Apostila Laboratório CEL

INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA
CAMPUS JOINVILLE
COORDENAÇÃO DE ELETROELETRÔNICA
UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
LABORATÓRIO
CICUITOS ELÉTRICOS
NEURY BOARETTO
JOINVILLE – 2010
Apostila Laboratório - Prof. Neury Boaretto
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CAMPUS JOINVILLE
COORDENAÇÃO DE ELETROELETRÔNICA
UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
AULA PRÁTICA 1
Objetivos
1.
Verificar o funcionamento do osciloscópio na medida de tensão e período
Material Usado
1 Multímetro digital
1 Matriz de pontos (protoboard)
1 Fonte cc
1 Osciloscópio duplo feixe
1 Gerador de funções
Procedimento Experimental
1.
OBTENÇÃO DO TRAÇO
1.1.
1.2.
O botão XY deve estar para fora
Posicione a chave seletora de base de tempo em 1ms/div
1.3.
Em SOURCE selecione CANAL 1 ou CANAL 2
1.4.
Selecione DC ou AC
1.5.
Selecione DUAL em MODE
1.6.
Posicione os controles verticais dos dois canais na metade do cursor
1.7.
Ligue o osciloscópio e ajuste os controles de brilho e de foco até obter um traço fino e nítido.
1.8.
Aguardar aproximadamente 1min. para que o osciloscópio atinja a condição normal de trabalho. Deverão
aparecer dois traços horizontais na tela (traço1 e 2). Caso isso não aconteça movimente um controle de posição
vertical de cada vez até localizar cada um dos traços.
1.9.
Movimente o controle de posição horizontal e observe o que acontece na tela.
2. MEDIÇÃO DE TENSÃO CONTINUA
2.1.
Ajuste a fonte CC em 10V usando o multímetro digital.
2.2.
Conecte a ponta de prova em um dos canais (CH1 ou CH2) e posicione a chave de entrada, CA-GND-CC
em GND para estabelecer o zero de referencia. Em seguida coloque a chave em CC no canal selecionado. Se
certifique que a ponta de prova está em 1X e VAR todo horário.
2.3.
Posicione a chave de ganho vertical em 5V/div e meça a tensão da seguinte forma:
tensão medida = nº de divisões (N) na vertical x posição da chave seletora de ganho vertical
2.4.
Coloque as medidas na tabela 1.
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COORDENAÇÃO DE ELETROELETRÔNICA
UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
Tabela 1: Medindo 10V CC
Posição da chave de ganho vertical
5V/Div
1V/Div
2V/Div
2.5.
2.6.
Numero de Divisões
Valor Medido
Qual das posições é a mais indicada para medir a tensão em questão? Justificar.
Repita para 5V ajustado com o multímetro digital.
Tabela 2: Medindo 5V CC
Posição da chave de ganho vertical
5V/Div
1V/Div
2V/Div
Numero de Divisões
Valor Medido
3. MEDIDA DE TENSÃO ALTERNADA
3.1.
Ligue uma das entradas (Canal CH1) do osciloscópio na saída do gerador de funções (output 50 Ohms).
Ajuste a freqüência em aproximadamente 500Hz e a amplitude (AMP VAR) no máximo valor.
3.2.
Ajuste o ganho vertical (VOLTS/DIV) em 5. Se certifique que VAR está todo horário.
3.3.
Ajuste a base de tempo (TIME/DIV) em 1ms/Div. e meça a amplitude de pico a pico da onda, anotando o
valor na tabela 3.
3.4.
Mude o ganho vertical para 1Volt/Div. e meça novamente a tensão. Anote na tabela 3.
3.5.
Mude o ganho vertical para 2Volt/Div. e meça novamente a tensão. Anote na tabela 3.
Tabela 3: Medindo valor de pico e pico a pico com saída do Gerador de Funções no máximo.
Posição da chave de ganho vertical
5V/Div
1V/Div
2V/Div
Numero de Divisões
VPP(V)
VP(V)
3.6.
Posicione VOLTS/DIV em 1Volt/Div e ajuste a amplitude da saída de forma que a onda ocupe 4
divisões (portanto 4VPP). Mude Volts/Div para 2V/Div e preencha:
medida=____________(n0 de divisões na vertical)x__2__(Volts/Div)= ______
4. USANDO OS DOIS CANAIS
4.1.
Ligue um dos canais (CH1) na saída senoidal do gerador de funções do modulo e o outro (CH2) na saída
de onda quadrada.
4.2.
Coloque MODE em DUAL . O que é mostrado?
4.3.
Coloque MODE em CH1. O que é mostrado?
4.4.
Coloque MODE em CH2. O que é mostrado?
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COORDENAÇÃO DE ELETROELETRÔNICA
UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
5. MEDIDA DE TEMPO
5.1.
