aula 9 - módulo 1
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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 9 MÓDULO - 1 ANÁLISE COM POTENCIÔMETROS Dimensionamento com malhas série Dimensionamento com malhas série-paralelas. Análise de defeitos com potenciômetros ANÁLISES COM RESISTORES VARIÁVEIS/AJUSTÁVEIS PARA ENTENDER O FUNCIONAMENTO DE SEMICONDUTORES E PRINCIPALMENTE TRANSISTORES. Os resistores variáveis ou ajustáveis, podem ser vistos na figura 1, onde podemos destacar o seguinte: Na figura 2, podemos ver os circuito série formado por um resistor de 1k e um potenciômetro de 2k. A figura 2 B figura 3 1kW + 12V + 12V 4V 1kW 8V - - 4V Figura 1a: Resistores variáveis também chamados de potenciômetros. São resistores que continuamente são manipulados e servem para alterar determinada condição (Ex: volume, brilho, contraste, etc.). Figura 1b: Resistores ajustáveis também chamados de TRIMPOTs. São componentes ajustados de fábrica sendo que após algum tempo de uso, necessitam de alguma nova calibragem, compensando acomodações de determinados componentes. Encontram-se em geral, dentro dos aparelhos, sendo que sua manipulação poderá ser feita somente por pessoal técnico habilitado. Estes resistores variáveis mecanicamente, estão deixando de ser utilizados nos equipamentos atuais, devido aos controles serem feitos por Chaves "UP & DOWN", ligadas a um microprocessador, que memoriza determinado comando. Os resistores ajustáveis também estão sendo substituídos pelos EVR's (Electronic Voltage Resistor's), que nada mais são do que memórias resistivas que estarão ligadas ao microprocessador, ou integrados de processamento geral, que registram ou gravam determinada tensão. Através de determinados códigos de acesso, estes ajustes poderão ser modificados. APESAR DOS POTENCIÔMETROS E TRIMPOTS E S TA R E M D E S A PA R E C E N D O C O M O COMPONENTES INDIVIDUAIS, SUA LÓGICA DE FUNCIONAMENTO TORNA-SE FUNDAMENTAL ELETRÔNICA 2kW 4V 1kW 1kW Devemos sempre considerar o valor fornecido para o potenciômetro como valendo para toda sua pista. Estando o cursor no meio do potenciômetro, seu valor será metade do especificado para cima, e metade para baixo (potenciômetro linear). Assim, teremos no caso da figura 2, dois resistores de valores iguais em 1k (veja figura 3). Se colocarmos tensões do circuito da figura 3, teremos que trabalhar com 3 resistores de 1k, sendo que cada um receberia uma tensão de 4 volts, significando que no cursor do potenciômetro haveria um potencial de 4 volts e logo acima deste, um potencial de 8 volts. Na figura 4a, temos o cursor do potenciômetro ligado à referência negativa, significando que apenas metade desse componente seria válido para os circuito. A figura 4b, mostra detalhes do que aconteceria com o potenciômetro. figura 4a + 12V figura 4b 1kW + 12V - - 6V 1kW 2kW 6V 1kW 6V 1kW ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 91 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA Estando o cursor no centro do potenciômetro, podemos dizer que o potencial negativo, ou seja, zero volt, será ligado também ao cursor. Metade do potenciômetro estaria "curto-circuitado" ao negativo, e a outra metade de 1k, manteria-se em série com resistor de cima. Assim, teríamos dois resistores em série iguais, e cada um recebendo a mesma queda de tensão, que no caso é de 6 volts. Deslocando agora o cursor do potenciômetro para cima, vemos que o valor deste para o circuito, fica somente em 500 ohms, sendo que o restante (1,5 k) fica "curto-circuitado" pelo cursor. Assim temos o resistor de 1k em série com o resistor de 500 ohms (potenciômetro), resultando em uma tensão de 4 volts entre os componentes. figura 4c + 12V - figura 4d 8V + 12V 1kW - 4V 4V 12V 1kW 0V 0V 0W 500W 2kW 2kW 2kW 1,5kW Na figura 4d, temos o cursor totalmente virado para o lado de cima, onde a resistência equivalente para potenciômetro agora de zero ohm (o potencial negativo da fonte está sendo transferido para o lado de baixo do resistor de 1k). Assim, a tensão de 12 volts fica sobre o resistor de 1k e a tensão entre os dois componentes passa a ser de zero volt. Na figura 4e, vemos o deslocamento do cursor do potenciômetro para baixo até deixar ¾ do potenciômetro atuante no circuito. Assim, teremos em série com um resistor de 1k, um resistor