2 – Material Utilizado ................................................................................................................................... 19 4.3 – Parte Prática ........................................................................................................................................... 19 Aula Prática 5 – Retificador Monofásico de ½ onda e de onda completa – Carga R e RC ........................... 23 5.1 – Medições de Parâmetros com o Osciloscópio ......................................................................................... 23 5.3 – Formas de onda nos circuitos – verificação e análise ............................................................................. 24 5.1 – Cálculos e Considerações Finais............................................................................................................. 25 Aula Prática 6 – Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tensão .............................................................. 29 6.1 – Objetivo ................................................................................................................................................... 29 6.2 – Material Utilizado ................................................................................................................................... 29 6.3 – Parte Prática - Procedimentos ................................................................................................................ 29 Aula Prática 7 – Regulador de Tensão com Zener: operação e medições ...................................................... 35 7.1 – Objetivos .................................................................................................................................................. 35 7.2 – Procedimentos ......................................................................................................................................... 35 Aula Prática 8 – Transistor de Junção Bipolar: polarização fixa e operação como chave ........................... 39 8.1 – Objetivos .................................................................................................................................................. 39 8.2 – Material Utilizado ................................................................................................................................... 39 CEFET-MG – Curso Técnico de Mecatrônica

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8.3 – Procedimentos ......................................................................................................................................... 39 Aula Prática 9 – O Transistor Bipolar como chave acionando um Relé Eletrônico. Uso do Optoacoplador 4N25. ..................................................................................................................................................................... 47 9.1 - Objetivos................................................................................................................................................... 47 9.2 – Material Utilizado ................................................................................................................................... 47 9.3 – Introdução ............................................................................................................................................... 47 9.4 – Parte Prática ........................................................................................................................................... 49 Aula Prática 10 – O TJB operando como chave no acionamento de cargas através de relés eletrônicos .... 53 10.1 – Objetivos ................................................................................................................................................ 53 10.2 – Procedimentos ....................................................................................................................................... 53 Aula Prática 11 – Regulador de Tensão com Transistor (tipo Série) .............................................................. 59 11.1 – Objetivos ................................................................................................................................................ 59 11.2 – Material Utilizado ................................................................................................................................. 59 11.3 – Introdução ............................................................................................................................................. 60 11.4 – Parte Prática ......................................................................................................................................... 61 Aula Prática 12 – Regulador de Tensão 7812. Relé Temporizado acionado por TJB ................................... 63 12.1 – Objetivos ................................................................................................................................................ 63 12.2 – Material Utilizado ................................................................................................................................. 63 12.3 – Introdução ............................................................................................................................................. 64 12.4 – Parte Prática ......................................................................................................................................... 64 12.5 – Questões................................................................................................................................................. 65 Referências Bibliográficas .................................................................................................................................. 67 Apêndice I – Plano de Ensino da Disciplina Eletrônica Analógica e de Potência .......................................... 69 Apêndice II – Códigos de Cores de Resistores – 4 e 5 Faixas .......................................................................... 73 Apêndice III – Principais diodos ZENER - Parâmetros .................................................................................. 75 Apêndice IV – A Matriz de Contatos (protoboard) .......................................................................................... 77

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Aula Prática 1 – Formas de Onda de CA. Medição e Cálculo de Valores Característicos. (médio e eficaz). Uso do Osciloscópio Digital. Aula

Formas de Onda de C. A. Medição e Cálculo

1

de Valores Característicos (médio e eficaz). Uso do Osciloscópio Digital.

1.1 - Objetivos 1.1.1 – Conhecer a ementa das aulas práticas da disciplina Eletrônica Analógica e de Potência, incluindo o trabalho final (montagem de um circuito em placa de circuito impresso). 1.1.2 – Efetuar medidas com o osciloscópio e anotar os valores característicos de sinais de CA, obtidos através de um gerador de sinais – vide Figura 1.1 – aplicados a uma carga resistiva pura. 1.1.3 – Compreender os significados dos parâmetros médio e eficaz de um sinal periódico e calcular estes valores para um sinal senoidal e um sinal triangular.

Figura 1.1 – Sinais periódicos obtidos em um gerador de sinais típico.

1.2 – Introdução – Valor Médio e Valor Eficaz de um Sinal Periódico a) Valor Médio de um sinal periódico:

VDC = Vmed

 VDC 

De um modo mais simples, VDC 

1 T



T 0

v(t ) dt

(1.1)

Área da função num período T  período T

b) Valor Eficaz de um sinal periódico (ou valor RMS, do inglês Root Mean Square): Seja um sinal de tensão v(t) periódico. O seu valor eficaz, V ef ou VRMS é uma medida de sua eficácia em liberar potência para um resistor de carga, ou seja, para uma tensão senoidal, por exemplo, o seu valor eficaz de 127 V equivale à uma tensão média (ou contínua) de 127 V que, aplicada a um resistor, libera a mesma quantidade de calor pelo efeito Joule (DORF, 2003). Matematicamente, Vef = VRMS 

1 T



T 0

v(t ) 2 dt


(1.2)

1

Nesta primeira aula prática do curso serão feitas medições de dois sinais CA, um senoidal e outro triangular, obtidos através de um gerador de funções (ou gerador de sinal). Os valores medidos deverão ser anotados para posterior comparação com os valores teóricos, calculados através das equações apresentadas acima.

1.3 – Parte Prática – Medições via Osciloscópio Medição 1 – Seja um sinal senoidal de 3 Vp, 1 kHz, aplicado a uma carga resistiva, conforme ilustra a montagem do circuito na Figura 1.2a. a) Desenhar o aspecto deste sinal (Figura 1.2b), identificando: Período (T) em ms:

T = _______ ms.

Amplitude (valor de pico-a-pico): Vpp = ______ V.

(a)

(b)

Figura 1.2 – (a) Esquema de ligação para leitura do sinal a ser medido. (b) Aspecto do sinal (esboço).

Conexão do gerador de forma de onda com freqüência variável Ligar através de um fio apropriado para o protoboard o pino D2 do conector D ao resistor R do circuito da Figura 1.2 (veja a Figura 1.3, onde o slot D indica a seção de comunicação analógica e DSP, saída do gerador de funções do módulo universal 2000 - Datapool).

Figura 1.3 – Alimentação do cartão EAC-02 com sinal de onda quadrada obtido do gerador de funções.

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Ajuste do sinal do gerador de sinais Com a chave de simetria, CH3, em OFF, fazer o ajuste do sinal de entrada em 4 VRMS, no formato senoidal. Verificar o ajuste de OFFSET (simetria do sinal em relação ao eixo do tempo – Figura 1.4).

Figura 1.4 – Ajuste de Simetria da forma de onda: terceiro cursor da esquerda para a direita.

Se for utilizado o multímetro para medir a freqüência do sinal de entrada, selecionar o calibre 20 k com os cabos para medição de tensão. O ajuste da forma de onda – SENOIDAL – é obtido através de uma chave, localizada próxima ao conjunto de chaves de ajuste de freqüência – veja a Figura 1.5.

Figura 1.5 – Painel do módulo para ajuste de freqüência e do formato do sinal. Detalhe para o conjunto de chaves para ajuste em escalas da freqüência (com ajuste fino).

Para alterar o valor da freqüência, utilizar as chaves de ajuste da freqüência (o aspecto do conjunto é ilustrado no quadro da Figura 1.5). Por exemplo, para o ajuste da primeira freqüência, em 10 Hz, as chaves deverão estar ajustadas totalmente à esquerda (até 10 kHz, com ajuste fino até 100 Hz). Verifique pelo osciloscópio.


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b) Medir e anotar na Tabela 1.1 os seguintes valores, através do osciloscópio: Tabela 1.1. Período (T)

[ms]

VDC

[V]

Vef ou Vrms

[V]

Uso do MENU Cursores, disponível no osciloscópio (Figura 1.4). Procedimento – medida do período: - Apertar o botão CURSORES (ver a Figura 1.6, para o osciloscópio Tektronix, modelo TDS 2002B); - Marcar tipo = TEMPO e origem = CH2, utilizado para medição da curva senoidal vR(t) no resistor; - fixar o cursor de CH1 no meio da tela, através do botão de ajuste acima do botão PRINT, após selecionar no menu do display cursor 1 (ver exemplo na Figura 1.7); - assim, o cursor 1 estará com ∆t (Delta) = 0,00 s e o cursor 2 será movimentado pelo usuário ao longo da curva da tensão vR(t), posicionado de modo a indicar o período do sinal senoidal em questão.

Figura 1.6 – Acesso ao menu Cursores. Botões para acessar funções de medida de cursor no osciloscópio utilizado.

Figura 1.7 – Exemplo de medida de tempo (∆t) com o uso da função CURSORES.

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Medição 2 – Sinal Triangular variando de 0 a 3 Vp, em 1 kHz – Figura 1.8.

Medidas obtidas: Período (T)

[ms]

VDC

[V]

Vef = Vrms

[V]

Figura 1.8 – Medidas características para um sinal triangular.

Formas de Onda de C. A. Medição e Cálculo de Valores Característicos (médio e eficaz). Uso do Osciloscópio Digital.

1.1 - Efetuar os cálculos dos valores médio e eficaz do sinal senoidal da medição 1, através das Equações (1.1) e (1.2).


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1.2 – Repetir o item anterior para o sinal triangular.

1.3 – Como foi obtido no gerador de sinais o sinal triangular variando de 0 a 3 Vp ?

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1.4 – Conclusões

Elaborar e redigir as conclusões às quais o grupo chegou. As experiências de laboratório têm o objetivo de oferecer informações reais, a partir da manipulação dos componentes e montagens, para consolidar o aprendizado teórico e prover contato com a prática. A discussão das experiências feitas em grupo deve oferecer o subsídio necessário para a elaboração de conclusões consistentes, que são a parte mais importante do relatório.


