Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Faculdade de Engenharia
Departamento de Engenharia Eletrônica e de Telecomunicações
Critério de Avaliação, Dinâmica e Roteiro para
Elaboração de Preparatórios e Relatórios de
Experiências de Laboratório de Eletrônica III
Prof. Lisandro Lovisolo
lisandro@uerj.br
Prof. Michel P. Tcheou
mtcheou@uerj.br
Prof. Paulo Bulkool
pbb@uerj.br
1 - Critério de Avaliação
O preparatório é fundamental para a realização do experimento. Sem este, o aluno fica impossibilitado de realizar a experiência. O preparatório vale 50% da nota do experimento específico. O funcionamento do experimento em si, corresponde a 20% da nota e o relatório aos 30% restantes.
Observa-se que o aluno que não estiver presente na execução do experimento, automaticamente receberá nota zero naquele experimento.
A nota de laboratório será a média das notas atribuídas em cada um dos experimentos.
2 - Dinâmica de Laboratório
Os experimentos serão realizados em grupos de dois alunos. Os grupos poderão vir a ser de três alunos caso não tenhamos disponibilidade de infraestrutura para atender a todos os grupos de dois alunos necessários para a turma.
No dia do experimento o Preparatório (seguindo as diretrizes abaixo) deverá ser apresentado em duas vias. Uma ficará com o professor outra retornará para os alunos. Essa deverá ser retornada preenchida de forma a fazer o Relatório, conforme segue neste documento.
Na capa do preparatório e posterior relatório deverá vir uma tabela como Tabela 1. Esta servirá para que o professor date a data entrega do documento e dê o visto necessário. Uma das cópias do preparatório fica com o professor e outra com o grupo, assim ambos têm documentada a entrega do preparatório e do relatório.
Além disso, deve haver uma tabela com o nome dos alunos e espaço para visto, considerando três aulas (esperamos que nenhuma experiência leve mais do que três aulas para ser concluída). Um exemplo dessa é apresentado na Tabela 2. Isso servirá para o controle de presença nas experiências.
Tabela 1 – Exemplo de Tabela para datação das entregas Documento Data Visto
Preparatório Funcionamento
Relatório
Tabela 2 – Exemplo de Tabela de membros do grupo
Grupo Data Visto Data Visto Data Visto Aluno(a) 1
Aluno(a) 2 Aluno(a) 3
3 - Elaboração do Preparatório
O preparatório deve conter as informações sobre o experimento a ser realizado: i) as especificações do circuito a ser projetado e implementado, ii) o projeto do circuito, iii) considerações práticas e recálculos necessários, iv) as grandezas a serem medidas e como serão, v) os equipamentos e componentes necessários à execução dos experimentos, vi) simulações; sem esquecer os diagramas explicativos necessários.
Por especificações do circuito devemos entender o desafio de projeto proposto pelo professor. Isto é as especificações do circuito que deverá ser projetado, implementado e testado / experimentado. É importante neste quesito apresentar uma tabela das especificações desejadas ou os diagramas que restrinjam o projeto, se for o caso.
Por projeto do circuito devemos entender a descrição das técnicas e os cálculos feitos para projetar o circuito dentro das especificações desejadas. É importante neste quesito apresentar o diagrama do circuito projetado bem como um tabela dos componentes projetados.
Por considerações práticas e recálculos necessários devemos entender as adaptações que devem ser feitas ao projeto em função de indisponibilidade de componentes com valores específicos derivados do projeto do circuito. Neste item deve-se então recalcular as métricas que especificam/determinam o projeto de forma a verificar se as mesmas continuam dentro das especificações originais do projeto, fazendo sempre que necessário as correções relevantes no projeto de forma a que o mesmo se encontre dentro das especificações desejadas. É importante neste quesito comparar os resultados obtidos e componentes a serem utilizados como resultado deste item e do anterior.
Por grandezas a serem medidas e como serão devemos entender os experimentos a serem realizados após a montagem do circuito ou com o circuito montado. Por exemplo, se temos que medir um ganho de tensão ou o ponto de operação de um transistor: o que são e como são realizadas essas medidas? Deve-se apresentar os diagramas e equipamentos necessários à consecução das medidas. Repare que isto é um projeto do experimento em si! Assim, já se terá pensado nos experimentos a serem realizados no laboratório, cujo tempo é exíguo. Que grandezas devem ser medidas e como? Em quantos pontos? Em quais situações? Em quais configurações? Etc.
Uma observação importante é que ao trabalharmos com
amplificadores, ao definirmos um ganho, devemos considerar a resposta em
frequência do mesmo. Assim, nesses casos, os experimentos devem ser
projetados de forma a permitir levantar a curva de resposta em frequência. Exemplo de uma curva dessas é apresentada na Figura 1.
Figura 1 – Exemplo de resposta em frequência.
Não devemos esquecer que cada medida possui: a) objetivo, b) grandeza a ser medida, c) metodologia para realização da medida, d) equipamentos necessários para realização da medida, e)
incerteza da medida – que deve ser apresentada sempre que relevante. Cabe observar que em variáveis
medidas indiretamente o erro deverá ser calculado usando derivadas parciais, ver a Seção 6.
Obviamente, como resultado das tarefas acima temos a lista de componentes e de
equipamentos necessários para a realização da experiência.
