Fonte de Alta Corrente para Eletromagnetos com Controle de

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Revista de F
sica Aplicada e Instrumenta
c~
ao, vol.14, no. 3, Setembro, 1999
105
Fonte de Alta Corrente para Eletromagnetos com
Controle de Campo Magnetico
E. Lima Verde, N. M. Borges e W. Wolney Filho
Instituto de F
sica, Universidade Federal de Goi
as, UFG
Caixa Postal 131, 74001-970, Campus II, Goi^
ania, GO, Brasil
Recebido em 12 de setembro de 2000. Aceito em 14 de setembro de 2000.
Projetamos e construmos uma fonte de corrente para ser aplicada no controle de campos magneticos
de eletromagnetos, usados em equipamentos de resson^ancia magnetica nuclear (RMN) e resson^ancia
paramagnetica eletr^onica (RPE). Esta fonte e estavel para correntes no intervalo entre 0 a 150
Adc (corrente contnua), com estabilidade da ordem de 10 ppm/ÆC. A estabilidade da corrente
envolve uma nova arquitetura eletr^onica na manutenc~ao de campos magneticos atraves de sensor
semicondutor, exibindo uma boa linearidade no ajuste de corrente.
We projected and we built a current source to be applied in the control of magnetic elds of electromagnets, used in equipment of nuclear magnetic resonance (NMR) and electronic paramagnetic
resonance (EPR). This source is stable for currents in the interval 0 to 150 Adc (continuous current),
with stability of the order of 10 ppm/ÆC. The stability of the current involves a new electronic architecture in the maintenance of magnetic elds with the use of semiconductor sensor, which exhibits
good linearity in the current adjustment.
I
Introdu
c~
ao
A obtenc~ao de campos magneticos de alta intensidade
em equipamentos de Resson^ancia Magnetica Nuclear,
especicamente nos eletrom~as, depende ate certo ponto
da geometria de construc~ao e do material de que o seu
nucleo e constitudo. Entretanto o controle din^amico
do campo se da efetivamente atraves do controle de corrente do eletromagneto. Campos magneticos estaveis e
regulados, a partir do controle eletr^onico de correntes
elevadas geram muito calor, tanto na fonte geradora
como no eletromagneto. A variac~ao termica e um dos
problemas a serem contornados, dado que os componentes semicondutores s~ao afetados substancialmente pela
variac~ao da temperatura na junc~ao, podendo leva-los a
uma avalanche termica, ocasionando a destruic~ao dos
mesmos. Outro inconveniente e a variac~ao do campo
magnetico prexado, o que ocasiona uma fuga do ponto
de resson^ancia do sinal da amostra, no instante da
aquisic~ao dos dados. O sistema de resfriamento, nestes
equipamentos, devem ser ecientes para evitar danos
causados por efeitos termicos.
Projetamos e construmos uma fonte compacta, com
uma topologia nova na manutenc~ao da tens~ao de entrada, respeitando o limite das tens~ao nos transistores
envolvidos no controle da corrente. A corrente prexada e frequentemente monitorada por pontas de provas a semicondutores, construdas a partir de enlaces
de realimentac~ao, compensando desvios termicos ocasionados pela variac~ao da tens~ao da rede, mantendo o
controle de corrente no eletrom~a o mais linear possvel.