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Aula Prática 2 – A Curva Característica do Diodo Retificador (I x V) Aula

A Curva Característica do

2

Diodo Retificador (I x V)

Grupo de trabalho (nome completo) 1. 2. 3. 4. 5. Turma:

Modalidade:

Matrícula

Data:

Nota:

___/___/20___

2.1 – Objetivos 2.1 - Efetuar o teste de um diodo com o multímetro; 2.2 - medir corretamente a corrente e a tensão no diodo conectado em um circuito série alimentado por uma fonte de tensão CC variável; 2.3 - levantar experimentalmente medidas relativas à tensão e à corrente sobre um diodo retificador para esboçar sua curva característica. 2.4 - verificar a curva característica do diodo através do osciloscópio, com operação no modo XY. 2.2 – Material Utilizado 1 resistor de 1 k 1 diodo do tipo 1N4148 ou da série 1N 400X 1 multímetro digital 2 tomadas adaptadoras de 3 para 2 pinos

1 osciloscópio digital 1 fonte de tensão C.C. ajustável Pontas de prova para os instrumentos de medição (multímetro e osciloscópio)

2.3 – Parte Prática - Procedimentos 2.3.1 – Circuito 1: montagem do circuito da Figura 2.1 e preenchimento das Tabelas 2.1 e 2.2. a) Testar o diodo direta e reversamente com o multímetro digital na escala de resistências. Repetir o teste direto e reverso com o multímetro operando na escala de teste de semicondutores. RD = ______ . RR = ______ . VF = ______ V. b) Montar o circuito da Figura 2.1. c) Ajustar a tensão da fonte de alimentação Vf a partir do valor seu valor mínimo. Figura 2.1 d) Medir a tensão sobre o diodo, VD e a corrente ID do circuito. Repetir os procedimentos anteriores até completar as tabelas de polarização direta e reversa. CEFET-MG – Curso Técnico de Mecatrônica

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Tabela 2.1 – Dados para a região direta da curva I x V do diodo.

Vf (V) 0,1 VD (V) ID (mA)

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

1,0

2,0

3,0

5,0

10,0 12,0

Tabela 2.2 – Dados para a região reversa da curva I x V do diodo. Valores de corrente: anotar com sinal negativo!

Vf (V) VD (V) ID (mA)

-1

-2

-5

-8

-10

2.4 – Curva I x V do diodo através do Osciloscópio a) Montar o circuito da Figura 2.2 – utilizar o diodo 1N4148 (diodo rápido) e aplicar, através do gerador de funções, um sinal triangular de 4 Vpp em 1 kHz. Desenhar no oscilograma da Figura 2.4 o esboço deste sinal.

Figura 2.2 – Esquema do circuito para a verificação da curva ID x VD do diodo.

Figura 2.3 – Oscilograma – esboço da curva ID x VD do diodo.

Figura 2.4 – Esboço do sinal triangular de 4 Vpp, 1 kHz aplicado ao circuito da Figura 2.2.

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b) Medir o sinal referente à tensão no diodo pelo canal 1 (eixo x, horizontal) e ajustar o osciloscópio para operar no formato XY; c) medir o sinal referente à corrente no diodo (tensão em R1) através do canal 2 (eixo y, vertical); d) observar a tela do osciloscópio e fazer um esboço da mesma no oscilograma da Figura 2.3. e) alterar a amplitude de vi (sinal triangular) e observar o que ocorre com a curva ID x VD.


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A Curva Característica do Diodo Retificador (I x V) 2.1 – Curva do Diodo A partir dos dados levantados plotar no Excel ou em um programa similar a curva característica I x V do diodo retificador da experiência. Colar esta curva no espaço a seguir.

Espaço reservado para a colagem do gráfico elaborado em programa de computador

2.2 – Levantamento Técnico Buscar em “datasheets” os dados principais do diodo utilizado na prática. Definir quais os parâmetros são os principais na especificação do componente em questão.

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2.3 – Conclusões - Elaborar e redigir as conclusões às quais o grupo chegou. - As experiências de laboratório têm o objetivo de oferecer informações reais, a partir da manipulação dos componentes e montagens, para consolidar o aprendizado teórico e prover contato com a prática. - A discussão das experiências feitas em grupo deve oferecer o subsídio necessário para a elaboração de conclusões consistentes, que são a parte mais importante do relatório.


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Aula Prática 3 – Diodos LED e Display de 7 segmentos Aula

Diodos LED e Display

3

de 7 segmentos


Modalidade:

Matrícula

Data:

Nota:

___/___/20___

3.1 - Objetivos  

Conhecer as características e modo de operação de um diodo LED; verificar o tipo (anodo comum e catodo comum), os terminais e a operação de um display de 7 segmentos.

3.2 - Material Utilizado -

01 resistor de 220 ohms 01 resistor de 100 ohms 01 diodo LED (vermelho, verde ou amarelo) Fios (para conexão em protoboard)

- 01 protoboard - 02 multímetros digitais - Pontas de prova para os instrumentos de medição

3.3 – Acionando um Diodo LED Na Figura 3.1, vê-se o aspecto de um diodo LED, com destaque para o terminal de catodo (mais próxima à parte chanfrada, no esquema). Esta é a maneira mais simples e direta de se identificar o terminal de catodo (K). Outro modo é identificar o terminal maior no encapsulamento do LED, o qual é o catodo (K), como mostra a Figura 3.2.

Figura 3.1 – Aspecto Físico do LED, com destaque para a parte chanfrada (lado do catodo). Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:LED,_5mm,_green_(unlabelled,_full).svg


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Figura 3.2 – Fonte: http://viaspositronicas.blogspot.com/2009/06/led-faca-se-luz.html

Circuito para a polarização de um diodo LED A Figura 3.3 apresenta um circuito para a polarização de um LED. Nesta montagem serão medidas a tensão e a corrente diretas no dispositivo, de acordo com a variação da tensão aplicada.

Figura 3.3 – Polarizando um diodo LED. Medição de VF e IF = IS.

Etapas: a) Identificar os terminais do LED, com o multímetro, polarizando-o corretamente (VAK > VF); b) Montar o circuito da Figura 3.3, para o qual será adotado um resistor RS = 220 . c) Medir IF e VF no LED e anotar na Tabela 3.1. Nota: Para o correto dimensionamento do resistor limitador de corrente no LED, o valor de RS no circuito da Figura 3.3 pode ser facilmente encontrado por:

RS 

VS  VF IF

Tabela 3.1 – Parâmetros do LED (tensão e corrente) de acordo com a tensão aplicada.

VS aplicado (V)

Cor do LED:  Vermelho VF (V)

 Verde  Amarelo IF (mA)

-5 V -3 V 1V 4V 6V

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3.4 – O Display de Sete Segmentos

Outro componente que se encontra na bancada é um display de sete segmentos de LED, cujo aspecto está apresentado na Figura 3.4. Cada traço apresentado neste dispositivo corresponde a um LED que deve ser aceso/acionado. Para formar, por exemplo, o número 7 no display, deverão ser acionados em 5 V os segmentos a, b e c.

Configurações ANODO COMUM e CATODO COMUM A configuração anodo comum (Figura 3.5), é aquela onde todos os segmentos ou diodos têm o seu terminal de anodo ligados em comum. Logo, tais terminais só podem receber o sinal + 5 V, como ilustra a Figura 3.5, onde um resistor R é ligado em série com a fonte, para dimensionar a corrente de cada LED do display. A configuração catodo comum é vista na Figura 3.6.

Figura 3.4.

Figura 3.5 – Configuração ANODO COMUM de um display de sete segmentos.

Figura 3.6 – Configuração CATODO COMUM de um display de sete segmentos.


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Parte Prática a) Encontrar com o multímetro analógico a pinagem do display em bancada (anodo comum ou catodo comum), com base nas representações apresentadas nas Figuras 3.5 e 3.6. b) Montar números no display, lembrando de limitar a corrente com um resistor de 100  no terminal comum.

3.5 – Considerações Finais

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Aula Prática 4 – Portas Lógicas com Diodos Aula

4

Portas Lógicas com Diodos


Modalidade:

Matrícula

Data:

Nota:

___/___/20___

4.1 – Objetivo Verificar a aplicação do diodo LED como dispositivo indicador na saída de circuitos lógicos com diodos (portas AND e OR). 4.2 – Material Utilizado 01 resistor de 470 ohms 01 diodo LED (amarelo, verde ou vermelho) 02 diodos (1N4148 ou da série 1N400X) 01 protoboard 01 osciloscópio e 01 gerador de funções fios (para conexão em protoboard)

4.3 – Parte Prática 4.3.1 – Portas Lógicas com Diodos – Saída lógica identificada pelo diodo LED PORTAS AND e OR – CONVENÇÕES Para as entradas A e B do circuito da Figura 4.1, adota-se como nível 0 binário o sinal de 0 V, e para o nível 1 binário o sinal de 5 V. A saída será representada no circuito por um diodo LED, o qual indicará o nível lógico 1 quando aceso (estado ON, ligado), e o nível lógico 0 quando apagado (OFF, desligado).


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PORTA E (AND) Esta função lógica apresenta nível alto na saída (nível 1 binário) somente quando todas as entradas estiverem em nível alto (ver a Tabela 4.1, e preencher o nível lógico esperado na saída). Expressão Booleana: S = A . B (lê-se A e B ou A and B). Figura 4.1. Tabela 4.1 – Tabela-verdade – Porta AND.

Entradas A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

Estado do LED ON ou OFF

Nível Lógico da Saída 0 = OFF e 1 = ON

PORTA OU (OR) O circuito lógico com diodos que desempenha a função OU é mostrado na Figura 4.2. A saída S apresenta um nível lógico alto na saída (1) quando qualquer das entradas estiver em nível alto. Preencher a Tabela 4.2 (nível lógico esperado na saída). A expressão Booleana do circuito é:

S = A + B (lê-se A ou B ou A or B).

