ATENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 1 que por sua vez, faz parte do CURSO de ELETROELETRÔNICA ANALÓGICA -DIGITAL que vai do MÓDULO 1 ao 4. A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. Você poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CTA Eletrônica e veja como: www.lojacta.com.br Além de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por e-mail, fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos: www.ctaeletronica.com.br/web/curso.asp APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA AULA 10 MÓDULO - 1 RESISTORES NÃO LINEARES NTC e PTC - variação por temperatura VDR - variação por tensão LDR - variação por luz Até agora estivemos em contato com resistores lineares, que significa dizer que suas características de resistividade não variam sob variações de TENSÃO, CALOR (temperatura) ou LUZ, que incidem sobre eles. Existem porém, componentes resistivos em que não se aplica a LEI de OHM, pois a característica ôhmica desses componente alteram de acordo com as variações de tensão, temperatura ou luz a que são submetidos. TERMISTORES que descreve a dependência da resistência de um NTC pela temperatura é dada a seguir: k 0 R = Resistência do termistor numa temperatura T R0 = Resistência do termistor numa temperatura To. k = C / T - 1 / To C = Constante do material empregado na construção do NTC. Na figura 3, podemos ver a escala de mudança de temperatura e resposta do NTC e na figura 3a o aspecto desse componente. R = R xe figura 3a São semicondutores produzidos por mistura de óxido de diversos materiais como: cobalto, níquel, figura 1 figura 2 R 150k figura 3 Gráfico do NTC 100k manganês, titânio, lítio, etc. e sintetizados em elevadas temperaturas. Os termistores variam sua resistência de acordo com a variação de temperatura. Estes subdividem-se em dois grupos: NTC e PTC. Veremos a seguir estes dois grupos. Na figura 1, vemos vários formatos de termistores, e seus aspectos reais na figura 2. NTC N E G AT I V E T E M P E R AT U R E COEFFICIENT NTC (coeficiente de temperatura negativo) é um resistor não linear que diminui sua resistividade elétrica, quando submetido a um regime de elevação de temperatura. Exemplos de valores disponíveis de resistências a 25°C: 100, 220, 470, 1k, 2k2, 4k7, 10k. A expressão ELETRÔNICA 47k 50k 5k 10k 0º 10ºc 20ºc 30ºc 40ºc 50ºc 60ºc 70ºc 80ºc T Na figura 4, temos uma ponte de resistores, sendo um deles um NTC. Aplicando uma tensão estável nos extremos dessa ponte, não haveria diferença de potencial nos extremos do medidor. Mas caso haja variação na temperatura, haverá desequilíbrio nas figura 4 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 99 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA tensões, fazendo com que circule corrente pelo medidor. Com a temperatura aumentando, haverá a diminuição da resistência do NTC, fazendo a tensão do lado direito da ponte cair. Caso haja diminuição na temperatura, haverá um aumento da resistência do NTC e consequentemente uma elevação da tensão do lado direito da ponte. Na figura 5, vemos outro circuito, onde o NTC está colocado em um líquido, monitorando o nível deste líquido. figura 5 Enquanto o NTC estiver mergulhado no líquido sua temperatura será mais baixa e consequentemente sua resistência alta; caso o nível do líquido abaixe e “descubra” o NTC, fará com que a temperatura do mesmo aumente e por consequência sua resistência caia, acionando o relé, que indicará que o nível do liquido está baixo e poderá acionar uma “bomba” d’água ou outro mecanismo qualquer. Quando o nível voltar a subir, “encobrirá” novamente o NTC, fazendo a temperatura do mesmo cair lentamente até que sua resistência volte a ser “alta”, desenergizando o relé. Já na figura 6, temos um NTC em série com um relé, que devido a alta resistência do NTC não tem MÓDULO - 1 pequena tensão que está sobre a bobina