PRÁTICAS DE ELETRÔNICA APLICADA (EL 74 G) HÍBRIDO NORMAS PARA APRESENTAÇÃO DE RELATÓRIOS PONTOS PARA A AVALIAÇÃO DOS RELATÓRIOS

Universidade Tecnológica Federal do Paraná.

DAELN – Departamento Acadêmico de Eletrônica Engenharia Mecatrônica

PRÁTICAS

ELETRÔNICA APLICADA

(EL 74 G)

H

N

A

R

Os relatórios deverão seguir as Normas Para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos da UTFPR, devendo conter:

1) Introdução Teórica, com uma breve apresentação da teoria que será ensaiada na prática, descrevendo apenas os assuntos relacionados com a prática (2 páginas no máximo).

2) Procedimentos e Resultados. Descrever todos os procedimentos executados na realização da experiência, tais como, montagens, ajustes, medidas, observações etc.

Para cada circuito ensaiado:

a) Incluir o diagrama esquemático e a explicação do funcionamento do circuito.

b) Incluir as equações, projetos e os cálculos teóricos.

c) Apresentar os resultados obtidos: tabelas, formas de ondas, gráficos etc.

d) Comparar com os valores teóricos esperados.

e) Comentar sobre os resultados obtidos, comparando com a teoria (item b).

Justificar as diferenças encontradas, e se estas diferenças são aceitáveis.

3) Conclusões gerais sobre a prática: descrever se ocorreu algum problema no desenvolvimento da mesma, comentar sobre as contribuições das experiências no aprendizado.

P

A

R

Nos relatórios observar os seguintes pontos indicados:

( ) Colocar Introdução Teórica e focalizar o assunto da prática ( ) Colocar lista de materiais

( ) Descrever o procedimento prático executado

( ) Apresentar as equações utilizadas nos cálculos teóricos ( ) Colocar os Cálculos Teóricos dos circuitos

( ) Colocar/melhorar os desenhos dos circuitos ensaiados ( ) Descrever o funcionamento dos circuitos ensaiados

( ) Colocar Tabelas com resultados medidos × valores teóricos ( ) Colocar formas de ondas observadas/medidas (quando necessário) ( ) Colocar gráfico xy (pontos e reta/curva)

( ) Eixos devem estar em escala (no Excel® usar Dispersão XY, não usar gráfico Colunas ou Linha) ( ) No gráfico a curva/reta é teórica

( ) No gráfico os pontos são medidos

( ) Cuidar com as unidades (A , V , Hz , , s , F , H , dB, _________ ) ( ) Cuidar com os prefixos ( p , n , , m , k , M , G , ___________ ) ( ) Comentar as diferenças entre valores teóricos e práticos

( ) Apresentar erros (em %) encontrados (onde seja necessário) ( ) Colocar ou Melhorar a Conclusão

( ) Comentar sobre o que foi (ou não foi) observado na prática ( ) Comentar sobre o que foi aprendido na prática

( ) Cuidado com a ortografia: _________________________________________________________

( ) ________________________________________________________________________________

( )_________________________________________________________________________________

NOTA:

PRÁTICA 0 –EQUIPAMENTOS

1) Medições em Corrente Contínua (via multímetro).

2) Medições de Sinais (via osciloscópio). R=1 k, 1N4148 e Vi=10 Vpp @ 1 kHz.

ATENÇÃOAOOSCILÓSCÓPIO

1º VERIFIQUE OU AJUSTE OS CANAIS PARA:

FATOR ATENUAÇÃO “1X”,

ACOPLAMENTO C.C.

2º AS PONTAS PRETAS (TAMBÉM A DO GERADOR!) SEMPRE LIGADAS NO “COMUM” 3º ESCOLHER COMO SINCRONISMO (ORIGEM DO TRIGGER) O CANAL COM MAIOR SINAL

LISTA DE MATERIAIS:

Resistores: 47, 100, 150, 330, 470, 1 k, 3,3 k, 4,7 k, 10 k, 22 k, 47 k e 100 k ohms.

Capacitores: 10 n, 100 n, 10  e 100  farads.

Diodos: 1N4148 (5x) , 1N4007 (2x), zener de 4,7 V (1W ou 400 mW).

Transistores: BC 547 ou 548 (3x) e IRF740 ou IRF 840 (1x).

