escola de engenharia maua

ESCOLA DE
ENGENHARIA MAUÁ
FUNDAMENTOS DE
ENGENHARIA ELÉTRICA
ETE 101
Edição 2004
Revista e Elaborada pelo Prof. Rodrigo Cutri
Sob coordenação do Prof. Mário Pagliaricci
NORMAS
E RECOMENDAÇÕES
Os alunos de cada turma serão divididos em
equipes . O que será feito pelo professor na
primeira aula de laboratório . Os alunos escolherão
o critério para esse agrupamento , o qual será
mantido durante a realização de todos os trabalhos
do ano letivo .
Cada equipe é responsável , sob todos os pontos
de vista pelo equipamento que manuseia .
Cada elemento da equipe deverá chegar a aula de
laboratório conhecendo o trabalho (assunto da
experiência) que vai executar . Para tanto deve
antecipadamente estudar o assunto .
Será permitida a entrada em aula os alunos que
tiverem um atraso justificado máximo de
5 à 10 minutos .
LABORATÓRIO ETE 101
2
Índice
Medições e Erros (EXP 1 )............................................................................................ 4
Medições e Erros – Exercícios (EXP 2 )..................................................................... 12
Multimetros / Resistores / Lei De Ohm (EXP 3 ) ....................................................... 14
Associação De Resistores / Lei De Kirchhoff (EXP 4 ) ............................................. 22
Apostila : Introdução À Eletricidade Com Pspice 9.1 ................................................ 28
Circuitos Lógicos Combinatórios 1 (EXP 5 ) ............................................................. 62
Teorema Da Superposição / Teorema De Norton /Thevenin (EXP 6 ) ...................... 68
Circuitos Lógicos Combinatórios_2 (EXP 7 ) ............................................................ 72
Osciloscópio 1 (EXP 8 ).............................................................................................. 78
Osciloscópio 2 (EXP 9 ).............................................................................................. 90
Portas Lógicas E Comparadores – Análise Dc (EXP 10 ) .......................................... 92
Transistor E Led (EXP 11 )......................................................................................... 98
Transistor Como Chave e Amplificador (EXP 12 ) .................................................. 101
Ponte De Wheatstone / Relés (EXP 13 ) ................................................................... 106
Relé Comandado Por Desequilibrio De Ponte ( Ldr / Ntc ) (EXP 14 ) .................... 110
Capacitor Excitado Por Degrau (EXP 15 )................................................................ 114
Diodo / Diodo Zener / Aplicação (EXP 16 )............................................................ 116
Contador Binário De 4 Bits Com Leds / Display (EXP 17 ) .................................... 122
Oscilador Chaveado / Contador De Década (EXP 18 ) ............................................ 126
Contador Binário (EXP 19 )...................................................................................... 130
Flip-Flop Rs / Tipo D / Mux / Demux (EXP 20 ) ..................................................... 132
Bibliografia :.............................................................................................................. 136
LABORATÓRIO ETE 101
3
EXPERIÊNCIA
1
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
MEDIÇÕES E ERROS
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
1.1 DEFINIÇÕES
O processo de medição, em geral, envolve a utilização de um instrumento como o meio físico
para determinar uma grandeza ou o valor de uma variável. O instrumento atua como extensão da
capacidade humana e, em muitos casos, permite que alguém determine o valor de uma quantidade
desconhecida, o que não seJa realizável apenas pela capacidade humana sem auxilio do meio
utilizado. Um instrumento pode então ser definido como o dispositivo de determinação do valor ou
grandeza de uma quantidade ou variável, O instrumento eletrônico, como o próprio nome indica,
realiza uma função de medição baseado em princípios elétricos ou eletrônicos . Com os avanços
tecnológicos, entretanto, a demanda por medidores mais elaborados e mais precisos gera novos
desenvolvimentos em projetos e instrumentos e suas aplicações. Pata utilizá-los inteligentemente, os
usuários devem compreender seus princípios de funcionamento e saber avaliar sua adequação à
aplicação que se pretende realizar.
LABORATÓRIO ETE 101
4
E tendência comum ao iniciante aceitar as indicações dos instrumentos de medição sem uma
avaliação critica. Ele não está alertado para o fato de que a precisão das indicações não garante
necessariamente a exatidão. De fato, uma boa técnica de medição é exercer um contínuo ceticismo
em relação à exatidão dos resultados.
A boa prática exige, em trabalhos críticos, que o observador deva executar um conjunto de
medições independentes, usando instrumentos diferentes ou técnicas diferentes de medições, que
não estejam sujeitas aos mesmos erros sistemáticos. E ainda necessário assegurar-se de que os
instrumentos estejam operando normalmente, que estejam calibrados com referência a algum
padrão conhecido, e que nenhuma influência externa esteja afetando a exatidão da medição.
O objetivo deste estudo é rever alguns conceitos estudados no secundário e geralmente não
compreendidos .
Instrumentos de ponteiro
LABORATÓRIO ETE 101
5
Deflexão de fim de escala
Precisão : é a propriedade do instrumento fornecer o valor mais próximo possível do valor real da
grandeza . Esta relacionado com o número de algarismos significativos que podem ser obtidos .
Deve-se atentar que geralmente a precisão de um instrumento é dada em porcentagem de seu valor
máximo (fim de escala) assim devemos levar esse fato em consideração ao efetuarmos qualquer
medida .
Ex : 100 V ( fim de escala ) Precisão : 1%
Se lermos 90 V qual o intervalo de confiança para a medida ?
Intervalo de confiança corresponde ao intervalo correspondente a faixa de valores aceitáveis à
medida dentro da precisão realizada .
Assim , 90 V +- 1% de 100 V , logo 89 à 91 V , observamos que qto mais perto do fim de escala for
efetuada a leitura menor o erro percentual da medida .
1 ) Prefixos : são termos que indicam ordem de grandeza
1012 - T – Terá
109 – G – Giga
106 – M – Mega
103 – k – Kilo
10-3 – m – mili
10-6 - µ - micro
10-9 - η - nano
10-12 – p – pico
10-15 – f – femto
10-18 – a – atto
2 ) Unidades : em engenharia elétrica utilizam-se quase que exclusivamente as unidades do
sistema internacional ( exceções : KWhora killowatt-hora ) , entretanto pela necessidade de
comunicação com engenheiros de outras áreas é necessário aprender a transformar unidades , esta
transformação é muito simples e consiste em substituir as unidades uma a uma :
exemplos
a) a cotação do ouro é 375 dólares/onça
transformar em real/grama , sabe-se que 1 lb = 16 onças = 453 g , 1 dólar = 1,12 reais
LABORATÓRIO ETE 101
6
375 US$ / oz = 375 * 1,12 R$ / (1/16) lb = 14,8 R$ / g
b) C=0,18 Kg/(HP.h) transformar em Kg/J
1 HP =746 W
C= 0,18 Kg / (HP.h) * 1 Kg / (746 J/s . 3600 s) = 67 .10-9 Kg/J
c) 1,2.106 Kcal/h transformar em W
1 cal = 4,186 J
1 W = 1 J/s
1,2.106 Kcal/h * 4,186 J / 3600 s = 1390 kW
d) ρCu = 17,5 * 10-3 Ω.mm2 / m transformar em Ω.m
17,5 * 10-3 Ω.mm2 / m * 10-6 m2/1 mm2 = 17,5 ηΩ.m
3) Algarismos significativos
calcular o volume da chapa : ( desenhar a figura )
Altura : 1221 mm / Largura : 1,3 mm / Comprimento : 215 mm
Ao escrecer um número é muito comum indicar algarismos que não tem o mínimo significado .
Vamos analisar este problema através do exemplo abaixo :
1º Processo : (incerteza )
V = 1221 * 215 * 1,3 = 341269,5 = 0,34*106 mm3
2º Processo : ( correto mas muito trabalhoso )
1221 Æ 1220,5 < x < 1221,5
215 Æ 214,5 < y < 215,5
1,3 Æ
1,25 < z < 1,35
Vmin = 1220,5 * 214,5 * 1,25 = 327246,5625
Vmax = 1221,5 * 215,5 * 1,35 = 355364,8875
327246,5625 < V < 355364,8875
resp . 0,34 * 106 mm3 ( 2 algarismos significativos [ pior dado] )
LABORATÓRIO ETE 101
7
3º Processo (muito trabalhoso)
1221,x * 215,x = 262xxx,xx
262xxx,xx * 1,3x = 33xxx,xxxx Æ 0,33*106 mm3
4º Processo
1º variante : efetuam-se os cálculos sem nenhum arredondamento e dá-se a resposta com o nº de
algarismos significativos do pior dado .
2º variante : consideram-se os dados exatos faz-se as contas com 4 significativos e dá-se a resposta
com 3 .
2 significativos Æ 99 10
erro 1 à 10 %
3 significativos Æ 999 100
erro 0,1 à 1 %
4 significativos Æ 9999 10000 erro 0,01 à 0,1 %
O número de algarismos significativos com que o resultado é expresso é indicador da
precisão de uma medida. Algarismos significativos contêm informações sobre a magnitude
e a precisão de uma variável. Quanto maior o número de algarismos significativos, maior
a precisão da medição.
Por exemplo, se o valor nominal de um resistor é 68 0, na resistência real deve aproximarse mais de 68 O do que de 67 O ou de 69 0. Se o valor nominal for 68,0 0, isto significa
que a resistência real deve estar mais próxima de 68,0 O do que de 67,9 O ou de 68,1 O
. Na especificação 68 0, há dois algarismos significativos enquanto em 68,0 O há três. A
última especificação com mais algarismos significativos expressa uma medida de maior
precisão do que a primeira.
Entretanto nem sempre o número total de dígitos representa a precisão da medida. Por exemplo, a
população de uma cidade de 380000 habitantes é registrada com seis algarismos. Se todos os
algarismos fossem significativos, o número registrado indicaria que a população varia entre 379.999
e 380.001 habitantes. Contudo o significado do registro acima é que a população está mais próxima
LABORATÓRIO ETE 101
8
de 380.000 do que de 370.000 ou 396.000 habitantes. Neste caso, a população expressa possui
apenas dois algarismos significativos. Como, então, poderemos expressar números elevados?
