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C a m p u s V I I IV a r g i n h a Curso Tcnico de Mecatrnica Disciplina (aulas tericas e prticas): EAP Eletrnica Analgica e de Potncia GGGuuuiiiaaasss dddeee AAAuuulllaaasss PPPrrrtttiiicccaaasss --- 111 eeedddiiiooo (((eeexxxpppeeerrriiimmmeeennntttaaalll)))

ANDR BARROS DE MELLO OLIVEIRA VARGINHA 2012 Parte 1 (1 Semestre) Diodos e Transistores Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores ii C a m p u s VIII Av. dos Imigrantes, 1000. Bairro Vargem. CEP: 37.022-560 Varginha. Homepage: http://www.varginha.cefetmg.br CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnicaiii Prefcio Este texto tem por objetivo principal oferecer um material de referncia para as aulas prticas de Eletrnica Analgica e de Potncia, do Curso Tcnico de Mecatrnica.Aotodoso12(doze)guiasdeaulas,abordandoaplicaesdoscomponentesdiodose transistores,numaseqnciaquepossibilitaaoaluno consolidarosconceitostericosvistosemsala deaula.Serovistasaplicaescomo:retificadores,portaslgicas,ceifadoresegrampeadoresde tenso,filtroscapacitivos,sinalizaoatravsdediodosLED,reguladoresdetensocomdiodos zener, transistores como chave acionando rels eletrnicos e em circuitos reguladores de tenso etc. importantequeoleitortenhacomopontosdepartidaosconceitosfundamentaisde eletricidadebsicaedecircuitoseltricos.Valesalientarqueopresentetextoapenasum complementoparaavastaliteraturatcnicadareadeEletrnicaAnalgicaedePotncia.As refernciasbibliogrficasso,almdebasedestaobra,muitoenriquecedoras emaspectostericose prticos.Obomalunodevesemprelerepesquisar osassuntosreferentesaestadisciplinadocurso nos excelentes livros editados em portugus, alm de apostilas e tutoriais disponveis na Internet. Pede-seacompreensodosalunoseprofessorespeloseventuaiserros.Assimsendo,so imensamentebem-vindasascrticas,sugestesecorrees,quecertamentecontribuiroparaa melhoria deste material didtico. Varginha, fevereiro de 2012. Professor Andr Barros de Mello Oliveira. E-mail: mellogalo@gmail.comEspao virtual: mellogalo.4shared.com Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores iv C a m p u s VIII CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnicav Agradecimentos Emprimeirolugar,agradeoaDeuspelodomdavidaeportermeproporcionadosadee vontade para realizar este trabalho. AgradeoaosprofessoresMrcioSilvaBaslio,diretorgeraldoCEFET-MG,Fernando Teixeira Filho, diretor do Campus VIII Varginha e Wanderley Xavier Pereira, coordenador do curso tcnicodeMecatrnica,peloconstanteincentivoparaaproduodeummaterialdidticode qualidade. AgradeoaotcnicodelaboratriodareaEletro-Eletrnica,AntnioCarlosBorges,pelo constanteapoioduranteaelaboraodevriasaulasprticasetambmaosalunosdasdisciplinas CircuitosEltricoseEletrnica(cursodeInformticaIndustrial,ondelecioneiat2009),edas disciplinasCircuitosEltricoseEletrnicaAnalgicaedePotncia(cursotcnicodeMecatrnica), pelas dicas de melhoria e pelas correes das transparncias e guias de aulas tericas (material de base para este texto) e dos guias de aulas prticas anteriores. Por ltimo, um agradecimento especial Grfica do CEFET-MG localizada no Campus I, em BeloHorizonte,quesemprenosatendeucomtimosserviosdeimpressoeencadernao,sempre dentro do prazo. Andr Barros. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores vi C a m p u s VIII CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnicavii BIOGRAFIA Andr Barros de Mello Oliveira nasceu em Belo Horizonte, Minas Gerais, em 17 de julho de 1969. Formou-se em Engenharia Industrial Eltrica pelo Centro Federal de Educao Tecnolgica de Minas Gerais(CEFET-MG),emdezembro de1992. Obteveo ttulo de Mestreem EngenhariaEltrica pela UniversidadeFederaldeMinasGerais(UFMG),emdezembrode1998,nareadeEletrnicade Potncia. Atuou como professor em Escolas de formao tcnica em Belo Horizonte, como o SENAI, a Utramig, o SESI e o CEFET-MG, at 2001. De 2001 a 2006 foi professor/pesquisador nos cursos de Engenharia de Telecomunicaes e de Engenharia Eltrica do Centro Universitrio de Belo Horizonte (Uni-BH).Desdeoutubrode2006professordoCEFET-MGemVarginha(campusVIII),tendo atuado nos cursos tcnicos de Informtica Industrial e Mecatrnica, at 2009. Atualmente professor no curso tcnico de Mecatrnica, onde, alm de ministrar aulas, orienta alunos de Iniciao Cientfica e no Estgio Supervisionado. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores viii Um pas se constri com Homens e Livros. (Monteiro Lobato) H grandes homens que fazem com que todos se sintam pequenos. Mas o verdadeiro grande homem aquele que faz com que todos se sintam grandes. (Gilbert Keith Chesterton) CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnicaix Alfabeto Grego "Escola de Atenas", Rafael Sanzio. Retrata filsofos gregos e personalidades da poca do pintor. Fonte: http://www.drsa.com.br/wp-content/uploads/2010/10/escola_atenas_rafael.jpg. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores x CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnicaxi Sumrio Aula Prtica 1 Formas de Onda de CA. Medio e Clculo de Valores Caractersticos. (mdio e eficaz). Uso do Osciloscpio Digital. .................................................................................................................................. 1 1.1 - Objetivos..................................................................................................................................................... 1 1.2 Introduo Valor Mdio e Valor Eficaz de um Sinal Peridico ............................................................. 1 1.3 Parte Prtica Medies via Osciloscpio ............................................................................................... 2 Aula Prtica 2 A Curva Caracterstica do Diodo Retificador (I x V) ............................................................ 9 2.1 Objetivos .................................................................................................................................................... 9 2.2 Material Utilizado ..................................................................................................................................... 9 2.3 Parte Prtica - Procedimentos .................................................................................................................. 9 2.4 Curva I x V do diodo atravs do Osciloscpio ........................................................................................ 10 Aula Prtica 3 Diodos LED e Display de 7 segmentos ................................................................................... 15 3.1 - Objetivos................................................................................................................................................... 15 3.2 - Material Utilizado .................................................................................................................................... 15 3.3 Acionando um Diodo LED ....................................................................................................................... 15 3.4 O Display de Sete Segmentos ................................................................................................................... 17 Aula Prtica 4 Portas Lgicas com Diodos ..................................................................................................... 19 4.1 Objetivo ................................................................................................................................................... 19 4.2 Material Utilizado ................................................................................................................................... 19 4.3 Parte Prtica ........................................................................................................................................... 19 Aula Prtica 5 Retificador Monofsico de onda e de onda completa Carga R e RC ........................... 23 5.1 Medies de Parmetros com o Osciloscpio ......................................................................................... 23 5.3 Formas de onda nos circuitos verificao e anlise ............................................................................. 24 5.1 Clculos e Consideraes Finais............................................................................................................. 25 Aula Prtica 6 Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tenso .............................................................. 29 6.1 Objetivo ................................................................................................................................................... 29 6.2 Material Utilizado ................................................................................................................................... 29 6.3 Parte Prtica - Procedimentos ................................................................................................................ 29 Aula Prtica 7 Regulador de Tenso com Zener: operao e medies ...................................................... 35 7.1 Objetivos .................................................................................................................................................. 35 7.2 Procedimentos ......................................................................................................................................... 35 Aula Prtica 8 Transistor de Juno Bipolar: polarizao fixa e operao como chave ........................... 39 8.1 Objetivos .................................................................................................................................................. 39 8.2 Material Utilizado ................................................................................................................................... 39 Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores xii 8.3 Procedimentos ......................................................................................................................................... 39 Aula Prtica 9 O Transistor Bipolar como chave acionando um Rel Eletrnico. Uso do Optoacoplador 4N25. ..................................................................................................................................................................... 47 9.1 - Objetivos................................................................................................................................................... 47 9.2 Material Utilizado ................................................................................................................................... 47 9.3 Introduo ............................................................................................................................................... 47 9.4 Parte Prtica ........................................................................................................................................... 49 Aula Prtica 10 O TJB operando como chave no acionamento de cargas atravs de rels eletrnicos .... 53 10.1 Objetivos ................................................................................................................................................ 53 10.2 Procedimentos ....................................................................................................................................... 53 Aula Prtica 11 Regulador de Tenso com Transistor (tipo Srie) .............................................................. 59 11.1 Objetivos ................................................................................................................................................ 59 11.2 Material Utilizado ................................................................................................................................. 59 11.3 Introduo ............................................................................................................................................. 60 11.4 Parte Prtica ......................................................................................................................................... 61 Aula Prtica 12 Regulador de Tenso 7812. Rel Temporizado acionado por TJB ................................... 63 12.1 Objetivos ................................................................................................................................................ 63 12.2 Material Utilizado ................................................................................................................................. 63 12.3 Introduo ............................................................................................................................................. 64 12.4 Parte Prtica ......................................................................................................................................... 64 12.5 Questes................................................................................................................................................. 65 Referncias Bibliogrficas .................................................................................................................................. 67 Apndice I Plano de Ensino da Disciplina Eletrnica Analgica e de Potncia .......................................... 69 Apndice II Cdigos de Cores de Resistores 4 e 5 Faixas .......................................................................... 73 Apndice III Principais diodos ZENER - Parmetros .................................................................................. 75 Apndice IV A Matriz de Contatos (protoboard) .......................................................................................... 77 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica1 Aula Prtica 1 Formas de Onda de CA. Medio e Clculo de Valores Caractersticos. (mdio e eficaz). Uso do Osciloscpio Digital. A Au ul la a 11 Formas de Onda de C. A. Medio e Clculo de Valores Caractersticos (mdio e eficaz). Uso do Osciloscpio Digital. 1.1 - Objetivos 1.1.1ConheceraementadasaulasprticasdadisciplinaEletrnicaAnalgicaedePotncia, incluindo o trabalho final (montagem de um circuito em placa de circuito impresso). 1.1.2 Efetuar medidas com o osciloscpio e anotar os valores caractersticos de sinais de CA, obtidos atravs de um gerador de sinais vide Figura 1.1 aplicados a uma carga resistiva pura. 1.1.3 Compreenderos significados dos parmetros mdio e eficaz de um sinal peridico e calcular estes valores para um sinal senoidal e um sinal triangular. Figura 1.1 Sinais peridicos obtidos em um gerador de sinais tpico. 1.2 Introduo Valor Mdio e Valor Eficaz de um Sinal Peridico a) Valor Mdio de um sinal peridico: VDC=Vmed }=TDCdt t vTV 0) (1 (1.1) De um modo mais simples, DCrea da funo num perodo TVperodo T= b) Valor Eficaz de um sinal peridico (ou valor RMS, do ingls Root Mean Square): Seja um sinal de tenso v(t) peridico. O seu valor eficaz, Vef ou VRMS umamedida de sua eficcia em liberar potncia para um resistor de carga, ou seja, para uma tenso senoidal, por exemplo, o seu valor eficaz de 127 V equivale uma tenso mdia (ou contnua) de 127 V que, aplicada a um resistor, libera a mesma quantidade de calor pelo efeito Joule (DORF, 2003). Matematicamente, Vef = }=TRMSdt t vTV 02) (1(1.2) Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 2 NestaprimeiraaulaprticadocursoserofeitasmediesdedoissinaisCA,umsenoidale outro triangular, obtidos atravs de um gerador de funes (ou gerador de sinal). Osvalores medidos deveroseranotadosparaposteriorcomparaocomosvalorestericos,calculadosatravsdas equaes apresentadas acima. 1.3 Parte Prtica Medies via Osciloscpio Medio 1 Seja um sinal senoidal de 3 Vp, 1 kHz, aplicado a uma carga resistiva, conforme ilustra a montagem do circuito na Figura 1.2a. a)Desenhar o aspecto deste sinal (Figura 1.2b), identificando: Perodo (T) em ms:T = _______ ms.Amplitude (valor de pico-a-pico):Vpp = ______ V.

