utilizando o multisim - Engenharia da Computação

laboratório de tecnologia
Instituto
Newton C. Braga
www.newtoncbraga.com.br
ensino
médio
ensino
fundamental
disciplina
tecnologia
UTILIZANDO
O MuLTISIM
Introdução ao Multisim
Software de Simulação de Circuitos da National Instruments
ESCOLA:
profº:
ALUNO:
SÉRIE:
Nº
Instituto
Newton C. Braga
pv010 - INTRODUÇÃO AO MULTISIM
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INTRODUÇÃO
O Multisim é uma das ferramentas mais populares entre os projetistas de circuitos eletrônicos.
Antigamente este software saia com o nome de Electronics Workbench ou EWB, tendo mudando o
nome para Multisim com a sua aquisição pela National Instruments. Existem duas versões básicas, a
Multisim Professional para usuários experientes e a Multisim Educational para hobistas e estudantes
de eletricidade, eletrônica e computação. Para o nível fundamental e médio usamos temos o Multisim
Educacional Versão 11.0. Os alunos interessados podem baixar a versão demo válida por 30 dias no
site da National Instruments do Brasil em http://digital.ni.com/express.nsf/bycode/braf3i. Este software
conta atualmente com a versão em português.
Começando pelo Multisim 11.0
Em sua versão 11.0, o Multisim é o programa pelo qual começamos nosso curso, dada sua utilidade imediata tanto para os ainda iniciantes e estudantes, como para os profissionais que desejam
dominar um software de grande potencial para a criação de projetos em sua empresa.
O Multisim 11.0 é o primeiro simulador de circuitos interativo do mundo. Uma outra característica
muito importante é que o circuito pode ser modificado durante a simulação de modo a permitir que o
aluno ou o projetista veja o que acontece quando isso é feito.
Um ponto importante quando se projeta e simula um circuito num software é ter a garantia que
ele conheça os componentes usados. O Multisim tem uma biblioteca com mais de 16 000 componentes. Cada componente dessa enorme base de dados pode ser localizado facilmente e todos podem
ser usados sem problemas num mesmo circuito.
Outra característica do Multisim que merece ser ressaltada é o fato dos componentes serem
interativos e animados.
Por interatividade entendemos o fato de que os componentes podem ter seus valores alterados
instantaneamente num projeto, mesmo durante a simulação, permitindo ao projetista ver o que acontece. Por animação entendemos o fato de que LEDs, Lâmpadas, Displays de 7 segmentos mudam a
sua aparência na tela quando são devidamente excitados.
Para cada componente é possível ainda fixar os parâmetros de funcionamento permitindo que o
valor real seja obtido somente depois que se tenha certeza de que o circuito funciona.
Para os que gostam de trabalhar em equipe, o Multisim permite o compartilhamento de um
projeto via Internet. Com o Multisim Internet Design Sharing é possível fazer com que projetistas em
diversos lugares trabalhem ao mesmo tempo num único projeto.
Uma vez instalado no seu computador o Multisim 11.0 (versão educacional, profissional ou
demo), o leitor pode clicar no ícone de abertura para obter a tela inicial do programa que é a mostrada
na figura 1.
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Figura 1—Tela de
abertura do Multisim 11.0. (Versão em
inglês)
Nessa tela destacamos as seguintes áreas de controle e trabalho.
Menu principal
Ferramentas para gravar, salvar ou imprimir
Informação sobre o status do programa
Ferramentas do Multisim
Ferramentas de componentes e instrumentos reais
Ferramentas de componentes básicos e acessórios ideais
Chave de ativação do circuito (I/O)
Área de trabalho
Barra de rolagem vertical
Barras de instrumentação virtual
Barra de rolagem horizontal
Nome do circuito em projeto
Barra de ferramentas do sistema operacional
Comandos para maximizar, fechar ou reduzir
Uma vez que essa tela tenha sido aberta, podemos começar justamente colocando na área de
trabalho alguns componentes virtuais para a montagem de um circuito muito simples.
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Primeira Fase – Um capacitor e um Resistor na Área de Trabalho
Na barra de componentes genéricos ou básicos temos diversos grupos como fontes de alimentação, acessórios, componentes passivos básicos, diodos, transistores, circuitos integrados analógicos,
digitais, instrumentos, etc.
Clicando num desses grupos temos duas opções: se clicarmos na seta, abre um quadro com a
relação de componentes dispostos verticalmente e com a denominação. Se clicarmos na caixa em que
está o símbolo do componente, abre um quadro com os componentes existentes nessa caixa.