Uma notação tecnicamente mais correta emprega potências de dez, 38 x l04 ou 3,8 x 105. Isto
significa que a medida que expressa a população só tem dois algarismos significativos. Incertezas
causadas por zeros antes da vírgula decimal podem ser evitadas pela utilização da notação científica
de potências de dez. Referir-se à velocidade da luz como 300.000 km/s não cria dúvidas para pensar
com base técnica. Mas 3,0 x 105 km/s não deixa dúvida alguma.
É costumeiro registrarmos uma medição com todos os dígitos que nos possibilita aproximar ao
máximo do valor verdadeiro. Por exemplo, a indicação de um voltímetro é 117,1 V. Isto indica que
a tensão lida pelo observador é mais próxima de 117,1 V do que de 117,0 V ou 117,2 V. Outra
maneira de expressar este resultado é através do erro possível. A tensão de 117,1 V pode ser
expressa como 117,1 ± 0,05 V, significando que na verdade ela está contida no intervalo
compreendido entre
117,05 V e 117,15 V.
Quando várias medições independentes são feitas com o intuito de se obter a melhor resposta (o
mais próximo possível do valor verdadeiro), o resultado pode ser expresso pela média aritmética
dos resultados obtidos, associada a uma faixa de erros possíveis como o máximo desvio da média. O
Exemplo esclarece melhor.
Quatro observadores distintos fizeram quatro medidas independentes de tensões e obtiveram
117.02 V. 117,11 V, 117,08V e 117,03 V. Calcule (a) a tensão média; (b) a faixa de erro.
SOLUÇÃO
(a) Tensão média = (V1+V2+V3+V4)/N
=117,02± 117.11 + 117.08 + 117,03 = 117,06V
4
(b)Faixa de erro = Vmax – Vmed = 117,11 — 117,06 = 0,05V portanto
Vmed-Vmím = 117,06 — 117,02 = 0,04V
Faixa de erro média = 0,05+0.04 = +-0045 = ±0,05 V
2
LABORATÓRIO ETE 101
9
Quando dois ou mais resultados de medições com graus diferentes de exatidão são
acrescentados, o resultado é tão exato quanto o menos exato dos dois. Veja o Exemplo
Dois resístores, R1, e R2, são ligados em série, Através de um multímetro digital. foram
obtidos os seguintes valores de resisténcia: R1 = 18,70 Ohms e R2 = 3,624 Ohms . Calcule a
resistência total e expresse o resultado com o número correto de algarismos significativos.
= 18,70 (três algarismos significativos)
= 3,6240 (quatro algarismos significativos)
= R1, + R2 = 22,3240 (cinco algarismos significativos) A resposta correta é
Rtotal, = 22,3 Ohms
Bibliografia :
Notas de Aula ; Instrumentação Eletrônica Moderna e Técnicas de Medição ; Helfrick , Cooper ,
Prentice-Hall , 1994
LABORATÓRIO ETE 101
10
LABORATÓRIO ETE 101
11
EXPERIÊNCIA
2
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
MEDIÇÕES E ERROS - EXERCÍCIOS
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
1) Você realizou uma medição em duas escalas diferentes :
83,1 V - escala 100 V - Precisão 1% Fundo Escala
80 V - escala 250 V - Precisão 1% Fundo Escala
Qual a medida com menor intervalo de erro ? Por que ?
2) Qual o intervalo de confiança de uma leitura de 40 A quando utilizada uma escala de
200 A Precisão 2.5 % ? A escala utilizada foi adequada , sendo que no aparelho temos as
escalas de 50,100 e 200 A ?
LABORATÓRIO ETE 101
12
3) Escreva os nº utilizando os prefixos :
1500 V
0,0001 A
3.000.000 Ω
1.000.000.000 Hz
4)
Você possui dois resistores em série : R1=2,5 Ω e R2= 1,51 Ω qual a resistência total
( calcule com o nº adequado de algarismos significativos ) ?
5) Para o cálculo de queda de tensão em uma resistência de 35,68 Ω , é registrada uma
corrente de 3,18 A . Calcule a queda de tensão no resistor com o nº adequado de
algarismos significativos .
6) A área de um andar térreo de um prédio é de 5.000 m2 . Calcule esta área em ft2.
7) A velocidade máxima permitida é de 60 Km/hora . Calcule em (a) milhas/hora (b) ft/s .
LABORATÓRIO ETE 101
13
EXPERIÊNCIA
3
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
MEDIDAS ELÉTRICAS BÁSICAS
/ MULTIMETROS
RESISTORES / LEI DE OHM
TURMA
SÉRIE
SALA
NOME
Nº
A teoria à ser passada nesta aula corresponde aos capítulos 1 (Resistores ) , 2 ( Ohmimetro ) , 3
( Voltímetro ) , 4 ( Amperímetro ) e 5 ( Lei de Ohm ) do Livro Laboratório de Eletricidade e
Eletrônica – Capuano .
1) Faça a leitura de cada resistor e anote o valor nominal , o valor medido , a tolerância e a
escala utilizada .
Valor Nominal (Ω)
Valor Medido (Ω)
LABORATÓRIO ETE 101
Tolerância
Escala
14
2) Utilizando o circuito da fig. abaixo preencha a tabela à seguir :
Ω R2 =
R1 =
Tensão (V)
0
2
4
6
8
10
I (mA)
Ω
I (mA)
Lampada
I(mA)
2) Com os valores obtidos levante o gráfico V=f(I) para cada bipolo .
LABORATÓRIO ETE 101
15
4) Qual o comportamento observado em cada gráfico ? A Lei de Ohm é válida para ambos ?
EXPERIÊNCIA : RESISTORES / LEI DE OHM
QTD
01
01
05
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Fonte DC 0 –10 V
Mutlitmetro analógico
Resistores ( 47k , 1k , 2k2 , 10k Ohms ) 1/4 W - ( 100 Ohms – 1 W )
Lâmpada 12 V – 3 W
Placa Universal
Fios e Cabos
LABORATÓRIO ETE 101
16
O "retângulo" com terminais é uma representação simbólica
para os resistores de valores fixos tanto na Europa como no
Reino Unido; a representação em "linha quebrada" (zig-zag)
é usada nas Américas e Japão.
Como os valores ôhmicos dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores das faixas em suas
superfícies?
Simples, cada cor e sua posição no corpo do resistor representa um número, de acordo com o
seguinte esquema, COR --- NÚMERO :
PRETO
0
MARROM
1
VERMELHO
2
LARANJA
3
AMARELO
VERDE
AZUL
VIOLETA
CINZA
BRANCO
4
5
6
7
8
9
A PRIMEIRA FAIXA em um resistor é interpretada como o PRIMEIRO DÍGITO do valor ôhmico
da resistência do resistor. Para o resistor mostrado abaixo, a primeira faixa é amarela, assim o
primeiro dígito é 4:
A SEGUNDA FAIXA dá o SEGUNDO DÍGITO. Essa é uma faixa violeta, então o segundo dígito
é 7. A TERCEIRA FAIXA é chamada de MULTIPLICADOR e não é interpretada do mesmo
modo. O número associado à cor do multiplicador nos informa quantos "zeros" devem ser
colocados após os dígitos que já temos. Aqui, uma faixa vermelha nos diz que devemos acrescentar
2 zeros. O valor ôhmico desse resistor é então 4 7 00 ohms, quer dizer, 4 700 Ω ou 4,7 k Ω .
Verifique novamente, nosso exemplo, para confirmar que você entendeu realmente o código de
cores dados pelas três primeiras faixas coloridas no corpo do resistor.
A QUARTA FAIXA (se existir), um pouco mais afastada das outras três, é a faixa de tolerância.
Ela nos informa a precisão do valor real da resistência em relação ao valor lido pelo código de
cores. Isso é expresso em termos de porcentagem. A maioria dos resistores obtidos nas lojas
LABORATÓRIO ETE 101
17
apresentam uma faixa de cor prata, indicando que o valor real da resistência está dentro da
tolerância dos 10% do valor nominal. A codificação em cores, para a tolerância é a seguinte:
COR
MARROM
VERMELHO
OURO
PRATA
TOLERÂNCIA
+ ou – 1%
+ ou – 2%
+ ou – 5%
+ ou – 10%
Nosso resistor apresenta uma quarta faixa de cor OURO. Isso significa que o valor nominal que
encontramos 4 700 Ω tem uma tolerância de 5% para mais ou para menos. Ora, 5% de 4 700 Ω são
235 Ω então, o valor real de nosso resistor pode ser qualquer um dentro da seguinte faixa de
valores: 4 700 Ω - 235 Ω = 4 465 Ω e 4 700 Ω + 235 Ω = 4 935 Ω .
A ausência da quarta faixa indica uma tolerância de 20%.
Quando você for ler em voz alta um valor ôhmico de resistor (a pedido de seu professor), procure a
faixa de tolerância, normalmente prata e segure o resistor com essa faixa mantida do lado direito.
Valores de resistências podem ser lidos rapidamente e com precisão, isso não é difícil, mas requer
prática!
Padrões E12 e E24
Se você já tem alguma experiência na montagem de circuitos, terá notado que os
resistores têm comumente valores como 2,2 (Ω , kΩ ou MΩ), 3,3 (Ω , kΩ ou MΩ) ou 4,7
(Ω , kΩ ou MΩ) e não encontra no mercado valores igualmente espaçados tais como 2, 3,
4,
5
etc.
Os fabricantes não produzem resistores com esses valores ôhmicos nominais.
Por que será?
A resposta, pelo menos em parte tem algo a ver com a precisão expressas pelas
porcentagens. Na tabela abaixo indicamos os valores encontrados nos denominados
padrões E12 e E24, um para aqueles com tolerância de 10% e outro para a tolerância de
5%:
LABORATÓRIO ETE 101
18
Os resistores são fabricados com resistências nominais de valores múltiplos desses
vistos nas tabelas, por exemplo, 1,2Ω – 12Ω – 120Ω – 1200Ω – etc.
Considere os valores adjacentes 100Ω e 120Ω do padrão E12; 100 é múltiplo de 10 e
120 é múltiplo de 12. Ora, como esse padrão é para tolerância de 10%, teremos: 10% de
100Ω = 10Ω e 10% de 120Ω = 12Ω. Assim sendo, os resistores marcados como 100Ω
poderão ter qualquer valor entre  90Ω e 110Ω  e os marcados como 120Ω poderão
ter qualquer valor entre  108Ω e 132Ω  . Essas duas faixas de alcances se
sobrepõem, mas só ligeiramente; só 2Ω , entre 108Ω e 110Ω .