(a)(b) Figura 1.2 (a) Esquema de ligao para leitura do sinal a ser medido. (b) Aspecto do sinal (esboo). Conexo do gerador de forma de onda com freqncia varivel Ligar atravs de um fio apropriado para o protoboard o pino D2 do conector D ao resistor R do circuitodaFigura1.2(vejaaFigura1.3,ondeoslotDindicaaseodecomunicaoanalgicae DSP, sada do gerador de funes do mdulo universal 2000 - Datapool). Figura 1.3 Alimentao do carto EAC-02 com sinal de onda quadrada obtido do gerador de funes. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica3 Ajuste do sinal do gerador de sinais Comachavedesimetria,CH3,emOFF,fazeroajustedosinaldeentradaem4VRMS,no formatosenoidal.VerificaroajustedeOFFSET(simetriadosinalemrelaoaoeixodotempo Figura 1.4). Figura 1.4 Ajuste de Simetria da forma de onda: terceiro cursor da esquerda para a direita. Se for utilizado o multmetro para medir a freqncia do sinal de entrada, selecionar o calibre 20 k com os cabos para medio de tenso. O ajuste da forma de onda SENOIDAL obtido atravs de uma chave, localizada prxima ao conjunto de chaves de ajuste de freqncia veja a Figura 1.5. Figura 1.5 Painel do mdulo para ajuste de freqncia e do formato do sinal. Detalhe para o conjunto de chaves para ajuste em escalas da freqncia (com ajuste fino). Paraalterarovalordafreqncia,utilizaraschavesdeajustedafreqncia(oaspectodo conjunto ilustrado no quadro da Figura 1.5).Porexemplo,paraoajustedaprimeirafreqncia,em10Hz,aschavesdeveroestar ajustadas totalmente esquerda (at 10 kHz, com ajuste fino at 100 Hz). Verifique pelo osciloscpio. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 4 b) Medir e anotar na Tabela 1.1 os seguintes valores, atravs do osciloscpio: Tabela 1.1. Perodo (T) [ms]VDC [V]Vef ou Vrms[V] Uso do MENU Cursores, disponvel no osciloscpio (Figura 1.4). Procedimento medida do perodo: -ApertarobotoCURSORES(vera Figura1.6,paraoosciloscpio Tektronix, modelo TDS 2002B); - Marcar tipo = TEMPO e origem = CH2, utilizadoparamedioda curvasenoidalvR(t) no resistor; -fixarocursordeCH1nomeiodatela, atravs do boto de ajuste acima do boto PRINT,apsselecionarnomenudo displaycursor1(verexemplonaFigura 1.7); - assim, o cursor 1 estar com t(Delta) =0,00seocursor2sermovimentado pelo usurio ao longo da curva da tenso vR(t),posicionadodemodoaindicaro perodo do sinal senoidal em questo. Figura1.6AcessoaomenuCursores.Botespara acessarfunesdemedidadecursornoosciloscpio utilizado. Figura 1.7 Exemplo de medida de tempo (t) com o uso da funo CURSORES. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica5 Medio 2 Sinal Triangular variando de 0 a 3 Vp, em 1 kHz Figura 1.8. Medidas obtidas: Perodo (T) [ms] VDC[V] Vef = Vrms [V] Figura 1.8 Medidas caractersticas para um sinal triangular. Formas de Onda de C. A. Medio e Clculo de Valores Caractersticos (mdio e eficaz). Uso do Osciloscpio Digital. 1.1-Efetuarosclculosdosvaloresmdioeeficazdosinalsenoidaldamedio1,atravsdas Equaes (1.1) e (1.2). Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 6 1.2 Repetir o item anterior para o sinal triangular. 1.3 Como foi obtido no gerador de sinais o sinal triangular variando de 0 a 3 Vp ? CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica7 1.4 Concluses Elaborar e redigir as concluses s quais o grupo chegou. As experincias de laboratrio tm o objetivodeoferecerinformaesreais,apartirdamanipulaodoscomponentesemontagens,para consolidaro aprendizadotericoeprover contatocomaprtica.Adiscussodasexperinciasfeitas em grupo deve oferecer o subsdio necessrio para a elaborao de concluses consistentes, que so a parte mais importante do relatrio. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 8 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica9 Aula Prtica 2 A Curva Caracterstica do Diodo Retificador (I x V) A Au ul la a 22 A Curva Caracterstica do Diodo Retificador (I x V) Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 2.1 Objetivos 2.1 - Efetuar o teste de um diodo com o multmetro; 2.2 - medir corretamente a corrente e a tenso no diodo conectado em um circuito srie alimentado por uma fonte de tenso CC varivel; 2.3-levantarexperimentalmentemedidasrelativastensoecorrentesobreumdiodoretificador para esboar sua curva caracterstica. 2.4 - verificar a curva caracterstica do diodo atravs do osciloscpio, com operao no modo XY. 2.2 Material Utilizado 1 resistor de 1 kO 1 diodo do tipo 1N4148 ou da srie 1N 400X 1 multmetro digital 2 tomadas adaptadoras de 3 para 2 pinos 1 osciloscpio digital 1 fonte de tenso C.C. ajustvel Pontas de prova para os instrumentos de medio (multmetro e osciloscpio) 2.3 Parte Prtica - Procedimentos 2.3.1 Circuito 1: montagem do circuito da Figura 2.1 e preenchimento das Tabelas 2.1 e 2.2. a)Testar o diodo direta e reversamente com o multmetro digital na escaladeresistncias.Repetirotestediretoereversocomo multmetro operando na escala de teste de semicondutores. RD = ______ O.RR = ______ O.VF = ______ V. b)Montar o circuito da Figura 2.1. c)Ajustaratensodafontedealimentao Vfapartirdovalorseu valor mnimo. Figura 2.1 d)Mediratensosobreo diodo, VDeacorrenteIDdocircuito.Repetirosprocedimentosanteriores at completar as tabelas de polarizao direta e reversa. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 10 Tabela 2.1 Dados para a regio direta da curva I x V do diodo. Vf (V)0,10,20,30,40,50,60,70,81,02,03,05,010,012,0 VD (V) ID (mA) Tabela 2.2 Dados para a regio reversa da curva I x V do diodo. Valores de corrente: anotar com sinal negativo! Vf (V)-1-2-5-8-10 VD (V) ID (mA) 2.4 Curva I x V do diodo atravs do Osciloscpio a)MontarocircuitodaFigura2.2utilizarodiodo1N4148(diodorpido)eaplicar,atravsdo gerador de funes, um sinal triangular de 4 Vpp em 1 kHz. Desenhar no oscilograma da Figura 2.4 o esboo deste sinal. Figura 2.2 Esquema do circuito para averificao da curva ID x VD do diodo. Figura 2.3 Oscilograma esboo da curva ID x VD do diodo. Figura 2.4 Esboo do sinal triangular de 4 Vpp, 1 kHz aplicado ao circuito da Figura 2.2. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica11 b)Medir o sinal referente tenso no diodo pelo canal 1 (eixo x, horizontal) e ajustar o osciloscpio para operar no formato XY; c)medir o sinal referente corrente no diodo (tenso em R1) atravs do canal 2 (eixo y, vertical); d)observar a tela do osciloscpio e fazer um esboo da mesma no oscilograma da Figura 2.3. e)alterar a amplitude de vi (sinal triangular) e observar o que ocorre com a curva ID x VD. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 12 A Curva Caracterstica do Diodo Retificador (I x V) 2.1 Curva do Diodo ApartirdosdadoslevantadosplotarnoExcelouemumprogramasimilaracurva caracterstica I x V do diodo retificador da experincia. Colar esta curva no espao a seguir. Espao reservado para a colagem do grfico elaborado em programa de computador 2.2 Levantamento Tcnico Buscaremdatasheetsosdadosprincipaisdodiodoutilizadonaprtica.Definirquaisos parmetros so os principais na especificao do componente em questo. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica13 2.3 Concluses - Elaborar e redigir as concluses s quais o grupo chegou. - As experincias de laboratrio tm o objetivo de oferecer informaes reais, a partir da manipulao dos componentes e montagens, para consolidar o aprendizado terico e prover contato com a prtica.- A discusso das experincias feitas em grupo deve oferecer o subsdio necessrio para a elaborao de concluses consistentes, que so a parte mais importante do relatrio. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 14 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica15 Aula Prtica 3 Diodos LED e Display de 7 segmentos Aula 33 Diodos LED e Display de 7 segmentos Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 3.1 - Objetivos -Conhecer as caractersticas e modo de operao de um diodo LED; -verificarotipo(anodocomumecatodocomum),osterminaiseaoperaodeumdisplayde7 segmentos. 3.2 - Material Utilizado - 01 resistor de 220 ohms - 01 resistor de 100 ohms - 01 diodo LED (vermelho, verde ou amarelo) - Fios (para conexo em protoboard) - 01 protoboard - 02 multmetros digitais - Pontasdeprovaparaosinstrumentosde medio 3.3 Acionando um Diodo LED NaFigura3.1,v-seoaspectodeumdiodoLED,comdestaqueparaoterminaldecatodo (mais prxima parte chanfrada, no esquema). Esta a maneira mais simples e direta de se identificar oterminaldecatodo(K).OutromodoidentificaroterminalmaiornoencapsulamentodoLED,o qual o catodo (K), como mostra a Figura 3.2. Figura 3.1 Aspecto Fsico do LED, com destaque para a parte chanfrada (lado do catodo). Fonte: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:LED,_5mm,_green_(unlabelled,_full).svg Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 16 Figura 3.2 Fonte: http://viaspositronicas.blogspot.com/2009/06/led-faca-se-luz.html Circuito para a polarizao de um diodo LED AFigura3.3apresentaumcircuitoparaapolarizaodeumLED.Nestamontagemsero medidas a tenso e a corrente diretas no dispositivo, de acordo com a variao da tenso aplicada. Figura 3.3 Polarizando um diodo LED. Medio de VF e IF = IS. Etapas: a)Identificar os terminais do LED, com o multmetro, polarizando-o corretamente (VAK > VF); b)Montar o circuito da Figura 3.3, para o qual ser adotado um resistor RS = 220 O. c)Medir IF e VF no LED e anotar na Tabela 3.1. Nota: Para o correto dimensionamento do resistor limitador de corrente no LED,o valor de RS no circuito da Figura 3.3 pode ser facilmente encontrado por: S FSFV VRI= Tabela 3.1 Parmetros do LED (tenso e corrente) de acordo com a tenso aplicada. VS aplicado (V) Cor do LED: Vermelho VerdeAmarelo VF(V)IF (mA) -5 V -3 V 1 V 4 V 6 V CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica17 3.4 O Display de Sete Segmentos Outrocomponentequeseencontranabancadaum display de sete segmentos de LED, cujo aspecto est apresentado naFigura3.4.Cadatraoapresentadonestedispositivo corresponde a um LED que deve ser aceso/acionado. Paraformar,porexemplo,onmero7nodisplay, devero ser acionados em 5 V os segmentos a, b e c.

