UTILIZANDO O MuLTISIM. laboratório de tecnologia. Newton C. Braga. Instituto

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1 laboratório de tecnologia Instituto ensino médio ensino fundamental disciplina tecnologia UTILIZANDO O MuLTISIM Introdução ao Multisim Software de Simulação de Circuitos da National Instruments ESCOLA: profº: SÉRIE: ALUNO: Nº

2 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 Os alunos interessados podem baixar a versão demo válida por 30 dias no site da National Instruments do Brasil em 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 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.

3 Figura 1 Tela de abertura do Multisim (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.

4 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.

5 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.

6 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.

7 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 vai mudar e indicar V que é a tensão aproximada no ponto indicado do circuito. Na verdade, a tensão real é 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. mouse. Nessa caixa selecionamos a função (C) propriedades, clicando nela com o botão direito do

8 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;

9 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 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 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 ( 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.