LABORATÓRIO CICUITOS ELÉTRICOS

Transcrição

1 LABORATÓRIO CICUITOS ELÉTRICOS NEURY BOARETTO JOINVILLE 2010

2 AULA PRÁTICA 1 Objetivos 1. Verificar o funcionamento do osciloscópio na medida de tensão e período Material Usado 1 Multímetro digital 1 Matriz de pontos (protoboard) 1 Fonte cc 1 Osciloscópio duplo feixe 1 Gerador de funções Procedimento Experimental 1. OBTENÇÃO DO TRAÇO 1.1. O botão XY deve estar para fora 1.2. Posicione a chave seletora de base de tempo em 1ms/div 1.3. Em SOURCE selecione CANAL 1 ou CANAL Selecione DC ou AC 1.5. Selecione DUAL em MODE 1.6. Posicione os controles verticais dos dois canais na metade do cursor 1.7. Ligue o osciloscópio e ajuste os controles de brilho e de foco até obter um traço fino e nítido Aguardar aproximadamente 1min. para que o osciloscópio atinja a condição normal de trabalho. Deverão aparecer dois traços horizontais na tela (traço1 e 2). Caso isso não aconteça movimente um controle de posição vertical de cada vez até localizar cada um dos traços Movimente o controle de posição horizontal e observe o que acontece na tela. 2. MEDIÇÃO DE TENSÃO CONTINUA 2.1. Ajuste a fonte CC em 10V usando o multímetro digital Conecte a ponta de prova em um dos canais (CH1 ou CH2) e posicione a chave de entrada, CA-GND-CC em GND para estabelecer o zero de referencia. Em seguida coloque a chave em CC no canal selecionado. Se certifique que a ponta de prova está em 1X e VAR todo horário Posicione a chave de ganho vertical em 5V/div e meça a tensão da seguinte forma: tensão medida = nº de divisões (N) na vertical x posição da chave seletora de ganho vertical 2.4. Coloque as medidas na tabela 1.

3 Tabela 1: Medindo 10V CC Posição da chave de ganho vertical Numero de Divisões Valor Medido 5V/Div 1V/Div 2V/Div 2.5. Qual das posições é a mais indicada para medir a tensão em questão? Justificar Repita para 5V ajustado com o multímetro digital. Tabela 2: Medindo 5V CC Posição da chave de ganho vertical Numero de Divisões Valor Medido 5V/Div 1V/Div 2V/Div 3. MEDIDA DE TENSÃO ALTERNADA 3.1. Ligue uma das entradas (Canal CH1) do osciloscópio na saída do gerador de funções (output 50 Ohms). Ajuste a freqüência em aproximadamente 500Hz e a amplitude (AMP VAR) no máximo valor Ajuste o ganho vertical (VOLTS/DIV) em 5. Se certifique que VAR está todo horário Ajuste a base de tempo (TIME/DIV) em 1ms/Div. e meça a amplitude de pico a pico da onda, anotando o valor na tabela Mude o ganho vertical para 1Volt/Div. e meça novamente a tensão. Anote na tabela Mude o ganho vertical para 2Volt/Div. e meça novamente a tensão. Anote na tabela 3. Tabela 3: Medindo valor de pico e pico a pico com saída do Gerador de Funções no máximo. Posição da chave de ganho vertical Numero de Divisões V PP (V) V P (V) 5V/Div 1V/Div 2V/Div 3.6. Posicione VOLTS/DIV em 1Volt/Div e ajuste a amplitude da saída de forma que a onda ocupe 4 divisões (portanto 4V PP ). Mude Volts/Div para 2V/Div e preencha: medida= (n 0 de divisões na vertical)x 2 (Volts/Div)= 4. USANDO OS DOIS CANAIS 4.1. Ligue um dos canais (CH1) na saída senoidal do gerador de funções do modulo e o outro (CH2) na saída de onda quadrada Coloque MODE em DUAL. O que é mostrado? 4.3. Coloque MODE em CH1. O que é mostrado? 4.4. Coloque MODE em CH2. O que é mostrado?