II
Pro jeto da fonte de corrente
O diagrama de blocos da gura 1, mostra, de um modo
simplicado, a operac~ao da fonte de energia para o eletrom~a. A interligac~ao entre os blocos segue uma ordem de interac~ao eletrica necessaria ao controle da corrente no eletrom~a. O bloco 1 mostra um transformador trifasico refrigerado a oleo, construdo para fornecer
uma pot^encia nominal de 24 kW para rede de 380 Vac,
e segmentado de 30, 60, 90, 120 e 150 Vac, que possibilita uma pre-regulagem da tens~ao de entrada. O bloco
3 mostra a parte de reticac~ao e ltragem. Devido a
necessidade de uma tens~ao contnua, e necessario usar
diodos reticadores para a convers~ao da tens~ao alternada (Vac) para a tens~ao contnua (Vdc). Entretanto
outros par^ametros como menor tens~ao de ondulac~ao,
levam a reticac~ao no modo trifasico. Dentre os tipos de reticac~ao trifasica, foi escolhida a reticac~ao de
meia onda, pelo baixo custo e compatibilidade com o
transformador trifasico segmentado. O bloco 6 se refere
a fonte estabilizada de baixa pot^encia. E um regulador monoltico incrementado em sua corrente maxima
de sada com o uso de um transistor de passagem de
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pot^encia, utilizando apenas um transformador de baixa
pot^encia, reticado em onda completa (monofasico) e
capacitores de ltragem. Esse bloco fornece as tens~oes
necessarias aos diversos pontos da fonte. O bloco 7
refere-se ao gerador de corrente constante, onde uma
tens~ao de refer^encia controla a estabilidade da fonte.
Neste caso um loop de realimentac~ao mantem constante a corrente no eletrom~a. O bloco 9, refere-se a
logica de controle que operacionaliza o perfeito funci-
onamento da fonte, ajustando escalas de tens~ao e situac~oes de protec~ao da fonte, de modo automatico. O
bloco 10 mostra o display de campo magnetico. Este
monitora o valor do campo magnetico nos polos do eletrom~a, sendo constitudo de uma serie de contadores,
decodicadores e display.
Nas sec~oes seguintes, daremos ^enfase aos blocos da
gura 1, onde ocorreram modicac~oes em relac~ao a segmentos correspondentes de fontes convencionais.
Figura 1. Diagrama de blocos da fonte de corrente.
II.1. Banco de Contactoras
As contactoras, utilizadadas no banco de contactoras representado pelo bloco 2 da gura 1, levam em
considerac~ao uma sequ^encia de operac~oes logicas e sincronizadas, que envolvem o instante de ligar a fonte
e a comutac~ao da tens~ao adequada no processo de regulagem do campo magnetico. Este procedimento e
necessario, pois as correntes de surto, envolvidas no
processo de inicializac~ao da fonte e comutac~ao dos segmentos de tens~ao do transformador s~ao elevadas. Os
cuidados com esses surtos de corrente, previnem a des-
truic~ao dos contatos internos no ato de fechamento das
contactoras. Apos o fechamento da contactora, a passagem das correntes pelos contatos, deve ser compatvel
com a corrente exigida pelo eletrom~a na produca~o de
um determinado campo magnetico. A operaca~o de cada
contactora, no instante oportuno, envolve uma segunda
comutac~ao em baixa corrente efetuada atraves de rel^es
de 12Vdc, comandados por comparadores de tens~ao.
As contactoras utilizadas foram fabricadas pela Siemens, modelo 3TBF47[1]. A gura 2, mostra o circuito
eletrico de comutac~ao das contactoras.
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Figura 2. Diagrama eletrico do banco de contactoras.
Em qualquer instante, apenas uma contactora e acionada. As ligac~oes entre as contactoras realizam o sincronismo de tempo, n~ao permitindo que uma feche seus
contatos antes que a outra esteja com seus contatos
abertos, garantindo assim, a compatibilizac~ao dos tempos de comutac~ao. O acionamento de uma das contactoras inibe, como protec~ao adicional nas ligac~oes entre elas, a ac~ao de qualquer outra contactora. O diodo
SKE3408 em serie com o resistor de 100
, no circuito da
gura 2, comp~oe parte do circuito RC que desempenha
um papel importante na comutac~ao, proporcionando
na mudanca dos passos de voltagem a eliminac~ao dos
transientes das correntes de surto, o que e evidenciado
quando o banco de capacitores se encontra com carga
nula. As entradas A, B, C e D comutam as contactoras
para 30 Vac, 60 Vac, 90 Vac e 120 Vac, respectivamente.
A entrada E e uma habilitac~ao para operac~ao das contactoras, e a entrada F liga e desliga a fonte de forma
geral.