do relé, não é ligada a nada. Mas, com a diminuição da resistência do NTC (por aumento de calor aplicado), aumenta a tensão sobre a bobina do relé, até que os contatos vão para a posição NA (Normalmente Abertos), sendo que através da chave de cima do relé, alimentação da bateria seja levada diretamente ao relé, mantendo-o bem atracado. Ao mesmo tempo, a lâmpada é acesa (que representa o acionamento de uma carga – ou até desacionamento). Na figura 7, temos um resistor de fio em série com um NTC, que por sua vez, está em série com um relé. Na posição dos contatos do relé temos uma lâmpada apagada. Com a corrente circulante haverá o aquecimento do NTC, sua resistência vai diminuindo, até que o relè consegue ser energizado, mudando a posição de contato, acendendo a lâmpada e abrindo o curto do resistor R1. Com o resistor R1 em série com o NTC, teremos uma diminuição na corrente circulante, que por sua vez, fará o NTC aquecer menos, e este aumentará sua resistência até que o relé seja desenergizado, mudando novamente a posição dos contatos e assim, reiniciando o ciclo e fazendo a lâmpada ficar piscando. figura 7 figura 6 EXERCÍCIOS COM NTC 1) Na figura 8a, temos um exercício que possui um resistor de 47k em série com um NTC, submetidos a um ambiente com temperatura de 40 graus. A tensão de alimentação do circuito é de 12V. Indique qual a tensão que deverá ser medida entre os dois componentes. tensão suficiente para acionamento do relé. Com o passar do tempo o NTC pode aquecer por diversos motivos (temperatura de determinado motor) fazendo sua resistência cair lentamente até que os contatos do relé são fechados, onde ao mesmo tempo ele fecha sua própria alimentação e independente da temperatura sobre o NTC, ele continuará energizado, até que o usuário desarme o sistema. Note que os contatos do relé estão na posição NF (Normalmente Fechados) indicando que sem a polarização da bobina, os contatos estarão nesta posição. Com isto, a lâmpada está apagada e a figura 8a T = 40ºC (temperatura) 1) a) 2V. b) 4V. c) 6V. d) 8V. e) 10V 12V R1 47kW -t NTC 1 100 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA Resp: Você deverá procurar na tabela, a temperatura de 40 graus, fazendo um traçado vertical do ponto onde está indicado 40 graus até a figura 8b curva característica do NTC. Após ter achado o ponto onde 12V esta reta vertical encontra a R1 curva, traçar uma reta 47kW horizontal, encontrando o valor em resistência ôhmica. Sabendo qual é o valor da resistência equivalente do NTC, -t NTC 1 este ficará em série com o resistência resistor. equivalente Como temos a resistência 25k equivalente de 25k (aproximadamente) a resposta será de 4V. 4V 2) Na figura 9a, temos um circuito que possui uma tensão de +24V sendo aplicada a duas malhas série com 3 resistores de 10k e um NTC. Temos um galvanômetro ligado entre essas duas malhas (medidor analógico). O aluno deve responder qual a tensão medida pelo galvanômetro entre os pontos A e B, para a temperatura de 70 graus centígrados. MÓDULO - 1 dois resistores iguais de 10k, teríamos a tensão também de 12V (caso fosse medido em relação à massa). Assim, tendo uma tensão de 12V na malha R1/NTC e de 12V na malha R2/R3, podemos afirmar que não haverá diferença de potencial entre as malhas, sendo a tensão indicada de zero volt. PTC ( P O S I T I V E T E M P E R AT U R E COEFFICIENT) O PTC (coeficiente de temperatura positivo) é um resistor não linear que aumenta sua resistência quando submetido a um aumento da temperatura incidente sobre ele. A variação de resistência com sua temperatura é exatamente inversa ao do NTC, como mostra o gráfico da figura 10. Ele pode possuir formas diversas, como indicado na figura 11. Na figura 12, temos outro aspecto do PTC. R figura 10 figura 11 75kW 15kW figura 9a RG (bobina ou Galvan) = 300k R2 10kW +24V R1 10kW G B R3 10kW 2) A NTC 1 a) b) c) d) e) T= 70º VAB = tensão entre ponto A e B aprox. 