ROTEIRO OFICIAL 07 TJB

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1 - UTFPR Departamento Acadêmico de Eletrotécnica DAELT Engenharia Elétrica e/ou Controle e Automação Disciplina: Laboratório de Eletrônica ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes ROTEIRO OFICIAL 07 TJB operação discreta com LDR Visto Data da realização: / /2017 Data da entrega: / /2017 NOTA: ASSIDUIDADE 1,0 ESTÉTICA 1,0 CONTEÚDO 2,5 COLETA DADOS 3,0 CONCLUSÃO 1,5 EXERCÍCIOS 1,0 TOTAL Redação da introdução teórica realizada por: Equipe: CURITIBA 2017

2 ROTEIRO 07 Transistor Bipolar Operação como chave1 (roteiro originalmente desenvolvido pelos profs. Jair e Eduardo) Objetivos: Verificar e interpretar o funcionamento do transistor bipolar NPN, nas regiões de corte e saturação por meio do sensor de luminosidade LDR. Pré-requisitos: Capítulos 03 e 04 do livro Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos Boylestad; Capítulo 04 do livro Microeletrônica Sedra (4ª Ed.). 01 fonte CC variável; 01 protoboard 02 multímetros 01 LDR (peça código para ter acesso ao datasheet se possível) 02 transistor BC 547 ou BC 548 ou BC337 ou similar (o 2º TJB é sobressalente!!). Tenha o datasheet do TJB a ser usado na prática!! 01 diodo LED convencional; 01 resistor 1k de 1/4W ou 2k2 // 01 resistor 10k de 1/4W 01 resistor de 470 de 1/4W 02 resistor de 100 de 1/4W 01 Potenciômetro linear de 100k preferencialmente com terminal tipo pino para encaixe em protoboard ORIENTAÇÕES SOBRE POTENCIÔMETRO O potenciômetro é um componente apropriado para variações constantes da resistência elétrica do circuito. c) Figura 1- a) e b) Simbologia do potenciômetro. c) Aspecto construtivo R13=R31 resistência fixa igual ao valor do potenciômetro, por exemplo: 100k R12 resistência variável crescente, por exemplo: 0 a 100k, ou seja, variando a haste do potenciômetro no sentido horário a resistência aumenta. R32 resistência variável DEcrescente, por exemplo: 100k a 0, ou seja, variando a haste do potenciômetro no sentido horário a resistência diminui. ENM 2/7 Rot07_TJBChaveLDR_S25

3 Dependendo do tipo do potenciômetro, faz-se necessário soldar fios flexíveis, nos terminais de conexão do potenciômetro, conforme ilustra a Figura 2a) abaixo. Este procedimento, além de facilitar a conexão mecânica no protoboard assegura a sua conexão elétrica. A ilustração da Figura 2b) é indicado para fixação em protoboard e dispensa a soldagem de jumpers. a) b) Figura 2- Potenciômetro a) com terminal tipo olhal. É necessário soldar jumpers. b) terminal tipo pino. Apropriado para encaixe em protoboard. A Figura 3, apresenta o símbolo do TRIMPOT, cuja finalidade também é a variação de resistência, porém o uso e construção mecânica é indicada para aplicações em que há o AJUSTE da resistência e este valor seja mantido sem a frequente variação da resistência durante a operação do circuito. Observar que o símbolo contém um segmento de reta no terminal variável ao invés da seta. Figura 3- Ilustração comparativa entre os componentes e o símbolo do TRIMPOT e do POTENCIÔMETRO. Créditos: Preparação: a) b) 1. Faça o esboço do TJB NPN por analogia por diodos: 2. Com o auxílio do multímetro, identifique o tipo e os terminais do transistor. BC MULTÍMETRO DIGITAL ESBOÇO DO ENCAPSULAMENTO TJB (indique os terminais de E, B e C) terminal + Terminal - Leitura (mv) ENM 3/7 Rot07_TJBChaveLDR_S25