Configuraes ANODO COMUM e CATODO COMUM A configurao anodo comum (Figura 3.5), aquela onde todosossegmentosoudiodostmoseuterminaldeanodo ligados em comum. Logo, tais terminais s podem receber o sinal + 5 V, como ilustra a Figura 3.5, onde um resistor R ligado em sriecomafonte,paradimensionaracorrentedecadaLEDdo display. A configurao catodo comum vista na Figura 3.6. Figura 3.4. Figura 3.5 Configurao ANODO COMUM de um display de sete segmentos. Figura 3.6 Configurao CATODO COMUM de um display de sete segmentos. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 18 Parte Prtica a)Encontrarcomomultmetroanalgicoapinagemdodisplayembancada(anodocomumou catodo comum), com base nas representaes apresentadas nas Figuras 3.5 e 3.6. b) Montar nmeros no display, lembrando de limitar a corrente com umresistor de 100 Ono terminal comum. 3.5 Consideraes Finais CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica19 Aula Prtica 4 Portas Lgicas com Diodos Aula Portas Lgicas com Diodos Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 4.1 Objetivo Verificar aaplicaodo diodo LED como dispositivo indicador nasadadecircuitoslgicos com diodos (portas AND e OR). 4.2 Material Utilizado 01 resistor de 470 ohms 01 diodo LED (amarelo, verde ou vermelho) 02 diodos (1N4148 ou da srie 1N400X) 01 protoboard 01 osciloscpio e 01 gerador de funes fios (para conexo em protoboard) 4.3 Parte Prtica 4.3.1 Portas Lgicas com Diodos Sada lgica identificada pelo diodo LED PORTAS AND e OR CONVENES Para as entradas A e B do circuito da Figura 4.1, adota-se como nvel 0 binrio o sinal de 0 V, e para o nvel 1 binrio o sinal de 5 V.AsadaserrepresentadanocircuitoporumdiodoLED,oqualindicaronvellgico1 quando aceso (estado ON, ligado), e o nvel lgico 0 quando apagado (OFF, desligado). Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 20 PORTA E (AND) Estafunolgicaapresentanvelaltona sada(nvel1binrio)somentequandotodasas entradasestiverememnvelalto(veraTabela 4.1,epreencheronvellgicoesperadona sada). Expresso Booleana:S = A . B (l-se A e B ou A and B). Figura 4.1. Tabela 4.1 Tabela-verdade Porta AND. EntradasEstado do LEDNvel Lgico da Sada ABON ou OFF0 = OFF e 1 = ON 00 01 10 11 PORTA OU (OR) O circuito lgico com diodos que desempenha a funo OU mostrado na Figura 4.2. A sada Sapresentaumnvellgicoaltonasada(1)quandoqualquerdasentradasestiveremnvelalto. Preencher a Tabela 4.2 (nvel lgico esperado na sada). A expresso Booleana do circuito :S = A + B(l-se A ou B ou A or B). Figura 4.2. Tabela 4.2 Tabela-verdade Porta OU. EntradasEstado do LEDNvel Lgico da Sada ABON ou OFF0 = OFF e 1 = ON 00 01 10 11 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica21 Procedimentos: a) Montar os circuitos das Figuras 4.1 e 4.2 para confirmar o nvel lgico da sada de ambos. b) Alimentar as entradas (A ou B) com sinais de 0 V (nvel lgico 0) e 5 V (nvel lgico 1). c) Anotar na tabela verdade de cada circuito o estado do LED: ligado (ON): nvel lgico 1 ou apagado (OFF), nvel lgico 0, zero. d)Inseriremumadasentradasumaondaquadrada(vquad)de0a5V,nafreqnciade10Hzena outraumsinalde0Vou5V(alternarestessinais),paravisualizarpeloLEDasadalgicado circuito. Observaes: 1) utilizar o gerador de funes do Mdulo Universal 2000 AD Fabricante: Datapool (slot D, pino D2). Conexo da fonte vi (t), senoidal, com freqncia varivel ligar atravs de um fio apropriado para o protoboardopino D2do conector Ddaseo decomunicao analgica eDSP (sadado gerador de funes), como indica graficamente a Figura 4.3. Pino D2: sinal de vi(t) Figura 4.3 Obtendo a tenso senoidal do gerador de funes. 2)Observao:paraumamelhorvisualizaodosinaldeondaquadrada,ajustarabasede tempo em 50 ms / div. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 22 Portas Lgicascom Diodos 4.1 Apontamentos Para o circuito da Figura 4.1, calcular as correntes nos diodos retificadores e no diodo LED, para todas as situaes da Tabela 4.1. Preencher os resultados na Tabela 4.3. Tabela 4.3 Tabela-verdade Porta AND. EntradasEstado do LEDNvel Lgico da Sada ID1 (mA) ID2 (mA) ILED (mA) ABON ou OFF0 = OFF e 1 = ON 00 01 10 11 - CLCULOS Circuito da PORTA E (AND): CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica23 Aula Prtica 5 Retificador Monofsico de onda e de onda completa Carga R e RCAula Retificador Monofsico de onda e de onda completa Carga R e RC (filtro capacitivo) Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 5.1 Medies de Parmetros com o Osciloscpio Montarnoprotoboardocircuito retificadordemeia-onda(Figura5.1, chave S1 aberta).MedireanotarnaTabela5.1os valoresindicados,semfiltroecomo filtrocapacitivo(chaveS2abertae fechada, respectivamente). Figura 5.1 Retificador monof. com filtro capacitivo. Dados: R = _____ , C1 = 22 F e C2 = 47 F. Tabela 5.1 Medidas efetuadas no circuito da Figura 5.1, como retificador de onda. Tipo de cargaIDC (multmetro) Medidas com o Osciloscpio VDCVripple p-pVrms R: sem filtro RC: C1 = 22 F RC: C2 = 47 F Para se obter o retificador monofsico de onda completa a partir da Figura5.1, basta fechar a chave S1. Na Tabela 5.2 devem ser anotados os valores caractersticos do circuito. Tabela 5.2 Medidas efetuadas no circuito da Figura 5.1, como retificador de onda completa. Tipo de cargaIDC (multmetro) Medidas com o Osciloscpio VDCVripple p-pVrms R: sem filtro RC: C1 = 22 F RC: C2 = 47 F Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 24 5.3 Formas de onda nos circuitos verificao e anlise a)Medircomoosciloscpio,asformasdeondanaentradadoretificador(secundriodo transformador), no diodo D1 e na carga R, sem e com filtro capacitivo. Verificar, nas Figuras5.2 5.3, o modo correto de ligao do terra do osciloscpio e das pontas de prova dos canais 1 e 2. b)Anotar nos oscilogramas da Figura 5.4 as formas de onda indicadas.

