Exp 4 - DSIF

Universidade Estadual de Campinas
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
EE534 (Laboratório de Eletrônica Aplicada)
Nome do Aluno: ___________________
Nome do Aluno: ___________________
Nome do Aluno: ___________________
R.A._________
R.A._________
R.A._________
Turma:___ Grupo: ___
Data da realização do experimento: ___/___/___
Experimento IV – Termostato com histerese ajustável
1
Objetivo:
Neste experimento você estudará um termostato com histerese ajustável. Com pequenas
modificações, este termostato poderá ser usado para regular a temperatura do seu aquário!
2
Componentes:
Resistores: 1 × 1 kΩ, 1 × 2 kΩ, 1 × 15 kΩ, 1
× 10 kΩ, 1 × 510 kΩ, 1 × 1M Ω e 1 ×
300 k Ω
1 CI LM324
1 Soquete de 14 pinos, terminal curto
1 Potenciômetro de 1 k, 20 voltas
1 Diodo 1N4148 (termostato), preparado
com terminais em silicone
1 LED vermelho
3
Parte Experimental:
A Figura 1 mostra um comparador Schmitt Trigger com característica não inversora,
sendo que a sua função de transferência é mostrada na Figura 2.
vOUT
vIN
+
L+
R2
R1
v+
vIN
vOUT
−
VTL
VTH
L−
Fig. 1: Schmitt Trigger não-inversor
Fig. 2: Característica de transferência
http://www.dsif.fee.unicamp.br/~fabiano/EE531/EE531_A.htm
Empregamos o teorema da superposição para obter os limiares da função de
transferência, e como resultado expressamos v+ em termos de vIN e vOUT:
v+ = vIN
R2
R1
+ vOUT
R1 + R2
R1 + R2
(1)
Calcule literalmente as tensões de limiar VTL e VTH.
3.2
Monte o circuito mostrado na Figura 3. Inicialmente ajuste VDC≅0.6 V através do
potenciômetro R3. Aplique um sinal senoidal vIN, com as seguintes características:
frequência 100 Hz, Voffset=0.5 V e 1 Vpp. Use o modo x-y para obter a função de
transferência (vIN × vOUT) deste circuito. Imprima e comente. Observe qual a relação
da função de transferência com VDC. Inclua o efeito de VDC na equação literal de VTL
e VTH que você calculou no item 3.1 e complete a tabela abaixo:
VTL =
VTH =
OBS: Atente para o fato de que este amplificador funciona com fonte única, portanto:
L-=0V.
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+12 V
R4
4
2
VDC
+V
+12 V
15 k
vOUT
1
I BIAS
3
R3
VD
11
R2
510 k
1k
D
R1
1k
vIN
Fig. 3: Schmitt Trigger não inversor com ajuste DC
3.3
Fig. 4: Diodo polarizado diretamente
A queda de potencial em um diodo diretamente polarizado, pode ser expressa da
seguinte forma:
VD
 Vg 0 − VDref
VD ≃ Vg 0 − 
 Tref

Vg 0

 T ≃ Vg 0 − λT

VDref
Tref
T [K]
sendo que:
Vg 0 é a tensão de bandgap do silício extrapolada para 0 K ( Vg 0 =1.2 V).
Tref é a temperatura de referência (neste caso, temp. ambiente Tref ).
VDref é a tensão no diodo a temperatura de referência.
λ coeficiente linear (consideraremos λ =2 mV/ºC)
Polarize o diodo diretamente, como mostrado na Figura 5. Meça VDref nestas
condições. Calcule a tensão no diodo para as seguintes temperaturas:
VD [V]
Temp. [ºC]
0
Temperatura medida da sala
(
ºC)
40
60
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3.4
Termostato:
Monte o circuito mostrado a seguir:
+12 V
R5
R6
R4
2k
10 k
2
VDC
4
1
3
D
sensor
R3
11
R2
1k
R1
VD
5
1k
7
6
Figura 5: Termostato
Explique seu funcionamento. Calcule R2 e R4 para que o alarme luminoso (LED)
acenda na temperatura de 60°C e apague em 40°C. Comente o resultado.
R2 =
R4=
4.
Bibliografia
4.1
A. S. Sedra, K.C.Smith, Microeletrônica, Makron Books Ltda
4.2
R. Boylestad e L. Nashelsky, Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, Prentice-Hall.
4.3
F. Fruett, Notas de aula, EE530, http.www.dsif.fee.unicamp.br/~fabiano/EE530/EE530.htm
http://www.dsif.fee.unicamp.br/~fabiano/EE531/EE531_A.htm