Assim, conforme mostra a figura 2, se clicarmos no ícone de componentes passivos básicos (A)
abre a caixa de componentes (B).
Figura 2—
Colocando
um resistor
e um capacitor na área
de trabalho.
Nessa caixa, podemos selecionar os componentes que vamos usar clicando sobre seu símbolo
com o botão esquerdo do mouse, soltando e arrastando até a área de trabalho.
Por exemplo, se clicarmos em (C) que é um resistor, arrastamos R1 até a área de trabalho. Clicando novamente sobre o botão esquerdo do mouse, fixamos esse componente na área de trabalho.
No caso, o resistor é R1 de 1 k ohms. Mais adiante veremos como mudar o valor desse componente.
Se clicarmos novamente num resistor e o colocarmos em outro ponto da área de trabalho ele
ainda terá o valor básico de 1 k ohms (que poderá ser modificado) mas aparecerá como R2 e assim
por diante. Se clicarmos em (D) e procedermos da mesma forma que no caso do resistor, podemos
arrastar até a área de trabalho e nela fixa um capacitor de 470 nF. Mais adiante veremos como mudar
o valor desse componente.
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Segunda Fase – Mais componentes – Mudando de Posição
Vamos um pouco adiante com nosso projeto, inicialmente clicando na caixa de terra (A) para colocarmos na área de trabalho dois componentes mais. O primeiro é uma bateria de 12 V e o segundo,
que vamos usar duas vezes, é o símbolo de terra colocados nos pontos indicados na figura 3.
Figura 3 — Mais componentes
na área de trabalho
Uma operação interessante será agora feita com o capacitor C1 e que serve de exemplo para
qualquer outro componente com que estivermos trabalhando. Se posicionarmos o cursor sobre C1 e
colocarmos no botão direito, abre a caixa de diálogo (B) da figura 3.
Nessa caixa temos diversas coisas que podemos fazer com o componente. Flip horizontal por
exemplo significa transpor uma figura da esquerda para direita. Veremos isso ao trabalhar com alguns
instrumentos. Flip vertical significa virar de cabeça para baixo.
Por outro lado 90 clockwise significa girar de 90 graus no sentido horário. CounterCW significa
girar no sentido anti-horário. Escolhemos a opção (C) para o capacitor de modo a girá-lo para que fique
na posição vertical, conforme já podemos ver em (F).
Outras funções dessa caixa de diálogo serão vistas oportunamente.
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Terceira Fase – Interligando os componentes e preparando para a
Simulação
Uma das operações mais importantes no uso do Multisim 11.0 no desenvolvimento de um projeto
consiste em se fazer as interligações dos componentes.
Para isso, basta posicionar o cursor na ponta do terminal de um componente e pressionar o botão esquerdo do mouse, mantendo-o assim. Aparece uma pequena pinta vermelha se a conexão foi
feita e então arrastando-o podemos levar a conexão, puxando um fio, a outro componente. Fazemos
isso a partir de (A) puxando uma conexão até (B) e de (C) até o terra em (D) no projeto mostrado na
figura 4.
Figura 4—Interligando os componentes
Procedemos da mesma forma ligando o capacitor a R1 e o capacitor à Terra.
Figura 5—Colocando um voltímetro na área de trabalho
Nessa mesma figura vamos acrescentar um voltímetro que está na caixa de instrumentos-indicators (A). Clicando nessa caixa, abrimos a caixa de instrumentos Indicators) mostrada em (B) onde
selecionamos (C) que é o voltímetro. Conforme o leitor verá, se clicar na seta dessa caixa em (E) aparece a relação completa dos instrumentos básicos de medida disponíveis. Puxamos o instrumento e o
posicionamos em (D) também trazendo até a área de trabalho um terra adicional para sua conexão.
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Quarta Fase – Ligação do Instrumento e Simulação
A fase seguinte nesse projeto muito simples consiste em ligar o voltímetro no ponto (A) e fazer
suas ligações de B a C (terra), conforme mostra a figura 6.
Figura 6— Ligando o voltímetro
e fazendo a simulação (atuando sobre a chave I/O
Com isso o circuito estará pronto para a simulação. Se o leitor esquecer de fazer alguma ligação
e tentar simular, o MultiSIm vai lhe mandar uma mensagem de alerta, como “componente sem ligação”, etc.
Para simular., clique na chave I/O em (D) de modo a ativar o circuito. Veja que, dependendo de
como a área de trabalho foi personalizada, a chave pode estar em outra posição da tela.
Imediatamente o leitor observará que o voltímetro que marcava 000.0 vai mudar e indicar 11.999
V que é a tensão aproximada no ponto indicado do circuito. Na verdade, a tensão real é 12.000 V mas
devemos considerar uma tolerância da simulação...