4 5. MEDIDA DE TEMPO 5.1. Ajuste o gerador de funções do item 3 no valor máximo e em 1KHz senoidal. Inicialmente ajuste TIME/DIV em 1ms. Conte o numero de divisões que um período do sinal ocupa na horizontal, e determine o período por: Tempo medido= N 0 de divisões na horizontal x TIME/DIV Anote o resultado na tabela Repita para TIME/DIV= 0.5 e para TIME/DIV=0.2 Tabela 4: Medindo o período para diferentes posições do ganho horizontal Posição da chave de ganho horizontal Numero de Divisões na horizontal Tempo (ms) 1ms/Div 0.5ms/Div 0.2ms/Div 5.3. Qual dos ajustes da tabela 4 é mais adequado para medir o período da onda de 1KHz? Justificar Repita o item 5.2 para um sinal de 200Hz, especificando qual o TIME/DIV que você usou. Tabela 5: Medindo o período de um sinal de 200Hz Posição da chave de ganho horizontal Numero de Divisões na horizontal Tempo (ms) 5.5. Repita o item 5.2 para um sinal de 10KHz, especificando qual o TIME/DIV que você usou. Tabela 6: Medindo o período de um sinal de 10KHz Posição da chave de ganho horizontal Numero de Divisões na horizontal Tempo (ms) 6. Conclusões Bibliografia: FATEC-SB Rômulo de Oliveira Albuquerque Disponível em

5 AULA PRÁTICA 2 CIRCUITO RC COM C.I. 555 Material Necessário 1 Fonte CC, 1 Multímetro digital, 1 Matriz de pontos,1 CI 555, Resistores:470/1K/2K2/10K/33K/220K, Capacitor: 100uF, 1 Diodo 1N4001, 1 LED vermelho. Introdução Teórica É um C.I muito versátil, sendo usado em todas as áreas de eletrônica, sendo um circuito misto tem internamente circuitos analógicos como o operacional e circuitos digitais como o flip flop. Basicamente é usado como astável, monoestável ou Schmitt Trigger. A figura 1a mostra a pinagem do CI no encapsulamento DIP de 8 pinos e a figura 1b o diagrama de blocos interno do 555. ( a ) ( b ) Figura 1: CI 555 ( a ) pinagem ( b ) Diagrama de blocos interno Na figura 1a os pinos tem o signficado: 1 GND, 2 Trigger (Disparo), 3 Saída, 4 Reset, 5 Controle de tensão, 6 Threshold (Limiar), 7 Descarga. 8 - V CC Os resistores R (5K) formam um divisor de tensão, em cada um tem uma tensão de V CC /3. Os principais elementos desse diagrama de blocos são: Comparadores (1): Num comparador a saída será alta (nível lógico 1 ou V CC ) se V + > V - e será baixa (nível lógico 0 ou 0V) se V + < V -. A figura 2a mostra um comparador com a saída alta e a figura 2b com saída baixa. Figura 2: Comparadores

6 Operação Astável O circuito básico é o da figura 3a, sendo a figura 3b o mesmo circuito considerando o diagrama de blocos interno. ( a ) ( b ) Figura 3: Astável ( a ) Circuito básico ( b ) Diagrama de bloco Figura 4: Formas de onda no astavel ( a ) no capacitor ( b ) na saída Os tempos alto (T H ) e baixo (T L ) são calculados por: T H = 0,69.( R A + R B ).C e T L = 0,69.R B.C

7 Observe que o tempo alto é maior que o tempo baixo, pois a carga se dá por (R A + R B ) e a descarga por R B. Caso se deseje tempos iguais deve-se impor R B muito maior do que R A, sendo que R A deve ter valor de pelo menos 1K para que o transistor interno não sofra danos. As expressões de T H e T L podem ser generalizadas para : T H = 0,69.R Carga.C e T L = 0,69.R Descarga.C onde R Carga é a resistência equivalente que C vê durante a carga e R Descarga é a resistência equivalente que C vê na descarga, desta forma é possível, modificando os caminhos de carga e descarga ter T H diferente de T L. Procedimento Experimental 1. Para o circuito da figura calcule o tempo que o LED fica acesso e apagado, anote os valores na tabela I. Tabela I: Tempos calculados Tempos Calculados T (aceso) T (apagado) Figura 5: Circuito astável parte experimental - tempos simétricos 2. Monte o circuito da figura 5 de acordo com sugestão de layout da figura 6. Meça os tempos que o LED fica aceso e apagado anote na tabela II. Tabela II: Tempos medidos Tempos Medido T (aceso) T (apagado)