LEDs: três cores diferentes quaisquer.

Relé pequeno (5 V ou 6 V ou 9V ou 12 V).

CIs: 741 (3x) e 555 (1x).

Fotoacoplador: TIL 111 ou 113 ou 4N25 ou 4N35 ou 4N33 ou MOC 3011 ou PC817.

LED infravermelho: TIL 32 (ou outro qualquer).

Fototransistor IR: TIL 78 (ou outro qualquer).

Extras: Prot-board (simples), fios rígidos (para prot-board), pontas de prova pino-garra (vermelhas e pretas).

Prática O que Ensaiar em Laboratório O que Simular em Casa

I A, D, E e F Todos

II 2 1

III 1C e 4 Todos

IV 2 1

V 3 1 e 2

VI e VII 2, 3, 4 e 9 1, 5, 6, 7 e 8

VIII B e E Todos

IX 2 Todos

PRÁTICA I–CIRCUITOS COM DIODO (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

1) Funcionamento do Diodo em CA. Circuitos com R=10 k, 1N4148 e Vi=20 Vpp @ 100 Hz.

(C) (D)

2) Ensaiar os circuitos Limitadores de Tensão abaixo. Circuitos com R=10 k, 1N4148 e Vi=20 Vpp @ 100 Hz.

(E) (F)

(G)

(H) (I)

(A) (B)

PRÁTICA II-RETIFICADORES (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

1) Nos retificadores Onda-completa abaixo (usar V1=127 V e V2=9 V eficazes), medir:

a) Tensão de pico no secundário (V2p)

b) Forma de onda (F.O.) na carga (RL) e tensão média na carga (Vcc) c) Tensão de Pico na carga (Vp)

d) Período (T) e frequência (f)

e) Descrever o que ocorre com a F.O. da saída quando um diodo é retirado.

(A) (B)

2) No retificador Meia Onda abaixo (V2=20 Vpp @ 100 Hz), medir:

a) Formas de onda (F.O.) da tensão na carga (=Vc) e da corrente no diodo (VRp), b) completar a tabela seguinte

C (F) Vp (V)

Vmin (V)

Vond (*) (V)

Vcc (V)

t cond.

(ms)

VRp (V)

IDp = VRp / R

Ripple (%)

Sem Filtro - - -

10 100

(*) nesse caso, se Vond for muito pequeno, pode-se usar “Acoplamento CA” no canal.

(C)

3) PROJETO: Em um retificador Ponte com Filtro, escolher adequadamente os valores de RL e C para a obtenção de um ripple próximo de 3 %.

RL C Vond Vcc Ripple

Valor teórico

Valor medido

PRÁTICA III-ZENER E LED(PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

1) Ensaiar os circuitos Limitadores de Tensão abaixo, desenhando as formas de onda de Vo.

Onde R=4,7 k, Zener de 4,7 V, D = 1N4148 e Vi=16 Vpp @ 1 kHz.

(C) (D)

Para o relatório: Descrever o funcionamento dos circuitos e confrontar com a medição!

2) Ensaiar o Regulador de Tensão abaixo. Onde Rs= 150 , Zener de 4,7 V, carga RL= 470  e Vcc variando conforme tabela abaixo.

Vcc (V) VRL medido 3

4 6 8 10 12

3) Ensaiar o mesmo Regulador de Tensão acima. Onde Rs= 150 , Zener de 4,7 V, Vcc = 12 V e RL varia de ∞ (em aberto) a 47.

RL () VRL medido Io (mA) = VRL / RL

∞ (aberto) zero

470 150 100 47

Para o relatório: Observar quando ocorre a regulação de tensão (nos dois circuitos acima) e quando eles deixam de ser regulador de tensão. A tensão VRL permanece constante? Comente.

(A) (B)

4) LEDs - Projetar no circuito os resistores R1 e R2 para acender os LEDs em +12 V. Escolher uma corrente entre 15 e 20 mA.

LED 1 LED 2

Cor do LED ILED

escolhida Valor de R projetado VLED medida VR medida ILED real (= VR / R)

PRÁTICA IV–CHAVEAMENTO (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

1) CHAVEAMENTO DE LED: As saídas de 1 e 10 Hz da Mesa Digital (Gerador de Pulso(*)) têm Pulsos Quadrados com Níveis de 0 a 5 V. Calcular o resistor de base (RB) para o chaveamento do LED (assumir Vj do LED de 2 V ⸫ Ic = 30 mA).

