AULAS PRÁTICAS NO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA

AULAS PRÁTICAS NO LABORATÓRIO

DE ENGENHARIA

Prof. Patrícia Lins

Roteiro de Aula Inicial

1. OBJETIVO

Apresentar as normas gerais para uso do laboratório com segurança e estabelecer roteiro básico para montagem de circuitos.

O objetivo deste roteiro de práticas das aulas presenciais é auxiliar o docente com a padronização do conteúdo que deve ser repassado aos discentes. Dessa forma, o docente saberá o que deverá ser repassado, por aula, para que o curso seja dado com a qualidade desejada.

2. ESTRUTURA MÍNIMA

Laboratório Multifuncional de Engenharia.

3. RECURSOS NECESSÁRIOS

Osciloscópio, gerador de funções, multímetro.

4. PRÉ-AULA

Impressão do Relatório 0 de Prática de Circuitos.

Roteiro de Aulas Práticas:

Normas gerais para uso do laboratório;

5. NORMA DE USO DO LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DA UNIME

5.1. Atribuições e Competências

5.1.1. Compete ao Coordenador do Laboratório:

• Coordenar os laboratórios sob sua responsabilidade; • Solicitar as manutenções necessárias nos laboratórios; • Solicitar compra de material para os laboratórios;

• Controlar o patrimônio dos equipamentos dos laboratórios;

• Supervisionar, orientar, impedir ou inibir a continuidade da realização de atividades não condizentes com o Curso ou de áreas afins que transgri-dam as normas deste regulamento.

5.1.2. Compete ao Técnico de Laboratório:

• Assessorar as atividades de ensino, pesquisa e extensão, de acordo com a legislação profissional e regras da UNIME;

• Realizar levantamento de materiais e equipamentos disponíveis, ao fi-nal de cada período letivo, e disponibiliza-los à Coordenação dos Labo-ratórios, para tomada de medidas quanto à reposição;

• Controlar o patrimônio dos equipamentos dos laboratórios;

• Supervisionar, orientar, impedir ou inibir a continuidade da realização de atividades não condizentes com o Curso ou de áreas afins que transgri-dam as normas deste regulamento.

5.1.3. Compete aos docentes que realizam atividades práticas no Laboratório: • Quando em Laboratório, acompanhar os alunos e orienta-los quanto às

atividades e práticas a serem realizadas;

• Orientar previamente os alunos sobre as medidas e precauções de se-gurança;

• Zelar pelo material, equipamentos e limpeza do Laboratório e sua or-ganização;

• Impedir ou inibir a continuidade da realização de atividades não condi-zentes com o Curso ou de áreas afins que transgridam as normas des-te regulamento.

5.1.4. Compete aos docentes que realizam atividades práticas no Laboratório: • Zelar pelo material, equipamentos e limpeza do Laboratório e sua

or-ganização;

• Utilizar todos os materiais de consumo com ponderação, evitando des-perdício ou mau uso;

• Quando autorizado o uso de qualquer equipamento, verificar a coinci-dência entre a tensão nominal do equipamento e a da rede, e ao térmi-no, observar se o equipamento está desligado;

• Comunicar imediatamente o responsável pelo Laboratório sobre qual-quer tipo de acidente.

5.2. Proibições aos usuários

5.2.1. Fumar, ingerir, portar ou guardar alimentos no Laboratório;

5.2.2. Usar, durante as atividades no Laboratório, qualquer tipo de objetos, bolsas e similares sobre as bancadas em uso;

5.2.3. Utilizar qualquer aparelho sem a devida autorização;

5.2.4. Utilizar qualquer aparelho sem observar ou ser informado sobre as ins-truções de uso;

5.2.5. Danificar materiais ou equipamentos do Laboratório;

5.2.6. Utilizar os equipamentos para fins pessoais ou realizar qualquer ativi-dade incompatível com as ativiativi-dades da disciplina ou pesquisa.

5.3. Disposições finais

5.3.1. É permitido aos usuários trazerem materiais e/ou equipamentos parti-culares para auxiliar no desenvolvimento das atividades práticas realiza-das no Laboratório, desde que sejam pessoalmente responsáveis pelos mesmos.

5.3.2. A equipe de técnicos, docentes e Coordenador não poderá ser respon-sabilizada por objetos ou equipamentos pessoais deixados ou esqueci-dos em suas dependências.

5.3.3. Os casos omissos nesse Regulamento deverão ser analisados pelo Colegiado do Curso de Engenharia Elétrica e encaminhados à avaliação pela Coordenação do Curso de Engenharia Elétrica.

6. APRESENTAÇÃO DO LABORATÓRIO, MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

6.1. Familiarizar-se com o laboratório, estrutura em bancadas; 6.2. Apresentação do protoboard:

Figura 1 – Interconexão interna dos pinos do protoboard; barramentos 1 e 4 com intercone-xão vertical; barramentos 2 e 3 com interconeintercone-xão horizontal.