Os padrões E12 e E24 são projetados para cobrir todos os valores de resistência, com o
mínimo de sobreposição entre eles.
LABORATÓRIO ETE 101
19
A ilustração a seguir mostra dois modelos de multímetro digitais. O da esquerda, um
típico, tem suas funções e alcances selecionadas mediante uma chave (ligada a um
grande botão no meio do aparelho). O da direita, mais sofisticado, não é necessário
selecionar nenhum alcance, apenas a função. Ele, automaticamente seleciona um
alcance adequado.
Comentemos o primeiro modelo. Mediante o acionamento do botão central, que pode
assumir diversas posições, você tem que escolher aquela que convém para a adequada
medição. Se esse botão foi dirigido para o setor V= e aponta para a faixa dos 20V (como
na ilustração) então, 20V é a tensão máxima que pode ser medida. Para os circuitos
experimentais com os quais trabalharemos essa é a seleção indicada para medidas de
tensões. Em algumas situações poderemos utilizar o alcance 2V ou ainda 200 mV.
LABORATÓRIO ETE 101
20
As faixas de tensões para fontes de polaridade fixa (pilhas, baterias e fontes de
alimentação) estão no setor indicado com V=. Nossos projetos iniciais trabalharão com
esse tipo de alimentação.
Leituras de tensões alternadas (AC) devem ser feitas com o máximo de cuidado e o
botão central deve ser levado para o setor V~.
LABORATÓRIO ETE 101
21
EXPERIÊNCIA
4
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
/ LEI DE KIRCHHOFF
TURMA
SÉRIE
SALA
NOME
Nº
1) Determine a resistência série total do circuito
R1 =
Ω
R2 =
Ω
R3 =
Ω
Rtotal =
Ω
O que você observa ?
2)Determinar a tensão em cada resistor .
Ir1 =
Ir2 =
Ir3 =
It =
LABORATÓRIO ETE 101
A
A
A
A
Vr1 =
Vr2 =
Vr3 =
Vt =
V
V
V
V
22
Ir1 =
Ir2 =
Ir3 =
A
A
A
Vr1 =
Vr2 =
Vr3 =
V
V
V
It =
A
Vt =
V
O que você observa ?
3)Determine a resistência paralela total do circuito
R1 =
Ω
R2 =
Ω
R3 =
Ω
Rtotal =
Ω
O que você observa ?
O que você observa ?
4)Determinar a tensão/corrente em cada resistor .
Ir1 =
Ir2 =
Ir3 =
It =
A
A
A
A
Vr1 =
Vr2 =
Vr3 =
Vt =
V
V
V
V
O que você observa ?
LABORATÓRIO ETE 101
23
5)Meça a tensão em cada elemento , meça a corrente em cada ramo .
IA =
IB =
IC =
A
A
A
VR1 =
VR2 =
VR3 =
V
V
V
6) Aplique a 1º e 2º Leis de Kirchhoff e conclua .
EXPERIÊNCIA : ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES / LEI DE KIRCHHOFF
QTD
01
01
03
01
01
03
MATERIAL UTILIZADO
Fonte DC 0 –10 V
Mutlitmetro analógico
Resistores ( 820 , 1k , 2k2 ) 1 W
Suporte p/ pilhas
Placa Universal
Fios e Cabos
Pilhas 1.5 V (G)
NOTA
Uma fórmula alternativa para o cálculo da resistência total paralela para dois resistores é:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 . Apesar de aritmeticamente ser mais trabalhosa para cálculos
mentais, ela é mais geral, pois pode ser estendida a mais de dois resistores. Para o
cálculo da resistência total de 4 resistores (iguais ou não) em paralelo teremos:
1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4
LABORATÓRIO ETE 101
24
LABORATÓRIO ETE 101
25
PROF. RODRIGO CUTRI
LABORATÓRIO ETE 101
26
Indíce
:
APOSTILA : Introdução à Eletricidade com Pspice................ 28
Desenhando um esquema de um circuito elétrico.................... 29
Simulando o circuito .............................................. 39
DC SWEEP (Variando parâmetros p/ obter a Curva de Transferência) .
................................................................................................. 44
Teorema da Superposição e Proporcionalidade ....................... 56
A função de transferência (Transfer Function) ........................ 56
Medindo a resistência equivalente do circuito ..... 59
AC SWEEP (Variando a freqüência ) (2º volume )Erro! Indicador não
definido.
LABORATÓRIO ETE 101
27
APOSTILA : Introdução à Eletricidade com Pspice 9.1
O Objetivo presente é iniciar o aluno no uso do software Pspice , permitindo-o desenhar e analisar
circuitos em corrente contínua (DC) , levantar curvas características de componentes e analisá-las ,
não é possível dar um curso completo de Pspice nem de todos os seus recursos , o aprendizado virá
com o uso constante e a utilização nos anos posteriores à 2º série .
O pacote Microsim é um software de simulação desenvolvido pela Microsim Corporation. Ele é
composto pelos principais programas:
.Microsim Schematics: onde é feita a edição do circuito;
.Microsim Pspice: responsável pela compilação e interpretação;
.Microsim Probe: visualização gráfica dos resultados obtidos;
.Microsim Stimulus Editor: edição dos estímulos de entrada
Basicamente os arquivos são gerenciados pelo Design Manager que é automaticamente aberto
quando qualquer outro programa é aberto.
LABORATÓRIO ETE 101
28
Desenhando um esquema de um circuito elétrico
Para iniciar devemos ir ao menu de programas e procurar pela pasta Pspice > Schematics
:
A seguinte tela se abrirá :
LABORATÓRIO ETE 101
29
Esta tela também é chamada de folha e é nela que iremos desenhar nossos circuitos .
Instruções Gerais :
-
O Microsim PSpice não distingue entre caracteres maiúsculos e minúsculos.
O nome de um campo deve começar com uma letra, mas os caracteres que se seguem podem
ser letras, números ou: "$", "_", "*" ou "%". Nomes podem ter 131 caracteres.
- O número de um campo pode ser inteiro ou real. Números inteiros e reais podem ser
seguidos por um expoente inteiro(7E-6, 2.136e3) ou um fator de escala simbólico(7U,
2.136K). Veja a tabela dos fatores de escala:
LABORATÓRIO ETE 101
Símbolo
Forma exponencial
F
1E-15
P
1E-12
N
1E-9
U
1E-6
M
1E-3
K
1E3
MEG
1E6
30
G
1E9
T
1E12
- Letras imediatamente seguindo um número que não são fatores de escala são ignoradas, isso vale
também para letras imediatamente seguindo um fator de escala. Por exemplo, 10, 10V, 10Hz e 10A
representam o mesmo número. O mesmo pode ser dito para 2.5M, 2.5MA, 2.5Msec e 2.5MOhms.
LABORATÓRIO ETE 101
31
Vamos agora inserir os componentes que iremos utilizar :
1) Clique no menu Draw > Get New Part
LABORATÓRIO ETE 101
32
A seguinte janela aparecerá:
Caso você queira selecionar os componentes e vê-los, clique em Advanced. A seguinte janela se
abrirá:
LABORATÓRIO ETE 101
33
Para selecionar os componentes pelas bibliotecas, clique em Libraries. A seguinte janela aparecerá:
LABORATÓRIO ETE 101
34
Para definir os componetes a serem utilizados siga o exemplo :
Em Part Name digite R , você observará a figura de um resistor , a seguir pressione o botão
PLACE , você agora poderá colocar o componente sobre sua folha apenas clicando com o
mouse .
Insira agora os outros componentes que usaremos digitando :
-
EGND para terra ;
VDC para fonte de tensão contínua ;
É obrigatório a presença de um nó "zero", que será o nó de referência
( usualmente o nó de "terra" do circuito), ao qual serão referenciadas todas as tensões
calculadas, o "terra" deve sempre ser fixado no circuito .
À seguir pressione o botão CLOSE para sair .
LABORATÓRIO ETE 101
35
Você deverá ter a seguinte tela agora :
Para melhor visualização utilize os botões de Zoom .
Vamos agora desenhar as linhas (wires) que ligarão nosso circuito , para isso clique no botão
Desenhar Linhas (Draw Wire) , o cursor agora passa a ter a forma de um lápis permitindo que
você desenhe as linhas clicando com o mouse no ponto inicial e final da ligação , para sair desta
função basta pressionar o lado direito de seu mouse .
Você deve ter agora o seguinte circuito :
Para imprimir o esquema ou gráfico , selecione o menu File > Print
Para rotacionar os componentes , selecione o componente e pressione Control+R , ou menu
Edit > Rotate
LABORATÓRIO ETE 101
36
Vamos agora explicitar os valores dos componentes :
1) Clique 2 vezes sobre o texto 0V uma caixa de diálogo se abrirá permitindo que você altere o
valor da fonte de tensão DC , mude o valor para 10 V e pressione OK para confirmar .
2) Vamos agora definir o valor do resistor , clique 2 vezes sobre o texto 1k (valor padrão)
uma caixa de diálogo se abrirá permitindo que você altere o valor da resistência , mude o
valor para 100 V e pressione OK para confirmar .
Uma outra maneira de ajustar os valores dos componentes é clicando duas vezes sobre estes.
Por exemplo, ao clicarmos duas vezes sobre um resistor, a seguinte janela aparece:
LABORATÓRIO ETE 101
37
Selecione cada característica do componente e faça a alteração.Ao alterar os valores clique em Save
Attr. Ao término, clique em OK.
Para salvar o esquema desenhado vá ao menu Arquivo (Files) , Salvar Como (Save As) :
Monte agora o seguinte circuito :
Utilize os componentes VDC , R , EGND e BUBBLE .
clique 2 vezes sobre o componente Bubble , uma caixa de diálogo se abrirá permitindo que você
altere o seu texto , ele servirá como um marco de referência para medirmos o valor da tensão nos
resistores ( todas as tensões são sempre medidas tendo como referência a terra ) .
LABORATÓRIO ETE 101
38
Simulando o circuito
Vamos rodar agora a simulação do programa afim de sabermos qual o valor das tensões nos nas
referências (bubbles) , pressione o botão Simulate .