Figura 5.2.Figura 5.3. Formas de Onda (esboo) Retificador Monofsico de Meia-onda Carga Resistiva (sem filtro) Carga RC, onde C = ________ F Figura 5.4 - Formas de Onda Retificador Monofsico de Meia-onda Carga R e RC. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica25 Relatrio: Aula 5 5Retificador Monofsico de onda e de onda completa carga R e RC 5.1 Clculos e Consideraes Finais Efetuarosclculosparaosretificadoresutilizadosnaaulaprticaparaosdoisvaloresdecapacitor eletrolticoutilizados.Comentararespeitodosvaloresmedidosecompararosmesmascomos clculos efetuados. Informaes teis: Figura 5.5- (a) Retificador de onda com filtro capacitivo. (b) formas de onda de entrada (azul, senoidal) e de sada (vermelho, com decaimento exponencial). 1 Retificador Monofsico - Carga R (resistiva) Topologia de onda, onde VT = 0,7 V (diodo de Silcio) max FdcV VVt~ max2FrmsV VV= Topologia de onda completa(2 diodos, com transformador com Tap central) max2( - )FdcV VVt= max2FrmsV VV= Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 26 Figura 5.6 Detalhe da tenso de ripple (forma de onda linearizada) para a sada de um retificador de meia-onda completa com filtro capacitivo. Figura 5.7 - Forma de onda linearizada para a sada de um retificador de onda completa com filtro capacitivo (BOYLESTAD, 2004). 2 Retificador Monofsico - Carga RC (filtro capacitivo, capacitor em paralelo com o resistor) * Para RC > T (ver Figuras 4.3 e 4.4, tenso na carga linearizada): max. . . .1 . . .DCn RC f VVn RC f=+ Valor mdio, onde n = 2 para topologia de onda (M. O.) e n = 4 para topologia de onda completa (O. C.). ( - )max= 2riplle p pdcVV V max( )max( ) (M. O.) (O. C.)2ripple ppripple ppVVfRCVVfRC=

= Componente AC da ondulao: ( )2 3ripple p pacVV= Valor RMS (valor eficaz da ondulao): 2 2 2rms ac dcV V V = + Fator de Ripple %100 %acdcVFRV= CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica27 Figura 5.8 - Forma de onda na sada de um retificador de meia-onda com filtro capacitivo capacitor com valor baixo (NOVAES, 2002). * Para RC < T (ver Figura 5.8, sinal na sada com decaimento exponencial): Para o retificador de onda: /( ) max maxT RCripple p pV V V e=

Para o retificador de onda completa: /( ) max maxT RCripple p pV V V e' = Onde T = T/2 (vale lembrar que o sinal retificado em OC tem o dobro da freqncia do sinal retificado em MO). Para um sinal senoidal da CEMIG, por exemplo, T o perodo de sada, com f = 120 Hz (a frequncia do sinal de entrada f = 60 Hz). Valor mdio:

( - )max= 2riplle p pdcVV V Componente AC da ondulao: ( )2 3ripple p pacVV= Valor RMS (valor eficaz da ondulao):2 2 2rms ac dcV V V = + Fator de Ripple (r ou FR)%100 %acdcVFRV= ( )oDC DC 100% 100%V Vr rmsVvalor eficaz de vr = = Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 28 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica29 Aula Prtica 6 Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tenso A Au ul la a Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tenso Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 6.1 Objetivo Comprovar o funcionamento dos circuitos ceifadores e grampeadores. 6.2 Material Utilizado 01 resistor de 1 kO 01 resistor de 100 kO 01 diodo da srie 1N400X 01 capacitor eletroltico de 100 F 01 multmetro digital 01 Gerador de Funes 01 Osciloscpio digital Pontas de prova para os instrumentos de medio. 6.3 Parte Prtica - Procedimentos

6.3.1 Circuitos Ceifadores e Grampeadores. a) Para o circuito das Figura 6.1, aplicar a forma de onda indicada e medir suas tenses de sada com o osciloscpio, verificando seu comportamento. b) Desenhar no oscilograma da Figura 6.2 os sinais vi(t) e vo(t). R vi(t) vo (t) + - - 5 V - D1 Figura 6.1 vi : onda triangular com 15 Vpp, 1 kHz. Componentes: R = 1 kO e D = 1N4002. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 30 vi(t) vo(t) Figura 6.2 Esboo dos sinais vi(t) e vo(t) medidos no circuito da Figura 6.1. c) Repita o mesmo procedimento para o circuito das Figura 6.3. C1 = 100 F vi (t) vo (t) + - + 5 V R D1 Figura 6.3 Componentes: R = 100 kO, D = 1N4002 e C = 100 F, eletroltico.Sinal de entrada: vi (t): onda quadrada, de 10 Vpp (1 kHz). d) Formas de onda: anotar, nos oscilogramas da Figura 6.4, as formas de onda dos sinais vi(t) e vo(t). vi(t) vo(t) Figura 6.4 Esboo dos sinais vi(t) e vo(t) medidos no circuito da Figura 6.3. t (ms)t (ms) t (ms)t (ms) CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica31 Relatrio:Aula 6 6Circuitos Limitadores e Grampeadores de Tenso 6.1 Anlise e Projeto de um circuito grampeador 6.1.1 Para o circuito grampeador da Figura 6.1, seja o sinal de onda quadrada da Figura 6.5a, onde, no instante t7, ocorreu uma interrupo do gerador de sinal. A partir da a tenso de entrada ficou nula. Desenhar o sinal de sada no oscilograma da Figura 6.5b e explicar a operao do circuito, por etapas. (a) (b) Figura 6.5. vi (t): onda quadrada, de 12 Vpp (1 kHz) Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 32 6.1.2 Qual a tenso reversa neste circuito? 6.1.2 Seja o circuito retificador da Figura 6.6, onde o diodo utilizado ideal. Figura 6.6 Observao: vi(t) = Vmax sen et + VDC Equao geral. a) Qual o componente contnuo (VCC ou VDC) do sinal vi (t)? Qual o valor mdio de vo (t)? CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica33 b) Qual ser a forma de onda esperada para vo (t), dentre as alternativas mostradas na Figura 6.7?Justifique. Figura 6.7. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 34 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica35 Aula Prtica 7 Regulador de Tenso com Zener: operao e medies A Au ul la a 77 Regulador de Tenso com diodo Zener: operao e medies Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 7.1 Objetivos -Verificaodaoperaodeumcircuitoreguladorzener,considerando-seosparmetrosvi (tensodeentrada),RS(resistncialimitadoradecorrente),RL(resistnciadecarga)eosvalores nominais do diodo zener: tenso zener (VZ) e potncia zener mxima (PZM). - Determinar experimentalmente o mnimo valor da tenso de entrada no-regulada (tenso de sada de um filtro capacitivo) que fixa o diodo zener no estado de chave fechada e plotar o grfico vo x vi (grfico da tenso de sada regulada). 7.2 Procedimentos 7.2.1-Verificaraconexodotransformador-ligaodosterminaisT1,T2eCTdomduloaos terminais VAC da placa CEB-01. 7.2.2 Fechar somente as chaves S1, S2 e S6 (posio ON) do micro switch. Nestas condies obtm-se o circuito equivalente da Figura 7.1. Figura 7.1 Esquema do regulador de tenso com diodo zener. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 36 7.2.3 Ligar o terra do osciloscpio em PT0, o canal 1 em PT10 e o canal 2 em PT11.7.2.4 Ajustar a escala do osciloscpio, para melhor visualizao dos sinais, como: T/div: 5 msCanal 1:2V/divAcoplamento: DC Canal 2:2V/divAcoplamento: DC 7.2.5 Sinais medidos/observados: a)Nocanal1serobservadoosinaldeentradanoreguladoquepodeservariadoatravsdo potencimetro P1 do mdulo universal (no valor de 1 kO). b)No canal 2 ser observada a tenso de sada regulada pelo diodo zener (quando ligado). 7.2.6 Medio da Tenso em RL e Grfico vo x vi (grfico da tenso de sada regulada). a) Atravs do potencimetro P1, regular a tenso de entrada (valores aproximados) de acordo com os sugeridos na Tabela 7.1. Anotar na 2 coluna os valores correspondentes da tenso de sada. Tabela 7.1 Tenses de Entrada e de Sada do Regulador de Tenso com Zener. vi (tenso de entrada)vo (tenso de sada) 10 9 8 6 4 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica37 Relatrio AULA 77 Regulador de Tenso com diodo Zener: operao e medies 7.1 Grfico vo x vi Regulador Zener a) Plotar no software Excel ou similar o grfico vo x vi e colar o mesmo no espao abaixo. Espao reservado para a colagem do grfico elaborado em programa de computador b)FazerolevantamentodedadostcnicosdodiodozenercomVZ=______V,comrelao potnciamximaecorrentemxima.CalcularomximovalordeVinoresistor R1parao regulador operar em condies nominais. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 38 7.2 PROJETO - Configurao com Vi e Rs fixos Seja o circuito da Figura 7.2 e VZ = 5,1 V e PZ = 0,4 W (diodo zener 1N751). Figura 7.2 - Esquema do circuito regulador zener. a)Calcule a corrente mxima no zener. IZM = ________ mA. b)Qual a tenso nos terminais a e b suficiente para disparar o diodo zener? c)Determinar ento o valor de RL no circuito da Figura 5.2 que garanta que VL = VZ , considerando Vi = 9 V e RS = 560 ohms.