4 3. Meça os resistores e anote os valores: R1k= R10k= R470= 4. Usando a função teste semicondutor do VOM digital, identifique os terminais do led: Cor: Vj_led= 5. Fotoresistor ou LDR (Light Dependent Resistor ou em português Resistor Dependente de Luz), cujo aspecto, símbolo e curva característica está indicada na Figura 4. É um componente eletrônico que consiste numa substância sensível à luz (sulfeto de cádmio) que permite que sua resistência aumente ou diminua conforme a quantidade de luz que nela incide. Assim, quanto mais escuro estiver o ambiente onde se localiza o LDR, maior será a sua resistência elétrica. A sua especificação é dada por uma faixa de resistência a um iluminamento de 10Lux. Observe o datasheet no link: Datasheet fotoresistor. Meça com o MD, de modo empírico a resistência aproximada do LDR nas condições escuro e claro e em duas outras condições intermediárias: OBS: CUIDADO AO MANUSEAR O LDR, os terminais são frágeis. Figura 4- Curva de resposta do LDR, seu símbolo e aspecto do componente. R LDR escuro= R LDR menos escuro2= R LDR menos escuro1= R LDR claro= Desenvolvimento: 6. Monte o circuito da Figura A chave indicada no circuito é um jumper que terá sua posição modificada manualmente pela equipe. 8. Verifique e descreva o funcionamento do led circuito para a chave na posição 1 e k 1k I C 12V Figura 5 Circuito com transistor e diodo LED em série. 9. Com o jumper na posição1 meça: V BE = V CE = V CB = I B B C TJB E V R10k V R1k = V LED = ENM 4/7 Rot07_TJBChaveLDR_S25

5 10. Calcule: I B = I c = I E = V R1k + V CE + V LED = + + = V R10k + V BE = + = 11. Descrição do funcionamento posição 1: 12. Posição 2: observar a polaridade das pontas de prova do multímetro ao medir VCB. V BE = V CE = V CB = V R10k V R1k = V LED = 13. Calcule: I B = I c = I E = V R1k + V CE + V LED = + + = V R10k + V BE = + = 14. Descrição do funcionamento posição 2: Questão 2 para o relatório: explique detalhadamente o modo de operação do transistor para a condição do circuito da Figura 5, fazendo a análise do valor de V BE e a relação com o valor de V CE para cada uma das posições da chave. Inclua nessa análise como que o led opera para cada uma das posições da chave. 15. Monte o circuito da Figura 6. Verifique e descreva o funcionamento do circuito para o interruptor nas posições 1 e I C Figura 6 Circuito com transistor e diodo led em paralelo. 10k B C 1k TJB 12V I B E ENM 5/7 Rot07_TJBChaveLDR_S25

6 Atenção na polaridade das pontas de prova do multímetro ao medir VCB. 16. Posição 1 Meça: V BE = V CE = V CB = V R10k V R1k = 17. Calcule: I B = I c = I E = 18. Posição 2 (polaridade de V CB ), meça: V BE = V CE = V CB = V R10k V R1k = 19. Calcule: I B = I c = I E = Questão 3 para o relatório: explique detalhadamente o modo de operação do transistor para esta condição, fazendo a análise do valor de V BE e a relação com o valor de V CE para cada uma das posições da chave. Inclua nessa análise como que o led opera para cada uma das posições da chave e o que diferencia sua operação em relação ao circuito da figura Monte o circuito da Figura 7. O Rldr são 2x100ῼ//. 21. Verifique o seu funcionamento alterando a luminosidade sobre o LDR e simultaneamente ajuste o potenciômetro P1para que o LED apague. 22. O Resultado esperado é que o LED acenda e apague quando houver variação de luz sobre o LDR. 23. Meça as grandezas indicadas abaixo: Atenção na polaridade das pontas de prova do multímetro ao medir VCB. LED aceso LED apagado V BE = V BE = 1k V CE = V CB = V CE = V CB = 1 Rled 470 V R470 = V LED = V R1k = V R470 = V LED = V R1k = I 1 2 P1 IB 12V V pot1-2 = V pot1-2 = TJB1 V LDR = V LDR = VR ldr = VR ldr = Figura 7 Circuito com transistor operado por LDR. I 2 LDR Rldr 50 I LDR ENM 6/7 Rot07_TJBChaveLDR_S25

7 24. Calcule: I c = VR470/R470 = I 1 = VR1k/1k = = I 2 = IR LDR = VRldr/50 = = I B = I 1 I 2 = - = I E = I C + I B = Após as medições, retire o potenciômetro do circuito --sem movimentar a sua haste de ajuste e meça a resistência entre os terminais 1-2 do potenciômetro. Rpot 1-2= Questão 4 para o relatório Descreva o funcionamento, enfatizando a luminosidade com a condição de funcionamento do LED, V CE e V BE, estabelecendo um comparativo entre o funcionamento do item 20 e do item 24. Questionário: 1. Esboce a curva característica aproximada do LDR, R=f(luminosidade) com base nos dados medidos no item Calcule a o valor aproximado da resistência do LDR para a o circuito da figura 5 na condição do led aceso. 3. Houve alteração no sinal da tensão medida nos terminais C e B do TJB. Em caso positivo justifique o fato baseando-se na condição de como as junções BE e BC devem estar polarizadas para o funcionamento do TJB como chave eletrônica e como amplificador. 4. Exercício 6 do Boylestad indicado ao lado. 5. Exercício 12 do Boylestad abaixo. ENM 7/7 Rot07_TJBChaveLDR_S25