Figura 4.2. Tabela 4.2 – Tabela-verdade – Porta OU.

Entradas A 0 0 1 1

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B 0 1 0 1

Estado do LED ON ou OFF

Nível Lógico da Saída 0 = OFF e 1 = ON


Procedimentos:

a) Montar os circuitos das Figuras 4.1 e 4.2 para confirmar o nível lógico da saída de ambos.

b) Alimentar as entradas (A ou B) com sinais de 0 V (nível lógico 0) e 5 V (nível lógico 1).

c) Anotar na tabela verdade de cada circuito o estado do LED:

ligado (ON): nível lógico 1 ou apagado (OFF), nível lógico 0, zero.

d) Inserir em uma das entradas uma onda quadrada (vquad) de 0 a 5 V, na freqüência de 10 Hz e na outra um sinal de 0 V ou 5 V (alternar estes sinais), para visualizar pelo LED a saída lógica do circuito.

Observações:

1)

utilizar o gerador de funções do Módulo Universal 2000 AD – Fabricante: Datapool (slot D, pino D2). Conexão da fonte vi (t), senoidal, com freqüência variável – ligar através de um fio apropriado para o protoboard o pino D2 do conector D da seção de comunicação analógica e DSP (saída do gerador de funções), como indica graficamente a Figura 4.3. Pino D2: sinal de vi(t)

Figura 4.3 – Obtendo a tensão senoidal do gerador de funções.

2) Observação: para uma melhor visualização do sinal de onda quadrada, ajustar a base de tempo em 50 ms / div.


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Portas Lógicas com Diodos 4.1 – Apontamentos Para o circuito da Figura 4.1, calcular as correntes nos diodos retificadores e no diodo LED, para todas as situações da Tabela 4.1. Preencher os resultados na Tabela 4.3.

Tabela 4.3 – Tabela-verdade – Porta AND.

Entradas

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

Estado do LED

Nível Lógico da Saída

ID1

ID2

ILED

ON ou OFF

0 = OFF e 1 = ON

(mA)

(mA)

(mA)

- CÁLCULOS – Circuito da PORTA E (AND):

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Aula Prática 5 – Retificador Monofásico de ½ onda e de onda completa – Carga R e RC Aula

5

Retificador Monofásico de ½ onda e de onda completa – Carga R e RC (filtro capacitivo)


Matrícula

Modalidade:

Data:

Nota:

___/___/20___

5.1 – Medições de Parâmetros com o Osciloscópio Montar no protoboard o circuito retificador de meia-onda (Figura 5.1, chave S1 aberta). Medir e anotar na Tabela 5.1 os valores indicados, sem filtro e com o filtro capacitivo (chave S2 aberta e fechada, respectivamente).

Figura 5.1 – Retificador monof. com filtro capacitivo. Dados: R = _____ Ω, C1 = 22 µF e C2 = 47 µF.

Tabela 5.1 – Medidas efetuadas no circuito da Figura 5.1, como retificador de ½ onda.

Medidas com o Osciloscópio Tipo de carga

IDC (multímetro)

VDC

Vripple p-p

Vrms

R: sem filtro RC: C1 = 22 µF RC: C2 = 47 µF Para se obter o retificador monofásico de onda completa a partir da Figura 5.1, basta fechar a chave S1. Na Tabela 5.2 devem ser anotados os valores característicos do circuito. Tabela 5.2 – Medidas efetuadas no circuito da Figura 5.1, como retificador de onda completa.

Medidas com o Osciloscópio Tipo de carga

IDC (multímetro)

VDC

Vripple p-p

Vrms

R: sem filtro RC: C1 = 22 µF RC: C2 = 47 µF


23

5.3 – Formas de onda nos circuitos – verificação e análise a) Medir com o osciloscópio, as formas de onda na entrada do retificador (secundário do transformador), no diodo D1 e na carga R, sem e com filtro capacitivo. Verificar, nas Figuras 5.2 5.3, o modo correto de ligação do terra do osciloscópio e das pontas de prova dos canais 1 e 2. b) Anotar nos oscilogramas da Figura 5.4 as formas de onda indicadas.

Figura 5.2.

Figura 5.3.

Formas de Onda (esboço) – Retificador Monofásico de Meia-onda

Carga Resistiva (sem filtro)

Carga RC, onde C = ________ F

Figura 5.4 - Formas de Onda – Retificador Monofásico de Meia-onda – Carga R e RC.

24


5

Relatório: Aula Retificador Monofásico de ½ onda e de onda completa – carga R e RC 5.1 – Cálculos e Considerações Finais Efetuar os cálculos para os retificadores utilizados na aula prática para os dois valores de capacitor eletrolítico utilizados. Comentar a respeito dos valores medidos e comparar os mesmas com os cálculos efetuados. Informações úteis:

Figura 5.5- (a) Retificador de ½ onda com filtro capacitivo. (b) formas de onda de entrada (azul, senoidal) e de saída (vermelho, com decaimento exponencial).

1 – Retificador Monofásico - Carga R (resistiva)

Vdc 

Topologia de ½ onda, onde VT = 0,7 V (diodo de Silício)

Vmax  VF

Vrms 

Vdc 

Topologia de onda completa (2 diodos, com transformador com Tap central)

Vmax  VF 2

2(Vmax - VF )

Vrms 






Vmax  VF 2

25

Figura 5.6 – Detalhe da tensão de ripple (forma de onda linearizada) para a saída de um retificador de meia-onda completa com filtro capacitivo.

Figura 5.7 - Forma de onda linearizada para a saída de um retificador de onda completa com filtro capacitivo (BOYLESTAD, 2004).

2 – Retificador Monofásico - Carga RC (filtro capacitivo, capacitor em paralelo com o resistor) * Para RC  T (ver Figuras 4.3 e 4.4, tensão na carga linearizada):

VDC 

n.R.C. f .Vmax 1  n.R.C. f

Vdc = Vmax 

Valor médio, onde n = 2 para topologia de ½ onda (M. O.) e n = 4 para topologia de onda completa (O. C.).

Vriplle ( p - p ) 2

Vripple ( p  p )

Componente AC da ondulação:

Vac 

Valor RMS (valor eficaz da ondulação):

2 Vrms  Vac2  Vdc2

Fator de Ripple

26

Vmax  V  (M. O.) ripple ( pp )  fRC    Vmax V (O. C.) ripple ( pp )   2 fRC 

FR % 

2 3

Vac 100 % Vdc


Figura 5.8 - Forma de onda na saída de um retificador de meia-onda com filtro capacitivo – capacitor com valor baixo (NOVAES, 2002).

* Para RC  T (ver Figura 5.8, sinal na saída com decaimento exponencial): Para o retificador de ½ onda:

Vripple

( p p)

 Vmax  Vmax  eT / RC

Para o retificador de onda completa:

Vripple

( p p)

 Vmax  Vmax  eT  / RC

Onde T’ = T/2 (vale lembrar que o sinal retificado em OC tem o dobro da freqüência do sinal retificado em MO). Para um sinal senoidal da CEMIG, por exemplo, T’ é o período de saída, com f’ = 120 Hz (a frequência do sinal de entrada é f = 60 Hz).

Vdc = Vmax 

Valor médio:

Componente AC da ondulação:

Vac 

Vriplle ( p - p ) 2

Vripple ( p  p ) 2 3

Valor RMS (valor eficaz da ondulação):

2 Vrms  Vac2  Vdc2

Fator de Ripple (r ou FR)

FR % 

r

Vac 100 % Vdc

Vr ( rms ) valor eficaz de vo 100%  100% VDC VDC


27

28


Aula Prática 6 – Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tensão Aula

6

Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tensão


Matrícula

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___/___/20___

6.1 – Objetivo Comprovar o funcionamento dos circuitos ceifadores e grampeadores. 6.2 – Material Utilizado 01 multímetro digital 01 Gerador de Funções 01 Osciloscópio digital Pontas de prova para os instrumentos de medição.

01 resistor de 1 k 01 resistor de 100 k 01 diodo da série 1N400X 01 capacitor eletrolítico de 100 F

6.3 – Parte Prática - Procedimentos 6.3.1 – Circuitos Ceifadores e Grampeadores. a) Para o circuito das Figura 6.1, aplicar a forma de onda indicada e medir suas tensões de saída com o osciloscópio, verificando seu comportamento. b) Desenhar no oscilograma da Figura 6.2 os sinais vi(t) e vo(t).

R

D1

vi(t) -5V -

+ vo (t)

Figura 6.1 – vi : onda triangular com 15 Vpp, 1 kHz. Componentes: R = 1 k e D = 1N4002.


29

vi(t)

vo(t)

t (ms)

t (ms)

Figura 6.2 – Esboço dos sinais vi(t) e vo(t) medidos no circuito da Figura 6.1.

c) Repita o mesmo procedimento para o circuito das Figura 6.3.

C1 = 100 F

+

D1 R

vi (t)

+5V

vo (t)

-

Figura 6.3 – Componentes: R = 100 k, D = 1N4002 e C = 100 F, eletrolítico. Sinal de entrada: vi (t): onda quadrada, de 10 Vpp (1 kHz).

d) Formas de onda: anotar, nos oscilogramas da Figura 6.4, as formas de onda dos sinais vi(t) e vo(t). vi(t)

vo(t)

t (ms)

Figura 6.4 – Esboço dos sinais vi(t) e vo(t) medidos no circuito da Figura 6.3.

30


t (ms)

Relatório:

Aula

6 Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tensão

6.1 – Análise e Projeto de um circuito grampeador 6.1.1 – Para o circuito grampeador da Figura 6.1, seja o sinal de onda quadrada da Figura 6.5a, onde, no instante t7, ocorreu uma interrupção do gerador de sinal. A partir daí a tensão de entrada ficou nula. Desenhar o sinal de saída no oscilograma da Figura 6.5b e explicar a operação do circuito, por etapas. vi (t): onda quadrada, de 12 Vpp (1 kHz)

(a)

(b) Figura 6.5.