(*) Mesa Digital = Gerador Pulsos 

a) Medir com os dois canais do osciloscópio os sinais na Base (V_BE) e no Coletor (V_CE) do transistor bipolar.

b) Descrever o funcionamento de todo o circuito.

2) CHAVEAMENTO DE RELÉ: Calcular o resistor de base (RB) para o chaveamento Relé abaixo. Para isso, antes determine as características do Relé utilizado.

Usar um relé (pequeno) com qualquer tensão de bobina (Vbob) entre 5 e 12 V.

a) Medir a Resistência da Bobina (RBob) para determinar a Corrente da Bobina (IBob) b)

RBob = ________________ V nominal bobina = _________________

Ic = I_Bob = Vnom.bob / R_Bob = _________________ RB = ________________

Obs: +Vcc ajustada para Vbob!

c) Medir a F.O. de 1 Hz no coletor (V_CE) do transistor, observando os valores do spike, para as seguintes situações de Rsn:

Rsn (snubber) 0  (curto) 1 k ∞ (aberto)

Forma de Onda

Valor de Pico

PRÁTICA V-OPTOELETRÔNICOS (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

1) FOTOACOPLADOR

Nos circuitos a seguir aplicar em Vi um sinal do gerador de funções (*), usar a saída TTL/MOS e uma frequência 100 Hz. Medir com osciloscópio as saídas Vo.

(*) ou Gerador de Pulsos 

No relatório  Comentar sobre a inversão (ou não) dos sinais e concluir sobre a operação dos circuitos.

2) ACIONAMENTO DE MOSFET VIA FOTO-ACOPLADOR

Projetar os resistores R para o correto acendimento dos LEDs 1 e 2 (ILED = 10 mA). Utilizar um sinal do gerador de funções, saída TTL/MOS e uma frequência menor que 1 Hz. (*) Ou utilizar a saída de 1 Hz de uma Mesa Digital (ou um gerador de pulsos).

Observar os estados dos LEDs para as duas posições: HIGH e LOW do sinal de saída TTL.

No relatório  Comentar sobre a inversão (ou não) dos sinais e concluir sobre a operação do circuito e LED.

Saída TTL HIGH LOW LED 1

LED 2

3) SENSOR ÓPTICO DE MOVIMENTO MECÂNICO

Construir o circuito eletromecânico abaixo para detectar a passagem de um objeto (opaco/escuro) pela trajetória indicada (em tracejado).

Usar o par LED e fotodiodo de IR ou utilizar alguma Chave Ótica de fenda ou reflexão.

Teste rápido do Fotodiodo ou Fototransistor ligá-lo em série a 10 k na fonte de +5 V ou +12 V. Sem Luz fica cortado (Vo Vcc)! Quando de frente pro LED, satura (Vo  zero)!

Observar no osciloscópio o sinal obtido na saída Vo e colocar comentários no relatório.

IRF 740 ou 840

PRÁTICAS VI&VII–AMPLIFICADOR OPERACIONAL (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS) OBS: A alimentação é sempre +15 V e –15 V, em todos os circuitos!

1. Aplicando o Conceito do Curto-Virtual em um circuito com Amp. Op.

No circuito a baixo, determinar e medir com Multímetro (CC) a tensão de saída (Vo).

OBS: sempre as tensões são todas referenciadas ao COMUM!

Teórico Medido Vni

Vin Vo

2. Verificação do Curto Virtual.

Aplicar em Vi um sinal senoidal de 1 kHz com 2 Vpp e observar e desenhar os sinais nos pontos Vni e Vin (utilizar os dois canais do Osciloscópio).

Vni Vin

a) Existe Curto Virtual? Por que?

b) Mudar no Gerador para onda Quadrada e Triangular, observando as formas de ondas nos pontos Vni e Vin.

c) Modificar também a amplitude e a frequência do sinal de entrada.

d) Retirar (abrir) o resistor de realimentação do operacional e observar os pontos Vni e Vin. O que ocorre com o circuito?

3. Ganho e defasagem de Amplificador Inversor.

Usar 2 canais para observar a defasagem entre os sinais Vo e Vi.

Vi Vo Av prático Av teórico Defasagem?