0V aprox. 4V aprox. 8V aprox. 12V aprox. 16V Resp: Você deverá procurar na tabela, a temperatura de 70 graus, fazendo um traçado vertical do ponto onde está indicado 70 graus até a curva característica do NTC. Após ter achado o ponto onde esta reta vertical encontra a curva, traçar uma reta horizontal, encontrando o valor em resistência ôhmica. Sabendo qual é o valor da resistência equivalente do NTC, este ficará em série com o resistor R1. 3kW 625W 125W 25W 5W 1W 0º 10ºc 20ºc 30ºc 40ºc 50ºc 60ºc 70ºc 80ºc T figura 12 figura 9b R2 10kW 24V R3 10kW V R1 10kW NTC1 10kW Como o resistor R1, possui valor de 10k e a resistência equivalente do NTC também é de 10k, teremos na malha a tensão de 12V (24V / 2). Apesar disto, o que está se pedindo é a tensão entre os pontos A e B. Como a outra malha é composta de ELETRÔNICA Uma das utilizações mais conhecidas na área de televisão é sua excitação da bobina desmagnetizadora, onde podemos dizer que inicialmente, sua resistência será muito baixa, circulando uma forte corrente pelo PTC, que criará um campo para desmagnetização da “máscara de ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 101 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA sombra” da televisão (esta máscara é chamada em inglês de shadow mask). Com o aquecimento do próprio PTC, haverá um aumento de sua resistência e em consequência disto apenas uma corrente residual irá circular pela bobina desmagnetizadora (figura 13). PTC MÓDULO - 1 NTC, possui um valor muito alto. Quando ligamos o conjunto à rede elétrica, a corrente circulante será intensa, e começará o aquecimento do PTC, que estando com o corpo junto ao NTC, vai também aquecendo-o. Começa então um processo um aumento de resistência do PTC e uma diminuição de resistência do NTC, através do calor produzido pelo PTC. O objetivo final é permitir uma corrente residual mínima circulando pela bobina desmagnetizadora, ficando uma corrente mínima circulando pelo NTC (que com o aquecimento apresenta uma resistência muito baixa). figura 13 PTC figura 16 - Esta máscara de sombra é utilizada em cinescópios em cores, para permitir que os 3 feixes de elétrons, incidam corretamente na pigmentação dos fósforos R, G ou B, ou seja, cada feixe de elétrons deverá atingir somente nos fósforos respectivos a determinada cor. Isso somente é possível se houver um anteparo com milhares de furos. Como este anteparo perfurado (shadow mask) é metálico, sofre magnetizações que podem ser provenientes de imãs ou até o campo magnético terrestre. Sendo assim, a bobina desmagnetizadora foi criada para neutralizar estas magnetizações (veja posição desta bobina na figura 14. NTC EXERCÍCIOS COM PTC 1) Temos um exercício que apresenta um PTC em série com um resistor de 47 ohms, submetidos a um ambiente com temperatura de 60 graus. A tensão de alimentação do circuito é de 12V. Indique qual a tensão que deverá ser medida entre os dois componentes. T = 60ºC (temperatura) 1) a) b) c) d) e) 12V +t PTC 1 0V. 1V. 5V. 8V. 12V R1 47W figura 14 Na figura abaixo (figura 15), podemos ver uma bobina desmagnetizadora manual, que servirá para eliminar magnetizações mais intensas, que a bobina que está no tubo não é capaz de tirar. Um circuito muito interessante, ainda utilizada para desmagnetização figura 15 (figura 16), é a combinação entre um PTC e um NTC. Podemos dizer que à temperatura ambiente o valor do P T C é d e baixíssimo valor enquanto que o T = 60ºC (temperatura) 12V R e s p : Vo c ê d e v e r á procurar na tabela, a temperatura de 60 graus, fazendo um traçado vertical do ponto onde está indicado 60 graus até a curva característica do PTC. Após ter achado o ponto onde esta reta vertical encontra a curva, traçar uma reta horizontal, encontrando o valor em +t PTC 1 625 ohms 102 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 1V R1 47W ELETRÔNICA