II.2. Protec~ao e comutac~ao da fonte
O ato de ligar a fonte requer algumas condico~es preliminares, para a protec~ao e durabilidade de seus componentes internos. O circuito que realiza a funca~o de
ligar e desligar a fonte, e observado na Figura 3 e representado esquematicamente pelo bloco 5 da gura 1.
Na gura 3, a chave liga e desliga (ON/OFF), opera
um ip-op constitudo por 2/3 de um circuito integrado CMOS ( 2/3 CD4059). Para que n~ao ocorram
oscilac~oes na chave mec^anica, o ip-op torna-se uma
alternativa adequada e econ^omica. Com esta chave de
contato moment^aneo, a operac~ao de ligar e desligar e
realizada em dois toques na mesma chave, produzindo
um pulso isento de oscilac~oes.
O pulso gerado, segue para um segundo ip-op
(NE 555) que aplica um outro pulso para a contactora
de ligac~ao no ponto E, conforme as condico~es descritas
abaixo:
1) Se o controle de corrente da fonte n~ao estiver em
zero, o pulso n~ao e aplicado.
2) Se a tens~ao no banco de capacitores n~ao estiver
no mnimo igual a 30 Vdc a fonte n~ao e ligada.
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E. Lima Verde et al.
Figura 3. Circuito de protec~ao e comutac~ao ds contactoras.
A primeira condic~ao e monitorada pela variavel F,
atraves do comparador constitudo por 1/4 do circuito
integrado LM 324 (um quadruplo amplicador operacional linear)[2], produz um nvel 1 em sua sada se F 0,1 Vdc e 0 V dc se a condic~ao n~ao for obedecida. Esta
tens~ao monitorada, e proveniente do potenci^ometro de
controle de corrente. A segunda condic~ao e monitorada
pela variavel G, atraves de mais 1/4 do comparador do
circuito integrado LM324, com a condic~ao de que se a
tens~ao do banco de capacitores for 30V dc a sada
deste comparador tera nvel 1, caso contrario 0 Vdc.
O envio destes nveis de tens~ao ao restante do circuito da gura 3, que somados com uma condic~ao de
temporizac~ao, gera um nvel logico 1 para o acionamento da contactora principal da fonte (Ponto E). A
variavel A (gura 2) controla a operac~ao da contactora
de 30 Vac, sempre que a tens~ao do banco de capacitores
atingir 30 Vdc. A entrada X permite desabilitar a contactora de 30 Vac, sempre que esta variavel estiver em
nvel 1. Para desligar a fonte, o pulso de transic~ao de
nvel 1 para 0, produzido pelo ip-op ligado a chave
liga/desliga (atraves do inversor constitudo p^or 1/4 do
CD 4069), faz desabilitar o ip-op tornando a variavel
de sada E com nvel 0. E conveniente ressaltar que
ao conectar o cabo de forca a rede trifasica, um pulso
de inicializac~ao e produzido pela rede RC, constituda
pelo resistor de 1,5 K e pelo capacitor de 1,0 uF /16
Vdc ligado a porta OU (1/2CD 4001) na gura 3. Os
diodos emissores de luz (LED's), Ld1 e Ld2, monitoram o estado da fonte indicando que se o led Ld1 estiver emitindo luz, a fonte se encontra em condico~es
improprias para operar. Se o led Ld2 estiver emitindo
luz, a fonte encontra-se em perfeito estado para incio
de operac~ao. A ocorr^encia dos dois LED'S emitindo luz
n~ao e possvel, dada a conguraca~o do circuito. Ambos
os led's encontram-se em um mesmo encapsulamento,
com a cor vermelha para Ld1 e cor verde para Ld2.
Quando a fonte esta em operac~ao, outro circuito controla a operaca~o automatica dos segmentos de tens~ao
do transformador, atraves das contactoras. Este circuito eletr^onico esta representado na gura 4.
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Figura 4. Diagrama eletrico de operac~ao das contactoras.