31

6.1.2 – Qual é a tensão reversa neste circuito?

6.1.2 – Seja o circuito retificador da Figura 6.6, onde o diodo utilizado é ideal.

Figura 6.6 – Observação: vi(t) = Vmax sen t + VDC  Equação geral.

a) Qual é o componente contínuo (VCC ou VDC) do sinal vi (t)? Qual é o valor médio de vo (t)?

32


b) Qual será a forma de onda esperada para vo (t), dentre as alternativas mostradas na Figura 6.7? Justifique.

Figura 6.7.


33

34


Aula Prática 7 – Regulador de Tensão com Zener: operação e medições

Aula

7

Regulador de Tensão com diodo Zener: operação e medições


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___/___/20___

7.1 – Objetivos - Verificação da operação de um circuito regulador zener, considerando-se os parâmetros vi (tensão de entrada), RS (resistência limitadora de corrente), RL (resistência de carga) e os valores nominais do diodo zener: tensão zener (VZ) e potência zener máxima (PZM). - Determinar experimentalmente o mínimo valor da tensão de entrada não-regulada (tensão de saída de um filtro capacitivo) que fixa o diodo zener no estado de chave fechada e plotar o gráfico vo x vi (gráfico da tensão de saída regulada). 7.2 – Procedimentos 7.2.1 - Verificar a conexão do transformador - ligação dos terminais T1, T2 e CT do módulo aos terminais VAC da placa CEB-01. 7.2.2 – Fechar somente as chaves S1, S2 e S6 (posição ON) do micro switch. Nestas condições obtémse o circuito equivalente da Figura 7.1.

Figura 7.1 – Esquema do regulador de tensão com diodo zener.


35

7.2.3 – Ligar o terra do osciloscópio em PT0, o canal 1 em PT10 e o canal 2 em PT11. 7.2.4 – Ajustar a escala do osciloscópio, para melhor visualização dos sinais, como: T/div: 5 ms

Canal 1: Canal 2:

2V/div 2V/div

Acoplamento: DC Acoplamento: DC

7.2.5 – Sinais medidos/observados: a) No canal 1 será observado o sinal de entrada não regulado que pode ser variado através do potenciômetro P1 do módulo universal (no valor de 1 k). b) No canal 2 será observada a tensão de saída regulada pelo diodo zener (quando ligado).

7.2.6 – Medição da Tensão em RL e Gráfico vo x vi (gráfico da tensão de saída regulada). a) Através do potenciômetro P1, regular a tensão de entrada (valores aproximados) de acordo com os sugeridos na Tabela 7.1. Anotar na 2ª coluna os valores correspondentes da tensão de saída.

Tabela 7.1 – Tensões de Entrada e de Saída do Regulador de Tensão com Zener.

vi (tensão de entrada) 10

vo (tensão de saída)

9 8 6 4

36


Relatório – AULA

7

Regulador de Tensão com diodo Zener: operação e medições

7.1 – Gráfico vo x vi – Regulador Zener a) Plotar no software Excel ou similar o gráfico vo x vi e colar o mesmo no espaço abaixo.

Espaço reservado para a colagem do gráfico elaborado em programa de computador

b) Fazer o levantamento de dados técnicos do diodo zener com VZ = ______ V, com relação à potência máxima e corrente máxima. Calcular o máximo valor de Vi no resistor R1 para o regulador operar em condições nominais.


37

7.2 – PROJETO - Configuração com Vi e Rs fixos Seja o circuito da Figura 7.2 e VZ = 5,1 V e PZ = 0,4 W (diodo zener 1N751).

Figura 7.2 - Esquema do circuito regulador zener.

a) Calcule a corrente máxima no zener.

IZM = ________ mA. b) Qual é a tensão nos terminais a e b suficiente para disparar o diodo zener?

c) Determinar então o valor de RL no circuito da Figura 5.2 que garanta que VL = VZ , considerando Vi = 9 V e RS = 560 ohms.

d) Após o cálculo de RL, selecionar abaixo o valor comercial mais próximo para a montagem do circuito da Figura 7.2. a. ( ) 560 .

38

b. (

) 470 .

c. ( ) 680 .

d. ( ) 220 .

e. ( ) 820 .


Aula Prática 8 – Transistor de Junção Bipolar: polarização fixa e operação como chave Aula

8

Transistor de Junção Bipolar (TJB): polarização fixa e operação como chave


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___/___/20___

8.1 – Objetivos - Teste do TJB com o multímetro, a fim de se identificar: 1) o tipo de transistor (npn ou pnp); 2) os seus terminais: base (B), emissor (E) e coletor (C). - Verificação da operação de um transistor de junção bipolar (TJB) operando como chave (corte/saturação). - Construção da reta de carga do TJB operando como chave (emissor comum): curva IC x VCE. 8.2 – Material Utilizado Módulo universal 2000 – Fabricante: Datapool Multímetro (digital) – com função de teste de diodos

Placa de experiências CEB-02 Transistores BC 547 e BC 558

8.3 – Procedimentos 8.3.1 – Teste e Identificação dos Transistores De posse dos componentes BC 547 e BC 548, efetuar o teste dos mesmos pelo multímetro digital (pode ser utilizado também um multímetro analógico, mas os procedimentos são um pouco diferentes). Colocar o cursor do multímetro na escala de testes de semicondutores (aquela que possui um diodo desenhado). Colocar o TJB fixado no protoboard (um terminal em cada fileira - veja a Figura 8.1). Os transistores podem ser testados utilizando-se o mesmo procedimento para os diodos, medindo-se as junções base-coletor (VBC) e base-emissor (VBE). O primeiro passo é encontrar a base (B) do TJB. A partir daí se identifica os dois diodos do componente. Se, com a ponta vermelha (+) em um terminal e a ponta preta (-) em um dos outros dois, se mediu um valor próximo de + 0,7 V, já se encontrou um diodo do TJB (Figura 8.2, modelo de um TJB NPN com dois diodos – duas junções PN) .


39

Figura 8.1 – Exemplo de como fixar o TJB em um protoboard.

Mudando a ponta (-) do multímetro para o outro terminal, encontra-se o outro diodo, com uma tensão também próxima de + 0,7 V. Neste caso o TJB será do tipo npn – veja a Figura 8.3). A base então está no pino onde foi fixada a ponta vermelha (+).

Figura 8.2 – Modelo a dois diodos de um TJB npn.

Figura 8.3 – Símbolos do TJB npn e pnp.

A Figura 8.4 mostra os pinos de um TJB no encapsulamento TO - 92. O próximo passo é identificar, continuando o caso do TJB npn, os terminais E e C. Como se sabe da construção do TJB, o emissor é mais dopado, portanto, possui mais portadores livres.

40


Figura 8.4 – Vistas de topo e de perfil do TJB com o encapsulamento TO – 92. Fonte: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/85113.pdf

Logo, a sua junção com a base terá um potencial de depleção ligeiramente maior que a da junção base-coletor, BC. Daí encontra-se e se comprova que VBE > VBC. A análise do TJB pnp segue a mesma metodologia. Para a verificação da situação do componente (em bom estado ou danificado), se as junções (diodos) apresentarem um potencial em torno de 0,7 V indica bom estado. Se for marcado um valor baixo, igual ou próximo a 0 V, existe um "curto" ou se não houver indicação no display, o transistor está "aberto" (indicação 1, ou OL, overload).

8.3.2 – Valores medidos e identificação dos TJBs Anotar na Tabela 8.1 as medidas e observações. Consultar a folha de dados (datasheet) dos transistores utilizados. Podem ser citadas como referências na Internet: TJB BC 546/47/48: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/BC546_547_3.pdf TJB BC 546/47/48: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/BC558.pdf


41

Tabela 8.1 – Transistores utilizados para teste e principais parâmetros.

Transistor (vista de frente)

Tipo (NPN ou PNP) e símbolo (desenho)

Valores caracteríticos: ganho  (ou hFE, mínimo e máximo), ICmax, VCEO, VCBO e PC (mW)

8.3.3 – Polarização do TJB pela base e medição do ganho de corrente (DC) a) Desligar o módulo universal 2000 e instalar a placa CEB-02 no slot E ou F. Colocar as chaves S2, S3 e S4 do dip switch localizado na placa na posição fechada (ON) e as demais na posição aberta, de modo que se tenha o seguinte estado: S1S2S3S4S5S6S7S8 = 01110000. O circuito equivalente obtido na placa CEB-02 é ilustrado na Figura 8.5.

Os valores dos parâmetros deste circuito são:

RB = R4 = 560 k; RC = R2 = 1 k; VBB = 12 V e VCC = 12 V. O TJB utilizado no módulo (Q 1): BC 548. Os pontos de medida na placa CEB-02 são: Base (B): PT1 Coletor (C): PT2 Emissor (E): PT3 Figura 8.5.

Terra (GND): PT0.

b) Ligar o módulo e efetuar as medidas (anotar):

VBE = ____________ V e VCE = ____________ V

42


8.3.4 – Operação do TJB como Chave

Com a placa CEB-02 ainda instalada, mudar a posição das chaves do dip switch de maneira que somente a chave S4 fique na posição fechada (ON). Assim obtém-se o circuito equivalente da Figura 8.6, onde, no circuito de saída, está ligado um LED em série com o resistor de coletor (R2). Procedimentos:

a) Fechar e abrir sucessivamente a chave Ch1 (ou S1). O que ocorre com o diodo LED?

Figura 8.6 – Circuito do TJB operando como chave.

b) Medir o sinal VCE e anotar: VCE = __________ V (chave fechada, saturação) VCE = __________ V (chave aberta, corte)


43

Relatório – AULA

8

Transistor de Junção Bipolar (TJB): polarização fixa e operação como chave (corte e saturação) a) Efetuar os cálculos de IB, IC e DC para o circuito da Figura 8.5 (polarização do TJB pela base).

b) Traçar a Reta de Carga do circuito da Figura 8.5 na curva característica do TJB (Figura 8.7). Indicar todos os parâmetros e o ponto quiescente (Q) de operação do TJB.