A seguinte tela se abrirá :
LABORATÓRIO ETE 101
39
Pressione o botão ao lado :
Aparecerá então o arquivo contendo os valores das tensões simuladas do circuito :
**** 08/10/02 02:10:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************
* C:\Meus documentos\Schematic1.sch
****
CIRCUIT DESCRIPTION
******************************************************************************
* Schematics Version 9.1 - Web Update 1
* Sat Aug 10 02:04:55 2002
** Analysis setup **
.OP
* From [PSPICE NETLIST] section of pspiceev.ini:
.lib "nom.lib"
.INC "Schematic1.net"
**** INCLUDING Schematic1.net ****
* Schematics Netlist *
V_V1
$N_0001 0 100
LABORATÓRIO ETE 101
40
R_R1
R_R4
R_R5
R_R3
$N_0001 VA 1K
VB VA 2K
VB 0 2K
0 VA 4K
**** RESUMING Schematic1.cir ****
.INC "Schematic1.als"
**** INCLUDING Schematic1.als ****
* Schematics Aliases *
.ALIASES
V_V1
V1(+=$N_0001 -=0 )
R_R1
R1(1=$N_0001 2=VA )
R_R4
R4(1=VB 2=VA )
R_R5
R5(1=VB 2=0 )
R_R3
R3(1=0 2=VA )
_ _(VA=VA)
_ _(VB=VB)
.ENDALIASES
**** RESUMING Schematic1.cir ****
.probe
.END
**** 08/10/02 02:10:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************
* C:\Meus documentos\Schematic1.sch
****
SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION
TEMPERATURE = 27.000 DEG C
******************************************************************************
NODE VOLTAGE
NODE VOLTAGE
NODE VOLTAGE
NODE VOLTAGE
( VA) 66.6670 ( VB) 33.3330 ($N_0001) 100.0000
VOLTAGE SOURCE CURRENTS
NAME
CURRENT
V_V1
-3.333E-02
TOTAL POWER DISSIPATION 3.33E+00 WATTS
**** 08/10/02 02:10:56 *********** Evaluation PSpice (Nov 1999) **************
* C:\Meus documentos\Schematic1.sch
LABORATÓRIO ETE 101
41
****
OPERATING POINT INFORMATION
TEMPERATURE = 27.000 DEG C
******************************************************************************
JOB CONCLUDED
TOTAL JOB TIME
LABORATÓRIO ETE 101
.01
42
EXERCÍCIOS
1) Determine agora a tensão VA , VB e VC do circuito à seguir :
(Gerador de Corrente -> IDC )
VA (V)
VB (V)
VC (V)
2) Determine agora a tensão VA , VB e VC do circuito à seguir :
VA (V)
VB (V)
VC (V)
LABORATÓRIO ETE 101
43
DC SWEEP (Variando parâmetros p/ obter a Curva de Transferência) .
Até agora para simularmos o circuito com diferentes valores , deveríamos mudar o valor
desejado e rodar novamente quantas vezes fossem as analises desejadas , vamos aprender agora
como simular o circuito para diferentes valores numa mesma simulação.
Vamos desenhar o circuito abaixo :
A pergunta é : como varia a tensão Vo quando variamos V1. Vamos abrir o menu Analysis >
Setup .
LABORATÓRIO ETE 101
44
a seguinte tela se abrirá :
Vamos pressionar o botão DC Sweep , a caixa de diálogo aparecerá , preencha-a conforme o
indicado e confirme :
Acabamos de dizer ao programa para simular a variação de uma fonte de tensão (Voltage
Source) , indicamos qual fonte sofrerá a variação (Name : V1) , escolhemos o tipo de variação
(Linear) e definimos os valores inicial , final e o incremento da variação .
A seguir feche a tela Analysis Setup , verificando que agora o item DC Sweep está selecionado .
LABORATÓRIO ETE 101
45
Vamos rodar agora a simulação do programa afim de sabermos qual o valor da tensão em Vo
em função de V1 , pressione o botão Simulate .
A seguinte tela se abrirá :
LABORATÓRIO ETE 101
46
Selecione no Menu Trace > Add Trace
Selecione a tensão V(Vo) e confirme :
LABORATÓRIO ETE 101
47
Teremos então o gráfico da variação de Vo em função de V1 :
Para inserir um novo gráfico no mesmo eixo repita o procedimento ( apenas tenha cuidado para
não colocar gráficos com valores máximos muito distantes ou você terá problemas de escala
para visualização ) . Você também pode plotar o gráfico de funções utilizando as variáveis de
tensão e corrente , bastando escrever a expressão na tela Add Trace .
LABORATÓRIO ETE 101
48
EXERCÍCIO
Plote as tensões Va , Vb e Vc quando a fonte DC varia de 1 à 20 V .
Curva Característica do Diodo
Componentes : Resistor (R) , Fonte Dc (Vdc) , marcador (Bubble) , Diodo (D1N4148) , Terra
(EGND)
Vamos variar a fonte Dc de –15 V à 15 V , modo Linear , incremento 0.1 .
Vamos plotar a corrente I(D1) .
Vamos agora definir o eixo X como sendo a tensão Vd .
Entre no menu Plot > Axis Settings
LABORATÓRIO ETE 101
49
Agora pressione o botão Axis Variable ( para definirmos qual variável estará representada no
eixo x ) :
LABORATÓRIO ETE 101
50
Vamos escolher V(Vd) e confimar Ok em seguida até retornarmos a tela do gráfico :
LABORATÓRIO ETE 101
51
Curva Característica do Diodo Zener
Plote a curva característica do Diodo Zener do circuito abaixo variando V1 de –15 V à 15 V :
Componentes : Fonte de tensão (Vdc) , Resistor (R) , marcador (Bubble) , Diodo Zener , Terra
(EGND)
Eixo x : V(Vz)
Eixo y : -I(R1) (para indicar a corrente no
sentido positivo da tensão de referência )
LABORATÓRIO ETE 101
52
Circuito com Diodos
Plote a curva correspondente à Vs variando a tensão V1 de –10 V à 20 V :
Componentes : Fonte de tensão (Vdc) , Resistor (R) , marcador (Bubble) , Diodo , Terra
(EGND)
LABORATÓRIO ETE 101
53
Curva característica do Transistor
Componentes : Fonte de tensão (VRSC) ,
Fonte de corrente (ISRC) ,
Transistor (Q2N222) , Terra (EGND)
Monte o circuito ao lado e configure o
Setup do Analysis conforme indicado
abaixo ( não se esqueça de ativa o
Nested Sweep , afim de variar a corrente
simultaneamente com a tensão ) .
LABORATÓRIO ETE 101
54
Quando finalizada a simulação voltaremos ao Probe , para visualizarmos a curva basta entrar no Add Trace > e selecionar IC(Q1) , ou seja ,
corrente de coletor do transistor .
Para desenharmos também a reta de carga , basta acrescentarmos uma nova curva Add Trace >
, vamos escrever a expressão da reta de carga (V1_maximo – V_V1)/Rc , ou seja , definimos
um valor para V1_Maximo e um valor para Rc (resistor do coletor) , no exemplo fizemos : (10V_V1)/25 .
LABORATÓRIO ETE 101
55
Teorema da Superposição e Proporcionalidade
A função de transferência (Transfer Function)
O comando Transfer Function nos diz qual a relação entre uma tensão de saída e uma tensão
de entrada , basta ativar a função , definir as variáveis de entrada e saída e simular Simulate , a
função de transferência estará mostrada no arquivo de saída .
A variável de saída deve ser colocada da forma : V(variável_saída) .
LABORATÓRIO ETE 101
56
****
SMALL-SIGNAL CHARACTERISTICS
V(Vs)/V_V1 = 5.000E-01
INPUT RESISTANCE AT V_V1 = 2.000E+03
OUTPUT RESISTANCE AT V(Vs) = 5.000E+02
JOB CONCLUDED
TOTAL JOB TIME
.18
Ou seja , Vs = k1*V1 = 0.5*V1 .
LABORATÓRIO ETE 101
57
EXERCÍCIO
Vamos aplicar o Teorema da Proporcionalidade e da Superposição afim de descobrir quais as
relações de V1 , V2 e I1 com a tensão de saída Vs , para isso vamos montar o circuito a seguir e
determinar as constantes k1 , k2 e k3 aplicando o recurso da Função de Transferência ( Transfer
Function) .
Não se esqueça que para respeitar o teorema temos que zerar as outras fontes que não estão
sendo analisadas .
Vs = k1*V1 + k2*V2 + k3*I1
k1
k2
k3
LABORATÓRIO ETE 101
58
Medindo a resistência equivalente do circuito
Imagine que nos quiséssemos saber qual a resistência equivalente entre dois ptos quaisquer de
um circuito , para isso basta puxarmos dois “fios” daqueles pontos , colocar uma referência
(bubble Vs) afim de sabermos o valor da tensão naquele ponto e ligarmos um gerador de
corrente , aplicamos então o DC Sweep fazendo variar a corrente de 0 até um valor qualquer ,
por exemplo 10 , simulamos e plotamos o gráfico de V(Vs)/I_I1 onde Vs é a tensão no bubble e
I1 a corrente do gerador , ao analisarmos o gráfico , a leitura do valor constante é a leitura do
valor da resistência equivalente naquele pto do circuito . (Lembre-se que para medirmos
resistência devemos desligar (zerar) qualquer outra fonte de tensão ou corrente no circuito , o
método de leitura aqui empregado serve apenas para circuitos com resistores , ou seja , cuja
impedância não varia com freqüência , para medir a resistência de circuitos com indutores e
capacitores utilize um gerador de corrente alternada com fase zero no lugar do gerador de
corrente contínua ) .
Para sabermos o valor exato , vá ao menu Trace > Cursor > Display , uma janelinha se abrirá ,
clique com o cursor esquerdo do mouse sobre a curva , você terá agora a variação númerica
caminhando com o cursor sobre a curva .
LABORATÓRIO ETE 101
59
Requivalente = 970 Ohms
LABORATÓRIO ETE 101
60
LABORATÓRIO ETE 101
61
EXPERIÊNCIA
5
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
Circuitos Lógicos Combinatórios 1
TURMA
NOME
SÉRIE
SALA
Nº
Numeração dos Pinos
Existem circuitos integrados digitais com diversos números de pinos de conexão cada um com sua
função definida, sendo que os mesmos são numerados em sentido Anti-horário, a partir de uma
marca de referência
no encapsulamento do
CI.
Observação
Em alguns circuitos
integrados
existem
pinos de que não tem
função, ou seja, eles
não estão conectados
internamente
à
pastilha de silício. Neste caso, eles recebem a denominação NC (No Internal Connection).
