Painel para análise de circuitos resistivos CC

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Painel para análise de circuitos resistivos CC
(Revisão 00)
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Objetivo
O “painel para análise de circuitos resistivos CC” tem por objetivo auxiliar os
estudantes do Ensino Médio e do Ensino Superior que poderão efetuar práticas
relacionadas à associação de resistores (série, paralela e mista), bem como, a análise
de circuitos eletrônicos em corrente contínua usando as leis básicas de análise de
circuitos: Lei de Ohm, Lei de Kirchhoff das Tensões ou Malhas e a Lei de Kirchhoff das
Correntes ou Nós, a partir do uso de um enfoque prático da aplicação destas leis.
Descrição do Painel para análise de circuitos resistivos CC
O “Painel para análise de circuitos resistivos CC” consiste de um painel
composto por resistores, chaves, LEDs e duas fontes de alimentação. A partir das
diversas combinações possíveis para acionamento das chaves inseridas no circuito
elétrico é possível obter leituras de tensão e corrente em diversos pontos do circuito
de acordo com as associações de resistores obtidas a partir destas. Este ambiente de
experimentação contempla três instâncias onde cada um dos painéis dispõe de valores
resistivos e combinações diferentes entre eles.
A estrutura básica do painel é apresentada na imagem a seguir.
Figura 01: Estrutura básica Painel para análise de circuitos resistivos CC
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Figura 02: Parte traseira do painel CC
Componentes de construção do painel
Uma vez que, se trata de um experimento remoto, todos os componentes são
reais, ou seja, são componentes comerciais e estão instalados fisicamente no painel.
Em termos de componentes o painel é implementado a partir de:
−
02 fontes de alimentação;
−
07 resistores;
−
07 chaves para controle e configuração dos circuitos desejados;
−
07 amperímetros digitais;
−
02 voltímetros digitais;
−
07 painéis de com 6 leds cada;
−
01 barra de leds de 10 segmentos.
Fontes de alimentação
São utilizadas duas fontes de alimentação de corrente contínua: uma de 12V e
outra de 5V. A figura 03 apresenta o esquema de conexão das fontes de alimentação
ao painel de análise CC. O objetivo do uso de duas fontes é o de dar mais versatilidade
do experimento remoto.
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Figura 03: Diagrama de conexão das fontes de alimentação
Resistores
No painel estão implementados sete resistores, são eles: R1 e R6 = 330Ω, R2
220Ω, R3 e R7 560Ω, R4 e R5 120Ω. Optou-se por resistores com potência de 3W, pois,
estes apresentam uma dimensão maior e são mais visíveis mediante o uso da câmera
de visualização do painel. Também porque se pretende apresentar aos estudantes o
“código de cores” e estimular a interpretação do mesmo. A opção foi por resistores
com tolerância de 5%, porém, estes poderão ser alterados para outros valores, ou com
valores de tolerância diferentes.
Figura 04: Diagrama de conexão das fontes de alimentação
Chaves com barras de leds
O circuito conta com sete chaves para ajustar as configurações desejadas no
painel. A fim de, facilitar a visualização em cada chave está instada um barra com seis
leds que sinalizarão se a chave estará acionada ou não naquele ponto do circuito. Para
manter o efeito da intensidade da corrente existe um controle de corrente nos leds.
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Assim, de acordo com a intensidade da corrente os leds brilham mais ou menos,
entretanto, o primeiro led sempre ficará com intensidade máxima para indicar a chave
acionada e principalmente para ter uma referência de iluminação dos leds adjacentes.
As figuras 05 e 06 representam as situações de chave acionada ou não.
Figura 05: Diagrama de conexão das fontes de alimentação
Os leds ligados sinalizam chaves ligadas fechando o circuito:
Figura 06: Diagrama de conexão das fontes de alimentação
Amperímetros e voltímetros
O painel contempla sete amperímetros e dois voltímetros digitais em algumas
secções do circuito, a fim de, facilitar a visualização das medições dos valores de
tensão e corrente no circuito. As grandezas obtidas a partir da leitura através destes
dispositivos serão coletadas e fornecidas para os usuários, na forma de feedback.
Figura 07: Diagrama de conexão das fontes de alimentação
Barra com dez leds
O painel também contempla uma barra com dez leds, a fim de, incrementar o
efeito visual e realçar as variações de tensão do circuito. Funciona semelhante aos VU
de leds dos aparelhos de sons.
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Figura 08: Diagrama de conexão das fontes de alimentação
Diagrama elétrico
A figura 09 apresenta o diagrama elétrico do “Painel para análise de circuitos
resistivos CC”.
Figura 09: Diagrama elétrico do “experimento quadro elétrico” incluindo medidores
Referências: