CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA
CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA
TURMA: ELT0701N VISTO DO COORDENADOR PROVA TRAB. GRAU RUBRICA DO PROFESSOR
DISCIPLINA: ELETRÔNICA I AVALIAÇÃO REFERENTE: A1 A2 A3 PROFESSOR: VINICIUS COUTINHO DE OLIVEIRA MATRÍCULA: Nº NA ATA:
DATA: 10/10/2016 NOME DO ALUNO:
******************************** IMPORTANTE ********************************
LEIAM OS ENUNCIADOS DAS QUESTÕES COM A MÁXIMA ATENÇÃO.
É permitido usar calculadora.
Não é permitido consultar qualquer material além do fornecido com a prova.
Raciocínio e respostas devem ser registrados neste caderno, no espaço reservado respectivo a cada questão.
Favor escrever o mais legivelmente possível.
RESOLVAM AS QUESTÕES DE MANEIRA ORGANIZADA.
FAÇAM A PROVA COM CALMA E ATENÇÃO!
No resultado das questões numéricas, indique sempre as unidades! Tenha o cuidado de notá-las corretamente!!!
Favor assinar a folha de presença ao terminar.
O tempo total de prova será indicado no quadro, sendo este tempo improrrogável.
A nota máxima desta prova escrita é 10,0 (dez). Sobre a nota obtida pelo aluno nesta prova escrita será aplicado um peso de 0,8, pois esta equivale à 80% da nota da A1.
Boa prova!!!
******************************** FORMULÁRIO ******************************** Valor máximo de tensão em função do valor eficaz (rms): Vm = 1,414×Vrms
Tensão senoidal instantânea: v(t) = Vm sen t, onde é a frequência angular.
Valor médio (dc) de tensão em função do valor máximo no retificador de meia-onda: Vdc = 0,318×Vm Valor médio (dc) de tensão em função do valor máximo no retificador de onda completa: Vdc =
0,636×Vm
************************************************************************************* ******************** CADERNO DE QUESTÕES E RESPOSTAS ******************** ************************************************************************************* [Q.1]
O forno de micro-ondas é um aparelho eletrodoméstico que aquece os alimentos através de uma radiação eletromagnética. A radiação produzida aumenta a vibração das moléculas de água dos alimentos e, desta forma, eles se aquecem de dentro para fora. O principal componente destes aparelhos é uma válvula termiônica denominada magnetron. O magnetron gera uma radiação de micro-ondas de elevada potência
Para emitir ondas, o magnetron requer duas coisas: (1) que o seu filamento, ligado ao terminal catodo da válvula, seja aquecido, a partir de uma alimentação de cerca de 3 V, para que elétrons sejam liberados, e; (2) que seja aplicada alta tensão DC entre os terminais catodo e anodo (também chamado de placa) da válvula. A Figura Q.1 mostra o diagrama esquemático simplificado de uma fonte para fornecimento de alta tensão ao magnetron.
FIGURA Q.1
A fonte de alta tensão acima ilustrada consiste de uma etapa elevadora de tensão (secundário 1 do transformador) e um circuito grampeador. Seja de 1:14 a relação entre espiras do primário e secundário 1. Considere, ainda, que o transformador e o diodo sejam ideais.
a. Com base no diagrama da Figura Q.1 e nas demais informações fornecidas, calcule as tensões eficaz e de pico produzidas no secundário 1. [0,5 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (a)]
[GABARITO]
Tensão eficaz no secundário 1: Vrms_secundário = Vrms_primário × 14 = 1680 V.
[0,2 ponto se calcular corretamente] Tensão de pico no secundário 1: Vpico_secundário = Vrms_secundário × 1,414 2375 V.
[+0,3 ponto se calcular corretamente]
b. Assinale a afirmativa correta, dentre as abaixo, acerca do funcionamento do circuito. [1,0 ponto]
(I) No primeiro semiciclo (+), D1 conduz, e C1 é carregado com o valor eficaz da tensão.
(II) No primeiro semiciclo (+), D1 conduz, e C1 é carregado com o valor de pico positivo da tensão. (III) No primeiro semiciclo (+), D1 conduz, e C1 não é carregado.