Quinto Passo – Alterando Componentes
Se bem que possamos mudar de valor componentes em plena simulação, quando possível será
interessante desligar a chave I/O para fazer isso. As mudanças de valores de componentes são feitas
clicando-se sobre o componente como R1 (A) abrindo a caixa de diálogo (B), conforme mostra a figura
7.
Figura 7—Alterando o valor
de um componente.
Nessa caixa selecionamos a função (C) – propriedades, clicando nela com o botão direito do
mouse.
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Aparece então a caixa de diálogo mostrada em (B) na figura 8. Nessa figura, o componente selecionado é (A) o resistor que vamos alterar o valor.
Figura 8—Alterando o valor de
um resistor.
Podemos então escrever o novo valor
do resistor R1 na caixa (C). Veja que não se
admitem valores com letras 3k7, por exemplo. O multiplicador, se for usado, pode ser
escolhido na caixa (D). As setas mudam de
k ohms para cima para M ohms e G ohms e
para baixo para m Ohms, etc.
Uma vez escolhido o novo valor do componente basta dar o OK em (E) e teremos a mudança
do componente. Usaremos essa caixa com qualquer componente para selecionar no nosso circuito o
valor usado. Por exemplo, para o capacitor, teremos as unidades em Farads com as mesmas possibilidades de alterações. Na caixa (D) nesse caso, aparecem os submúltiplos nF, pF, etc.
Feita a alteração do componente, numa nova simulação pode ser feita, com a indicação da tensão no voltímetro.
Para Você Montar - Transistor Como Chave
Este simples circuito serve para demonstrar a ação de um transistor NPN como chave. Quando
usamos a tecla espaço (space), fechando o interruptor, o transistor satura, conduzindo intensamente
a corrente e acendendo a lâmpada X1. Na prática, para o transistor BC548 não podemos usar uma
lâmpada com a potência indicada, mas sim menor, pois o BC548 tem uma corrente máxima de 100
mA. Para o BD135 podemos usar uma lâmpada até 500 mA. Também podemos alimentar o circuito
com 6 V, usando uma lâmpada com a mesma tensão. Trata-se de um bom circuito para o professor de
eletrônica indicar para seus alunos.
Figura 9 - Demonstrando o funcionamento de um transistor como chave.
Onde estão os componentes
Resistor—Basic
J1– Electro mechanical— Sensing Switch—Float NO
Q1– Place transistor BJT NPN
X1– Indicators - lamp
V1, terra- Source DC
Clique na chave I/O e use a barra de espaço para
ligar e desligar o circuito;
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Atividades Complementares:
1) Substitua a lâmpada X1 por um LED 3D em série com um resistor de 470 ohms.
2) Ligue outro interruptor em paralelo com J1 e explique a função lógica OU (OR)
3) Ligue outro interruptor em série com J1 e explique a função lógica E (AND).
Questionário:
1) Explique o funcionamento do transistor como chave.
2) Qual é a função do resistor R1 ligado à base do transistor?
3) Qual é a corrente que circula pela lâmpada quando a chave X1 é fechada?
4) Qual é a corrente que circula por R1 quando a lâmpada é acionada?
5) Com base nas respostas dos testes anteriores, calcule o ganho do transistor neste circuito.
para pesquisar !
No site WWW.newtoncbraga.com.br, na seção Circuitos Simulados, existem dezenas de circuitos para
você montar no seu Multisim. Lá também estão link
para baixa a versão do estudante por 30 dias.
NOTA DO AUTOR
O Electronics Workbench é um software que nos últimos 15 anos tem se apresentado como lider
no setor com mais de 180 000 unidades vendidas.
Electronics Workbench é um “pacote” que inclui programas para captura de esquemas, simulação de funcionamento de circuitos, projeto de placas de circuito impresso além simulação térmica.
Com a incorporação do EWB à linha da National Instruments (www.ni.com), aperfeiçoamentos
foram feitos no sentido de tornar esse programa uma ferramenta de uso profissional com a possibilidade de interagir com outros produtos da empresa como LabVIEW e o SignalExpress. Essa interação é
de vital importância para tampar a lacuna qque existe entre o projeto eletrônico e o teste.
A sede do Electronics Workbench fica em Toronto, Canadá, mas existe suporte e vendas em
representações em muitos países, incluindo o Brasil.
O Prof. Newton é autor do livro “Aprenda a Usar o Multisim”, que é um curso completo para o
software adotado em muitas faculdades de engenharia e cursos técnicos.