10 k

Vi 1 k

Senóide

1 kHz Vo Vi Vni

Vin

10 k

10 k

+5V

Vo

–15V

1 k

10k

4. Ganho e defasagem de Amplificador Não-inversor.

Usar 2 canais para observar a defasagem entre os sinais Vo e Vi.

Vi Vo Av prático Av teórico Defasagem?

5. Projeto de Amplificadores.

Amplificador Não-inversor com ganho de 20 e um amplificador Inversor com ganho –50.

Desenho dos circuitos com os valores dos resistores comerciais:

Registrar as Tensões Medidas (Vo e Vi), determinar os Ganhos práticos obtidos e comparar com os valores teóricos (corrigidos pelos valores comerciais!)

6. Montar e Testar um Seguidor de Tensão (Buffer).

Desenho do Circuito:

Medir o Ganho prático sem carga (saída em aberto). Av = _____________

Medir o Ganho com uma carga de 1 k. Av = _____________

10 k

3,3 k

Vi Vo Senóide 1kHz

7. Somador de Tensão.

Aplicar às entradas, conforme tabela abaixo, as tensões de +5 V, 0 V (comum), –15 V e +15 V disponíveis na Mesa Digital. Medir as tensões na saída com Multímetro.

VA VB VC Vo medido Vo teórico 0 V 0 V 0 V

0 V +15V 0 V -15 V 0 V 0 V 5 V 5 V 0 V 5 V 5 V -15 V 0 V 5 V -15 V 5 V 5 V +15V 0 V 15 V -15 V 5 V 15 V -15 V

Em algumas situações acima o valor medido não concorda com a teoria. Por que?

8. Subtrator.

Projetar e construir um subtrator (Vo = Va – Vb) e compor uma tabela semelhante a do item anterior aplicando nas entradas várias combinações de 0V, +5 V, +15 V e/ou –15 V.

Circuito: Tabela:

9. Projeto.

Projetar um circuito que execute a seguinte operação matemática.

Vo = 2 × Va + Vb 2 Circuito projetado:

Utilizando os clocks TTL da Mesa Digital, aplicar em Va um sinal de 100 Hz e em Vb um sinal de 1 kHz. Registrar a forma de onda na saída (Vo).

VA

10k 10k

VB

10k

VC

10k Vo

PRÁTICA VIII-COMPARADORES DE TENSÃO (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

OBS: A alimentação é sempre +15 V e –15 V, em todos os circuitos!

1. Ensaiar os circuitos abaixo. Utilizar CI Amp. Op. 741.

Aplicar em Vi um sinal senoidal (ou triangular) de 100 Hz com 18 Vpp.

Observar e desenhar os sinais nas saídas Vo (utilizar os dois canais do Osciloscópio).

Medir os valores de Vi quando a saída Vo comuta de estado, isto é, Vt e Vt.

Desenhar a Curva de Transferência (Vo x Vi)

Utilizar a função Display XY do osciloscópio e registrar a imagem.

(A) (B)

(C) (D)

(E)

PRÁTICA IX–OSCILADORES E 555 (PROCEDIMENTOS E RESULTADOS)

1. Ensaiar os circuitos Osciladores abaixo. Utilizar como Amp. Op. o CI 741 com alimentação de +15 V e –15 V.

Observar e desenhar os sinais Vo e Vc (utilizar os dois canais do Osciloscópio).

Medir os valores de tensões pico, intervalos de tempo (tH e tL) e frequência (f).

Comparar com valores calculados.

 Neste último circuito ajustar o valor de R4 para satisfazer o critério de B.A = 1.

 Observar o que acontece quando R4 é aumentado e quando é diminuído.

2. Oscilador (Astável) com 555

Projetar o circuito astável abaixo para que a frequência de operação seja próxima a 1 Hz com duty-cycle próximo a 75%.

R1 = __________ R2 = _____________ C1 = ____________

Observar e desenhar os sinais Vo e Vc (utilizar os dois canais do Osciloscópio).

Medir os valores de tensões pico, intervalos de tempo (tH e tL) e frequência (f).

Comparar com valores calculados.

3. Temporizador (Monoestável) com 555

Projetar o circuito monoestável abaixo (completar as ligações e determinar R e C) para que o tempo de acionamento do LED seja algo próximo a 5 segundos.

R = _____________ C = ____________

sfp_sosi