UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO ESCOLA POLITÉCNICA DE PERNAMBUCO
RELATÓRIO - PRÁTICA 03
RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Disciplina: Laboratório de Eletrônica 01
Professor: Marcílio Feitosa
Turma: EA
Alunos: Breno Tiburcio Matos
Edilson Ricardo Marques Ferreira
Jansle Fernandes
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Introdução
Esta prática tem como objetivo a montagem do circuito retificador de meia onda conforme mostrado abaixo e a observação no osciloscópio da forma de onda na saída sem e com capacitores.
311V
Figura 1
Revisão do assunto
O retificador de meia onda converte a tensão de entrada (U2) CA numa tensão pulsante positiva UR. Este
processo de conversão de AC para CC é conhecido como “retificação”. Na figura 2 abaixo é mostrado um circuito de meia onda.
Figura 2
D1
DIODE
T1
311/22,5
60 Hz
V1
R1
10k
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Considerando o diodo como ideal, as curvas são as mostrada na figura 3. A saída do secundário tem dois ciclos de tensão: Um semiciclo positivo e um negativo. Durante o semiciclo positivo o diodo está ligado no sentido direto e age como uma chave fechada e pela lei das malhas toda a tensão do secundário incide no resistor R. Durante o semiciclo negativo o diodo está polarizado reversamente e não há corrente circulando no circuito.
Sem corrente elétrica circulando implica em não ter tensão sob o resistor e toda a tensão do secundário fica no diodo. Este circuito é conhecido como retificador de meio ciclo porque só o semiciclo positivo é aproveitado na retificação.
Figura 3
O resistor R indicado no circuito representa a carga ôhmica acoplada ao retificador, podendo ser tanto um simples resistor como um circuito complexo e normalmente ele é chamado de resistor de carga ou simplesmente de carga.
Procedimento Operacional
• Colocar a chave “AC – GND – DC” do canal que será utilizado na posição “GND” e alinhar a linha do osciloscópio com a linha da grade (pintada);
• Colocar a chave na posição “DC”;
• Posicionar a chave interna do controle “volts/div” totalmente para direita; • Sintonizar o trigger pelo canal 1;
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
• Modo do trigger: “AUTO”.
• Ligar o osciloscópio diretamente ao gerador e ajustar (no gerador) a onda desejada;
• A chave na ponteira foi configurada para “10X”, devido à saída do trafo fornecer 16VACRMS, portanto
22,62VACpico e o osciloscópio medir no máximo 20Vpico, com isso a tensão lida será multiplicada por 10.
• Para uma onda de 60Hz, temos um período de T = 1/60 = 0,1667s. Necessitando no osciloscópio um ajuste de 5ms/div.
• Montar o circuito no protobord.
• Conectar o sinal do gerador ao circuito montado no protobord;
Resultados experimentais
1. Medição da onda forma de onda do secundário do transformador, ou seja, na entrada do circuito:
5 ms 1V
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
• A medição da tensão no osciloscópio é aproximadamente 2,25div (1V/div), logo: V = 2,25div x 1V x 10 (ponteira) = 22,5V.
• A medição do período no osciloscópio é 3,33 divisões (5ms/div), logo: T = 3,33div x 0,5ms = 0,0166s, com isso a freqüência será f = 1/T = 60Hz.
2. Retificador de meia onda sem capacitor.
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V; • 01 (um) diodo; • 01 (um) resistor de 10kΩ.
D1
DIODE
T1
311V / 22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Medição na saída do circuito, sobre o resistor R1.
• Observamos que a medição entre os terminais do resistor R1 mostra uma forma de ½ onda senoidal positiva com Vpico = 2,25div (1V/div), logo:
Vpico = 2,25div x 1V x 10 (ponteira) = 22,5V.
3. Retificador de meia onda com capacitor de 270nF.
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V; • 01 (um) diodo; • 01 (um) resistor de 10kΩ. • 01 (um) capacitor de 270nF 1V 5 ms
C1
270nF
D1
DIODE
T1
311V / 22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
+
C1
2.2uF
D1
DIODE
T1
311V/22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
Colocando-se um capacitor de 270nF, em paralelo do o resistor R1, observamos a
leitura (forma de onda) conforme segue:
• Observamos que a forma de onda no período de descida foi modificada, devido à carga acumulada no capacitor. O capacitor carregou no ciclo de subida da onda e descarregou no ciclo de descida. Como o tempo de descarga no capacitor é t = 5RC, para o caso em questão teremos t = 5x103 x 270x10-9 = 0,0135s. Sendo este tempo menor que o período da onda (T = 0,0166s), o capacitor irá descarregar completamente.
4. Retificador de meia onda com capacitor de 2,2µF
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V; • 01 (um) diodo; • 01 (um) resistor de 10kΩ. • 01 (um) capacitor de 2,2µF 1V 5 ms
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
+
C1
220uF
D1
DIODE
T1
311V/22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
Substituindo o capacitor de 270nF, por um capacitor de 2,2 µF, observamos a
leitura (forma de onda) conforme segue:
• Observamos que a forma de onda no período de descida foi modificada, devido à carga acumulada no capacitor. O capacitor carregou no ciclo de subida da onda.Como tem um tempo de descarga t = 5 x 10x103 x 2,2x10-6 = 0,11s e este tempo é maior que o período da onda (T = 0,0166s), o capacitor não descarregará completamente.