Ajuste o gerador de funções do item 3 no valor máximo e em 1KHz senoidal. Inicialmente ajuste
TIME/DIV em 1ms. Conte o numero de divisões que um período do sinal ocupa na horizontal, e determine o
período por:
Tempo medido= N0 de divisões na horizontal x TIME/DIV
Anote o resultado na tabela 4.
5.2.
Repita para TIME/DIV= 0.5 e para TIME/DIV=0.2
Tabela 4: Medindo o período para diferentes posições do ganho horizontal
Posição da chave de ganho horizontal
1ms/Div
0.5ms/Div
0.2ms/Div
5.3.
5.4.
Numero de Divisões na horizontal
Tempo (ms)
Qual dos ajustes da tabela 4 é mais adequado para medir o período da onda de 1KHz? Justificar.
Repita o item 5.2 para um sinal de 200Hz, especificando qual o TIME/DIV que você usou.
Tabela 5: Medindo o período de um sinal de 200Hz
Posição da chave de ganho horizontal
5.5.
Numero de Divisões na horizontal
Tempo (ms)
Repita o item 5.2 para um sinal de 10KHz, especificando qual o TIME/DIV que você usou.
Tabela 6: Medindo o período de um sinal de 10KHz
Posição da chave de ganho horizontal
6.
Conclusões
Bibliografia:
FATEC-SB – Rômulo de Oliveira Albuquerque
Disponível em www.eletronica24h.com.br
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Numero de Divisões na horizontal
Tempo (ms)
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UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
AULA PRÁTICA 2
CIRCUITO RC COM C.I. 555
Material Necessário
1
Fonte
CC,
1
Multímetro
digital,
1
Matriz
de
pontos,1
CI
555,
Resistores:470/1K/2K2/10K/33K/220K, Capacitor: 100uF, 1 Diodo 1N4001, 1 LED vermelho.
Introdução Teórica
É um C.I muito versátil, sendo usado em todas as áreas de eletrônica, sendo um circuito misto
tem internamente circuitos analógicos como o operacional e circuitos digitais como o flip flop.
Basicamente é usado como astável, monoestável ou Schmitt Trigger. A figura 1a mostra a
pinagem do CI no encapsulamento DIP de 8 pinos e a figura 1b o diagrama de blocos interno do
555.
(a)
(b)
Figura 1: CI 555 ( a ) pinagem ( b ) Diagrama de blocos interno
Na figura 1a os pinos tem o signficado:
1 – GND, 2 – Trigger (Disparo), 3 – Saída, 4 – Reset, 5 – Controle de tensão, 6 – Threshold
(Limiar), 7 – Descarga. 8 - VCC
Os resistores R (5K) formam um divisor de tensão, em cada um tem uma tensão de VCC/3. Os
principais elementos desse diagrama de blocos são:
Comparadores (1): Num comparador a saída será alta (nível lógico 1 ou VCC) se V+ > V- e será
baixa (nível lógico 0 ou 0V) se V+ < V-. A figura 2a mostra um comparador com a saída alta e a
figura 2b com saída baixa.
Figura 2: Comparadores
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UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
Operação Astável
O circuito básico é o da figura 3a, sendo a figura 3b o mesmo circuito considerando o diagrama de
blocos interno.
(a)
(b)
Figura 3: Astável ( a ) Circuito básico ( b ) Diagrama de bloco
Figura 4: Formas de onda no astavel ( a ) no capacitor ( b ) na saída
Os tempos alto (TH) e baixo (TL) são calculados por:
TH = 0,69.( RA + RB ).C e
TL = 0,69.RB.C
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UNIDADE CURRICULAR: CIRCUITOS ELÉTRICOS
Observe que o tempo alto é maior que o tempo baixo, pois a carga se dá por (RA + RB) e a
descarga por RB. Caso se deseje tempos iguais deve-se impor RB muito maior do que RA, sendo
que RA deve ter valor de pelo menos 1K para que o transistor interno não sofra danos.
As expressões de TH e TL podem ser generalizadas para :
TH = 0,69.RCarga.C e TL = 0,69.RDescarga.C onde RCarga é a resistência equivalente que C “vê” durante
a carga e RDescarga é a resistência equivalente que C “vê” na descarga, desta forma é possível,
modificando os caminhos de carga e descarga ter TH diferente de TL.
Procedimento Experimental
1. Para o circuito da figura calcule o tempo que o LED fica acesso e apagado, anote os valores na
tabela I.
Tabela I: Tempos calculados
Tempos Calculados
T(aceso)
T(apagado)
Figura 5: Circuito astável parte experimental - tempos simétricos
2. Monte o circuito da figura 5 de acordo com sugestão de layout da figura 6. Meça os tempos que
o LED fica aceso e apagado anote na tabela II.