(IV) No primeiro semiciclo (+), D1 é cortado, e C1 não é carregado.
(V) No primeiro semiciclo (+), D1 é cortado, e C1 é carregado com o valor de pico negativo da tensão.
[GABARITO]
c. Suponha que o capacitor C1 tenha apresentado defeito de curto circuito. Esboce, no gráfico a seguir, a forma de onda na saída da fonte (isto é, a tensão instantânea vista pelo magnetron), atentando à necessidade de indicar o valor de pico no gráfico. [1,0 ponto]
[GABARITO]
d. Os circuitos grampeadores recebem este nome porque deslocam uma forma de onda para um nível DC diferente, isto é, “grampeiam” a forma de onda num determinado nível DC sem, contudo, alterar a aparência do sinal aplicado. O elemento responsável por este deslocamento de tensão é o capacitor. Nestes circuitos, o capacitor, uma vez carregado, conserva a carga e, consequentemente, fixa um valor de tensão VC entre seus terminais.
Em face do exposto, é cabível modelar o capacitor num circuito grampeador como uma fonte de tensão DC, a qual se sobrepõe à tensão Ve do gerador que alimenta o circuito. Em conjunto, ambas
as fontes originam o sinal de tensão Vs na saída: Vs = Ve + VC.
Considerando que o gerador do circuito da Figura Q.1 seja o enrolamento secundário 1, e que a forma de onda produzida por este gerador seja senoidal, assinale, a seguir, a única opção que representa corretamente as parcelas do sinal de tensão que será fornecido ao magnetron.
[0,5 ponto]
OPÇÃO Ve VC
(A) 1680 sen t (volts) 2375 sen t (volts)
(B) 2375 sen t (volts) 2375 (volts)
(C) 2375 sen t (volts) - 2375 (volts)
(D) 4750 sen t (volts) 2375 (volts)
(E) 4750 sen t (volts) - 2375 (volts)
[GABARITO]
Opção correta: (c) [0,5 ponto se responder corretamente]
[Q.2]
Seja um LED da série HLMP-LG66, utilizado em letreiros luminosos coloridos. Parte de suas características, extraídas do seu datasheet, são mostradas na Figura Q.2.
FIGURA Q.2
a. A partir das informações oferecidas pela Figura Q.2, determine a tensão direta VF através do LED,
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (a)]
[PADRÃO DE RESPOSTA]
Interpretação dos gráficos: intensidade luminosa relativa (relative luminous intensity) de 2,5 (dado do fabricante, vide curva correspondente) implica uma corrente direta (forward current) de aproximadamente 50 mA. Corrente direta de 50 mA implica uma tensão direta (forward voltage) VF 2,3
V. [0,5 ponto se calcular VF corretamente]
[descontar -0,1 ponto se deixar de indicar unidade]
b. Para os valores de tensão direta VF e corrente direta IF obtidos no item (a), calcule o valor do resistor série de proteção do LED. Considere a alimentação do circuito VCC = 9 V.
[0,5 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (b)]
[GABARITO]
VCC = (IF × R) + VF R = (9 – 2,3) V/50 mA = 134 .
[0,5 ponto se calcular R corretamente] [descontar -0,1 ponto se deixar de indicar unidade]
c. Para a corrente direta IF obtida no item (a), responda: qual é a máxima temperatura ambiente sob a qual um painel composto por estes LED’s poderia operar? Justifique, sucintamente, sua resposta.
[0,5 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (c)]
[PADRÃO DE RESPOSTA]
Interpretação dos gráficos: corrente direta máxima vs. temperatura ambiente (maximum forward current vs. ambient temperature) de 50 mA até aproximadamente 50 °C (dado do fabricante, vide curva correspondente). Para temperaturas maiores, esta corrente tem que ser menor.
[Q.3]
FIGURA Q.3(a)
Seja o circuito da Figura Q.3(a). O diodo pode ser representado pelas curvas características ilustradas tanto na Figura Q.3(b) quanto na Figura Q.3(c). Seja E uma fonte de tensão DC de 6 V.