Figura 8.7 - Curva IC x VCE - TJB como chave (corte e saturação).

Cálculos:

44


c) Qual é a máxima corrente que circula pelo diodo LED no circuito da Figura 8.6?

d) Redesenhar o circuito da Figura 8.6 inserindo uma fonte com um sinal de onda quadrada, variando de 0 a 5 V, em uma freqüência de 1 Hz, para alimentar a base do TJB. Explicar a operação do circuito.


45

46


Aula Prática 9 – O Transistor Bipolar como chave acionando um Relé Eletrônico. Uso do Optoacoplador 4N25. Aula

9

O Transistor Bipolar como chave acionando um relé eletrônico. Uso do Optoacoplador 4N25.


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___/___/20___

9.1 - Objetivos - Comprovar o funcionamento do transistor bipolar como elemento chaveador acionando um relé; - comprovar o funcionamento do circuito integrado 4N25 (optoacoplador) acionado por um sinal de onda quadrada. 9.2 – Material Utilizado 01 resistor de 47  01 resistor de 100  01 resistor de 470  01 resistor de 1 k 01 diodo 1N4148 01 transistor BC 547 ou equivalente 01 diodo LED (vermelho) 01 acoplador óptico 4N25

01 relé 12 VCC 01 multímetro digital 01 fonte de tensão C.C. ajustável 01 gerador de funções 01 osciloscópio 02 tomadas adaptadoras (3 para 2 pinos) Pontas de prova para os instrumentos de medição

9.3 – Introdução 9.3.1 – Relés Eletromecânicos – Aspectos Básicos

Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos. A estrutura simplificada de um relé é mostrada na Figura 9.1 (BRAGA, 2005). Nas proximidades de um eletroímã é instalada uma armadura móvel que tem por finalidade abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado CEFET-MG – Curso Técnico de Mecatrônica

47

um campo magnético que atua sobre a armadura, atraindo-a. Nesta atração ocorre um movimento que ativa os contatos, os quais podem ser abertos, fechados ou comutados. A aplicação mais imediata de um relé com contato simples é no controle de um circuito externo ligando ou desligandoo, conforme mostra a Figura 9.2. Observe o símbolo usado para representar este componente.

Figura 9.1 - Aspecto de um relé eletromecânico (BRAGA, 2005).

Figura 9.2 - Relé controlando um circuito de potência (BRAGA, 2005).

Quando a chave S1 for ligada, a corrente do gerador E1 pode circular pela bobina do relé, energizando-o. Com isso, os contatos do relé fecham, permitindo que a corrente do gerador E2 circule pela carga, ou seja, o circuito controlado que pode ser uma lâmpada. Para desligar a carga basta interromper a corrente que circula pela bobina do relé, abrindo para isso S1. Uma das características do relé é que ele pode ser energizado com correntes muito pequenas em relação à corrente que o circuito controlado exige para funcionar. Isso significa a possibilidade de controlarmos circuitos de altas correntes como motores, lâmpadas e máquinas industriais, diretamente a partir de dispositivos eletrônicos com sinais baixos de corrente, como por exemplo transistores, circuitos integrados, fotoresistores etc. 9.3.2 – Acopladores Ópticos A respeito dos dispositivos optoacopladores ou acopladores ópticos, são componentes que possibilitam a transferência de um sinal de controle ou mesmo de um sinal que carrega uma informação, de um circuito para outro, sem a necessidade de acoplamento elétrico (BRAGA, 2005). O 48


sinal é transferido por um feixe de luz produzido por um emissor LED e recebido por um sensor, que pode ir desde um foto-diodo até um foto-diac. A entrada de sinal é feita por um LED, o qual deve ser convenientemente excitado para produzir radiação em um nível que possa excitar o sensor. Assim, deve-se levar em conta a tensão mínima que deve ser aplicada ao LED para sua condução, bem como a corrente mínima a fim de se obter a excitação do sensor. Em todo caso, deve haver um resistor limitador de corrente no circuito de entrada, e seu valor pode ser calculado levando-se em conta a corrente máxima no LED. Com relação à saída, as principais características que devem ser observadas no foto-transistor são a corrente de coletor e a máxima tensão entre emissor e coletor. Além dessas características estáticas do transistor, é importante considerar suas características dinâmicas, uma vez que muitas aplicações de interfaceamento e controle a transferência de sinais ocorre a taxas muito elevadas. Assim, em qualquer projeto que envolva acopladores ópticos e que opere em alta velocidade, os tempos de resposta do sensor e do próprio emissor devem ser levados em conta. Em geral, o fotoemissor (LED) pode operar numa faixa que se estende até vários MHz, mas a resposta do transistor depende de sua polarização. Quando se deseja aumentar a velocidade de resposta, pode-se simplesmente aumentar o nível de corrente nesse componente. No entanto, tipicamente o fototransistor não tem bom desempenho trabalhando com freqüências acima de 600 Hz.

9.4 – Parte Prática 9.4.1 - O transistor bipolar acionando um relé eletromecânico de 12 V. Na Figura 9.3 é ilustrado o esquema da montagem 1, onde um relé de 12 V é acionado por um transistor bipolar operando como chave. Observação: usar como V2 a fonte fixa de 5 V da fonte de tensão (bornes à direita).

Figura 9.3 - O transistor bipolar acionando uma carga através de um relé eletromecânico.


49

Tabela 9.1 - Medições a serem efetuadas para o circuito da Figura 9.3.

Situação 1 - Chave S1 fechada VCE (V)

IC (mA)

VRL (V)

IRL (mA)

Situação 2 - Chave S1 aberta VCE (V)

IC (mA)

VRL (V)

IRL (mA)

9.4.2 - Uso do acoplador óptico 4N25 A segunda montagem é apresentada pela Figura 9.4 – circuito para operação com pulsos. Notar a identificação dos pinos do circuito integrado 4N25. Sinais envolvidos:

Ponto A: sinal de entrada vi , onda quadrada de 0 a 10 Vp, obtida através do gerador de funções, em 5 Hz (usar uma base de tempo de 50 ms no osciloscópio, para uma melhor visualização). Observação: fazer o ajuste da tensão de 10 Vpp através do ajuste de off-set. Ponto B: sinal de saída vo (t), a ser medido no pino 4 do circuito integrado do acoplador óptico 4N25.

Figura 9.4 - Montagem 2: aplicação do acoplador óptico 4N25 com um sinal de onda quadrada na entrada (ponto A).

Medir, para o circuito da Figura 9.4, os sinais nos pontos A e B e plotar o seu aspecto na Figura 9.5. NOTA: aterrando o resistor de 470 ohms, o sinal de vB melhora (verifique).

50


Figura 9.5 – Formas de onda de entrada e de saída para o acoplador óptico 4N25 – circuito da Figura 9.4.


51

52


Aula Prática 10 – O TJB operando como chave no acionamento de cargas através de relés eletrônicos Aula O TJB operando como chave no acionamento

10

de cargas através de relés eletrônicos


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Nota:

___/___/20___ 10.1 – Objetivos 10.1 - Verificação da operação de um transistor de junção bipolar (TJB) operando como chave (corte/saturação), sendo acionado por um sinal digital de 5 V. 10.2 - Montagem de circuitos eletrônicos (com o TJB como chave) similares aos diagramas de comandos elétricos e comprovação do seu funcionamento. 10.2 – Procedimentos Parte 1 – Comando de uma lâmpada incandescente de 127 V/ 60 W Seja o diagrama de comando da Figura 10.1, utilizado na partida direta de cargas monofásicas ou trifásicas. A lâmpada L1 é incandescente (127 V/ 60 W) e Q1 é uma chave disjuntora-seccionadora.

Figura 10.1.


53

Um circuito eletrônico pode ser implementado para desempenhar a mesma função do contator K1, bastando, para isso, empregar um relé eletrônico (de 6 ou 12 V) acionado por um transistor operando como chave. Daí, um simples circuito digital representando a lógica de comando da Figura 10.1 é apresentado na Figura 10.2, cuja função lógica é dada pela Equação (10.1). ___

K1 = Bo .B1

(10.1)

Assim, a saída K1 só terá nível alto se Bo tiver nível 0 (não estiver acionada) e B1 tiver nível 1 (estiver acionada).

Figura 10.2 – Circuito digital para o acionamento de uma lâmpada.

Procedimentos: a) Consultando os diagramas internos dos CIs 7404 (inversor lógico, Figura 10.3) e 7408 (porta AND, Figura 10.4), montar o diagrama da Figura 10.2. Efetuar o teste através do diodo LED e, em seguida, conectar o sinal de saída ao circuito do relé eletrônico, disponível no módulo.

Figura 10.3 – Pinagem do CI 7404.

Figura 10.4 – Pinagem do CI 7408.

b) Conectar a lâmpada L1 aos terminais NA1 (normalmente aberto) do relé e ao neutro (N) da fonte CA. O outro terminal do relé - C1 (comum) - deve ser ligado ao disjuntor Q1 e este à fase (F) da fonte CA, fechando o circuito de carga. Efetuar o teste, atuando nas chaves Bo e B1 do circuito eletrônico. 54


c) Descrever o funcionamento do sistema completo.

Parte 2 – Comando condicionado de duas cargas: L1, lâmpada incandescente de 127 V/ 60 W e M1, motor elétrico universal, alimentado em 127 V.

A Figura 10.5 mostra o acionamento condicionado de duas cargas. Nesta situação, o contator K2 só é acionado se o contator K1 for acionado antes.

Figura 10.5 – Comando condicionado de duas cargas, acionadas pelos contatores K1 e K2.