LABORATÓRIO ETE 101
62
1. Implementando uma tabela verdade
1.1 Expressão lógica
Na tabela verdade abaixo, escolha a saída igual a “1” para apenas duas combinações das variáveis
A, B e C. A seguir, escreva a expressão lógica que realiza a tabela sem qualquer tipo de
simplificação.
A
0
0
0
0
1
1
1
1
B
0
0
1
1
0
0
1
1
C
0
1
0
1
0
1
0
1
Saída
Saída = ________________________________________________________________________
LABORATÓRIO ETE 101
63
1.2 Circuito lógico
Esquematize o circuito lógico que implementa a expressão lógica do item anterior. Monte e teste o
funcionamento do circuito.
Circuito Lógico
2. Etapas de um projeto lógico
2.1 O problema
Um executivo de uma grande empresa multinacional está dentro de um táxi, no meio de um
engarrafamento. Para piorar a situação, o céu está nublado e a chuva parece iminente. Ele recebe
uma ligação de seu escritório dizendo para que se apresse, ou chegará atrasado à reunião da
diretoria. O executivo responde, com toda a calma:
“Só conseguirei chegar no horário se:
- não chover e ainda por cima der um dinheiro extra ao motorista para que dirija o mais rápido que
puder;
- chover e eu tiver asas para voar”.
2.2 Nomenclatura de Variáveis & Tabela Verdade
Complete a tabela verdade que descreve o problema exposto acima, admitindo que:
CH – chuva
DE – dinheiro extra ao motorista do táxi
A – asas para voar
R – chegada à reunião no horário marcado
LABORATÓRIO ETE 101
64
CH
DE
A
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
R
2.3 Simplificação
Determine a expressão lógica que realiza a tabela verdade acima:
R = ____________________________________________________________________________
Simplifique a expressão acima, lembrando da propriedade associativa da Álgebra de Boole.
Simplificação
R = ___________________________________________________________________________
LABORATÓRIO ETE 101
65
2.4 Circuito Lógico
Esquematize o circuito lógico para implementação da expressão lógica encontrada no item 3. Monte
e teste o funcionamento do circuito.
Circuito Simplificado
EXPERIÊNCIA : CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATÓRIOS I
QTD
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
4049
4081
4071
Painel Digital
Fios / Cabos
Pesquisa de componentes :
www.ti.com (Texas Instrument)
www.national.com (National )
LABORATÓRIO ETE 101
66
Placa para protótipos
Placas para protótipos são usadas para as
montagens de circuitos temporários, sem o
uso de soldas. Os terminais dos componentes
são introduzidos nos orifícios da placa, a qual
incumbe-se das conexões básicas. É, na
prática, um circuito impresso provisório.
Não só os terminais dos componentes, como
também, interligações mediante fios (jumpers)
podem ser espetados nos orifícios dessa
placa.
No interior da placa, conjuntos metálicos fazem interligações entre os componentes, os
quais são organizados em colunas e canais, como se ilustra abaixo.
Alguns modelos de tais placas têm a base facilmente removíveis, o que permite observar
esses arranjos com detalhes. De cada lado da placa, ao longo de seu comprimento, há
duas colunas completas. Há um espaço livre no meio da placa e de cada lado desse
espaço há vários grupos de canais horizontais (pequenas fileiras), cada um com 5
orifícios.
LABORATÓRIO ETE 101
67
EXPERIÊNCIA
6
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
TEOREMA DA SUPERPOSIÇÃO
TEOREMA DE NORTON /THEVENIN
TURMA
SÉRIE
NOME
Monte o circuito e meça a corrente no R=1 kΩ
SALA
Nº
I=
A
1) Substitua a fonte de 12V por um curto-circuito e meça novamente a corrente I .
I=
A
2) Coloque novamente a fonte de 12 V no circuito e substitua a fonte de 3 V por um curto .
Meça novamente a corrente I .
I=
A
3) Conclua aplicando a superposição .
LABORATÓRIO ETE 101
68
TEOREMA DE NORTON /THEVENIN
1) Monte o circuito da figura
R (Ω )
470
2) Retire o R=470 Ω e meça a tensão entre A e B .
Eth =
I (A)
V (V)
V
3) Substitua a fonte por um curto e anote a resistência Rth entre os pontos A e B .
Rth =
Ω
4) Retire o R=470 Ω , substitua-o por um curto e meça a corrente no curto .
Ith =
A
5) Monte o circuito conforme os valores de Eth e Rth e conclua .
LABORATÓRIO ETE 101
69
6) Monte o circuito conforme os valores de Ih e Rth e conclua .
OBS .: NÃO ZERE A DÉCADA RESISTIVA
EXPERIÊNCIA : TEOREMA DA SUPERPOSIÇÃO / NORTON - THEVENIN
QTD
01
01
05
01
01
01
03
MATERIAL UTILIZADO
Fonte DC 0 –10 V
Multimetro analógico
Resistores ( 120 , 270, 390 , 470 , 1k , 2k2 Ohms ) 1 W
Década Resistiva
Placa Universal
Fios e Cabos
Suporte p/ pilhas
Pilhas 1.5 V (G)
LABORATÓRIO ETE 101
70
LABORATÓRIO ETE 101
71
EXPERIÊNCIA
7
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
Circuitos Lógicos Combinatórios_2
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
EXPERIÊNCIA : CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATÓRIOS II
QTD
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
4049
4081
4071
Painel Digital
Fios / Cabos
Resistor 470 Ohms
Led
LABORATÓRIO ETE 101
72
1. Levantando a expressão e a tabela verdade à partir do circuito :
Monte o cicuito abaixo e levante a expressão e a tabela verdade para as combinações das
variáveis A,B e C . Para verificar a saída , coloque um Led com um resistor de 470 Ω em série
Circuito à ser implementado :
A
B
C
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
Saída
Saída = ________________________________________________________________________
Justifique a utilização da ligação das saídas das portas inversoras em conjunto antes do Led .
LABORATÓRIO ETE 101
73
2. Monitoramento da tensão num carregador de baterias
•
Um carregador de baterias deve manter sua tensão próxima dos 12 V . Sendo assim ,
devemos monitora-la , toda vez que a tensão estiver abaixo de 11 V deve acender uma
luz amarela indicando falta de tensão . Se a tensão estiver acima de 13 V deve acender
uma luz vermelha indicando excesso de tensão . Se a tensão estiver na faixa
compreendida entre 11 e 13 V deve acender uma luz verde indicando que tudo está
bem .
Projetar um circuito com portas lógicas para fazer o monitoramento desse carregador de
baterias .
2.1 Nomenclatura de Variáveis & Tabela Verdade
Complete a tabela verdade que descreve o problema exposto acima, admitindo que:
VBAT – tensão medida
LA – led amarelo
LV – led vermelho
LVR – led verde
(condição normal de funcionamento)
Y1
Y2
11 V< Vbat <13 V
0
0
Vbat > 13 V
0
1
Vbat < 11 V
1
0
LV
LVR
LA
Determine a expressão lógica que realiza a tabela verdade acima:
LA =___________________________________________________________________________
LV= ___________________________________________________________________________
LVR=__________________________________________________________________________
LABORATÓRIO ETE 101
74
2.2 Circuito Lógico
Esquematize o circuito lógico para implementação da expressão lógica encontrada . Monte e teste o
funcionamento do circuito para uma única saída (à sua escolha) . Para verificar a saída , coloque um
Led com um resistor de 470 Ω em série .
Circuito
Lembre-se você pode associar portas para obter um maior número de variáveis de entrada .
LABORATÓRIO ETE 101
75
CIRCUITO(S) PARA ANÁLISE (EXTRA)
Circuito 1
LABORATÓRIO ETE 101
76
Circuito 2
Simular as combinações de entrada do circuito 1 de acordo com a tabela verdade e de acordo com
os LED’S do circuito, marcar o nível lógico 1 ou 0 para cada estado na saída e anotar na tabela
abaixo:
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
Extrair a expressão lógica do circuito 1 através dos níveis de saída encontrados na tabela verdade do
item anterior
___________________________________________
Simular as combinações de entrada do circuito 2 de acordo com a tabela
verdade e de acordo com os LED’S do circuito, marcar o nível lógico 1 ou 0
para cada estado na saída e anotar na tabela ao lado:
A
C
Y
Compare os valores obtidos de saída nos dois circuitos e conclua sobre a
simplificação de circuitos lógicos .
LABORATÓRIO ETE 101
77
EXPERIÊNCIA
8
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
OSCILOSCÓPIO 1
TURMA
NOME
LABORATÓRIO ETE 101
SÉRIE
SALA
Nº
78
OSCILOSCÓPIO - TUBO DE RAIOS CATÓDICOS
OSCILOSCÓPIO
LABORATÓRIO ETE 101
79
GERADOR DE FUNÇÕES
EXPERIÊNCIA : OSCILOSCÓPIO
QTD
02
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Cabo coaxial BNC / Banana
Osciloscópio
Gerador de Funções
LABORATÓRIO ETE 101
80
LABORATÓRIO ETE 101
81
LABORATÓRIO ETE 101
82
LABORATÓRIO ETE 101
83
LABORATÓRIO ETE 101
84
LABORATÓRIO ETE 101
85
LABORATÓRIO ETE 101
86
LABORATÓRIO ETE 101
87
PONTAS DE PROVA
As pontas de prova são utilizadas para interligar o osciloscópio aos pontos de medida.
Uma das extremidades da ponta de prova é conectada a uma das entradas do osciloscópio
através de um conector e a extremidade livre serve para conexão aos pontos de medida.
A extremidade livre possui uma garra jacaré, denominada de terra da ponta de prova, que
deve ser conectada ao terra do circuito e uma ponta de entrada de sinal, que deve ser conectada no
ponto que se deseja medir.
Existem dois tipos de ponta de prova:
⇒ ponta de prova 1:1;
⇒ ponta de prova 10:1.
A ponta de prova 1:1 se caracteriza por aplicar à entrada do osciloscópio a mesma tensão ou
forma de onda que é aplicada a ponta de medição.
A ponta de prova 10:1 entrega ao osciloscópio apenas a décima parte da tensão aplicada a
ponta de medição. As pontas de prova 10:1 permitem que o osciloscópio consiga observar tensões
dez vezes maior que a sua capacidade. Por exemplo: Um osciloscópio que permite a leitura de
tensões de 50V com ponta de prova 1:1, com ponta de prova 10:1 poderá medir tensões de até 500V
(10x50V). Existem pontas de prova que dispõe de um botão onde se pode selecionar 10:1 ou 1:1.