Tabela II: Tempos medidos
Tempos Medido
T(aceso)
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T(apagado)
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Figura 6: Sugestão de montagem na MP do circuito da figura 5- dispositivos fora de escala
3. Compare os tempos calculados com os medidos e escreva uma conclusão.
4. Para o circuito da figura calcule o tempo que o LED fica acesso e apagado. anote os valores na
tabela III.
Tabela III: Tempos calculados
Tempos Calculados
T(aceso)
T(apagado)
Figura 7: Circuito astável parte experimental - tempos assimétricos
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5. Monte o circuito da figura 7 de acordo com sugestão de layout da figura 8 . Meça os tempos
que o LED fica aceso e apagado anote na tabela IV.
Tabela IV: Tempos medidos
Tempos Medido
T(aceso)
T(apagado)
Figura 8: Sugestão de montagem na MP do circuito da figura 5- dispositivos fora de escala
6. Baseados nos cálculos e medidas escreva as suas conclusões.
Bibliografia
Utilizando Eletrônica com AO-SCR-TRIAC-UJT-PUT-CI555-LDR-LED-FET-IGBT Rômulo
Oliveira Albuquerque e Antonio Carlos Seabra - Editora Erica
.
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AULA PRÁTICA 3
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AULA PRÁTICA 4
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AULA PRÁTICA 5
CIRCUITO RC - SÉRIE
OBJETIVOS: Verificar, experimentalmente, o comportamento de um circuito RC - série.
PARTE PRÁTICA
MATERIAIS NECESSÁRIOS
Gerador de Funções
Osciloscópio analógico
Resistor 220Ω. Capacitor 680nF
A Figura 1 mostra um Circuito Capacitivo que consiste numa R e num C em série. Uma vez que o
Capacitor se opõe à alteração da Tensão e armazena energia, que provém da Fonte de Alimentação, em
Forma de Campo Elétrico, a Tensão do Capacitor vC está atrasada de 90° em relação à Corrente do
Capacitor iC e está atrasado do Ângulo de Fase Φ em relação à Tensão de Fonte de Alimentação v.
Figura 1: Relação entre a Tensão e a Corrente (V-I) de um Circuito RC
Para o circuito da Figura 2 calcule os valos das grandezas solicitadas e preencha na tabela 1, valores RMS
para tensão e corrente.
Vc (V)
Vr (V)
Vt (V)
Xc (Ω)
Z (Ω)
Teórico
Prático
Tabela 1
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I (A)
Θ(º)
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Preencha as grandezas solicitadas na tabela 1, valores RMS para tensão e corrente.
Comente os resultados:
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AULA PRÁTICA 6
POTÊNCIA COMPLEXA
OBJETIVOS:
•
•
Medir potência ativa, reativa, aparente e fator de potência (cosφ)
Corrigir o fator de potência do motor para 0.92.
MATERIAIS NECESSÁRIOS
Motor monofásico 1/4 cv
Bancada de Eletrotécnica Industrial
1. Com os valores especificados na figura 1 calcule a potência ativa, reativa, aparente
entregue pela rede de energia para o motor funcionando com carga nominal e a vazio e
complete a tabela abaixo:
Nominal
Vazio
Tensão(V)
In (A)
F.P.
S (VA)
P (W)
Q (VAR)
Io (A)
F.P.
S (VA)
P (W)
Q (VAR)
220 V
Tensão(V)
220 V
Figura 1 – Motor WEG ¼ cv
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Potência Mecânica
(HP) e (kW)
0,25HP e 0,18 kW
Potência Mecânica
(HP) e (kW)
0 HP e 0 kW
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2. Utilizando voltímetro e amperímetro, meça a tensão e a corrente entregue ao motor sem
carga (a vazio) e calcule a potência aparente.
V=__________V
I=_____________A
S=____________VA
3. Inserir um capacitor de 30μF em paralelo com o motor e refazer as medidas de tensão e
corrente e calcule a potência aparente.
V=__________V
I=_____________A
S=____________VA
4. Utilizando um watímetro, meça a potência ativa entregue ao motor sem carga (a vazio).
P=_________W
5. Com os valores medidos complete a tabela abaixo:
Vazio, sem
capacitor
de 30μF
Tensão(V)
Io (A)
F.P.
S (VA)
P (W)
Q (VAR)
Com
capacitor
30μF
Tensão(V)
Io (A)
F.P.
S (VA)
P (W)
Q (VAR)
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Potência Mecânica
(HP) e (kW)
0,25HP e 0,18 kW
Potência Mecânica
(HP) e (kW)
0,25HP e 0,18 kW
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6. Compare os resultados obtidos e comente os resultados.
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7. Calcule o valor de um capacitor para ser colocado em paralelo com o motor da figura 1
funcionando com carga nominal, para corrigir o fator de potência para 0,92.
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