No circuito da gura 4, os pontos D, C, B, e E s~ao
sadas de controle das contactoras. Uma delas seleciona
o segmento do transformador adequado, para a corrente
solicitada pelo potenci^ometro de controle da corrente
da fonte. A selec~ao se faz pelo circuito integrado LM
3914, que e um chip dedicado a indicadores do tipo
barra ou ponto, para uso de led's indicadores. Internamente este circuito integrado e constitudo por uma
serie de comparadores de tens~ao em cascata, com fundo
de escala ajustavel. Neste caso o fundo de escala esta
calculado para 1,2 Vdc, o que leva os pinos 18, 17 e 16
a comutarem quando atingida a tens~ao solicitada pelo
controle, que e respectivamente 60 Vac, 90 Vac e 120
Vac. O coletor do transistor Tip 122 (o/trans.) da
gura 4, inibe a corrente pelo banco dos transistores,
ate que uma outra contactora adequada seja acionada.
Durante este estado de inibic~ao o led Ld3 oscila, indicando a necessidade do operador aguardar um tempo de
30 segundos para prosseguir na regulagem de uma nova
corrente, dentro de um novo passo de tens~ao. Toda a
temporizac~ao e realizada pelo circuito integrado IC2,
sendo que a oscilac~ao do led e realizada por IC1 e habilitada por IC2. O ponto X desativa a contactora de
30Vac
A gura 5, mostra o circuito eletrico da tens~ao de
refer^encia, que compara a tens~ao proveniente do sensor
de campo magnetico.
O gerador de corrente constante necessita de uma
tens~ao de refer^encia estavel, ja que as utuaco~es na
tens~ao de refer^encia em funca~o da temperatura, podem
comprometer a estabilidade total da fonte de pot^encia.
Para minimizar os efeitos termicos na tens~ao de referencia, construmos dentro do proprio circuito integrado
(LM723)[3], uma c^amara termica responsavel por manter a temperatura interna, independente da temperatura externa (ao integrado LM723). Isto foi conseguido
por intermedio dos componentes internos depositados
ao substrato do chip, constitudo por A2, T1, T2 e
T3. O elo de realimentac~ao e, ent~ao, fechado quando
a sada do amplicador de erro (A2) e ligado a base
dos transistores T2/T3 (congurados em uma ligaca~o
do tipo Darlington), mantendo uma corrente prexada
em P3, que ao passar pelo transistor T3 aquece a pastilha a uma temperatura acima da temperatura ambiente. O transistor T1 atua como limitador de corrente,
controlado pela tens~ao proveniente do potenci^ometro
110
E. Lima Verde et al.
P3, ligado ao operacional A3 que monitora a tens~ao de
refer^encia. Qualquer mudanca neste valor de tens~ao,
altera a temperatura interna do chip, mantendo constante o gradiente termico entre o interior e o exterior do
chip. A modicac~ao no gerador de corrente constante
de pot^encia, e a substituic~ao deste Shunt pelo sensor de
campo ligado a um dos polos do gap do eletrom~a, pro-
duzindo desta forma uma tens~ao de amostragem efetiva
do campo no gap. Esta modicac~ao nos da uma medida
lquida do campo, n~ao importando se ha aquecimento
dos entreferros do eletrom~a, ou se o valor da resist^encia
do enrolamento da bobina do eletrom~a mudar com a
temperatura.
Figura 5. Diagrama eletrico da tens~ao de refer^encia.
II.3. Banco de Transistores
O controle de corrente na fonte e realizado atraves
de uma associac~ao em paralelo de 30 transistores, sendo
que quatro destes transistores atuam como excitadores
em uma congurac~ao do tipo darlington. Nesta congurac~ao e possvel obter valores elevados de corrente.
Os transistores de pot^encia utilizados s~ao da marca
Thoshiba, com as especicac~oes: Icmax = 15 A a 25
Æ C, Vce = 250V, ganho de corrente ( ) no intervalo de
55 a 160, e cujo modelo e o 2AS1303 PNP encapsulado
em um involucro do tipo SOT32.