Deseja-se projetar o circuito para operação em duas situações distintas, variando-se o ponto Q do diodo
FIGURA Q.3(a)
FIGURA Q.3(b)
Assinale, a seguir, a opção correta, isto é, aquela que corresponde aos valores de R justos para que o diodo opere nos pontos Q(1) e Q(2), respectivamente. OBS.: só será validada a questão se a reta de
carga for plotada corretamente sobre os gráficos. [1,5 ponto]
OPÇÃO R para Q(1) R para Q(2)
(A) 200 240
(B) 200 300
(C) 200 350
(D) 240 300
(E) 240 300 350
[GABARITO]
[Q.4]
FIGURA Q.4
No circuito da Figura Q.4, determine a corrente através dos resistores R1 e R2 e a corrente através do
diodo D2. Indique seus cálculos. [1,0 ponto]
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.4]
[GABARITO]
[Q.5]
Determine o valor do resistor limitador de corrente RS no circuito da Figura Q.5 para que a corrente através do diodo Zener seja 50 % de IZmáx. Dados do diodo Zener: PZmáx = 1,5 W. VZnom = 9,1 V.
[1,0 ponto]
FIGURA Q.5
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.5]
[GABARITO]
Corrente máxima no diodo Zener: PZmáx = VZnom × IZmáx IZmáx = 1,5 W/9,1 V 164,8 mA [+ 0,2 ponto] Corrente de projeto no diodo Zener: IZ = 50% × IZmáx IZ = 82,4 mA [+ 0,2 ponto]
Corrente na carga: IL = VZnom / RL IL = 9,1 V/470 = 19,4 mA [+ 0,2 ponto]
A corrente a circular por RS deve ser I = (82,4 + 19,4) mA = 101,8 mA.
RS = (24 – 9,1) V/ 101,8 mA 146 . [+ 0,4 ponto]
[Q.6]
Seja a fonte de alimentação esquematizada na Figura Q.6.
FIGURA Q.6
a. Assinale, dentre as afirmativas abaixo, aquela que for a correta. [0,75 ponto]
(I) Se o capacitor de filtro apresentar defeito de circuito aberto, a tensão sobre a carga será nula. (II) Se o capacitor de filtro apresentar defeito de circuito aberto, a tensão sobre a carga será um sinal
um sinal alternado.
(III) Se o capacitor de filtro apresentar defeito de circuito aberto, a tensão sobre a carga será um sinal contínuo constante.
(IV) Se o capacitor de filtro apresentar defeito de circuito aberto, a tensão sobre a carga será um sinal retificado de onda completa.
[GABARITO]
Opção correta: (IV) [0,75 ponto se responder corretamente]
b. Assinale, dentre as afirmativas abaixo, aquela que for a correta. [0,75 ponto]
(I) Se a trilha que conecta a ponte de diodos ao terra se romper, a tensão sobre a carga será um sinal retificado de onda completa com polaridade invertida.
(II) Se a trilha que conecta a ponte de diodos ao terra se romper, a tensão sobre a carga será um sinal retificado de meia onda com polaridade invertida.
(III) Se a trilha que conecta a ponte de diodos ao terra se romper, a tensão sobre a carga será nula. (IV) Se a trilha que conecta a ponte de diodos ao terra se romper, a tensão sobre a carga será um sinal
alternado.
(V) Se a trilha que conecta a ponte de diodos ao terra se romper, os diodos irão se danificar por sobrecorrente.
[GABARITO]
Opção correta: (III) [0,75 ponto se responder corretamente]
c. Assinale, dentre as afirmativas abaixo, aquela que for a correta. [0,5 ponto]
(I) A função do capacitor é regular a tensão sobre a carga, ou seja, manter um valor DC perfeitamente constante.
(II) A função do capacitor é grampear a tensão sobre a carga, ou seja, deslocar a tensão para determinado nível DC sem alterar a aparência do sinal.
(III) A função do capacitor é duplicar a frequência do sinal contínuo pulsante.
(IV) A função do capacitor é retificar o sinal, ou seja, transformar um sinal de valor médio zero em um sinal de valor médio diferente de zero.
(V) A função do capacitor é suavizar ao máximo a pulsação do sinal DC produzido pela etapa retificadora.
[GABARITO]
Opção correta: (V) [0,5 ponto se responder corretamente]