de 1,5k, onde calculando as proporções, teremos a fonte de 12 volts dividida por 2,5, resultando em 4,8 volts. Esta tensão cairá no menor valor resistivo, que no caso é o resistor de 1k, sendo que o restante da tensão (7,2 volts) cairá sobre o potenciômetro. Assim, a tensão no ponto central dos dois componentes passa a ser de 7,2 volts. figura 4e + 12V - 4,8V figura 4f + 12V 1kW - 7,2V 7,2V 4V 1,5kW 1kW 8V 8V 2kW 2kW 500W Finalmente na figura 4f, temos o resistor de 1k em série com valor completo do potenciômetro (2k), gerando uma tensão de 8 volts entre os componentes. Na figura 5, temos um novo circuito, onde podemos ver dois potenciômetros de 2k em série, formando 92 MÓDULO - 1 um circuito divisor de tensão. Na figura 5a, mostramos que no caso do cursor do centro, haverá para cada potenciômetro um valor figura 5 + 12V figura 5a 2kW P1 P1 + 12V - 1kW 6V - 6V 6V P2 P2 1kW 2kW equivalente de 1k, sendo que a tensão de queda será idêntica para os dois (6 volts). Assim, a tensão entre os dois potenciômetros será de 6 volts. Na figura 5b, podemos ver que deslocando o cursor do potenciômetro P1 para cima, terá como resultante para P1 o valor de 2k que ficará em série com a resultante de 1k do potenciômetro P2. Assim, teremos uma tensão de queda de 4 volts para P2 e de 8 volts para P1. a tensão entre os componentes fica em 4 volts. figura 5b + 12V figura 5c P1 2kW 8V 4V + 12V - 4V P1 2kW 12V P2 P2 1kW 2kW 1kW Na figura 5c, deslocando o cursor do potenciômetro P1 totalmente para baixo, levando a tensão de 12 volts, para o ponto central entre os dois componentes. Toda a tensão da fonte ficará aplicada na metade do valor do potenciômetro P1. Na figura 5d, temos um deslocamento do cursor do potenciômetro P1, totalmente para baixo, e do cursor P2 totalmente para figura 5d cima, indicando que a fonte foi colocada em curto, situação que não P1 pode ocorrer; caso ocorra, + 12V haverá uma corrente CURTO muito alta, que danificará o ponto de contato dos cursores com a pista dos P2 potenciômetros, ou até queima da fonte por corrente excessiva. ANÁLISE DE DEFEITO COM POTENCIÔMETROS SÉRIE Na figura 6, podemos ver três proposições de 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 figura 6 2 1 + 12V 50V MÓDULO - 1 3 50V P1 P3 P6 100kW 100kW 100kW 30V + 50V - 4V P4 - 50V + 50V P7 - 100kW 100kW 20V P2 100kW defeitos utilizando potenciômetros ligados em série. Tente encontrar os componentes defeituosos apenas pela análise das tensões nos círculos. 50V P5 P8 100kW 100kW existe proporção entre eles, mas a tensão de queda de 20 volts sobre o potenciômetro P5, indica que o cursor dele está aberto, como mostra a figura 8b. Respostas dos exercícios 3) No exercício de análise de defeito 3, temos 3 potenciômetros de mesmo valor e todos "curto1) Na figura 7a, podemos ver que o potenciômetro circuitados". É claro que circuito não pode ser feito, P1 está "curto-circuitado" devendo gerar uma pois apresentaria curto na fonte de alimentação, tensão de 12 volts abaixo dele (como indicado no produzindo corrente altíssima, como ilustrado na quadrado). Mas, a tensão medida para este ponto figura 9a. Apesar disto, o circuito não apresentou foi de 4 volts, indicando que apesar do consumo excessivo, onde encontramos 50 volts em potenciômetro estar com cursor posicionado para todos pontos de medição. Podemos afirmar então "curto", na verdade não está, sendo válido para os que o cursor do último potenciômetro P8, está circuito, o que o valor completo do potenciômetro. A aberto, pois recebe toda a queda de tensão da fonte figura 7b, mostra bem o que está acontecendo, pois de alimentação. podemos dizer que o cursor do potenciômetro, não figura 9a figura 9b 3 está contatando sua pista ficando em aberto (o 50V P6 P6 cursor). 