O calor gerado no involucro dos transistores e eliminado atraves de um processo de refrigerac~ao. A rapidez
deste processo garante uma operac~ao termica segura
dos componentes, evitando assim uma possvel avalan-
che termica nos semicondutores, o que destruiria rapidamente todo o banco de transistores. Nesse sentido,
construmos um dissipador de calor com cavidade interna para circulaca~o de agua, e um sistema de refrigerac~ao a ar proveniente de ventiladores compactos e
silenciosos.
A resist^encia termica que apresenta o acoplamento
do involucro dos transistores com o dissipador de
alumnio, reduz a taxa de transfer^encia de calor para o
meio ambiente. A melhoria na performance desta taxa
de transfer^encia pode ser realizada com o uso de pasta
termica e isolantes de mica, bem menos espessos que os
convencionais. A escolha de transistores com ganho de
corrente () proximos, evita ao mnimo a diferenca de
corrente entre os transistores. Essa associac~ao pode ser
visualizada na gura 6.
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Figura 6. Banco de transistores (0nde R1=1k
, R2=100
, R3=47
, R4 a R30=0.22
/10W.
II.4. Sensor de Campo Magnetico
O sensor de campo magnetico, bloco 8 da gura 1,
e o responsavel pelas medic~oes de campo magnetico no
eletromagneto. Essas medic~oes, s~ao normalmente realizadas por pontas de prova baseadas no efeito Hall[4],
entretanto essas medidas podem, tambem, ser realizadas por um dispositivo semicondutor[5]. Um transistor
empregado para esta nalidade e o do tipo unijunc~ao,
muito usado como gerador de pulsos. Neste dispositivo o campo magnetico interage com as resist^encias
de interbase () provocando um ponto de disparo em
uma rede RC, em func~ao da intensidade do campo
magnetico estatico incidente. Esta propriedade e peculiar a frequ^encia do oscilador (F0 =400Hz), construdo
a base de um unijunc~ao, e tem sua frequ^encia modicada pelo campo magnetico. Podemos, ent~ao, dizer
que o circuito pode ser denominado de FCO, ou seja,
oscilador controlado por campo.
A gura 7, mostra o arranjo de um oscilador com
transistor do tipo unijunc~ao, ja adequado as nossas
medic~oes. O circuito integrado LM 723 esta projetado para atuar como um gerador de corrente constante, proporcionando uma carga linear no capacitor
C1, cujo efeito e uma rampa ascendente ate o momento
de disparo do transistor unijunc~ao. Quando o transistor, atinge o nvel de tens~ao de disparo Vc, atraves do
emissor ligado ao capacitor C1, o capacitor se descarrega rapidamente pelo emissor ate que a tens~ao em C1
venha atingir, a tens~ao de desligamento do transistor
Vd . Ocorrendo a remoca~o de curto sobre o capacitor C1, este volta carregar-se linearmente atraves do
gerador de corrente constante, iniciando um novo ciclo. Como consequ^encia desta operac~ao, surgem pulsos
de frequ^encia denida pela rede RC na sada Fo da gura 7. Este circuito e conhecido como oscilador de
relaxac~ao, em que uma rede RC controla a frequ^encia
de oscilac~ao. A mudanca da frequ^encia em func~ao do
campo magnetico, esta relacionada com a mudanca da
tens~ao de disparo do unijunc~ao, levando a uma comutac~ao em um tempo maior ou menor na rampa ascendente, e com isto mudando o valor da frequ^encia
do oscilador. O sinal de frequ^encia Fo e enviado ao
circuito da gura 8. O circuito desta gura, e constitudo de um monoestavel formado pelo NE 555, um
conversor tens~ao frequ^encia (LM2907) e um seguidor
de tens~ao CA3140[6]. O pulso proveniente do oscilador
unijunc~ao, por ter o seu perodo em nvel alto muito
estreito, deve ser aumentado de forma conveniente a
se tornar uma sequ^encia de pulsos, semelhante a uma
onda quadrada de ciclo de trabalho a 50%. Procedendo
desta forma, o sinal quadrado e aplicado ao conversor tens~ao-frequ^encia, que e constitudo de um segundo
monoestavel (que gera um pulso de largura proporcional a frequ^encia) e um integrador que converte esta
largura de pulso em uma tens~ao media. Desta forma a
tens~ao de sada, Vs, se relaciona com a frequ^encia pela
express~ao[2]:
VS = Vref :F0 :C4 :(P1 + R5 );