Obs: Quando não se tem total certeza da grandeza da tensão envolvida é aconselhável iniciar
a medição com o posição 10:1.
LABORATÓRIO ETE 101
88
LABORATÓRIO ETE 101
89
EXPERIÊNCIA
9
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
OSCILOSCÓPIO 2
TURMA
NOME
SÉRIE
SALA
Nº
Obs.: Deixar o ponto luminoso com brilho mínimo, para não danificar a camada de
composto de fósforo no interior do tubo!
1. Com o acompanhamento do professor, ligar o Osciloscópio no modo X-Y. Após o
aquecimento do filamento, deverá aparecer um ponto luminoso na tela.
Verificar o função dos controles de luminosidade (Intensity), foco (FOCUS), Posição
Horizontal e Vertical na tela e explica-lo no diagrama de blocos.
Posicionar então o ponto luminoso no centro da tela.
2. Localizar a Entrada Horizontal e aplicar a esta um sinal senoidal de 1kHz proveniente de
um Gerador Senoidal (que pode ser um Gerador de Audio ou de Funções).
A chave de entrada (indicada por DC-GND-AC) deve estar em DC, pois em GND, o sinal
de entrada não é aplicado à entrada, sendo aplicado a esta 0V, e em AC, estará sendo colocado um
capacitor de desacoplamento DC em série com sinal de entrada, o que acarretaria uma distorção do
mesmo. Variar a escala deste canal por meio da chave seletora V/div correspondente, observando o
efeito deste controle.
Entenda o que está ocorrendo através do Diagrama de Blocos.
Ajustar a tensão de pico da senóide em IV por meio do osciloscópio!
LABORATÓRIO ETE 101
90
3. Repetir os procedimentos do item 2 para o Canal Vertical.
4. Mantendo ainda o Gerador Senoidal com frequência f = 10 kHz ligado ao vertical,
colocar a Chave Seletora de Varredura SWEEP / DIV em uma das posições ms / div, utilizando
sincronismo interno (TRIGGER SOURCE = CH1). Agora, está sendo aplicado a tensão dente de
serra proveniente do Gerador de Varredura, interno ao osciloscópio.
Anotar a forma de onda na tela a seguir e medir a tensão pico a pico do sinal senoidal,
utilizando-se a escala da tela e o valor VOLTS / DIV da escala do seletor do canal CHI.
5.
Aumentar gradualmente a frequência do Gerador Senoidal e observar o que ocorre
com o ponto luminoso.
6.
Ajustar a frequência do Gerador Senoidal para f = 1kHz. Ajustar a Chave Seletora de
Varredura SWEEP / DIV e o Nível de Trigger (LEVEL) de modo a obter uma senóide parada na
tela. Observar o que ocorre quando comuta-se a chave + / - do Trigger e quando varia-se o Nível de
Trigger (LEVEL).
7. Mudar a fonte de sincronismo para Rede (LINE), e ajustar a frequência do Gerador
Senoidal para f= 60Hz. Explicar por que não se consegue parar a figura na tela.
LABORATÓRIO ETE 101
91
EXPERIÊNCIA
10
ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
Portas Lógicas e Comparadores – Análise DC
TURMA
NOME
LABORATÓRIO ETE 101
SÉRIE
SALA
Nº
92
1. O Inversor CMOS 4049
1.1 A partir do esquema fornecido (em anexo), levante o circuito em teste.
1.2 Gire o potenciômetro de forma a atingir tensão máxima no pino 3. Nesta situação, meça a tensão
no resistor de 1MΩ conectado ao mesmo pino, utilizando o osciloscópio. Qual fato pode ser
constatado?
1.3 Retorne o potenciômetro à posição de tensão nula no pino 3. Monitorando a tensão no pino 2
pelo osciloscópio, gire o potenciômetro lentamente até que ocorra a comutação da saída. Qual a
tensão no pino 3 quando ela ocorre?
1.4 Monitorando a tensão no pino 3, gire o potenciômetro de forma que ela seja máxima. Diminua-a
gradativamente até que ocorra novamente a comutação da saída. Qual a tensão no pino 3 quando ela
ocorre?
1.5 Esquematize a curva de transferência da porta inversora examinada nos itens anteriores.
1.6 Retorne a situação do item 1.2, verificando as tensões nos pinos 4 e 6. Qual a razão da
discrepância entre os valores destas tensões quando comparadas com a tensão do pino 3?
2. O Inversor Schmitt-Trigger 4093
2.1 A partir do esquema fornecido (em anexo), levante o circuito em teste.
2.2 Gire o potenciômetro de forma a atingir tensão máxima nos pinos 1 e 2. Meça a tensão no
resistor de 1MΩ conectado aos mesmos pinos. Novamente, o que pode ser constatado?
2.3 Retorne o potenciômetro à posição de tensão nula nos pinos 1 e 2. Monitorando a tensão no pino
3 pelo osciloscópio, gire o potenciômetro lentamente até que ocorra a comutação da saída. Qual a
tensão nos pinos 1 e 2 quando ela ocorre? Continue aumentando a tensão até que ela seja máxima.
2.4 Monitorando a tensão no pino 3, gire o potenciômetro, diminuindo a tensão de entrada
gradativamente até que ocorra novamente a comutação da saída. Qual a tensão no pino 3 quando ela
ocorre? Continue diminuindo a tensão até que ela seja nula.
2.5 Esquematize a curva de transferência da porta inversora Schmitt-Trigger examinada nos itens
anteriores.
2.6 Retorne a situação do item 2.2, verificando as tensões nos pinos 4 e 10. Qual a razão da
discrepância entre os valores destas tensões quando comparadas com a tensão do pino 3?
LABORATÓRIO ETE 101
93
3. O Comparador de Tensão LM311
3.1 A partir do esquema fornecido (em anexo), levante o circuito em teste.
3.2 Gire o potenciômetro conectado ao pino 3 (entrada negativa) de forma que a tensão neste
terminal seja 1,0V (monitore-a pelo osciloscópio). Repita o procedimento para o potenciômetro
conectado ao pino 2 (entrada positiva) de modo que a tensão neste terminal seja da ordem de 5V.
Monitore a tensão de saída (pino 7) com o osciloscópio. Fundamentando-se nas aulas de teoria,
conclua sobre o funcionamento do comparador.
3.3 Mantenha o potenciômetro do pino 2 na posição do item anterior. Monitore as tensões nos pinos
3 e 7 simultaneamente no osciloscópio. Gire lentamente o potenciômetro do pino 3, observando a
saída. Anote a tensão do pino 3 no momento da comutação da saída. Conclua sobre o
funcionamento.
3.4 Ajuste a tensão do pino 2 para cerca de 2,5V, mantendo o potenciômetro conectado ao pino 3 na
mesma posição do item anterior. Varie a tensão no pino 2, monitorando a saída ao pino 7. Qual a
tensão no pino 2 quando da comutação da saída? Comente sobre o funcionamento do comparador.
EXPERIÊNCIA : PORTAS LÓGICAS E COMPARADORES ( Pré – Montada )
QTD
01
01
01
04
01
01
MATERIAL UTILIZADO
CMOS 4049
CMOS 4093
LM 311
Resistores (6 x 1M , 1x 3k9 , 1 x 820 , 1 x 120 k , 1 x 22 k , 1 x 2k2 ) Ohms
Potenciometro 1 k Ohm
Protoboard
Fonte DC 12 V
Cabo coaxial BNC / Pta de Prova
Cabos / Fios
Osciloscópio
LABORATÓRIO ETE 101
94
Inversor CMOS 4049
LABORATÓRIO ETE 101
95
Inversor Schmitt-Trigger 4093
LABORATÓRIO ETE 101
96
Comparador LM311
LABORATÓRIO ETE 101
97
EXPERIÊNCIA
11
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LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
TRANSISTOR E LED
TURMA
NOME
SÉRIE
SALA
Nº
As características de saída, ou de coletor, pode ser dividida em três regiões distintas, pois
cada transistor tem um comportamento especifico.
Região de Corte – Dizemos que um transistor está em corte quando a corrente de coletor é
praticamente nula, nesta condição é como se o transistor estivesse sido desconectado.
Região de Saturação – Dizemos que um transistor está saturado quando fazendo com que
uma pequena variação em VCB (Saída) resulte numa enorme variação de corrente de coletor
(saída). Neste caso é como se o transistor estivesse em curto-circuito (VCB = 0)
Região Ativa –Esta é a região central do gráfico da curva de um transistor onde as curvas
são lineares. Portanto é esta a região usada na maioria das aplicações, principalmente na
amplificação de sinais, para que a distorção seja mínima.
LABORATÓRIO ETE 101
98
Monte o circuito abaixo :
Ajuste a corrente Ib através do potenciômetro de 1kΩ . Varie a tensão Vce através do
potenciômetro de 100Ω . Anote o valor da corrente Ic . Preencha a tabela à seguir :
Vce (V)
0
1
Ic (mA)
2
3
4
5
Ib (mA)
0
0.05
0.1
0.15
0.20
Trace as curvas Ic=f(Vce) p/Ib=cte
LABORATÓRIO ETE 101
99
Monte o circuito abaixo :
EXPERIÊNCIA : TRANSISTOR E LED
QTD
01
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Fonte variavel 0 –12 V / Fixa 5 V
Potenciômetro 1 M Ohm
Resistor (82 k , 100 , 470 ) Ohm
BC 548
Led
Protoboard
Fios e Cabos
LABORATÓRIO ETE 101
100
EXPERIÊNCIA
12
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LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
TRANSISTOR COMO CHAVE
E AMPLIFICADOR
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAIS
Monte o circuito abaixo :
Varie a tensão de entrada segundo a tabela abaixo , meça as correntes ib e ic e a tensão
Vce .
LABORATÓRIO ETE 101
101
Para medir as correntes ib e ic você pode medir a tensão respectivamente sobre os
resistores de 82 kΩ e 470Ω e pela lei de Ohm obter o valor das correntes.