5. Retificador de meia onda com capacitor de 220µF
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V; • 01 (um) diodo; • 01 (um) resistor de 10kΩ. • 01 (um) capacitor de 220µF 1V 5 ms
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Substituindo o capacitor de 2,2µF, por um capacitor de 220µF, observamos a
leitura (forma de onda) conforme segue:
• Para este caso, que o resultado é uma onda constante, com V = 22,6V, pois como o tempo de descarga do capacitor é t = 5 x 10x103 x 220x10-6 = 11s e este tempo é muito maior que o período da onda (T = 0,0166s), o capacitor não descarregará, mantendo a onda sempre no pico, ou seja, constante.
Resultados simulados
1. Retificador de meia onda sem capacitor.
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V; • 01 (um) diodo; • 01 (um) resistor de 10kΩ. 10V
D1
DIODE
T1
311V / 22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Medição na saída do circuito, sobre o resistor R1.
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms 25.00 V 15.00 V 5.000 V -5.000 V -15.00 V -25.00 V A: d1_k
Observamos que a medição entre os terminais do resistor R1 mostra uma forma de ½ onda senoidal positiva com aproximadamente Vpico = 22,5V.
2.
Retificador de meia onda com capacitor de 270nF.
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V; • 01 (um) diodo; • 01 (um) resistor de 10kΩ.
•
01 (um) capacitor de 270nFC1
270nF
D1
DIODE
T1
311V / 22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
+
C1
2.2uF
D1
DIODE
T1
311V/22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
Colocando-se um capacitor de 270nF, em paralelo do o resistor R1, observamos a
leitura (forma de onda) conforme segue:
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms 25.00 V 15.00 V 5.000 V -5.000 V -15.00 V -25.00 V A: d1_k
• Observamos que a forma de onda no período de descida foi modificada, devido à carga acumulada no capacitor. O capacitor carregou no ciclo de subida da onda e descarregou no ciclo de descida. Como o tempo de descarga no capacitor é t = 5RC, para o caso em questão teremos t = 5x103 x 270x10-9 = 0,0135s. Sendo este tempo menor que o período da onda (T = 0,0166s), o capacitor irá descarregar completamente.
3.
Retificador de meia onda com capacitor de 2,2µF
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V;
• 01 (um) diodo;
• 01 (um) resistor de 10kΩ. • 01 (um) capacitor de 2,2µF
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
+
C1
220uF
D1
DIODE
T1
311V/22,5V
60 Hz
V1
-311/311V
R1
10k
Substituindo o capacitor de 270nF, por um capacitor de 2,2 µF, observamos a leitura
(forma de onda) conforme segue:
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms 25.00 V 15.00 V 5.000 V -5.000 V -15.00 V -25.00 V A: d1_k
• Observamos que a forma de onda no período de descida foi modificada, devido à carga acumulada no capacitor. O capacitor carregou no ciclo de subida da onda.Como tem um tempo de descarga t = 5 x 10x103 x 2,2x10-6 = 0,11s e este tempo é maior que o período da onda (T = 0,0166s), o capacitor não descarregará completamente.
4.
Retificador de meia onda com capacitor de 220µF
Dados:
• 01 (um) gerador de tensão senoidal de 311V de pico e freqüência 60Hz; • 01 (um) transformador 311/22,5V;
• 01 (um) diodo;
• 01 (um) resistor de 10kΩ. • 01 (um) capacitor de 220µF
PRÁTICA 03 – RETIFICADOR DE MEIA ONDA
Substituindo o capacitor de 2,2µF, por um capacitor de 220µF, observamos a
leitura (forma de onda) conforme segue:
0.000ms 20.00ms 40.00ms 60.00ms 80.00ms 25.00 V 15.00 V 5.000 V -5.000 V -15.00 V -25.00 V A: d1_k
• Para este caso, que o resultado é uma onda constante, com aproximadamente V = 22,6V, pois como o tempo de descarga do capacitor é t = 5 x 10x103 x 220x10-6 = 11s e este tempo é muito maior que o período da onda (T = 0,0166s), o capacitor não descarregará, mantendo a onda sempre no pico, ou seja, após a carga inicial, o capacitor não descarregará.
Comparações:
A tensão de pico do transformador tanto na parte experimental quanto na simulada foi 311/22,5Vp. O período analisado foi igual,nas duas partes, a 16ms.
As formas de onda, entre as duas comparações, sem capacitor, com capacitor de 270nF e com capacitor de 2,2µF são praticamente iguais. Já com capacitor de 220µF, a forma de onda é praticamente contínua sem oscilações, pois não há tempo para o capacitor descarregar.
Conclusão
Após a análise dos circuitos de forma experimental e através da simulação com o Circuit Maker, observamos que os resultados são praticamente iguais entre si e totalmente compatíveis com os resultados teóricos apresentados na revisão do assunto.