112
E. Lima Verde et al.
onde: Vref e a tens~ao de refer^encia, Fo a frequ^encia
de entrada, C4 o capacitor de temporizac~ao do monoestavel, P1 o potenci^ometro de ajuste da largura do
pulso (escala) e R1 o limitador do valor mnimo da largura do pulso. Substituindo os valores do circuito, a
express~ao acima, se torna igual a:
VS = K:F0 :P1 ;
onde K e uma constante.
Figura 7. Circuito eletrico do sensor de campo magnetico.
Figura 8. Conversor de frequ^encia-tens~ao.
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III
Sistema Interno de Refrigera
c~
ao
Os transistores de pot^encia trabalham na sua regi~ao
linear de operac~ao desprendendo uma grande quantidade de calor para o meio ambiente. A necessidade de
uma refrigerac~ao adequada se faz necessaria para manutenc~ao dos par^ametros dos transistores, como a tens~ao
entre base e emissor (Vbe). Esta barreira de potencial
natural da junc~ao do semicondutor do tipo P com o
tipo N, tende a variar o valor com o aumento da temperatura. O efeito da avalanche termica, na qual o semicondutor torna-se um condutor, leva-o rapidamente
a destruic~ao. O ponto de polarizac~ao depende de tr^es
par^ametros que expressam o cuidado com a elevac~ao da
temperatura do semicondutor[2], (ganho de corrente
do transistor), Icbo (corrente entre base e coletor) e Ib
(corrente de base).
O fator de estabilidade depende da variac~ao da corrente no coletor Ic atraves dos par^ametros S , S 0 e S 00,
onde S e a variac~ao diferencial da corrente no coletor,
em relac~ao a corrente base-coletor, S 0 e
Ic = S:Icbo + S 0:Vj + S 00 :;
onde Icbo e a variac~ao da corrente entre base e coletor,
Vj e a variac~ao da tens~ao na junc~ao e e a variac~ao
do ganho no transistor.
IV
Eletro
m~
a
O eletrom~a utilizado possui uma resist^encia de 35
,
a frio. O gap de ar tem dimens~ao longitudinal 42mm
e um di^ametro no polo 180mm. As caractersticas externas s~ao: altura 980mm, profundidade 690mm, largura 980 mm e massa 1000Kg.. Eletricamente suporta
uma tens~ao maxima de 200Vdc, produzindo um campo
maximo de 9kG, sob refrigerac~ao a agua.
V
113
uma carga de 35
sob uma tens~ao de 30Vdc e reticac~ao trifasica (180Hz), e um banco de capacitores de
ltragem com 16 capacitores de 12000F/250Vdc, totalizando 192000F/250Vdc.
Solucionamos o problema do aquecimento do banco
de transistores, construindo um dissipador de calor que
refrigera o banco de transistores por meio de circulac~ao
de agua e ar.
O sensor a transistor unijunc~ao mostrou-se sensvel
a campos magneticos baixos e altos. Na regi~ao de
campo baixo, a sensibilidade maxima do sensor satura
em torno de 1400 Gauss, entretanto apresenta boa linearidade desde 0 a 800 Gauss. Neste caso a face
mais sensvel do transistor unijunc~ao e perpendicular
as linhas de campo magnetico. Nessa congurac~ao n~ao
houve alterac~ao signicativa, ao utilizar ou n~ao um gerador de corrente constante para alimentar o sensor.