Preencha a tabela à seguir :
wt
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
720
Ventrada (V)
4
5
5
4
3
3
4
5
5
4
3
3
4
Ib
Ic
Vce
Trace as curvas Ib=f(wt) , Ic=f(wt) , Ventrada=f(wt) , Vce=f(wt)
LABORATÓRIO ETE 101
102
LABORATÓRIO ETE 101
103
Retirando o nivel DC , calcule os ganhos de amplificação :
Av = ∆Vce / ∆Ventrada
Ai= ∆Ic/∆Ib
Verifique o que acontece com as formas de onda de entrada e saída .
TRANSISTOR COMO CHAVE
Transistor como chave
Um transistor operando nas regiões de corte e saturação funciona como uma chave eletrônica,
ou seja, um elemento de controle liga-desliga (on/off), conduzindo corrente ou não.
B
Figura 1 – Representa a analogia transistor – chave
Verifique o funcionamento do circuito como chave .
LABORATÓRIO ETE 101
104
Preencha a tabela a seguir :
Chave
Aberta
Fechada
Ib
Ic
Vbe
Vce
EXPERIÊNCIA : TRANSISTOR E LED ( AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAIS /
CHAVE )
QTD
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Fonte variável 0 –12 V / Fixa 12 V
Protoboard
Resistor (10 K , 82 k , 470 , 100 ) Ohm
BC 548
Led
Fios e Cabos
LABORATÓRIO ETE 101
105
EXPERIÊNCIA
13
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LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
PONTE DE WHEATSTONE / RELÉS
TURMA
SÉRIE
SALA
NOME
Nº
PONTE DE WHEATSTONE
1. Monte o circuito abaixo ajustando a década para o equilíbrio da ponte , meça e anote
as tensões nos resistores e na década .
R (Ω)
V (V)
LABORATÓRIO ETE 101
100
150
330
Rdecada
106
2. Monte o circuito abaixo para medida de resistências , conecte entre os pontos A e B ,
valores de resistores desconhecidos , ajuste o equilíbrio da ponte para cada resistor e
anote o valor ajustado de Rdec , com o ohmimetro meça cada resistor e complete a
tabela :
Rdec (Ω)
Rx (Ω)
Rohmimetro (Ω)
Ra
Rb
Rc
Rd
Re
Equilíbrio (I microamperimetro=0)
R2*Rx=R1*Rdec
VR1=VRx
VR2=VRdec
EXPERIÊNCIA : PONTE DE WHEATSTONE
QTD
01
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Fonte fixa 5 V
Microamperimetro
Resistores ( 100 , 150 , 330 , 47 , 1k , 820 ) Ohms 1W
Década Resistiva
Fios e Cabos
Placa Pto. De Wheatstone
Multimetro Analogico
LABORATÓRIO ETE 101
107
- RELÉS
1. Determinar os valores da tensão de energizamento(fechamento) e de
desenergizamento (abertura) do relé utilizando o circuito abaixo :
A tensão da fonte deve ser aumentada gradativamente até o ponto em que o relé se
energize ; lemos nesse ponto o valor da tensão (Ve) e da corrente de energizamento (Ie) .
Estando o relé energizado (contatos ativados) , reduzimos gradativamente a tensão da
fonte até ocorrer o desernegizamento do relé , lemos nesse ponto o valor da tensão (Vd) e da
corrente de desenergizamento (Id) .
Energizamento (Fechamento)
Desernergizamento (Abertura)
I
V
O que verificamos ?
Características principais dos relés :
a) Características dos contatos elétricos
• Intensidade máxima de corrente (A)
• Tensão Máxima (V)
• Carga máxima de comutação (VA)
• Número de manobras
b) Características das bobinas
• Resitência ôhmica
• Tensão Nominal de Trabalho
• Tensão típica de energizamento
• Tensão típica de desenergizamento
LABORATÓRIO ETE 101
108
c) Características do conjunto
• Tensão de Isolação
• Tempo de energizamento (ms)
• Tempo de desenergizamento (ms)
A principal utilização dos relés é o comando de circuitos de maior potência .
À partir de um sinal num transistor operando como chave podemos acionar um relé :
Monte o circuito acima , conecte os soquetes com o relé e o transistor à placa de montagem e
verifique o funcionamento .
EXPERIÊNCIA : RELÉS
QTD
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Painel de conexão Darlington (Relé)
Réle 6 V , 100 Ohms
Resistor 100 Ohms
Fonte DC Variavel 0-12 V
Multimetro Analógico
Cabos Banana
LABORATÓRIO ETE 101
109
EXPERIÊNCIA
14
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LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
RELÉ COMANDADO POR DESEQUILIBRIO DE
PONTE ( LDR / NTC )
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
EXPERIÊNCIA :
QTD
01
01
01
01
01
02
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Painel de conexão Darlington (Relé) com 2 TIP31
Relé 6 V
Lâmpada 12 V
Fonte DC 5V / 12 V
Multimetro Analógico
Cabos Banana
LDR
Microamperimetro
Resistor ( 1k , 100 k ) Ohms 1/8 W
Década Resistiva
Fios e Cabos
LM339
Placa Pto. De Wheatstone
NTC
Osciloscópio
Cabo osciloscópio coaxial-jacaré
LABORATÓRIO ETE 101
110
DESEQUILIBRIO DE PONTE COMANDADO POR LDR
1. Monte o circuito abaixo ajustando a década para o equilíbrio da ponte
( iluminado Æ equilíbrio ; não-iluminado Æ desequilíbrio ) .
2. Retire o amperímetro e ligue o comparador entre os pontos A e B conforme o
esquema abaixo , verificando seu funcionamento com o osciloscópio entre os
pontos C e terra . :
LABORATÓRIO ETE 101
111
À partir de um sinal num transistor operando como chave podemos acionar um relé :
Monte o circuito acima , conecte os soquetes com o relé e o transistor à placa de montagem e
verifique o funcionamento , conecte a lâmpada conforme o diagrama ao lado.
DESEQUILIBRIO DE PONTE COMANDADO POR NTC
1. Desligue o circuito .
2 Desconecte o comparador dos pontos A e B .
3. Ligue novamente o amperímetro entre os pontos A e B , trocando o LDR por um NTC e
equilibre a ponte .
4. Após o equilíbrio , retire o amperímetro e retorne a ligação do comparador , verifique
agora o desequilíbrio comandado pelo NTC , ao segurar o NTC você provocará um
desequilíbrio devido à variação da resistência com a temperatura de seus dedos , acendendo
assim a lâmpada .
LABORATÓRIO ETE 101
112
LABORATÓRIO ETE 101
113
EXPERIÊNCIA
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LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
15
CAPACITOR EXCITADO POR DEGRAU
TURMA
SÉRIE
SALA
NOME
Nº
1 . Monte o circuito abaixo com o capacitor descarregado :
Carga do capacitor
Acione a chave S (a chave S1 deve permanecer aberta) e o cronômetro simultaneamente .
Anote o instante em que cada tensão for atingida , conforme a tabela abaixo :
Vc(V)
t (s)
0
1
2
LABORATÓRIO ETE 101
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
114
Descarga do capacitor
Agora abra a chave S e acione a chave S1 (a chave S deve permanecer aberta) e o cronômetro
simultaneamente . Anote o instante em que cada tensão for atingida , conforme a tabela
abaixo :
Vc(V)
t (s)
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Construa os gráficos de Vc=f(t) para a carga e descarga do capacitor .
Na carga :
τ=R*C (cte de tempo) (aprox. 63,2% de E)
Vc=E.(1-e-t/τ)
Na descarga :
τ=R*C (cte de tempo) (aprox. 36,8% de E)
Vc=Vcmax. e-t/τ
QTD
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Fonte fixa 12 V
Multimetro Digital
Resistor 22 k Ohms
Capacitor Eletrolitico 1000 u F 25 V
Fios e Cabos
Placa Universal
LABORATÓRIO ETE 101
115
EXPERIÊNCIA
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ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
16
DIODO / DIODO ZENER / APLICAÇÃO
TURMA
SÉRIE
SALA
NOME
Nº
DIODO
1)Meça com o ohmimetro a resistência direta e reversa do diodo , comente :
Rdireta (Ω)
Rreversa (Ω)
2. Monte
Vd (V)
Id (mA)
o
0
circuito
0,1
LABORATÓRIO ETE 101
abaixo
0,2
0,3
e
preencha
0,4
0,5
a
tabela
0,6
à
seguir
0,7
0,8
:
116
3. Monte o circuito abaixo e preencha a tabela à seguir :
Vd (V)
Id (mA)
0
5
10
15
20
25
30
Com os dados obtidos construa a curva característica do diodo I=f(V)
4. Responda a seguinte questão :
Ao medir-se a resistência de um diodo , obteve-se um valor muito baixo para as
resistências direta e reversa . O que aconteceu com o diodo ?
5. Responda a seguinte questão :
Ao medir-se a resistência de um diodo , obteve-se um valor muito alto para as
resistências direta e reversa . O que aconteceu com o diodo ?
LABORATÓRIO ETE 101
117
DIODO ZENER
6. Meça com o ohmimetro a resistência direta e reversa do diodo zener e comente :
Rdireta (Ω)
Rreversa (Ω)
7. Monte
Vd (V)
Id (mA)
o
0
circuito
0,1
abaixo
0,2
e
0,3
preencha
0,4
0,5
a
tabela
à
seguir
0,6
0,7
0,8
30
35
40
:
8. Monte o circuito abaixo e preencha a tabela à seguir :
Id (mA)
Vd (V)
0
5
10
15
20
25
Com os dados obtidos construa a curva característica do diodo zener I=f(V)
LABORATÓRIO ETE 101
118
9. Responda a seguinte questão :
a. Pode um diodo retificador ser utilizado como diodo zener ? Por quê?
b. Pode um diodo zener ser utilizado como retificador ? Por quê?
Faça a seguinte ligação e coloque o canal 1 do osciloscópio nos pontos A e B e o canal 2 nos
pontos C e B , o que você vê ? qual a finalidade deste circuito ?
EXPERIÊNCIA : DIODOS / DIODO ZENER
QTD
01
01
01
01
01
01
02
MATERIAL UTILIZADO
Diodo 1N4001 ou equivalente
Resistor 470 Ohms ( 5 W)
Fonte variavel 0 – 30 V
Protoboard
Fios / Cabos
Multimetro Digital
Diodo Zener 5,6 V / 1W
Transformador 127 V / 9 V com caixa
Resistor 1 kOhms
Osciloscópio
Cabos coaxial - jacaré
LABORATÓRIO ETE 101
119
Regulador de tensão
O regulador de tensão é a maneira mais fácil e rápida de se obter tensão estável e para
corrente em até 1A.
O circuito integrado a ser utilizado é um estabilizador de tensão com limitação interna de
corrente e compensação de temperatura, que pode fornecer vários níveis de tensão de saída
em função da sua especificação.
O capacitor C2 ligado sempre na saída do regulador tem a função de eliminar possíveis
variações apresentadas na saída (supressor).
Como exemplo, apresentamos um regulador da série 78XX, a saber, o 7805.
Como podemos ver as figuras
ao lado podemos notar que o
emprego do regulador de
tensão em circuito integrado
torna bem mais simples o
projeto e a implementação de
uma fonte de alimentação.
Mas quando usamos um
regulador temos que ter
certeza que a tensão de entrada seja pelo menos uma vez e meio maior que a tensão que
pretende regular, pois caso contrário sua fonte poderá “arriar” ou seja, com a carga a corrente
pode ir a zero e sua fonte não servir de nada.
Apresentamos a seguir uma tabela com alguns reguladores de tensão da série 78XX e 79XX
Reguladores Positivos 78XX
Reguladores Negativos 79XX
Regulador Tensão de Corrente de Regulador de Tensão
de Corrente de
Tensão
Saída (VL)
Saída (IL)
de Tensão Saída (VL) Saída (IL)
7805
5V
1A
7905
- 5V
- 1A
7812
12V
1A
7912
- 12V
- 1A
7815
15V
1A
7915
- 15V
- 1A
7818
18V
1A
7918
- 18V
- 1A
7824
24V
1A
7924
- 24V
- 1A
LABORATÓRIO ETE 101
120
LABORATÓRIO ETE 101
121
EXPERIÊNCIA
17
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LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
Contador Binário de 4 bits com Leds / Display
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
1 . Monte os circuitos abaixo e verifique seu funcionamento :
Observe que :
R01 e R02 devem ser ligados juntos ao terra .
CkB (Clock B) deve ser ligado a saída QA .
LABORATÓRIO ETE 101
122
Reset in
| Output
-------------------------RO1 RO2 | Qd Qc Qb Qa
-------------------------1
1
| 0 0 0 0
0
X
| Count
X
0
| Count
EXPERIÊNCIA : CONTADOR BINÁRIO DE 4 BITS COM LEDS / DISPLAY
QTD
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Painel Digital
Multimetro Digital
7493
Cabos / Fios
Cabo coaxial BNC / Pta de Prova
Osciloscópio
Muitos displays numéricos usam a configuração de sete segmentos para formar os
dígitos de 0 a 9 e em alguns casos, dígitos hexadecimais (A até F).
Cada segmento é composto por um material que emite luz quando uma
corrente circula por ele. Na maioria das vezes o segmento é composto por um LED.
A figura a seguir ilustra o aspecto de um display de 7 segmentos.
FND 560 / PD 351 PK (ou similar de catodo comum)
LABORATÓRIO ETE 101
123
LABORATÓRIO ETE 101
124
LABORATÓRIO ETE 101
125
EXPERIÊNCIA
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ESCOLA DE ENGENHARIA MAUA
LABORATÓRIO DE FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA
ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE INTRODUÇÃO À ELETRICIDADE
DEL 485/487
OSCILADOR CHAVEADO
/ CONTADOR DE DÉCADA
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
Datasheet dos componentes ver : coletânea de catálogos
1 . Monte o circuito abaixo e verifique seu funcionamento :
Veja a pinagem para montagem no datasheet do componente . (4093)
Utilize R= 47 kΏ e C=1µF .
Veja no osciloscópio a forma de onda no pino 3 (clock de saída ) , esboce-a no relatório e
calcule sua freqüência .
LABORATÓRIO ETE 101
126
Introdução Teórica
É um circuito constituído de R cte , C cte , Gerador de Tensão cte e porta lógica cte , que
contrariando a intuição gera uma tensão retangular e comandada .
Freq = 1/ (t1+t2)
t1= RC.ln (Vth+/Vth-)
t2= RC.ln [(Vdd-Vth-)/(Vdd-Vth+)]
to= RC.ln (Vdd/Vth-)
tempo do sinal em nível alto “1”
tempo do sinal em nível baixo “0”
tempo inicial do oscilador até o regime
Este circuito é barato , simples e confiável , apresenta entretanto desvio de freqüência
provocado por desvio de R , C e principalemente Vth+ e Vth- que variam de acordo com a
temperatura e o CI .
Procure no catálogo (folha de dados ) :
1 ) Vth+ e Vth2) Pinagem
3) Porque devemos ligar um resistor para o terra no pino 1 ?
LABORATÓRIO ETE 101
127
2 .Agora monte o circuito à seguir colocando as saídas o0 à o9 ligadas aos leds do painel e a
entrada do contador (clock pino 14) ligada ao clock que você montou no item 1 .
Veja a pinagem para montagem no datasheet do componente . (4017)
Verifique seu funcionamento .
EXPERIÊNCIA : OSCILADOR CHAVEADO / CONTADOR DE DÉCADA
QTD
01
01
01
02
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Painel Digital
Multimetro Digital
4093
Cabos / Fios
Cabo coaxial BNC / Pta de Prova
Osciloscópio
Resistor (87 k , 100 k) Ohms
Capacitor .1 u F (Poliester)
Osciloscópio
4017
LABORATÓRIO ETE 101
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LABORATÓRIO ETE 101
129
EXPERIÊNCIA
19
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ELÉTRICA
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DEL 485/487
Contador Binário
TURMA
SÉRIE
NOME
SALA
Nº
Datasheet dos componentes ver : coletânea de catálogos
Monte um contador binário com o 4520 de modo que ele conte até 4 , ou seja , ele deve
resetar no estado seguinte (5) , não se esqueça de colocar um detector de subida com o 4001
(NOR) , à seguir coloque as saídas ligadas aos leds do painel e a entrada do contador ligada
ao botão B1 ([pulso] lado inferior esquerdo do painel de montagem) , Vdd= 5 V .
Com as saídas ligadas aos leds do painel verifique o funcionamento do circuito .
A seguir , ligue o gerador de funções (onda quadrada 5 V ) com uma freqüência de 1 Hz ,
coloque o canal 1 do osciloscópio no sinal de clock e com o canal 2 , verifique a freqüência
das saídas O0 , O1 , O2 e O3 .
Preencha a tabela à seguir :
Sinal
Clock
Oo
O1
O2
O3
Frequência (Hz)
Dica : Comece fazendo o projeto do circuito depois a montagem .
LABORATÓRIO ETE 101
130
Coloque os leds de maneira seqüencial para facilitar a visualização .
Para implementar a lógica do circuito utilize uma porta E à diodos (com R alto afim de
evitar que haja passagem de corrente pelos leds de visualização deixando-os sempre
acesos) ou implemente a porta E através da álgebra de Boole utilizando portas NOR .
Afim de utilizar o mesmo componente (CI 4001 NOR ) vamos fazer a seguinte adaptação :
Detector de Subida ( Radotado = 100 Ohms , Cadotado= 0.47µF )
EXPERIÊNCIA : CONTADOR EM BINÁRIO EM ANEL
QTD
01
01
01
01
01
02
02
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Painel Digital
Multimetro Digital
4520
Cabos / Fios
Cabo coaxial BNC / Pta de Prova
Osciloscópio
4001
Diodo 1N4001 ou equivalente
Capacitor
Resistor
LABORATÓRIO ETE 101
131
EXPERIÊNCIA
20
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ELÉTRICA
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DEL 485/487
FLIP-FLOP RS / TIPO D / MUX / DEMUX
TURMA
SÉRIE
SALA
NOME
Nº
Datasheet dos componentes ver : coletânea de catálogos
Flip-Flop
Flip-Flop é um circuito que tem como função armazenar níveis lógicos temporariamente, ou
seja, funciona como um elemento de memória. Os flip-flops podem ter vários tipos de
configurações, porém, todos eles apresentam duas saídas complementares chamadas de Q e
Q.
Flip-Flop RS
O flip-flop RS possui duas entradas denominadas de R (Reset = levar a 0) e S (Set = levar a
1) e duas saídas Q e Q.
LABORATÓRIO ETE 101
R
Q
S
Q
132
Monte o circuito abaixo e verifique seu funcionamento :
S
R
0
0
1
1
0
1
0
1
Sem mudança
0
1
Indefinido
Sem mudança
1
0
Indefinido
Veja a pinagem para montagem no datasheet do componente . (4011)
Coloque as saídas
e
nos leds e as entradas S e R nas chaves do painel .
2 . Flip-Flop Tipo D
Monte o circuito de teste do flip-flop tipo D e verifique seu funcionamento :
D
Clk
0
1
1
1
0
1
1
0
Veja a pinagem para montagem no datasheet do componente . (4013)
Coloque as saídas
(pulso de subida) .
e
nos leds , a entrada D na chave do painel e o clock no botão B1
MUX / DEMUX
1 . Desenhe o circuito de teste do circuito integrado 4051 , monte e verifique seu
funcionamento .
Dicas :
Vdd = 12 V , Vee= Terra
Implemente a seleção dos canais de saída utilizando as chaves do painel .
Faça as ligações conforme a tabela :
LABORATÓRIO ETE 101
133
Entrada
0
1
2
3
4
5
6
7
Vdd
Terra
Sinal do gerador de funções (freqüência 1 Hz – onda quadrada – 5 V)
Terra
Terra
Terra
Terra
Terra
Ligue a saída (pino 3) no led do painel.
EXPERIÊNCIA : FLIP FLOP RS /TIPO D/ MUX / DEMUX
QTD
01
01
01
01
01
MATERIAL UTILIZADO
Painel Digital
Multimetro Digital
4011
Cabos / Fios
4013
4051
LABORATÓRIO ETE 101
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LABORATÓRIO ETE 101
135
BIBLIOGRAFIA :
•
•
•
•
Notas de aula ;
Internet ;
Instrumentação Eletrônica , Eng. Arilson Bastos
Laboratório de Eletricidade e Eletrônica , Capuano
Todas as marcas , figuras , textos e circuitos utilizados foram
utilizados com fins didáticos , sem intenção de infringir as regras
básicas de autenticidade de sua utilização e direitos autorais .
LABORATÓRIO ETE 101
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LABORATÓRIO ETE 101
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