d)ApsoclculodeRL,selecionarabaixoovalorcomercialmaisprximoparaamontagemdo circuito da Figura 7.2. a. () 560 O.b. () 470 O. c. () 680 O.d. () 220 O.e. () 820 O. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica39 Aula Prtica 8 Transistor de Juno Bipolar: polarizao fixa e operao como chaveA Au ul la a 88 Transistor de Juno Bipolar (TJB):polarizao fixa e operao como chave Grupo de trabalho (nome completo) Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 8.1 Objetivos -Testedo TJB comomultmetro, a fim dese identificar: 1)o tipo detransistor (npn ou pnp);2)os seus terminais: base (B), emissor (E) e coletor (C). -Verificaodaoperaodeumtransistordejunobipolar(TJB)operandocomochave (corte/saturao). - Construo da reta de carga do TJB operando como chave (emissor comum): curva IC x VCE. 8.2 Material Utilizado Mdulo universal 2000 Fabricante: Datapool Placa de experincias CEB-02 Multmetro (digital) com funo de teste de diodosTransistores BC 547 e BC 558 8.3 Procedimentos 8.3.1 Teste e Identificao dos Transistores DepossedoscomponentesBC547eBC548,efetuarotestedosmesmospelomultmetro digital(podeserutilizadotambmummultmetroanalgico,masosprocedimentossoumpouco diferentes). Colocar o cursor do multmetro na escala de testes de semicondutores (aquela que possui um diodo desenhado).Colocar o TJB fixado no protoboard (um terminal em cada fileira - veja a Figura 8.1). Ostransistorespodemsertestadosutilizando-seomesmoprocedimentoparaosdiodos, medindo-se as junes base-coletor (VBC) e base-emissor (VBE).Oprimeiropassoencontrar abase(B)do TJB.Apartirda se identificaosdoisdiodosdo componente. Se, com a ponta vermelha (+) em um terminal e a ponta preta (-)em um dos outros dois, se mediu um valor prximo de + 0,7 V, j se encontrou um diodo do TJB (Figura8.2, modelo de um TJB NPN com dois diodos duas junes PN) . Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 40 Figura 8.1 Exemplo de como fixar o TJB em um protoboard. Mudando a ponta (-) do multmetro para o outro terminal, encontra-se o outro diodo, com uma tenso tambm prximade +0,7 V.Neste casoo TJB serdo tiponpnveja aFigura8.3). A base ento est no pino onde foi fixada a ponta vermelha (+). Figura 8.2 Modelo a dois diodos de um TJB npn. Figura 8.3 Smbolos do TJB npn e pnp.

A Figura 8.4 mostra os pinos de um TJB no encapsulamento TO - 92. O prximo passo identificar, continuando o caso do TJBnpn, os terminais E e C. Como se sabe da construo do TJB, o emissor mais dopado, portanto, possui mais portadores livres. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica41 Figura 8.4 Vistas de topo e de perfil do TJB com o encapsulamento TO 92.Fonte: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/85113.pdf Logo, a sua juno com a base ter um potencial de depleo ligeiramente maior que a da juno base-coletor, BC. Da encontra-se e se comprova que VBE > VBC.A anlise do TJB pnp segue a mesma metodologia. Paraaverificaodasituaodocomponente(embomestadooudanificado),seasjunes (diodos) apresentarem um potencial em torno de 0,7 V indica bom estado. Se for marcado um valor baixo,igual ou prximo a 0 V, existe um "curto" ou se no houver indicao no display, o transistor est "aberto" (indicao 1, ou OL, overload). 8.3.2 Valores medidos e identificao dos TJBs Anotar na Tabela 8.1 as medidas e observaes. Consultarafolhadedados(datasheet)dostransistoresutilizados.Podemsercitadascomo referncias na Internet: TJB BC 546/47/48: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/philips/BC546_547_3.pdf TJB BC 546/47/48: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/fairchild/BC558.pdf Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 42 Tabela 8.1 Transistores utilizados para teste e principais parmetros. Transistor(vista de frente) Tipo (NPN ou PNP) e smbolo (desenho) Valores caracterticos: ganho | (ou hFE, mnimo e mximo), ICmax, VCEO, VCBO e PC (mW) 8.3.3 Polarizao do TJB pela base e medio do ganho de corrente (|DC) a) Desligar o mdulo universal 2000 e instalar a placa CEB-02 no slot E ou F. Colocar as chaves S2, S3 eS4dodipswitchlocalizadonaplacanaposiofechada(ON)easdemaisnaposioaberta,de modo que se tenha o seguinte estado: S1S2S3S4S5S6S7S8 = 01110000. O circuito equivalente obtido na placa CEB-02 ilustrado na Figura 8.5. Os valores dos parmetros deste circuito so: RB = R4 = 560 kO; RC = R2 = 1 kO; VBB = 12 V e VCC = 12 V. O TJB utilizado no mdulo (Q1): BC 548. Os pontos de medida na placa CEB-02 so:Base (B): PT1 Coletor (C): PT2Emissor (E): PT3 Terra (GND): PT0.Figura 8.5. b) Ligar o mdulo e efetuar as medidas (anotar): VBE = ____________ V e VCE = ____________ V CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica43 8.3.4 Operao do TJB como Chave ComaplacaCEB-02aindainstalada,mudaraposiodaschavesdodipswitchdemaneira quesomenteachaveS4fiquenaposiofechada(ON).Assimobtm-seocircuitoequivalenteda Figura 8.6, onde, no circuito de sada, est ligado um LED em srie com o resistor de coletor (R2). Figura 8.6 Circuito do TJB operando como chave. Procedimentos: a)FechareabrirsucessivamenteachaveCh1(ouS1).O que ocorre com o diodo LED? b) Medir o sinal VCE e anotar: VCE = __________ V (chave fechada, saturao) VCE = __________ V (chave aberta, corte) Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 44 Relatrio AULA 88 Transistor de Juno Bipolar (TJB): polarizao fixa e operao como chave (corte e saturao) a) Efetuar os clculos de IB, IC e |DC para o circuito da Figura 8.5 (polarizao do TJB pela base). b) Traar a Reta de Carga do circuito da Figura 8.5 na curva caracterstica do TJB (Figura 8.7). Indicar todos os parmetros e o ponto quiescente (Q) de operao do TJB. Figura 8.7 - Curva IC x VCE- TJB como chave (corte e saturao). Clculos: CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica45 c) Qual a mxima corrente que circula pelo diodo LED no circuito da Figura 8.6? d) Redesenhar o circuito da Figura 8.6 inserindo uma fonte com um sinal de onda quadrada, variando de 0 a 5 V, em uma freqncia de 1 Hz, para alimentar a base do TJB. Explicar a operao do circuito. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 46 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica47 AulaPrtica9OTransistorBipolarcomochaveacionandoumRelEletrnico.Uso do Optoacoplador 4N25. A Au ul la a 99 O Transistor Bipolar como chave acionando um rel eletrnico. Uso do Optoacoplador 4N25. Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 9.1 - Objetivos - Comprovar o funcionamento do transistor bipolar como elemento chaveador acionando um rel; -comprovarofuncionamentodocircuitointegrado4N25(optoacoplador)acionadoporumsinalde onda quadrada. 9.2 Material Utilizado 01 resistor de 47 O 01 resistor de 100 O 01 resistor de 470 O 01 resistor de 1 kO 01 diodo 1N4148 01 transistor BC 547ouequivalente 01 diodo LED (vermelho) 01 acoplador ptico 4N25 01 rel 12 VCC

01 multmetro digital 01 fonte de tenso C.C. ajustvel 01 gerador de funes 01 osciloscpio 02 tomadas adaptadoras (3 para 2 pinos) Pontas de prova para os instrumentos de medio 9.3 Introduo 9.3.1 Rels Eletromecnicos Aspectos Bsicos Os rels so dispositivos comutadores eletromecnicos. A estrutura simplificada de um rel mostrada na Figura 9.1 (BRAGA, 2005).Nasproximidadesdeumeletrominstaladaumaarmaduramvelquetemporfinalidade abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina percorrida por uma corrente eltrica criado Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 48 umcampomagnticoqueatuasobreaarmadura,atraindo-a.Nestaatraoocorreummovimento queativaoscontatos,osquaispodemserabertos,fechadosoucomutados.Aaplicaomais imediata de um rel com contato simples no controle de um circuito externo ligando ou desligando-o, conforme mostra a Figura 9.2. Observe o smbolo usado para representar este componente. Figura 9.1 - Aspecto de um rel eletromecnico (BRAGA, 2005). Figura 9.2 - Rel controlando um circuito de potncia (BRAGA, 2005). QuandoachaveS1forligada,acorrentedogeradorE1podecircularpelabobinadorel, energizando-o. Com isso, os contatos do rel fecham, permitindo que a corrente do gerador E2 circule pelacarga,ouseja,ocircuitocontroladoquepodeserumalmpada.Paradesligaracargabasta interromper a corrente que circula pela bobina do rel, abrindo para isso S1. Umadas caractersticas do relque elepode ser energizadocom correntesmuito pequenas emrelao corrente que o circuito controlado exige para funcionar. Isso significa a possibilidade de controlarmos circuitos de altas correntes como motores, lmpadas e mquinas industriais, diretamente apartirdedispositivoseletrnicoscomsinaisbaixosdecorrente,comoporexemplotransistores, circuitos integrados, fotoresistores etc. 9.3.2 Acopladores pticos Arespeitodosdispositivosoptoacopladoresouacopladorespticos,socomponentesque possibilitamatransfernciadeumsinaldecontroleoumesmodeumsinalquecarregauma informao, de um circuito para outro, sem a necessidade de acoplamento eltrico (BRAGA, 2005). O CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica49 sinal transferido por um feixe de luz produzido por um emissor LED e recebido por um sensor, que pode ir desde um foto-diodo at um foto-diac. AentradadesinalfeitaporumLED,oqualdeveserconvenientementeexcitadopara produzirradiaoemumnvelquepossaexcitarosensor.Assim,deve-selevaremcontaatenso mnimaquedeveseraplicada aoLED parasuaconduo, bemcomoacorrentemnimaafimdese obter a excitao do sensor.Em todo caso, deve haver um resistor limitador de corrente no circuito de entrada, e seu valor pode ser calculado levando-se em conta a corrente mxima no LED. Com relao sada, as principais caractersticas que devem ser observadas no foto-transistor so a corrente de coletor e a mxima tenso entre emissor e coletor. Alm dessas caractersticas estticas do transistor, importante considerar suas caractersticas dinmicas,umavezquemuitasaplicaesdeinterfaceamentoecontroleatransfernciadesinais ocorre a taxas muito elevadas. Assim, em qualquer projeto que envolva acopladores pticos e que opere em alta velocidade, os tempos de resposta do sensor e do prprio emissor devem ser levados em conta. Em geral, o foto-emissor(LED)podeoperarnumafaixaqueseestendeatvriosMHz,masarespostadotransistor dependedesuapolarizao.Quandosedesejaaumentaravelocidadederesposta,pode-se simplesmenteaumentaronveldecorrentenessecomponente.Noentanto,tipicamenteofoto-transistor no tem bom desempenho trabalhando com freqncias acima de 600 Hz. 9.4 Parte Prtica 9.4.1 - O transistor bipolar acionando um rel eletromecnico de 12 V. Na Figura 9.3 ilustrado o esquema da montagem 1, onde um rel de 12 V acionado por um transistor bipolar operando como chave. Observao: usar como V2 a fonte fixa de 5 V da fonte de tenso (bornes direita). Figura 9.3 - O transistor bipolar acionando uma carga atravs de um rel eletromecnico.

Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 50 Tabela 9.1 - Medies a serem efetuadas para o circuito da Figura 9.3. Situao 1 - Chave S1 fechadaVCE (V)IC (mA)VRL (V)IRL (mA) Situao 2 - Chave S1 aberta VCE (V)IC (mA)VRL (V)IRL (mA) 9.4.2 - Uso do acoplador ptico 4N25 AsegundamontagemapresentadapelaFigura9.4circuitoparaoperaocompulsos. Notar a identificao dos pinos do circuito integrado 4N25. Sinais envolvidos: PontoA:sinaldeentradavi,ondaquadradade0a10Vp,obtidaatravsdogeradorde funes, em 5 Hz (usar uma base de tempo de 50 ms no osciloscpio, para uma melhor visualizao). Observao: fazer o ajuste da tenso de 10 Vpp atravs do ajuste de off-set. PontoB:sinaldesadavo(t),asermedidonopino4docircuitointegradodoacoplador ptico 4N25. Figura 9.4 - Montagem 2: aplicao do acoplador ptico 4N25 com um sinal de onda quadrada na entrada (ponto A). Medir, para o circuito da Figura 9.4, os sinais nos pontos A e B e plotar o seu aspecto na Figura 9.5.NOTA: aterrando o resistor de 470 ohms, o sinal de vB melhora (verifique). CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica51 Figura 9.5 Formas de onda de entrada e de sada para o acoplador ptico 4N25 circuito da Figura 9.4. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 52 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica53 AulaPrtica10OTJBoperandocomochavenoacionamentodecargasatravsde rels eletrnicos A Au ul la a 1100 O TJB operando como chave no acionamento de cargas atravs de rels eletrnicos Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 10.1 Objetivos 10.1-Verificaodaoperaodeumtransistordejunobipolar(TJB)operandocomochave (corte/saturao), sendo acionado por um sinal digital de 5 V. 10.2-Montagemdecircuitoseletrnicos(comoTJBcomochave)similaresaosdiagramasde comandos eltricos e comprovao do seu funcionamento. 10.2 Procedimentos Parte 1 Comando de uma lmpada incandescente de 127 V/ 60 W Seja o diagrama de comando da Figura 10.1, utilizado na partida direta de cargas monofsicas ou trifsicas. A lmpada L1 incandescente (127 V/ 60 W) e Q1 uma chave disjuntora-seccionadora. Figura 10.1. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 54 Um circuito eletrnico pode ser implementado para desempenhar a mesma funo do contator K1,bastando,paraisso,empregarumreleletrnico(de6ou12V)acionadoporumtransistor operando como chave.Da,umsimplescircuitodigitalrepresentandoalgicadecomandodaFigura10.1 apresentado na Figura 10.2, cuja funo lgica dada pela Equao (10.1). ___1 o 1K =B .B(10.1) Assim, a sada K1 s ter nvel alto se Bo tiver nvel 0 (no estiver acionada) e B1 tiver nvel 1 (estiver acionada). Figura 10.2 Circuito digital para o acionamento de uma lmpada. Procedimentos: a) Consultando os diagramas internos dos CIs 7404 (inversor lgico, Figura 10.3) e 7408 (porta AND, Figura 10.4), montar o diagrama da Figura 10.2. Efetuar o teste atravs do diodo LED e, em seguida, conectar o sinal de sada ao circuito do rel eletrnico, disponvel no mdulo. Figura 10.3 Pinagem do CI 7404.Figura 10.4 Pinagem do CI 7408. b)Conectar a lmpada L1 aos terminais NA1 (normalmente aberto) do rel e ao neutro (N) da fonte CA. O outro terminal do rel - C1 (comum) - deve ser ligado ao disjuntor Q1 e este fase (F) da fonteCA,fechandoocircuitodecarga.Efetuaroteste,atuandonaschavesBoeB1docircuito eletrnico. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica55 c)Descrever o funcionamento do sistema completo. Parte 2 Comando condicionado de duas cargas:L1, lmpada incandescente de 127 V/ 60 W e M1, motor eltrico universal, alimentado em 127 V. AFigura10.5mostrao acionamento condicionadodeduas cargas. Nesta situao, o contator K2 s acionado se o contator K1 for acionado antes. Figura 10.5 Comando condicionado de duas cargas, acionadas pelos contatores K1 e K2. Assim,pode-semontarumcircuitoeletrnico-lgicoequivalente,ondeasentradasseroo sinal K1 e o sinal B2 (representando a botoeira B2 do diagrama de acionamento). O circuito resultante fornece uma funo lgica AND, dada por: K2 = K1.B2 (10.1) Tal funo facilmente implantada pelo circuito mostrado na Figura10.6. O sinal de K1 obtido da sada da porta AND do circuito da Figura 10.2. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 56 Figura 10.6 Circuito eletrnico equivalente ao comando condicionado da Figura 10.4. Asuasadadeverserconectadaaumsegundoreleletrnico(paraoacionamentodo motor universal M1). OcircuitocomossinaisparaosrelsdeacionamentodascargasL1eM1mostradona Figura 10.7, com as conexes dos rels 1 e 2 identificadas. Verificar as ligaes dos terminais dos rels! Figura 10.7 Circuito eletrnico equivalente etapa de sinais de sada para os rels de L1 e de M1. a)Montar o circuito eletrnico equivalenteao diagramadecomandodaFigura10.5eefetuar o teste atravs dos diodos LEDs disponveis no mdulo.Em seguida, conectar o sinal de sada K2 ao circuito do rel eletrnico, como mostra o diagrama da Figura 10.6. Explicar o funcionamento. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica57 b) Conectar a carga M1 e efetuar o teste do circuito. Comentar a sequncia de operao. c) Conectar o sinal do gerador de freqncia do mdulo, com f = 0,1 Hz, no lugar de B2. O que ocorre com a operao das cargas L1 e M1? 10.3ProjetoProjetar um comandolgicoondesejautilizadoum circuito multiplex(MUX) 2x1, ondeavarivelSEL(seleo)controlaofuncionamentodascargasL1eM1(vejaaFigura10.7). Desenharodiagramaeletrnicoeincluirosrelsnecessriosparaoacionamentoindependentedas cargas. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 58 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica59 Aula Prtica 11 Regulador de Tenso com Transistor (tipo Srie) A Au ul la a 1111 Regulador de Tenso com Transistor (tipo Srie) Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 11.1 Objetivos -ConhecerecomprovarofuncionamentodeumafontedealimentaoemC.C.(correntecontnua) com o transistor bipolar atuando como elemento regulador srie. - Verificar a dissipao de potncia do transistor neste tipo de operao, atravs da expressoPC max = VCE . IC -Verificaroprincpioderegulaodecarganocircuito,atravsdavariaodovalordeRLeda medio de vi (tenso de entrada no regulada), VL (tenso mdia na carga) e das principais correntes. 11.2 Material Utilizado RESISTORES: 560 O (1 un.), 1k O (1 un.),3,3 kO (1 un.), 10 kO(2 un.), 33 kO (1 un.), e 100 kO (1 un.). TRANSISTOR:01 transistor TIP 31 A. CAPACITOR: 01 capacitor eletroltico de 47 F. DIODOS: 01diodo dasrie1N 400X, 01diodo zener 1N751 (5,1 V, 500 mW) e01 diodo zener 1N758(9 V, 500 mW). TRANSFORMADOR: 01 transformador de 127V/9 + 9 V - 300 mA ou equivalente (com tenso prxima). INSTRUMENTOS DE MEDIO: 01 multmetro digital e 01 osciloscpio. ACESSRIOS: pontas de prova para os instrumentos de medio. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 60 11.3 Introduo O circuito da Figura 11.1 mostra um circuito regulador de tensotipo srie, onde o transistor Q1atuacomoelementoregulador.AtensodeentradaCAobtidanosecundriodeum transformador T1 127 V / 9 V + 9 V. Na ocorrncia de uma variao na tenso de entrada no-regulada vi ou na corrente de sada IL (desde que dentro de valores limites), consegue-se uma tenso de sada praticamente constante. Figura 11.1 - Esquema do circuito regulador de tenso tipo srie. Fazendoumaanlisedamalhadesadadocircuito,verifica-sequeatensodesadaVo(ou VL) dada pela relao: BE Z oV V V = (11.1) Outras equaes importantes so: CE i oV V V = (11.2) RSIi ZSV VR=(11.3) Como as tenses VZ e VBE so parmetros do circuito praticamente constantes, conclui-se que a tenso de sada Vo varia muito pouco.A Figura 11.2 mostra o esquema do circuito regulador da Figura 11.1 com o acrscimo de uma chave para efetuar o transitrio de carga, em uma simulao atravs do software PSpice. Figura 11.2 - Esquema do circuito regulador de tenso tipo srie no software PSpice. CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica61 Nesta simulao, a carga fica alterada, de 10 kO para 5 kO (foi escolhido o instante de 20 ms para o fechamento da chave (U1, no esquema). Se Vo + (diminui), pela equao VZ = Vo + VBE ento VBE aumenta, e o TJB conduz mais (ocorre aumento na corrente de base e nas correntes decoletoredeemissor).DaVovoltaacrescer(|).IstopodeserobservadonaFigura11.3,que apresenta a corrente de emissor de Q1 (corrente na carga RL) e a tenso de sada vo (t), que mantm o valor de 4 V (diferena entre a tenso de 4,7 V do diodo zener e a de 0,7 V do diodo do TJB TIP 31, tenso VBE). Figura 11.3 Resultado de simulao do circuito da Figura 11.2 (software PSpice). 11.4 Parte Prtica 11.4.1 Montar o circuito da Figura 11.1 e medir os parmetros indicados na Tabela 11.1, utilizando o diodo zener 1N 750 (4,7 V). Tabela 11.1 Parmetros do circuito da Figura 11.1 com o diodo zener 1N758. RL (O)IC (mA)IE (mA)IB (A)IR2 (mA)IZ (mA)VBE (V)VZ (V)VCE (V)Vo (V) 10 kO 4,7 kO Time0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60msV(D2:2)0V2.5V5.0V-IE(Q1)0A0.5mA1.0mASEL>> Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 62 11.4.2 Clculo da potncia dissipada no transistor, para RL = 4,7 kO : PC max = VCE . IC = _________ = ______mW. 11.4.3 Grfico Vo x RL Regulao da Tenso de Carga e Resposta Variao de Carga a) Ainda com o diodo zener 1N750 (4,7 V), para os valores de RL mostrados na Tabela 11.2, medir a tenso Vo. Tabela 11.2 - Parmetros do circuito da Figura 11.1 com o diodo zener 1N751. RL (O)1 k3k35 k10 k33 k Vo (V) b) Construir o grfico Vo x RL utilizando o software Excel ou similar. Colar o mesmo na rea indicada a seguir. Fazer uma anlise deste grfico. Grfico Vo x RL Regulador de Tenso com TJB tipo Srie CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica63 Aula Prtica 12 Regulador de Tenso 7812. Rel Temporizado acionado por TJB A Au ul la a 1122 Uso do Regulador de Tenso 7812 (srie 78XX, tenso positiva).Rel Temporizado acionado por TJB. Grupo de trabalho (nome completo)Matrcula 1. 2. 3. 4. 5. Turma:Modalidade:Data:___/___/20___ Nota: 12.1 Objetivos -ConhecerecomprovarofuncionamentodeumafontedealimentaoemC.C.(corrente contnua) regulada, atravs do Regulador de Tenso 7812, da srie 78XX; -implementarumcircuitocomreltemporizado,acionadoportransistor bipolarealimentado por uma tenso de 12 V obtida pelo regulador de tenso 7812. 12.2 Material Utilizado RESISTORES10 ohms (1 un.) 100 ohms (1 un.) 330 ohms (2 unidades) 10 kO (1 un.) POTENCIMETRO4,7 kO (1 un.) CAPACITORES ELETROLTICOS220 F (1 un.) 0,47 F (1 un.) 2200 F (1 un.). DIODOS1N 400X (1 un.) diodo retificador1N 4148 (1 un.) diodo de sinal LED vermelho (1 un.) LED verde (1 un.) TRANSISTOR BIPOLARTIP 31 A (1 un.) REGULADOR DE TENSOCI 7812 - encapsulamento TO-220 (1 un.) TRANSFORMADORTransformador de 127 V / 9 +9 V, 300 mA REL ELETROMECNICODo tipo Schrack RP 420012, de 12 VCC (8A, 250 VCA), 1 un. INSTRUMENTOS DE MEDIOMultmetro digital (1 un.) Osciloscpio (1 un.) FONTE DE TENSO DE C.C.01 fonte com um terminal fixo de 5 V e 1 terminal ajustvel. ACESSRIOSpontasdeprovaparaosinstrumentosdemedioeparaa fonte C.C. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 64 12.3 Introduo Oscircuitosintegrados(CI)dasrie78XXsoreguladoresprojetadosparatensesfixase positivas.Entretanto,atravsdoacrscimodealgunscomponentesexternos,pode-sealterara configurao do circuito com este CI e se obter uma tenso de sada ajustvel ou com um valor maior (PINHO, 1991). 12.4 Parte Prtica 12.4.1 - Montar o circuito da Figura 12.1. A pinagem do CI 7812 indicada na sequncia. Figura 12.1. PINAGEM - Encapsulamento TO - 220 1: Vi (tenso de entrada, no regulada) 2: terra (gnd) 3: Vo , tenso de sada, regulada. Medir a tenso disponvel no pino 3. Anotar: Vo = _________ V. 12.4.2 - Rel de Tempo Ajustvel a)Montar o circuito da Figura 12.2. Figura 12.2 - Rel de tempo ajustvel (esquema). CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica65 b)FecharmomentaneamenteachaveS1,aplicandoumpulsodatensode12 VCCnocapacitor.O que ocorre? c)MonitoraratensoVCEpelocanal1doosciloscpioeatensonocapacitor,VC1,pelo multmetro. O que ocorre com VCEe com VC1 ? d)Medir o tempo deatuao do rel(tempo decomutaodo led vermelho parao ledverde),com RBmnimo=10kOecomRBmximo=14,7kO(comoajustedopotencimetrode4k7Oemseu valor nominal). Anotar os valores aproximados do tempo: Para RB mnimo = 10 kO, o tempo de atuao do rel foi de: ________ s.Para RB mximo = 14,7 kO, o tempo de atuao do rel foi de: _______ s. 12.5 Questes a)Pelo esquema do circuito e do rel, qual das duas cargas tem o seu funcionamento temporizado? b)Refazer o esquema deste circuito, usando apenas uma fonte de 5 V acionando as duas cargas. c)Arespeitodoscontatosdorel,quemedidaspodemsertomadasparaasuaproteoe, consequentemente, aumentar a sua vida til? Sugesto: verificar a homepage http://www.metaltex.com.br/tudosobrereles/tudo7.asp CIRCUITOS PRTICOS DRIVERS Denomina-sedriversoscircuitosqueacionamrelsapartirdecorrentesoutensesmuito pequenas, no sendo possvel fazer isto diretamente. Tais circuitos so empregados para: 1)maximizar a sensibilidade do rel, o que possibilita acionar rels de corrente contnua a partir de sinais alternados; 2)modificar o tempo de resposta; 3)fazer com que os rels operem em determinadas faixas de tenses. Fontes: http://www.metaltex.com.br/tudosobrereles/tudo7.asp e http://www.metaltex.com.br/tudosobrereles/tudo8.asp -Desenhar 2 exemplos destes circuitos e explicar em poucas palavras o seu funcionamento.

Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 66 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica67 Referncias Bibliogrficas [1]BOYLESTAD,R.L.eNASHELSKYL.DispositivosEletrnicoseTeoriadeCircuitos.8ed.Pearson Prentice-Hall, 2004. [2] BRAGA, NEWTON C. Como funcionam os rels.Disponvel em:. Acesso em 25 abr de 2005. [3] BRAGA, NEWTON C. Circuito de Proteo com Acopladores pticos (adaptado).Disponvelem:.Acessoem25abrde 2005. [4]BRUMATTI,M.EletrnicadePotncia.Apostila.Serra:CEFET-ES,CursoTcnicodeAutomao Industrial, 2005. Disponvel em: . Acesso em 20 set 2011. [5] CIPELLI, Antnio Marco V. et alli.Teoria e Desenvolvimento de Projetos de Circuitos Eletrnicos. 18a edio. So Paulo: rica, 2001. [6]DORF,R.C;SVOBODA,J.A.IntroduoaosCircuitosEltricos.5aed.RiodeJaneiro:EditoraLTC, 2003. [7]FRANCISCO,AntnioM.S.ComponentesEletrnicos.FontesdeAlimentao.Osciladores. Temporizadores. 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Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 68 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica69 Apndice I Plano de Ensino da Disciplina Eletrnica Analgica e de Potncia Apndice I Plano de Ensino da Disciplina Eletrnica Analgica e de Potncia CENTRO FEDERAL DEEDUCAO TECNOLGICA DE MINAS GERAIS DIRETORIA DE EDUCAO PROFISSIONAL E TECNOLGICA COORDENAO GERAL DE AVALIAO EPT COORDENAO PEDAGGICA PLANO DE ENSINOI Identificao 1.1 - Campus: VIIIUnidade: Varginha 1.2 - Curso: Tcnico em Mecatrnica. Modalidades: Integrado (srie: 2) e Concomitncia Externa e Subsequente (1 srie noturno). 1.3 - Disciplina: Eletrnica Analgica e de Potncia - CH. Anual: 80 - Aulas Semanais: 2 1.4 Professor: Andr Barros de Mello Oliveira II Ementa Contida no Projeto de Curso Diodos.Transistores.Amplificadoresoperacionais.Retificadorescontroladosdepotncia.Conversoresde potncia gradadores. Conversores CC-CA de potncia inversores. III - Interface com outras Disciplinas e reas de Conhecimento Circuitos Eltricos, Sistemas Digitais e Acionamentos Eltricos. IV Objetivos Ao final da srie, o aluno dever ser capaz de: -Identificar dispositivos semicondutores em circuitos eletrnicos. -Analisar circuitos com diodos retificadores. -Desenhar formas de onda de circuitos retificadores. -Analisar circuitos com transistores. -Utilizar o transistor como chave e amplificador. -Analisar circuitos bsicos com amplificadores operacionais. -Utilizar amplificadores operacionais. -Identificar componentes eletrnicos de potncia. -Calcular os valores de tenso, corrente e potncia dos circuitos eletrnicos. -Analisar circuitos retificadores de potncia controlados. -Especificar retificadores de potncia. -Analisar circuitos conversores de potncia CC/CA e suas aplicaes. V Unidades de Ensino e Contedos Programticos Bimestrais UNIDADE 1 DIODOS 1.1- Caractersticas e funcionamento. 1.2- Diodos LED e display de sete segmentos. 1.3 - Portas lgicas com diodos. 1.4 - Retificadores monofsicos de meia onda e de onda completa. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 70 1.5 - Retificadores monofsicos com Filtro Capacitivo. 1.6 - Circuitos ceifadores e grampeadores. 1.7 - Diodos Zener: modelo e aplicaes. UNIDADE 2 TRANSISTOR DE JUNO BIPOLAR (TJB) 2.1 Construo e operao bsica do Transistor. 2.2 Configuraes base-comum (BC). Ao amplificadora do TJB. 2.3 Configuraes emissor-comum (EC) e coletor-comum (CC). 2.4 Limites de operao e folha de dados do TJB.2.5 Teste de transistores e identificao do tipo (NPN ou PNP) e dos terminais. 2.6 Polarizao do TJB configuraes e anlise de estabilidade. 2.7 Transistores como chave projeto e reta de carga. 2.8AplicaesprticasdoTJB:acionadorderel,fontedecorrenteconstanteeemfontesdetenso reguladas. UNIDADE 3 - AMPLIFICADORES OPERACIONAIS 3.1 Amplificadores operacionais: constituio e caractersticas.3.2 Amplificador inversor, no inversor, somador e subtrator.3.3 Comparador de tenso: inversor e no-inversor.Aplicaes. 3.4 O circuito integrado 555 (temporizador). 3.5 O comparador com histerese.3.6 Integradores e diferenciadores com amplificadores operacionais. 3.7 Filtros com amplificadores operacionais (filtros ativos). UNIDADE 4 - RETIFICADORES CONTROLADOS DE POTNCIA 4.1 - SCR Caractersticas e Funcionamento. 4.2 - Aplicaes SCR como rel de estado slido e como retificador. 4.3 - Retificadores controlados monofsicos de meia onda.4.4 - Retificadores controlados monofsicos de onda completa. 4.5 - Retificadores controlados trifsicos de meia onda e onda completa. UNIDADE 5 - CONVERSORES DE POTNCIA GRADADORES 5.1-GradadormonofsicocomSCRscontroleporngulodefaseeporciclosintegrais-curvade transferncia de potncia.5.2 - DIAC e TRIAC funcionamento e caractersticas. 5.3 - Aplicaes TRIAC como chave CA eletrnica. 5.4 - Gradador monofsico como TRIAC e DIAC. UNIDADE 6 - CONVERSORES CC-CA DE POTNCIA INVERSORES 6.1 - Transistor IGBT funcionamento e caractersticas. 6.2-Inversormonofsicoemponteatransistor-ondaquadradaequasequadrada-funcionamentoe aplicaes. 6.3 - Inversor monofsico em ponte a transistor funcionamento em PWM senoidal e aplicaes. 6.4 - Inversor trifsico a transistor funcionamento em PWM senoidal e aplicaes. VI Metodologia: - Aulas expositivas, com o auxilio de retro-projetor, datashow/notebook e quadro negro.- Resoluo de exerccios e problemas prticos.- Montagens de experincias (viso mais clara e concreta dos fenmenos fsicos, eltricos e eletrnicos em estudo). CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica71