0kW figura 7a 1 50V CURSOR + 12V + 12V P1 - 4V 12V P1 ABERTO - 1/2 P2 50kW 50kW figura 8a figura 8b P3 + 50V P3 100kW 30V 16,6V 50kW P4 - 50kW 20V CURSOR 0V P5 0W ELETRÔNICA 30V + 50V P4 - - P7 0kW ABERTO P5 100kW + 50V - P7 0kW 50V CURSOR 4V 1/2 P2 100kW + 50V 100kW 2) Neste defeito, temos o potenciômetro P3 ajustado para máxima resistência, P4 ajustado para média resistência, enquanto P5 está ajustado para mínima resistência, como podemos ver pela figura 8a. Assim, deveremos ter zero volt logo acima de P5 e 16,6 volts do lado de cima de P4. Mas, o que encontramos de tensão foram 20 volts acima de P5 e 30 volts acima de P4. Como temos uma queda de tensão de 20 volts sobre P3 e queda de tensão de 10 volts sobre P4, podemos dizer que até aqui, 2 0kW figura 7b 20V ABERTO P8 P8 0kW 100kW A N Á L I S E S S É R I E - PA R A L E L A S C O M POTENCIÔMETROS Na figura 10, temos uma malha série-paralela envolvendo dois potenciômetros de 200k cada um, e 2 resistores de 100k (cada). Na figura 10a, podemos dizer que os cursores dos potenciômetros estão no centro, sendo que assim, deveremos encontrar as tensões nos pontos A, B e C. Podemos interpretar os potenciômetros como dois resistores de 100k, mantendo a ligação dos cursores dos potenciômetros. Assim, temos como resultante a figura 10b, onde são configuradas malhas série-paralelas, até certo ponto simples. Somando o valor resistivo de R1 com o lado superior do potenciômetro P1, teremos um valor equivalente de 200k. O mesmo poderemos fazer, somando o valor resistivo de baixo de P2 (100k) com valor de R2 (também 100k) resultando em 200k ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 93 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA figura 10 + 12V figura 10a R1 P2 100kW 200kW R1 - figura 10b R2 - figura 10c 1/2 P1/R1 1/2 P2 200kW 100kW B Req 66,6kW + 12V - 6V B 1/2 P1 1/2 P2/R2 Req 100kW 200kW 66,6kW Assim, a tensão resultante no meio dos resistores, fica definida em 6 volts, que é a mesma tensão do ponto B. Sabendo dessa tensão, podemos calcular a tensão no ponto A e C. Assim, na figura 10d, temos 6 volts no cursor de P1, sendo que o lado de cima dele, possui uma resistência de 100k ligada em série com R1, também de 100k. Isso significa que teremos a mesma figura 10d tensão entre as R1 P2 resistências, ou seja, 100kW 200kW + 12V 3 volts para cada. 9V Assim, fica definido 3V C A para o ponto A, a B tensão de 9 volts. R2 6V P1 O cálculo da tensão 100kW 200kW do ponto B, funciona da mesma maneira, pois temos o lado de baixo de P2 com 100k em série com R2, também de 100k. Assim haverá uma queda em cada um de 3 volts, ficando definida esta tensão para o ponto C. figura 11 Na figura 11, vemos R1 P2 que o cursor de P1, 100kW 200kW f o i deslocado + 12V totalmente para A C cima, o que desequilibra a B R2 P1 malha. Assim, 100kW 200kW devemos definir as 94 100kW 100kW de resistência equivalente. Assim, conseguimos formar a malha da figura 10c, que apresenta no lado de cima, um resistor de 200k em paralelo com 100k, resultando em 66,6k. O mesmo acontecerá para malha de baixo, ou seja, teremos um valor de 100k em paralelo com 200k, gerando também uma equivalência de 66,6k. + 12V P1 C R2 100kW 100kW 200kW 100kW B A C B P2 100kW + 12V - A P1 MÓDULO - 1 100kW novas tensões para os pontos A, B e C. Podemos concluir de imediato, que as tensões do pontos A e B são iguais (como mostrado na figura 11b), o que significa dizer que o potenciômetro P1 tem sua resistência figura 11b total de 200k ligada ao R1 P2 negativo. Para o lado 100kW 100kW positivo, fica somente + 12V R1 com seu valor de P2 A=B 100k. Do lado direito 100kW C d a m a l h a , P1 R2 continuamos a ter o 200kW 100kW potenciômetro P2 ligado com cursor no ponto central, indicando que teremos 100k para cima e 100k para baixo. O lado de baixo de P2 com 100k, será somado ao resistor R2 de 100k. A figura 11c, mostra resultante das malhas paralelas de cima (100k com 100k) resultando em uma resistência equivalente de 50k, e no lado de baixo, onde temos dois resistores equivalentes de 200k, ligados em paralelo. A malha paralela de baixo resultará em uma resistência equivalente de 100k. figura 11c + 12V - 8V figura 11d Req R1 P2 50kW 100kW 200kW A=B + 12V - 8V A B 8V 4V C Req P1 R2 100kW 200kW 100kW Para o cálculo da tensão resultante na malha, ficamos com uma tensão de 8 volts entre os dois resistores equivalentes, correspondendo aos pontos A=B (figura 11d). Assim, fica faltando definir apenas a tensão no ponto C que no caso será metade da tensão de 8 volts, pois teremos a mesma queda de tensão no lado de baixo de P2 (100k) e sobre R2. Fica definido então, 4 volts para o ponto C. ANÁLISES DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELAS COM POTENCIÔMETROS Na figura 12, temos uma série de circuitos ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA
