formatação final M1-parte2

ATENÇÃO:
O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila
de MÓDULO 1 que por sua vez, faz parte do CURSO
de ELETROELETRÔNICA ANALÓGICA -DIGITAL
que vai do MÓDULO 1 ao 4.
A partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o
treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar.
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dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila,
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APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA
AULA
10
MÓDULO - 1
RESISTORES NÃO LINEARES
NTC e PTC - variação por temperatura
VDR - variação por tensão
LDR - variação por luz
Até agora estivemos em contato com resistores
lineares, que significa dizer que suas características
de resistividade não variam sob variações de
TENSÃO, CALOR (temperatura) ou LUZ, que
incidem sobre eles.
Existem porém, componentes resistivos em que
não se aplica a LEI de OHM, pois a característica
ôhmica desses componente alteram de acordo com
as variações de tensão, temperatura ou luz a que
são submetidos.
TERMISTORES
que descreve a dependência da resistência de um
NTC pela temperatura é dada a seguir:
k
0
R = Resistência do termistor numa temperatura T
R0 = Resistência do termistor numa temperatura To.
k = C / T - 1 / To
C = Constante do material empregado na
construção do NTC.
Na figura 3, podemos ver a escala de mudança de
temperatura e resposta do NTC e na figura 3a o
aspecto desse componente.
R = R xe
figura 3a
São semicondutores produzidos por mistura de
óxido de diversos materiais como: cobalto, níquel,
figura 1
figura 2
R
150k
figura 3
Gráfico do NTC
100k
manganês, titânio, lítio,
etc. e sintetizados em
elevadas temperaturas.
Os termistores variam sua resistência de acordo
com a variação de temperatura.
Estes subdividem-se em dois grupos: NTC e PTC.
Veremos a seguir estes dois grupos. Na figura 1,
vemos vários formatos de termistores, e seus
aspectos reais na figura 2.
NTC
N E G AT I V E T E M P E R AT U R E
COEFFICIENT
NTC (coeficiente de temperatura negativo) é um
resistor não linear que diminui sua resistividade
elétrica, quando submetido a um regime de
elevação de temperatura.
Exemplos de valores disponíveis de resistências a
25°C: 100, 220, 470, 1k, 2k2, 4k7, 10k. A expressão
ELETRÔNICA
47k 50k
5k
10k
0º 10ºc 20ºc 30ºc 40ºc 50ºc 60ºc 70ºc 80ºc
T
Na figura 4, temos uma ponte de resistores, sendo
um deles um NTC. Aplicando uma tensão estável
nos extremos dessa ponte, não haveria diferença de
potencial nos extremos do medidor. Mas caso haja
variação na temperatura, haverá desequilíbrio nas
figura 4
ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM
99
APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA
tensões, fazendo com que circule corrente pelo
medidor. Com a temperatura aumentando, haverá a
diminuição da resistência do NTC, fazendo a tensão
do lado direito da ponte cair. Caso haja diminuição
na temperatura, haverá um aumento da resistência
do NTC e consequentemente uma elevação da
tensão do lado direito da ponte.
Na figura 5, vemos outro circuito, onde o NTC está
colocado em um líquido, monitorando o nível deste
líquido.
figura 5
Enquanto o NTC estiver mergulhado no líquido sua
temperatura será mais baixa e consequentemente
sua resistência alta; caso o nível do líquido abaixe e
“descubra” o NTC, fará com que a temperatura do
mesmo aumente e por consequência sua
resistência caia, acionando o relé, que indicará que
o nível do liquido está baixo e poderá acionar uma
“bomba” d’água ou outro mecanismo qualquer.
Quando o nível voltar a subir, “encobrirá”
novamente o NTC, fazendo a temperatura do
mesmo cair lentamente até que sua resistência
volte a ser “alta”, desenergizando o relé.
Já na figura 6, temos um NTC em série com um relé,
que devido a alta resistência do NTC não tem
MÓDULO - 1
pequena tensão que está sobre a bobina do relé,
não é ligada a nada. Mas, com a diminuição da
resistência do NTC (por aumento de calor aplicado),
aumenta a tensão sobre a bobina do relé, até que os
contatos vão para a posição NA (Normalmente
Abertos), sendo que através da chave de cima do
relé, alimentação da bateria seja levada
diretamente ao relé, mantendo-o bem atracado. Ao
mesmo tempo, a lâmpada é acesa (que representa
o acionamento de uma carga – ou até
desacionamento).
Na figura 7, temos um resistor de fio em série com
um NTC, que por sua vez, está em série com um
relé. Na posição dos contatos do relé temos uma
lâmpada apagada. Com a corrente circulante
haverá o aquecimento do NTC, sua resistência vai
diminuindo, até que o relè consegue ser energizado,
mudando a posição de contato, acendendo a
lâmpada e abrindo o curto do resistor R1. Com o
resistor R1 em série com o NTC, teremos uma
diminuição na corrente circulante, que por sua vez,
fará o NTC aquecer menos, e este aumentará sua
resistência até que o relé seja desenergizado,
mudando novamente a posição dos contatos e
assim, reiniciando o ciclo e fazendo a lâmpada ficar
piscando.
figura 7
figura 6
EXERCÍCIOS COM NTC
1) Na figura 8a, temos um exercício que possui um
resistor de 47k em série com um NTC, submetidos a
um ambiente com temperatura de 40 graus. A
tensão de alimentação do circuito é de 12V. Indique
qual a tensão que deverá ser medida entre os dois
componentes.
tensão suficiente para acionamento do relé. Com o
passar do tempo o NTC pode aquecer por diversos
motivos (temperatura de determinado motor)
fazendo sua resistência cair lentamente até que os
contatos do relé são fechados, onde ao mesmo
tempo ele fecha sua própria alimentação e
independente da temperatura sobre o NTC, ele
continuará energizado, até que o usuário desarme o
sistema.
Note que os contatos do relé estão na posição NF
(Normalmente Fechados) indicando que sem a
polarização da bobina, os contatos estarão nesta
posição. Com isto, a lâmpada está apagada e a
figura 8a
T = 40ºC
(temperatura)
1)
a) 2V.
b) 4V.
c) 6V.
d) 8V.
e) 10V
12V
R1
47kW
-t
NTC 1
100 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM
ELETRÔNICA
APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA
Resp: Você deverá procurar na tabela, a
temperatura de 40 graus, fazendo um traçado
vertical do ponto onde está indicado 40 graus até a
figura 8b curva característica do NTC.
Após ter achado o ponto onde
12V
esta reta vertical encontra a
R1
curva, traçar uma reta
47kW
horizontal, encontrando o valor
em resistência ôhmica.
Sabendo qual é o valor da
resistência equivalente do NTC,
-t
NTC 1
este ficará em série com o
resistência
resistor.
equivalente
Como temos a resistência
25k
equivalente de 25k
(aproximadamente) a resposta
será de 4V.
4V
2) Na figura 9a, temos um circuito que possui uma
tensão de +24V sendo aplicada a duas malhas série
com 3 resistores de 10k e um NTC. Temos um
galvanômetro ligado entre essas duas malhas
(medidor analógico). O aluno deve responder qual a
tensão medida pelo galvanômetro entre os pontos A
e B, para a temperatura de 70 graus centígrados.
MÓDULO - 1
dois resistores iguais de 10k, teríamos a tensão
também de 12V (caso fosse medido em relação à
massa). Assim, tendo uma tensão de 12V na malha
R1/NTC e de 12V na malha R2/R3, podemos
afirmar que não haverá diferença de potencial entre
as malhas, sendo a tensão indicada de zero volt.
PTC
( P O S I T I V E T E M P E R AT U R E
COEFFICIENT)
O PTC (coeficiente de temperatura positivo) é um
resistor não linear que aumenta sua resistência
quando submetido a um aumento da temperatura
incidente sobre ele. A variação de resistência com
sua temperatura é exatamente inversa ao do NTC,
como mostra o gráfico da figura 10.
Ele pode possuir formas diversas, como indicado na
figura 11. Na figura 12, temos outro aspecto do PTC.
