aula 9 - módulo 1

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
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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
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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