6.3. Apresentação do multímetro e suas funções:

6.3.1. Conectar amperímetros em série no circuito, a menos que seja uma lei-tura por indução eletromagnética do alicate amperímetro;

Figura 2 – Abertura do circuito para inserção das pontas de prova do multímetro, previamen-te configurado para medição de correnpreviamen-te.

6.3.2. Conectar voltímetros em paralelo no circuito;

6.3.3. Lembrar que:

𝑅𝑎 = 0 e 𝑅𝑉 → ∞. No caso real, 𝑅𝑉 ≫ 𝑅𝑎,

Em que Ra é a resistência interna do amperímetro e Rv é a resistência interna do voltímetro.

6.3.4. Configurar o multímetro para ler Tensão Alternada e realizar medição de uma tomada do Laboratório (teste);

6.3.5. Configurar o multímetro para ler Tensão Contínua e realizar medição da tensão da fonte do protoboard (teste);

6.3.6. Configurar o multímetro para ler resistência ôhmica e medir a resistên-cia do potenciômetro (teste); conectar primeiro as pontas de prova entre os terminais fixos (máximo valor de resistência do potenciômetro), e de-pois conectar as pontas de prova entre um terminal fixo e o terminal cen-tral, o do cursor (verificando a variação da resistência enquanto o eixo é girado);

Figura 4 – Estrutura e partes constituintes de um potenciômetro.

6.3.7. Manter o multímetro configurado para ler resistência ôhmica e medir a resistência dos resistores; comparar com a leitura das resistências pelo código de cores:

Figura 5 – Medição da resistência de um resistor de carbono com um multímetro.

CÓDIGO DE CORES DE RESISTORES

Os resistores são catalogados segundo um código de cores, conforme descrito na tabela 1; as duas primeiras faixas de cores (aquelas mais próximas de um dos minais do resistor) correspondem aos dígitos referentes ao valor da grandeza; a ter-ceira faixa é atinente ao fator multiplicador, e; a última faixa diz respeito à tolerância. Geralmente a faixa de tolerância será dourada (±5%) ou prateada (±10%).

Há resistores de precisão, de cinco cores: nestes, o fator multiplicador será a quarta faixa, e a tolerância a quinta.

Tabela 1 – Código de cores de resistores

6.3.8. Configurar o multímetro para medição de temperatura (Graus Celsius), remover as pontas de prova e conectar o termopar; medir a temperatura da sala de aula, próximo à saída do ar-condicionado; fechar a mão, com o sensor do termopar em seu interior e medir a temperatura para compa-ração.

6.3.9. Remover as pontas de prova e o termopar; configurar o multímetro para detecção de tensão (escala NCV) – nesta configuração não é necessário utilizar as pontas de prova, mas sim o sensor embutido, próximo à tela do multímetro -. Aproximar o multímetro do cabo de alimentação da fonte do protoboard.

6.3.10. Conectar as pontas de prova; configurar o multímetro para medição de continuidade (segunda função após ajustar chave seletora para medição de resistência); testar, tocando as duas pontas de prova entre si.

6.3.11. Configurar o multímetro para teste de diodo (terceira função após ajustar chave seletora para medição de resistência);

Cor Valor do resistor

(ohms) Valor Medido multíme-tro (ohms) CINZA/VERM/VERM/DOURADO 82x10^2=8,2k (5%) 8,19k VERM/VIOLETA/MARROM/DOURADO 27x10=270 (5%) 270,3 AZUL/CINZA/PRETO/DOURADO 68x10^0=68 (5%) 68,2 VERM/VERM/VERM/DOURADO 22x10^2=2,2k (5%) 2,174k AZUL/CINZA/AMARELO/DOURADO 68x10^4=680k= 0,68M(5%) 683k LAR/LAR/LAR/DOURADO 33x10^3=33k (5%) 33k MARROM/CINZA/VERM/DOURADO 18x10^2=1,8k (5%) 1,765k MARROM/PRETO/AMARELO/DOURADO 10x10^4=10^5= 100k (5%) 104,7k

Figura 6 – Medição da tensão devida à barreira de depleção do diodo, quando diretamente polarizado (ponteira vermelha, terminal positivo, conectada ao anodo, terminal positivo do

diodo; ponteira preta, terminal comum, conectada ao cátodo, terminal negativo do diodo).

Figura 7 – Medição da tensão devida à barreira de depleção do diodo, quando inversamente polarizado (OL – Over Limit; impossível medir).

6.3.12. Repetir para teste de diodo zener (terceira função após ajustar chave seletora para medição de resistência);

Figura 8 – Diodo zener.

6.3.13. Configurar multímetro para medição do transistor (terceira fun-ção após ajustar chave seletora para medifun-ção de resistência);

Obs.: Explicar o que é o DataSheet.

Figura 11 – Identificação dos terminais do transistor BC337 (NPN).

Figura 12 – Identificação dos terminais do transistor BC547 (NPN).