R
figura 10
figura 11
75kW
15kW
figura 9a
RG (bobina ou Galvan) = 300k
R2
10kW
+24V
R1
10kW
G
B
R3
10kW
2)
A
NTC 1
a)
b)
c)
d)
e)
T= 70º
VAB =
tensão entre
ponto A e B
aprox. 0V
aprox. 4V
aprox. 8V
aprox. 12V
aprox. 16V
Resp: Você deverá procurar na tabela, a
temperatura de 70 graus, fazendo um traçado
vertical do ponto onde está indicado 70 graus até a
curva característica do NTC. Após ter achado o
ponto onde esta reta vertical encontra a curva,
traçar uma reta horizontal, encontrando o valor em
resistência ôhmica. Sabendo qual é o valor da
resistência equivalente do NTC, este ficará em série
com o resistor R1.
3kW
625W
125W
25W
5W
1W
0º 10ºc 20ºc 30ºc 40ºc 50ºc 60ºc 70ºc 80ºc
T
figura 12
figura 9b
R2
10kW
24V
R3
10kW
V
R1
10kW
NTC1
10kW
Como o resistor R1, possui valor de 10k e a
resistência equivalente do NTC também é de 10k,
teremos na malha a tensão de 12V (24V / 2). Apesar
disto, o que está se pedindo é a tensão entre os
pontos A e B. Como a outra malha é composta de
ELETRÔNICA
Uma das utilizações mais conhecidas na área de
televisão é sua excitação da bobina
desmagnetizadora, onde podemos dizer que
inicialmente, sua resistência será muito baixa,
circulando uma forte corrente pelo PTC, que criará
um campo para desmagnetização da “máscara de
ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 101
APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA
sombra” da televisão (esta máscara é chamada em
inglês de shadow mask). Com o aquecimento do
próprio PTC, haverá um aumento de sua resistência
e em consequência disto apenas uma corrente
residual irá circular pela bobina desmagnetizadora
(figura 13).
PTC
MÓDULO - 1
NTC, possui um valor muito alto. Quando ligamos o
conjunto à rede elétrica, a corrente circulante será
intensa, e começará o aquecimento do PTC, que
estando com o corpo junto ao NTC, vai também
aquecendo-o. Começa então um processo um
aumento de resistência do PTC e uma diminuição
de resistência do NTC, através do calor produzido
pelo PTC. O objetivo final é permitir uma corrente
residual mínima circulando pela bobina
desmagnetizadora, ficando uma corrente mínima
circulando pelo NTC (que com o aquecimento
apresenta uma resistência muito baixa).
figura 13
PTC
figura 16
-
Esta máscara de sombra é utilizada em cinescópios
em cores, para permitir que os 3 feixes de elétrons,
incidam corretamente na pigmentação dos fósforos
R, G ou B, ou seja, cada feixe de elétrons deverá
atingir somente nos fósforos respectivos a
determinada cor. Isso somente é possível se houver
um anteparo com milhares de furos. Como este
anteparo perfurado (shadow mask) é metálico, sofre
magnetizações que podem ser provenientes de
imãs ou até o campo magnético terrestre. Sendo
assim, a bobina desmagnetizadora foi criada para
neutralizar estas magnetizações (veja posição
desta bobina na figura 14.
NTC
EXERCÍCIOS COM PTC
1) Temos um exercício que apresenta um PTC em
série com um resistor de 47 ohms, submetidos a um
ambiente com temperatura de 60 graus. A tensão de
alimentação do circuito é de 12V. Indique qual a
tensão que deverá ser medida entre os dois
componentes.
T = 60ºC
(temperatura)
1)
a)
b)
c)
d)
e)
12V
+t
PTC 1
0V.
1V.
5V.
8V.
12V
R1
47W
figura 14
Na figura abaixo (figura 15), podemos ver uma
bobina desmagnetizadora manual, que servirá para
eliminar magnetizações mais intensas, que a
bobina que está no tubo não é capaz de tirar.
Um circuito muito interessante, ainda utilizada para
desmagnetização
figura 15
(figura 16), é a
combinação entre
um PTC e um NTC.
Podemos dizer que
à temperatura
ambiente o valor do
P T C
é
d e
baixíssimo valor
enquanto que o
T = 60ºC
(temperatura)
12V
R e s p : Vo c ê d e v e r á
procurar na tabela, a
temperatura de 60 graus,
fazendo um traçado vertical
do ponto onde está
indicado 60 graus até a
curva característica do
PTC. Após ter achado o
ponto onde esta reta
vertical encontra a curva,
traçar uma reta horizontal,
encontrando o valor em
+t
PTC 1
625 ohms
102 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM
1V
R1
47W
ELETRÔNICA