De forma a validar tanto os cálculos como o projeto dos experimentos – a forma de realização de medidas – se deve apresentar simulações do projeto com as medidas relevantes.
Apresente os diagramas e tabelas que considerar necessários para deixar claros as explicações e os conceitos acima exigidos.
O acima exposto tem o intuito de dizer que: O experimento deve ser
pensado antes do tempo de laboratório. Para isso, o professor pode ser
contatado ou em aulas anteriores ou fora do horário da aula, se necessário.
outra com os alunos para controle da entrega.
4 – Relatório
Uma vez contempladas as observações acima, o relatório torna-se um incremento do
preparatório. Assim, o relatório deverá ser um produto do experimento de forma a preencher /
responder os valores / tabelas / perguntas apresentados no preparatório.
Observa-se que todas os valores medidos possuem incertezas derivadas de limitações do aparelho de medida. Por exemplo, um multímetro no qual se lê 10.56, nos indica que na o valor medido está entre 10.56 ± 0.005. Isso deve ser
sempre considerado!
Além do que está exposto nos parágrafos acima, espera-se uma análise das dificuldades encontradas, dos problemas, dos resultados e outros comentários que o aluno achar relevantes de forma a apresentar uma Conclusão do experimento.
Concluindo, o Relatório é o preparatório acrescido de algumas seções: resultados, análise dos resultados obtidos e conclusão. Outras seções que o aluno julgar necessárias poderão ser incluídas.
5 – Organizações Sugeridas para o Preparatório e o Relatório
Esta seção apresenta sugestões de estruturas para os documentos do “Preparatório” e “Relatório”.
5.1 Preparatório
1- Objetivo: objetivo do documento, do projeto e do experimento; 2- Projeto: projeto de eletrônica do circuito;
3- Re-projeto: adequação do projeto a valores de componentes reais e recálculos necessários, cálculo dos erros dos valores projetados (utilizar cálculo de erros e sensibilidades através de derivadas parciais);
4- Medidas a Serem Realizadas (Experimento): especificação dos experimentos e medidas a serem realizados no laboratório, equipamentos necessários, formas de realizá-las e tabelas para preenchimento dos resultados;
5- Simulações: Resultados experimentais simulados, isto é, obtidos em simulações, compare com os resultados dos itens 2 e 3 acima;
6- Conclusões: Concluir o preparatório.
5.2 Relatório
2- Projeto: ver acima; 3- Re-projeto: ver acima;
4- Medidas a Serem Realizadas (Experimento): ver acima; 5- Simulações: ver acima;
6- Medidas Realizadas (Experimento): medidas realizados no laboratório, tabelas preenchidas, considerar e apresentar os erros dos equipamentos de medida empregados, apresentar os gráficos relevantes;
7- Análise dos Resultados: Comparar os resultados empíricos com os do projeto, do recálculo e das simulações, use os gráficos, tabelas e diagramas que achar relevantes;
8- Conclusões: Concluir o relatório.
5 – Questões / Dicas de Estilo
Use fontes de tamanho 11 – 12 pt e coluna simples. Use frases curtas, claras, concisas e objetivas. Numere as seções. As figuras e tabelas devem ser numeradas e referenciadas no texto sempre. Utilize as referências bibliográficas que achar necessárias preferencialmente numeradas em função de suas aparições no texto, ponha uma seção para elas no fim do documento. Informações de
Datasheets podem e devem ser empregadas, se achar necessário por parte de um datasheet para
justificativas de projeto ou medições, ponha-as como figuras ou na parte relevante do texto ou como anexos. Passe corretor ortográfico e tente reler o documento antes de entregá-lo de forma a
melhorar a qualidade do documento.
6 – Análise de Erros
Mutitas vezes teme que calcular uma grandeza ou caracteŕistica a partir de valores medidos. Cada um dos valores medidos pode ter seu erro / incerteza associado devida ao aparelho de medida usado. Por exemplo, isso ocorre com multímetros e osciloscópios, que apresentam grades ou o último dígito significativo. Se temos que calcular o erro / incerteza de uma valor calculado a partir de valores medidos, como o fazemos?
Sejam os valores medidos X e Y com erros / incertezas dX e dY, isto é os valores são na verdade X+dX, Y+dY, z+dZ. Seja R uma função desses valores, isto é, R = f(X,Y,Z). Qual será a incerteza de R, dR em função das incertezas de X, Y e Z? A resposta simples a esta questão corriqueira é que isso dependerá de como os valores medidos são usados no cálculo do valor desejado. Assim, sendo, vamos avaliar as diferentes influencias.
6.1 – Somas
Seja
teremos dR = (dX² + dY² + dZ²)¹/² . 6.2 Multiplicação Seja R=(X+Y)/Z, teremos dR = |R| ((dX/X)² + (dY/Y)² + (dZ/Z)²)¹/². 6.3 Multiplicação por uma constante
Seja
R =cX,
onde c é uma contante conhecida, assim dc = 0. Nesse caso teremos dR = |c|dX. 6.4 Funções Polinomiais Seja R=Xn, teremos dR = |n|(dX/X)|R|. 6.5 Funções Genéricas
Na verdade, todos os casos expostos acima podem ser combinados para analisar uma infinitude de diferentes funções f(X,Y,Z).
As expressões que propagação de incertezas acim decorrem do caso mais geral. Seja R = f(X,Y, … ),
teremos