8 Figura 6: Sugestão de montagem na MP do circuito da figura 5- dispositivos fora de escala 3. Compare os tempos calculados com os medidos e escreva uma conclusão. 4. Para o circuito da figura calcule o tempo que o LED fica acesso e apagado. anote os valores na tabela III. Tabela III: Tempos calculados Tempos Calculados T (aceso) T (apagado) Figura 7: Circuito astável parte experimental - tempos assimétricos

9 5. Monte o circuito da figura 7 de acordo com sugestão de layout da figura 8. Meça os tempos que o LED fica aceso e apagado anote na tabela IV. Tabela IV: Tempos medidos Tempos Medido T (aceso) T (apagado) Figura 8: Sugestão de montagem na MP do circuito da figura 5- dispositivos fora de escala 6. Baseados nos cálculos e medidas escreva as suas conclusões.. Bibliografia Utilizando Eletrônica com AO-SCR-TRIAC-UJT-PUT-CI555-LDR-LED-FET-IGBT Rômulo Oliveira Albuquerque e Antonio Carlos Seabra - Editora Erica

10 AULA PRÁTICA 3

11

12 AULA PRÁTICA 4

13 AULA PRÁTICA 5 CIRCUITO RC - SÉRIE OBJETIVOS: Verificar, experimentalmente, o comportamento de um circuito RC - série. PARTE PRÁTICA MATERIAIS NECESSÁRIOS Gerador de Funções Osciloscópio analógico Resistor 220Ω. Capacitor 680nF A Figura 1 mostra um Circuito Capacitivo que consiste numa R e num C em série. Uma vez que o Capacitor se opõe à alteração da Tensão e armazena energia, que provém da Fonte de Alimentação, em Forma de Campo Elétrico, a Tensão do Capacitor v C está atrasada de 90 em relação à Corrente do Capacitor i C e está atrasado do Ângulo de Fase Φ em relação à Tensão de Fonte de Alimentação v. Figura 1: Relação entre a Tensão e a Corrente (V-I) de um Circuito RC Para o circuito da Figura 2 calcule os valos das grandezas solicitadas e preencha na tabela 1, valores RMS para tensão e corrente. Teórico Prático Vc (V) Vr (V) Vt (V) Xc (Ω) Z (Ω) I (A) Θ ( º ) Tabela 1

14 Preencha as grandezas solicitadas na tabela 1, valores RMS para tensão e corrente. Comente os resultados: _

15 AULA PRÁTICA 6 POTÊNCIA COMPLEXA OBJETIVOS: Medir potência ativa, reativa, aparente e fator de potência (cosφ) Corrigir o fator de potência do motor para MATERIAIS NECESSÁRIOS Motor monofásico 1/4 cv Bancada de Eletrotécnica Industrial 1. Com os valores especificados na figura 1 calcule a potência ativa, reativa, aparente entregue pela rede de energia para o motor funcionando com carga nominal e a vazio e complete a tabela abaixo: Nominal Vazio Tensão(V) In (A) F.P. S (VA) P (W) Q (VAR) Potência Mecânica (HP) e (kw) 220 V 0,25HP e 0,18 kw Tensão(V) Io (A) F.P. S (VA) P (W) Q (VAR) Potência Mecânica (HP) e (kw) 220 V 0 HP e 0 kw Figura 1 Motor WEG ¼ cv

16 2. Utilizando voltímetro e amperímetro, meça a tensão e a corrente entregue ao motor sem carga (a vazio) e calcule a potência aparente. V= V I= A S= VA 3. Inserir um capacitor de 30μF em paralelo com o motor e refazer as medidas de tensão e corrente e calcule a potência aparente. V= V I= A S= VA 4. Utilizando um watímetro, meça a potência ativa entregue ao motor sem carga (a vazio). P= W 5. Com os valores medidos complete a tabela abaixo: Vazio, sem capacitor de 30μF Com capacitor 30μF Tensão(V) Io (A) F.P. S (VA) P (W) Q (VA R) Tensão(V) Io (A) F.P. S (VA) P (W) Q (VA R) Potência Mecânica (HP) e (kw) 0,25HP e 0,18 kw Potência Mecânica (HP) e (kw) 0,25HP e 0,18 kw

17 6. Compare os resultados obtidos e comente os resultados. 7. Calcule o valor de um capacitor para ser colocado em paralelo com o motor da figura 1 funcionando com carga nominal, para corrigir o fator de potência para 0,92.