Assim, pode-se montar um circuito eletrônico-lógico equivalente, onde as entradas serão o sinal K1 e o sinal B2 (representando a botoeira B2 do diagrama de acionamento). O circuito resultante fornece uma função lógica AND, dada por:

K2 = K1.B2

(10.1)

Tal função é facilmente implantada pelo circuito mostrado na Figura 10.6. O sinal de K1 é obtido da saída da porta AND do circuito da Figura 10.2.


55

Figura 10.6 – Circuito eletrônico equivalente ao comando condicionado da Figura 10.4.

A sua saída deverá ser conectada a um segundo relé eletrônico (para o acionamento do motor universal M1). O circuito com os sinais para os relés de acionamento das cargas L1 e M1 é mostrado na Figura 10.7, com as conexões dos relés 1 e 2 identificadas. Verificar as ligações dos terminais dos relés!

Figura 10.7 – Circuito eletrônico equivalente – etapa de sinais de saída para os relés de L1 e de M1.

a) Montar o circuito eletrônico equivalente ao diagrama de comando da Figura 10.5 e efetuar o teste através dos diodos LEDs disponíveis no módulo. Em seguida, conectar o sinal de saída K 2 ao circuito do relé eletrônico, como mostra o diagrama da Figura 10.6. Explicar o funcionamento.

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b) Conectar a carga M1 e efetuar o teste do circuito. Comentar a sequência de operação.

c) Conectar o sinal do gerador de freqüência do módulo, com f = 0,1 Hz, no lugar de B2. O que ocorre com a operação das cargas L1 e M1?

10.3 – Projeto – Projetar um comando lógico onde seja utilizado um circuito multiplex (MUX) 2x1, onde a variável SEL (seleção) controla o funcionamento das cargas L1 e M1 (veja a Figura 10.7). Desenhar o diagrama eletrônico e incluir os relés necessários para o acionamento independente das cargas.


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58


Aula Prática 11 – Regulador de Tensão com Transistor (tipo Série) Aula

11

Regulador de Tensão com Transistor (tipo Série)


Modalidade:

Matrícula

Data:

Nota:

___/___/20___

11.1 – Objetivos - Conhecer e comprovar o funcionamento de uma fonte de alimentação em C.C. (corrente contínua) com o transistor bipolar atuando como elemento regulador série. - Verificar a dissipação de potência do transistor neste tipo de operação, através da expressão

PC max = VCE . IC - Verificar o princípio de regulação de carga no circuito, através da variação do valor de RL e da medição de vi (tensão de entrada não regulada), VL (tensão média na carga) e das principais correntes. 11.2 – Material Utilizado RESISTORES: 560  (1 un.), 1k  (1 un.), 3,3 k (1 un.), 10 k (2 un.), 33 k (1 un.), e 100 k (1 un.). TRANSISTOR: 01 transistor TIP 31 A. CAPACITOR: 01 capacitor eletrolítico de 47 F. DIODOS: 01 diodo da série 1N 400X, 01 diodo zener 1N751 (5,1 V, 500 mW) e 01 diodo zener 1N758 (9 V, 500 mW). TRANSFORMADOR: 01 transformador de 127V/9 + 9 V - 300 mA ou equivalente (com tensão próxima). INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO: 01 multímetro digital e 01 osciloscópio. ACESSÓRIOS: pontas de prova para os instrumentos de medição.


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11.3 – Introdução

O circuito da Figura 11.1 mostra um circuito regulador de tensão tipo série, onde o transistor Q1 atua como elemento regulador. A tensão de entrada CA é obtida no secundário de um transformador T1 127 V / 9 V + 9 V. Na ocorrência de uma variação na tensão de entrada não-regulada vi ou na corrente de saída IL (desde que dentro de valores limites), consegue-se uma tensão de saída praticamente constante.

Figura 11.1 - Esquema do circuito regulador de tensão tipo série.

Fazendo uma análise da malha de saída do circuito, verifica-se que a tensão de saída Vo (ou VL) é dada pela relação:

Vo  VZ  VBE

(11.1)

VCE  Vi  Vo

(11.2)

Outras equações importantes são:

IRS 

Vi  VZ RS

(11.3)

Como as tensões VZ e VBE são parâmetros do circuito praticamente constantes, conclui-se que a tensão de saída Vo varia muito pouco. A Figura 11.2 mostra o esquema do circuito regulador da Figura 11.1 com o acréscimo de uma chave para efetuar o transitório de carga, em uma simulação através do software PSpice.

Figura 11.2 - Esquema do circuito regulador de tensão tipo série no software PSpice.

60


Nesta simulação, a carga fica alterada, de 10 k para 5 k (foi escolhido o instante de 20 ms para o fechamento da chave (U1, no esquema). Se Vo  (diminui), pela equação

VZ = Vo + VBE então VBE aumenta, e o TJB conduz mais (ocorre aumento na corrente de base e nas correntes de coletor e de emissor). Daí Vo volta a crescer (). Isto pode ser observado na Figura 11.3, que apresenta a corrente de emissor de Q1 (corrente na carga RL) e a tensão de saída vo (t), que mantém o valor de 4 V (diferença entre a tensão de 4,7 V do diodo zener e a de 0,7 V do diodo do TJB TIP 31, tensão VBE). 1.0mA

0.5mA

SEL>> 0A -IE(Q1) 5.0V

2.5V

0V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

V(D2:2) Time

Figura 11.3 – Resultado de simulação do circuito da Figura 11.2 (software PSpice ).

11.4 – Parte Prática 11.4.1 – Montar o circuito da Figura 11.1 e medir os parâmetros indicados na Tabela 11.1, utilizando o diodo zener 1N 750 (4,7 V). Tabela 11.1 – Parâmetros do circuito da Figura 11.1 com o diodo zener 1N758.

RL ()

IC (mA)

IE (mA)

IB (A)

IR2 (mA)

IZ (mA)

VBE (V)

VZ (V)

VCE (V)

Vo (V)

10 k 4,7 k


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11.4.2 – Cálculo da potência dissipada no transistor, para RL = 4,7 k :

PC max = VCE . IC = _________ = ______ mW. 11.4.3 – Gráfico Vo x RL – Regulação da Tensão de Carga e Resposta à Variação de Carga a) Ainda com o diodo zener 1N750 (4,7 V), para os valores de RL mostrados na Tabela 11.2, medir a tensão Vo. Tabela 11.2 - Parâmetros do circuito da Figura 11.1 com o diodo zener 1N751.

RL () Vo (V)

1k

3k3

5k

10 k

33 k

b) Construir o gráfico Vo x RL utilizando o software Excel ou similar. Colar o mesmo na área indicada a seguir. Fazer uma análise deste gráfico.

Gráfico Vo x RL Regulador de Tensão com TJB tipo Série

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Aula Prática 12 – Regulador de Tensão 7812. Relé Temporizado acionado por TJB Aula

Uso do Regulador de Tensão 7812

12

(série 78XX, tensão positiva). Relé Temporizado acionado por TJB.


Modalidade:

Matrícula

Data:

Nota:

___/___/20___ 12.1 – Objetivos  

Conhecer e comprovar o funcionamento de uma fonte de alimentação em C.C. (corrente contínua) regulada, através do Regulador de Tensão 7812, da série 78XX; implementar um circuito com relé temporizado, acionado por transistor bipolar e alimentado por uma tensão de 12 V obtida pelo regulador de tensão 7812.

12.2 – Material Utilizado RESISTORES

POTENCIÔMETRO CAPACITORES ELETROLÍTICOS

DIODOS

TRANSISTOR BIPOLAR REGULADOR DE TENSÃO TRANSFORMADOR RELÉ ELETROMECÂNICO INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO FONTE DE TENSÃO DE C.C. ACESSÓRIOS

10 ohms (1 un.) 100 ohms (1 un.) 330 ohms (2 unidades) 10 k (1 un.) 4,7 k (1 un.) 220 F (1 un.) 0,47 F (1 un.) 2200 F (1 un.). 1N 400X (1 un.) – diodo retificador 1N 4148 (1 un.) – diodo de sinal LED vermelho (1 un.) LED verde (1 un.) TIP 31 A (1 un.) CI 7812 - encapsulamento TO-220 (1 un.) Transformador de 127 V / 9 +9 V, 300 mA Do tipo Schrack RP 420012, de 12 VCC (8A, 250 VCA), 1 un. Multímetro digital (1 un.) Osciloscópio (1 un.) 01 fonte com um terminal fixo de 5 V e 1 terminal ajustável. pontas de prova para os instrumentos de medição e para a fonte C.C.


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12.3 – Introdução Os circuitos integrados (CI) da série 78XX são reguladores projetados para tensões fixas e positivas. Entretanto, através do acréscimo de alguns componentes externos, pode-se alterar a configuração do circuito com este CI e se obter uma tensão de saída ajustável ou com um valor maior (PINHO, 1991). 12.4 – Parte Prática 12.4.1 - Montar o circuito da Figura 12.1. A pinagem do CI 7812 é indicada na sequência.

Figura 12.1.

PINAGEM - Encapsulamento TO - 220

1: Vi (tensão de entrada, não regulada) 2: terra (gnd) 3: Vo , tensão de saída, regulada.

Medir a tensão disponível no pino 3. Anotar: Vo = _________ V. 12.4.2 - Relé de Tempo Ajustável a) Montar o circuito da Figura 12.2.

Figura 12.2 - Relé de tempo ajustável (esquema).

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b) Fechar momentaneamente a chave S1 , aplicando um pulso da tensão de 12 VCC no capacitor. O que ocorre?

c) Monitorar a tensão VCE pelo canal 1 do osciloscópio e a tensão no capacitor, VC1 , multímetro. O que ocorre com VCE e com VC1 ?

pelo

d) Medir o tempo de atuação do relé (tempo de comutação do led vermelho para o led verde), com RB mínimo = 10 k e com RB máximo = 14,7 k (com o ajuste do potenciômetro de 4k7  em seu valor nominal). Anotar os valores aproximados do tempo: Para RB mínimo = 10 k, o tempo de atuação do relé foi de: ________ s. Para RB máximo = 14,7 k, o tempo de atuação do relé foi de: _______ s.