A Figura 9 mostra as medidas realizadas pelo sensor, alimentado por um gerador de corrente constante,
com o campo magnetico variando de 0 a 12000 Gauss. Verica-se, nessa gura, uma boa linearidade nas
regi~oes de 0 a 800 Gauss e de 1000 a 12000 Gauss. Neste
caso, o transistor unijuncÆ~ao foi colocado em um a^ngulo
de aproximadamente 10 , com relac~ao as linhas de
campo magnetico. O sensor nessa congurac~ao, apresentou uma resoluc~ao da ordem 10 2 V/kG. Essa congurac~ao parece ser a mais adequada para a realizac~ao
das medidas em toda a regi~ao de campo magnetico. O
graco da gura 09 foi obtido tomando como refer^encia
o campo magnetico gerado num eletromagneto de um
equipamento Bruker (Electron Spin Resonance) modelo
ESP 300. As tens~oes no sensor foram medidas por um
voltmetro Tektronix DMM254 com resoluc~ao de 10V
na regi~ao de 400mV.
Resultados
As contactoras apresentaram as seguintes tens~oes de
comutac~ao: 30 Vdc, 60 Vdc, 90 Vdc, e 120 Vdc, todas contnuas. Com a tens~ao inicial pre ajustada de 30
Vdc, a tens~ao no banco de capacitores variou mais de
duas vezes na comutac~ao do passo de tens~ao superior
(60Vdc), porem a tens~ao na carga (Eletroma) variou
de 0,06 Vdc, resultando em uma estabilidade de 0,2%.
A tens~ao de refer^
encia exibiu um coeciente termico
de 0,023 mV/ Æ C, nas condic~oes de: temperatura inicial, 28C; temperatura nal 70ÆC (maxima permitida
pelo CI LM723, veja gura 5) e variac~ao na tens~ao de
refer^encia de 1 mV em todo range termico. A tens~ao
de ondulac~ao, medida com um osciloscopio de tecnologia digital da marca Tektronix, cujo modelo e o TDS
340 foi de 0,25mV. As medidas foram efetuadas com
Figura 9. Sinal do sensor a transistor unijunc~ao a um campo
magnetico aplicado, colocado entre os polos de um eletromagneto, numa congurac~ao de aproximadamente 10Æ com
relac~ao as linhas de campo magnetico.
VI
Conclus~
ao
A fonte foi otimizada para controlar um eletromagneto
de imped^ancia caracterstica de ate 1
, que pode ser
114
utilizado em equipamentos de Resson^ancia Magnetica
Nuclear (RMN), podendo produzir correntes de 0 ate
150 A, estaveis, necessitando porem de instrumentos
compatveis com a resoluc~ao desejada.
A regulagem com o eletrom~a utilizado, apresentouse linear em toda faixa, proporcionando um controle
de facil ajuste. O par^ametro da estabilidade em corrente foi de 23ppm, valor proximo de 10ppm (teorico).
Esta estabilidade foi atingida com o eletrom~a ligado e
refrigerado em um perodo de 12 horas. Monitoramos
uma serie de medidas com correntes pre ajustadas na
gama de comutac~ao (30dc, 60Vdc, 90Vdc e 120Vdc)
sob uma carga do eletrom~a de 35
, utilizando-se um
multmetro Tektronix modelo DMM254 de 4 dgitos.
Para uma melhor sensibilidade e resoluc~ao recomendamos a utilizac~ao de um multmetro do tipo HP 3458
A de 8,5 dgitos na serie de medidas das correntes pre
xadas.
O sensor a transistor unijunc~ao mostrou-se sensvel
a campos magneticos baixos e altos, apresentando boa
linearidade nas regi~oes de 0 a 800 Gauss e de 1000 a
12000 Gauss, como pode ser visto na guras 9. Este ao
ser colocado em um ^angulo de aproximadamente 10Æ
em relac~ao as linhas de campo magnetico, apresentou
E. Lima Verde et al.
uma resoluc~ao da ordem 10 2 V/kG.
A fonte abre novas condic~oes para a construca~o de
outras partes do equipamento de RMN e introduz novas arquiteturas no controle da corrente e medic~ao do
campo magnetico.
References
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