6.3.14. Configurar o multímetro para teste de frequência e medir fre-quência da rede da concessionária.

7. CUIDADOS COM A SEGURANÇA AO MONTAR CIRCUITOS

7.1. Verificar atentamente o tipo de corrente e tensão no circuito;

7.2. Avalie ou calcule, se necessário, o valor ou ordem da grandeza a ser medida (tensão, corrente, potencia); nunca ligue um aparelho sem ter ideia da ordem de grandeza, escolhendo um aparelho cuja leitura se dê, aproximadamente, a 2/3 da escala. Por exemplo, se você esperar medir uma tensão contínua de 10 V, ajuste seu multímetro para 20 VDC.

7.3. Ao examinar o diagrama com o circuito a ser montado, separe e organize os componentes conferindo uma disposição adequada a eles, bem como aos instrumentos de medida, antes de iniciar a conexão no protoboard.

7.4. A fim de evitar erros de paralaxe, posicione-se sempre em frente da escala dos aparelhos.

7.5. A menos que haja uma orientação em contrário, monte primeiro os circuitos em série, e depois, os ramos em paralelo.

7.6. Após a montagem, espere a conferência do circuito pelo professor antes de energiza-lo. Nunca energize o circuito sem autorização do professor.

7.7. Para os cálculos, use a precisão de três casas decimais.

8. CONHECENDO O OSCILOSCÓPIO

8.1. Explicar a que se destina;

8.2. Varrição do sinal periodicamente, da esquerda para a direita;

8.3. Existe um grupo de comandos para o eixo vertical (magnitude do sinal); outro para o eixo horizontal (tempo); e outro para posicionamento da curva no écran (tela).

8.4. O eixo das abscissas é sempre o tempo (TEMPO/DIVISÃO); o eixo das or-denadas é a intensidade do sinal medido (VOLTS/DIVISÃO).

8.5. O controle POSIÇÃO vertical e horizontal altera a localização da curva na te-la, sem modificar a escala.

8.6. A tela é dividida numa grade, e cada pequeno quadrado é chamado gratícu-la;

8.7. Há dois canais para entrada de sinal, com duas ponteiras com conexão coa-xial (amarelo e azul); é possível habilita-las e desabilita-las;

8.8. Dar uma visão geral sobre os ajustes e configurações das ponteiras de pro-va;

8.9. Conectar a ponteira ao gerador de onda do próprio osciloscópio; conectar o terra da ponteira ao terra do osciloscópio;

8.10. Falar sobre frequência; tempo; ciclos; amplitude; valor máximo; valor pico a pico.

8.11. Ajuste vertical ou botão seletor Volts/divisão (eixo das ordenadas) para os valores das grandezas a serem medidas;

8.12. Ajuste horizontal ou botão seletor Tempo/divisão (eixo das abscissas) para os valores das grandezas a serem medidas;

8.12.1. Controle de posição vertical (altera o “zero” da função de onda, sem interferir na escala da grandeza a ser medida);

8.12.2. Ajuste do trigger (seleção do nível da onda que irá estabelecer a frequência de varredura da onda para exibição estática na tela do osci-loscópio);

Obs.: A onda se “mexendo” são as “fotos” de sua trajetória em momentos diferentes. 8.12.3. Girar o botão seletor para o ponto que toca a onda a partir de

onde deseja-se determinar a repetição do sinal;

Obs.: Escolher um ponto mais “sensível”, onde haja valores melhores definidos e não imprecisos.

8.12.4. Controle de posição horizontal – após trigada a onda (altera o tempo de deslocamento da função de onda, sem interferir na escala da grandeza a ser medida);

8.12.5. Ativar cursores (CURSOR), tipos (TYPE OFF), Tempo (X) e Am-plitude (Y), para ajustar cursor A e B, possibilitando medir frequência e período do sinal;

8.12.6. A tecla “MEASURE” abre opções de medidas automáticas (valor pico a pico, valor máximo, fase, etc).

8.12.7. Fazer a conexão terra nos mesmos pontos do circuito.

9.2. Gerar funções: senoidal, triangular, quadrada, em diversas frequências; 9.3. Ligar o gerador de sinais e ajustar a função desejada (ex. Senoidal); escolher

a frequência (ex. 1 kHz); ajustar amplitude da tensão;

9.4. Medir o valor com um voltímetro (conectado às pontas de prova do gerador de funções;

9.5. Interligar o canal 1 do Osciloscópio com o OUTPUT do Gerador de Sinais; conectar as massas do Osciloscópio e do Gerador de Sinais uma à outra; Obs.: Se fosse pedido para conectar o segundo canal do Osciloscópio, ligar-se-ia ao SYNC OUTPUT do Gerador de Sinais.

9.6. Ajustar a atenuação da ponta de prova para X1; 9.7. Observar a forma de onda no Osciloscópio.

10. PÓS-AULA

11. ASPECTOS DE SEGURANÇA

Ler atentamente as normas do uso dos laboratórios da UNIME, disponível no AVA.

12. VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM

Verificar se o aluno foi capaz de aplicar os conhecimentos construídos durante a dis-ciplina na realização da atividade, bem como cumprir as determinações técnicas das atividades.

13. ANEXOS