12.5 – Questões a) Pelo esquema do circuito e do relé, qual das duas cargas tem o seu funcionamento temporizado? b) Refazer o esquema deste circuito, usando apenas uma fonte de 5 V acionando as duas cargas. c) A respeito dos contatos do relé, que medidas podem ser tomadas para a sua proteção e, consequentemente, aumentar a sua vida útil? Sugestão: verificar a homepage http://www.metaltex.com.br/tudosobrereles/tudo7.asp CIRCUITOS PRÁTICOS – DRIVERS Denomina-se drivers os circuitos que acionam relés a partir de correntes ou tensões muito pequenas, não sendo possível fazer isto diretamente. Tais circuitos são empregados para: 1) maximizar a sensibilidade do relé, o que possibilita acionar relés de corrente contínua a partir de sinais alternados; 2) modificar o tempo de resposta; 3) fazer com que os relés operem em determinadas faixas de tensões. Fontes: http://www.metaltex.com.br/tudosobrereles/tudo7.asp e http://www.metaltex.com.br/tudosobrereles/tudo8.asp



Desenhar 2 exemplos destes circuitos e explicar em poucas palavras o seu funcionamento.


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Referências Bibliográficas

[1] BOYLESTAD, R. L. e NASHELSKY L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 8ª ed. Pearson Prentice-Hall, 2004. [2] BRAGA, NEWTON C. Como funcionam os relés. Disponível em:. Acesso em 25 abr de 2005. [3] BRAGA, NEWTON C. Circuito de Proteção com Acopladores Ópticos (adaptado). Disponível em:. Acesso em 25 abr de 2005. [4] BRUMATTI, M. Eletrônica de Potência. Apostila. Serra: CEFET-ES, Curso Técnico de Automação Industrial, 2005. Disponível em: . Acesso em 20 set 2011. [5] CIPELLI, Antônio Marco V. et alli. Teoria e Desenvolvimento de Projetos de Circuitos Eletrônicos. 18a edição. São Paulo: Érica, 2001. [6] DORF, R. C; SVOBODA, J. A. Introdução aos Circuitos Elétricos. 5a ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2003. [7] FRANCISCO, Antônio M. S. Componentes Eletrônicos. Fontes de Alimentação. Osciladores. Temporizadores. APOSTILA. Disponível em:< http://automatos.planetaclix.pt/download/Circuitos_Electronicos.pdf >. Acesso em: 29 abr 2005. [8] KUPHALDT, Tony R. Lessons In Electric Circuits – A free series of textbooks on the subjects of electricity and electronics. Disponível em:< http://www.ibiblio.org/obp/electricCircuits > Copyright © 20002004, Tony R. Kuphaldt. Acesso em: 14 abr de 2010. [9] MALVINO, A. P. Eletrônica. Vol. I. 4ª. ed. São Paulo: Makron Books, 1997. [10] MARQUES, A. E. B. et al. Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores. São Paulo: Érica, 1996. [11] NOVAES, Regina Célia Roland. Eletrônica Analógica – Atividades de Laboratório. Campinas: Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini”, 2002. [12] PINHO, Luis F. C. Conheça o 78XX. Revista Saber Eletrônica, no 226, pp. 17-20. São Paulo: Editora Saber, 1991. [13] ______________ Manual do Usuário – Osciloscópios Digitais de Tempo Real – Série TDS 2000. TDS1000- and TDS2000-Series Digital Storage Oscilloscope – Tektronix. Disponível em: . Acesso em 17 abr 2011. [14] _________ RACK de Eletrônica de Potência. Manual de Experiências. Itajubá: Datapool Eletrônica Ltda., 2010.


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Apêndice I – Plano de Ensino da Disciplina Eletrônica Analógica e de Potência Apêndice I – Plano de Ensino da Disciplina Eletrônica Analógica e de Potência

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS

DIRETORIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA COORDENAÇÃO GERAL DE AVALIAÇÃO EPT COORDENAÇÃO PEDAGÓGICA

PLANO DE ENSINO I – Identificação 1.1 - Campus: VIII Unidade: Varginha 1.2 - Curso: Técnico em Mecatrônica. Modalidades: Integrado (série: 2ª) e Concomitância Externa e Subsequente (1ª série – noturno). 1.3 - Disciplina: Eletrônica Analógica e de Potência - CH. Anual: 80 - Aulas Semanais: 2 1.4 – Professor: André Barros de Mello Oliveira II – Ementa Contida no Projeto de Curso Diodos. Transistores. Amplificadores operacionais. Retificadores controlados de potência. Conversores de potência – gradadores. Conversores CC-CA de potência – inversores. III - Interface com outras Disciplinas e Áreas de Conhecimento Circuitos Elétricos, Sistemas Digitais e Acionamentos Elétricos. IV – Objetivos Ao final da série, o aluno deverá ser capaz de:

-

Identificar dispositivos semicondutores em circuitos eletrônicos. Analisar circuitos com diodos retificadores. Desenhar formas de onda de circuitos retificadores. Analisar circuitos com transistores. Utilizar o transistor como chave e amplificador. Analisar circuitos básicos com amplificadores operacionais. Utilizar amplificadores operacionais. Identificar componentes eletrônicos de potência. Calcular os valores de tensão, corrente e potência dos circuitos eletrônicos. Analisar circuitos retificadores de potência controlados. Especificar retificadores de potência. Analisar circuitos conversores de potência CC/CA e suas aplicações.

V – Unidades de Ensino e Conteúdos Programáticos Bimestrais UNIDADE 1 – DIODOS 1.1 - Características e funcionamento. 1.2 - Diodos LED e display de sete segmentos. 1.3 - Portas lógicas com diodos. 1.4 - Retificadores monofásicos de meia onda e de onda completa. CEFET-MG – Curso Técnico de Mecatrônica

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1.5 - Retificadores monofásicos com Filtro Capacitivo. 1.6 - Circuitos ceifadores e grampeadores. 1.7 - Diodos Zener: modelo e aplicações. UNIDADE 2 – TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR (TJB) 2.1 – Construção e operação básica do Transistor. 2.2 – Configurações base-comum (BC). Ação amplificadora do TJB. 2.3 – Configurações emissor-comum (EC) e coletor-comum (CC). 2.4 – Limites de operação e folha de dados do TJB. 2.5 – Teste de transistores e identificação do tipo (NPN ou PNP) e dos terminais. 2.6 – Polarização do TJB – configurações e análise de estabilidade. 2.7 – Transistores como chave – projeto e reta de carga. 2.8 – Aplicações práticas do TJB: acionador de relé, fonte de corrente constante e em fontes de tensão reguladas. UNIDADE 3 - AMPLIFICADORES OPERACIONAIS 3.1 – Amplificadores operacionais: constituição e características. 3.2 – Amplificador inversor, não inversor, somador e subtrator. 3.3 – Comparador de tensão: inversor e não-inversor. Aplicações. 3.4 – O circuito integrado 555 (temporizador). 3.5 – O comparador com histerese. 3.6 – Integradores e diferenciadores com amplificadores operacionais. 3.7 – Filtros com amplificadores operacionais (filtros ativos). UNIDADE 4 - RETIFICADORES CONTROLADOS DE POTÊNCIA 4.1 - SCR – Características e Funcionamento. 4.2 - Aplicações – SCR como relé de estado sólido e como retificador. 4.3 - Retificadores controlados monofásicos de meia onda. 4.4 - Retificadores controlados monofásicos de onda completa. 4.5 - Retificadores controlados trifásicos de meia onda e onda completa. UNIDADE 5 - CONVERSORES DE POTÊNCIA – GRADADORES 5.1 - Gradador monofásico com SCRs – controle por ângulo de fase e por ciclos integrais - curva de transferência de potência. 5.2 - DIAC e TRIAC – funcionamento e características. 5.3 - Aplicações – TRIAC como chave CA eletrônica. 5.4 - Gradador monofásico como TRIAC e DIAC. UNIDADE 6 - CONVERSORES CC-CA DE POTÊNCIA – INVERSORES 6.1 - Transistor IGBT – funcionamento e características. 6.2 - Inversor monofásico em ponte a transistor - onda quadrada e quase quadrada - funcionamento e aplicações. 6.3 - Inversor monofásico em ponte a transistor – funcionamento em PWM senoidal e aplicações. 6.4 - Inversor trifásico a transistor – funcionamento em PWM senoidal e aplicações.

VI – Metodologia: - Aulas expositivas, com o auxilio de retro-projetor, datashow/notebook e quadro negro. - Resolução de exercícios e problemas práticos. - Montagens de experiências (visão mais clara e concreta dos fenômenos físicos, elétricos e eletrônicos em estudo).

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VII – Avaliação Processo de Avaliação Primeiro Bimestre Primeira Avaliação – Exercícios em Sala Segunda Avaliação – AF – Avaliação Formativa Terceira Avaliação – Aulas Práticas Quarta Avaliação – AF – Avaliação Formativa Total:

2 pontos (em dupla, com consulta) 4 pontos (individual, sem consulta) 4 pontos (em grupo – elaboração de relatórios e participação) 10 pontos (individual, sem consulta) 20 pontos

Segundo Bimestre Primeira Avaliação – Exercícios em Sala Segunda Avaliação – AF – Avaliação Formativa

4 pontos (em dupla, com consulta) 8 pontos (individual, sem consulta) 6 pontos (em grupo – elaboração de relatórios e Terceira Avaliação – Aulas Práticas participação) Quarta Avaliação – AF – Avaliação Formativa 12 pontos (individual, sem consulta) Total: 30 pontos Total Semestral: 50 pontos Terceiro Bimestre Primeira Avaliação – Exercícios em Sala Segunda Avaliação – AF – Avaliação Formativa Terceira Avaliação – Aulas Práticas Quarta Avaliação – AF – Avaliação Formativa Total: Quarto Bimestre Primeira Avaliação – Exercícios em Sala Segunda Avaliação – AF – Avaliação Formativa Terceira Avaliação – Aulas Práticas Quarta Avaliação – AF – Avaliação Formativa Total:



Total Anual: 100 pontos VIII – Bibliografia Específica 1. AHMED, Ashfaq. Eletrônica de Potência. Ed. Prentice-Hall, São Paulo, 2000, ISBN 8587918036. 2. BOYLESTAD, Robert L. e NASHELSKY, Louís. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. 8ª edição. São Paulo: Ed. Prentice-Hall, 2004. ISBN 8587918222. 3. BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência. 6ª edição. Florianópolis: Edição do autor, 2006. ISBN 85-901046-2-1. Disponível em 4. MARTINS, Denizar Cruz e BARBI, Ivo. Introdução ao Estudo dos Conversores CC-CA. 1ª edição. Florianópolis: Edição dos autores, 2005. ISBN 85905203-1. 5. OLIVEIRA, André Barros de Mello. Eletrônica Analógica e de Potência – Guias de Aulas Práticas. 1ª ed. experimental (apostila). Belo Horizonte: Gráfica do CEFET-MG, 2012. 6. OLIVEIRA, André Barros de Mello. Eletrônica Analógica e de Potência – Notas de Aulas (transparências). Disponível em: . Varginha, CEFET-MG – Campus VIII, 2012. IX – Bibliografia Complementar 1. MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. Volume 1, 4ª edição. São Paulo: Ed. Makron Books do Brasil, 2001. ISBN 8534603782. 2. MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. Volume 2, 4ª edição. São Paulo: Ed. Makron Books do Brasil, 1997. ISBN 853460455X. 3. MARQUES, Ângelo Eduardo B. e LOURENÇO, Antônio Carlos. Dispositivos Semicondutores: diodos e transistores. 1ª edição, Ed. Érica, 1996, ISBN 8571943176. 4. RASHID, Muhammad H. Eletrônica de Potência – Circuitos, Dispositivos e Aplicações. São Paulo: Makron Books, 1999.


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72


Apêndice II – Códigos de Cores de Resistores – 4 e 5 Faixas

Apêndice II

C Cóóddiiggooss ddee C Coorreess ddee R Reessiissttoorreess –– 44 ee 55 FFaaiixxaass

A extremidade com mais faixas deve apontar para a esquerda

Fonte: http://www.eletronicadidatica.com.br/componentes/resistor/codigo_de_cores.png


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Apêndice III – Principais diodos ZENER - Parâmetros

Apêndice III

PPrriinncciippaaiiss ddiiooddooss ZZEEN NEER R -- PPaarrââm meettrrooss

Código

Tensão

Potência

Código

Tensão

Potência

Código

Tensão

Potência

1N746

3,3 V

400 mW

1N5227

3,6 V

500 mW

1N4751

30 V

1W

1N747

3,6

400 mW

1N5228

3,9

500 mW

1N4752

33

1W

1N748

3,9

400 mW

1N5229

4,3

500 mW

1N4753

36

1W

1N749

4,3

400 mW

1N5230

4,7

500 mW

1N4754

39

1W

1N750

4,7

400 mW

1N5231

5,1

500 mW

1N4755

43

1W

1N751

5,1

400 mW

1N5232

5,6

500 mW

1N4756

47

1W

1N752

5,6

400 mW

1N5234

6,2

500 mW

1N4757

51

1W

1N753

6,2

400 mW

1N5235

6,8

500 mW

1N4758

56

1W

1N754

6,8

400 mW

1N5236

7,5

500 mW

1N4759

62

1W

1N755

7,5

400 mW

1N5237

8,2

500 mW

1N4760

68

1W

1N756

8,2

400 mW

1N5239

9,1

500 mW

1N4761

75

1W

1N757

9,1

400 mW

1N5240

10

500 mW

1N4762

82

1W

1N758

10

400 mW

1N5242

12

500 mW

1N4763

91

1W

1N759

12

400 mW

1N5245

15

500 mW

1N4764

100

1W

1N957

6,8

400 mW

1N5246

16

500 mW

1N5333

3,3

5W

1N958

7,5

400 mW

1N5248

18

500 mW

1N5334

3,6

5W

1N959

8,2

400 mW

1N5250

20

500 mW

1N5335

3,9

5W

1N960

9,1

400 mW

1N5251

22

500 mW

1N5336

4,3

5W

1N961

10

400 mW

1N5252

24

500 mW

1N5337

4,7

5W

1N962

11

400 mW

1N5254

27

500 mW

1N5338

5,1

5W

1N963

12

400 mW

1N5256

30

500 mW

1N5339

5,6

5W

1N964

13

400 mW

1N5257

33

500 mW

1N5340

6,0

5W

1N965

15

400 mW

1N5258

36

500 mW

1N5341

6,2

5W

1N966

16

400 mW

1N5259

39

500 mW

1N5342

6,8

5W

1N967

18

400 mW

1N5260

43

500 mW

1N5343

7,5

5W

1N968

20

400 mW

1N5261

47

500 mW

1N5344

8,2

5W

1N969

22

400 mW

1N5262

51

500 mW

1N5345

8,7

5W

24

400 mW

1N5263

56

500 mW

1N5346

9,1

5W

1N971

27

400 mW

1N5265

62

500 mW

1N5347

10

5W

1N972

30

400 mW

1N5266

68

500 mW

1N5348

11

5W

1N973

33

400 mW

1N5267

75

500 mW

1N5349

12

5W

1N974

36

400 mW

1N5268

82

500 mW

1N5350

13

5W

1N975

39

400 mW

1N5270

91

500 mW

1N5351

14

5W

1N976

43

400 mW

1N5271

100

500 mW

1N5352

15

5W

1N977

47

400 mW

1N4728

3,3

1W

1N5353

16

5W

1N978

51

400 mW

1N4729

3,6

1W

1N5354

17

5W

1N979

56

400 mW

1N4730

3,9

1W

1N5355

18

5W

1N970


75

Código

Tensão

Potência

Código

Tensão

Potência

Código

Tensão

Potência

1N980

62 V

400 mW

1N4731

4,3 V

1W

1N5356

19 V

5W

1N981

68

400 mW

1N4732

4,7

1W

1N5357

20

5W

1N982

75

400 mW

1N4733

5,1

1W

1N5358

22

5W

1N983

82

400 mW

1N4734

5,6

1W

1N5359

24

5W

1N984

91

400 mW

1N4735

6,2

1W

1N5361

27

5W

1N985

100

400 mW

1N4736

6,8

1W

1N5362

28

5W

1N986

110

400 mW

1N4737

7,5

1W

1N5363

30

5W

1N987

120

400 mW

1N4738

8,2

1W

1N5364

33

5W

1N988

130

400 mW

1N4739

9,1

1W

1N5365

36

5W

1N989

150

400 mW

1N4740

10

1W

1N5366

39

5W

1N990

160

400 mW

1N4742

12

1W

1N5367

43

5W

1N991

180

400 mW

1N4743

13

1W

1N5368

47

5W

1N992

200

400 mW

1N4744

15

1W

1N5369

51

5W

1N5221

2,4

500 mW

1N4745

16

1W

1N5370

56

5W

1N5222

2,5

500 mW

1N4746

18

1W

1N5371

60

5W

1N5223

2,7

500 mW

1N4747

20

1W

1N5372

62

5W

1N5224

2,8

500 mW

1N4748

22

1W

1N5373

68

5W

1N5225

3,0

500 mW

1N4749

24

1W

1N5374

75

5W

1N5226

3,3

500 mW

1N4750

27

1W

Fonte: http://www.esquemas.org/Zeners.htm

Figura III.1 – Aspectos do diodo zener, que variam conforme a sua potência nominal.

76


Apêndice IV – A Matriz de Contatos (protoboard) Apêndice IV A AM Maattrriizz ddee C Coonnttaattooss ((pprroottoobbooaarrdd)) Em nossas aulas práticas, as montagens experimentais serão feitas com facilidade e sem a necessidade de se utilizar soldas, através de uma matriz de contatos, também conhecida como protoboard - Figura IV.1.

Figura IV.1 - Protoboard típico de uma camada.

Nesta matriz, existem furos onde podem ser encaixados fios e componentes de modo que o contato é feito de uma forma definida, possibilitando a montagem do circuito desejado. No caso de um projeto, antes de se montar a placa de circuito impresso definitiva, é aconselhável verificar o funcionamento do esquema desejado no protoboard, a fim de não se correr riscos desnecessários. As duas linhas horizontais (A e B) vistas na Figura IV.1 podem ser usadas para servir de linhas positiva e negativa de alimentação para o circuito, respectivamente. Os furos da parte central (C) estão interligados em grupos de 5, em posição vertical. É aí que serão dispostos os componentes. Entre os dois grupos de 5 furos da parte central está uma faixa central (D), prevista para a colocação de circuitos integrados. Na Figura IV.2 tem-se um exemplo simples de montagem de acendimento de um diodo LED usando a matriz. Observe que são usados pedaços de fios rígidos para algumas conexões, de modo a “fechar” o circuito.

Figura IV.2 – Montagem para o acionamento de um diodo LED.


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A Figura IV.3 mostra o aspecto de um protoboard para a montagem de circuitos mais simples. Na Figura IV.4 são apresentados alguns exemplos de circuitos montados nesta estrutura matricial. Deve-se conectar os dispositivos através de fios, de forma otimizada, procurando manter um bom leiaute de modo a facilitar a medição de todos os pontos do circuito.

Figura IV.3 – Protoboard – aspecto de uma placa.

Figura IV.4 – Exemplos de circuitos simples montados em um protoboard.

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Apostila Lab Eap - Cefet-mg - 2012 - Parte 1

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