VII Avaliao Processo de Avaliao Primeiro Bimestre Primeira Avaliao Exerccios em Sala2 pontos (em dupla, com consulta) Segunda Avaliao AF Avaliao Formativa4 pontos (individual, sem consulta) Terceira Avaliao Aulas Prticas 4 pontos (em grupo elaborao de relatrios e participao) Quarta Avaliao AF Avaliao Formativa10 pontos (individual, sem consulta) Total:20 pontos Segundo Bimestre Primeira Avaliao Exerccios em Sala4 pontos (em dupla, com consulta) Segunda Avaliao AF Avaliao Formativa8 pontos (individual, sem consulta) Terceira Avaliao Aulas Prticas 6 pontos (em grupo elaborao de relatrios e participao) Quarta Avaliao AF Avaliao Formativa12 pontos (individual, sem consulta) Total:30 pontos Total Semestral: 50 pontos Terceiro Bimestre Primeira Avaliao Exerccios em Sala2 pontos (em dupla, com consulta) Segunda Avaliao AF Avaliao Formativa4 pontos (individual, sem consulta) Terceira Avaliao Aulas Prticas 4 pontos (em grupo elaborao de relatrios e participao) Quarta Avaliao AF Avaliao Formativa10 pontos (individual, sem consulta) Total:20 pontos Quarto Bimestre Primeira Avaliao Exerccios em Sala4 pontos (em dupla, com consulta) Segunda Avaliao AF Avaliao Formativa8 pontos (individual, sem consulta) Terceira Avaliao Aulas Prticas 6 pontos (em grupo elaborao de relatrios e participao) Quarta Avaliao AF Avaliao Formativa12 pontos (individual, sem consulta) Total:30 pontos Total Anual: 100 pontos VIII Bibliografia Especfica 1. AHMED, Ashfaq. Eletrnica de Potncia. Ed. Prentice-Hall, So Paulo, 2000, ISBN 8587918036. 2.BOYLESTAD,RobertL.eNASHELSKY,Lous.DispositivosEletrnicoseTeoriadeCircuitos.8edio.So Paulo: Ed. Prentice-Hall, 2004. ISBN 8587918222. 3. BARBI, Ivo. Eletrnica de Potncia. 6 edio. Florianpolis: Edio do autor, 2006.ISBN 85-901046-2-1. Disponvel em 4.MARTINS,DenizarCruzeBARBI,Ivo.IntroduoaoEstudodosConversoresCC-CA.1edio.Florianpolis: Edio dos autores, 2005. ISBN 85905203-1. 5. OLIVEIRA, Andr Barros de Mello. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas. 1 ed. experimental (apostila). Belo Horizonte: Grfica do CEFET-MG, 2012. 6. OLIVEIRA, Andr Barros de Mello. Eletrnica Analgica e de Potncia Notas de Aulas (transparncias). Disponvel em: . Varginha, CEFET-MG Campus VIII, 2012. IX Bibliografia Complementar 1.MALVINO,AlbertPaul.Eletrnica.Volume1,4edio.SoPaulo:Ed.MakronBooksdoBrasil,2001.ISBN 8534603782. 2.MALVINO,AlbertPaul.Eletrnica.Volume2,4edio.SoPaulo:Ed.MakronBooksdoBrasil,1997.ISBN 853460455X. 3. MARQUES, ngelo Eduardo B. e LOURENO, Antnio Carlos. Dispositivos Semicondutores: diodos e transistores. 1 edio, Ed. rica, 1996, ISBN 8571943176. 4.RASHID,MuhammadH.EletrnicadePotnciaCircuitos,DispositivoseAplicaes.SoPaulo:MakronBooks, 1999. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 72 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica73 Apndice II Cdigos de Cores de Resistores 4 e 5 Faixas Apndice IICCCdddiii gggooosss dddeee CCCooorrreeesss dddeee RRReeesssiiissstttooorrreeesss 444 eee 555 FFFaaaiii xxxaaasss A extremidade com mais faixas deve apontar para a esquerda Fonte: http://www.eletronicadidatica.com.br/componentes/resistor/codigo_de_cores.png Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 74 CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica75 Apndice III Principais diodos ZENER - Parmetros Apndice III PPPrrriiinnnccciiipppaaaiiisss dddiiiooodddooosss ZZZEEENNNEEERRR --- PPPaaarrrmmmeeetttrrrooosss CdigoTensoPotnciaCdigoTensoPotnciaCdigoTensoPotncia 1N7463,3 V400 mW1N52273,6 V500 mW1N475130 V1 W 1N7473,6400 mW1N52283,9500 mW1N4752331 W 1N7483,9400 mW1N52294,3500 mW1N4753361 W 1N7494,3400 mW1N52304,7500 mW1N4754391 W 1N7504,7400 mW1N52315,1500 mW1N4755431 W 1N7515,1400 mW1N52325,6500 mW1N4756471 W 1N7525,6400 mW1N52346,2500 mW1N4757511 W 1N7536,2400 mW1N52356,8500 mW1N4758561 W 1N7546,8400 mW1N52367,5500 mW1N4759621 W 1N7557,5400 mW1N52378,2500 mW1N4760681 W 1N7568,2400 mW1N52399,1500 mW1N4761751 W 1N7579,1400 mW1N524010500 mW1N4762821 W 1N75810400 mW1N524212500 mW1N4763911 W 1N75912400 mW1N524515500 mW1N47641001 W 1N9576,8400 mW1N524616500 mW1N53333,35 W 1N9587,5400 mW1N524818500 mW1N53343,65 W 1N9598,2400 mW1N525020500 mW1N53353,95 W 1N9609,1400 mW1N525122500 mW1N53364,35 W 1N96110400 mW1N525224500 mW1N53374,75 W 1N96211400 mW1N525427500 mW1N53385,15 W 1N96312400 mW1N525630500 mW1N53395,65 W 1N96413400 mW1N525733500 mW1N53406,05 W 1N96515400 mW1N525836500 mW1N53416,25 W 1N96616400 mW1N525939500 mW1N53426,85 W 1N96718400 mW1N526043500 mW1N53437,55 W 1N96820400 mW1N526147500 mW1N53448,25 W 1N96922400 mW1N526251500 mW1N53458,75 W 1N97024400 mW1N526356500 mW1N53469,15 W 1N97127400 mW1N526562500 mW1N5347105 W 1N97230400 mW1N526668500 mW1N5348115 W 1N97333400 mW1N526775500 mW1N5349125 W 1N97436400 mW1N526882500 mW1N5350135 W 1N97539400 mW1N527091500 mW1N5351145 W 1N97643400 mW1N5271100500 mW1N5352155 W 1N97747400 mW1N47283,31 W1N5353165 W 1N97851400 mW1N47293,61 W1N5354175 W 1N97956400 mW1N47303,91 W1N5355185 W Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 76 Fonte: http://www.esquemas.org/Zeners.htm

Figura III.1 Aspectos do diodo zener, que variam conforme a sua potncia nominal. CdigoTensoPotnciaCdigoTensoPotnciaCdigoTensoPotncia 1N98062 V400 mW1N47314,3 V1 W1N535619 V5 W 1N98168400 mW1N47324,71 W1N5357205 W 1N98275400 mW1N47335,11 W1N5358225 W 1N98382400 mW1N47345,61 W1N5359245 W 1N98491400 mW1N47356,21 W1N5361275 W 1N985100400 mW1N47366,81 W1N5362285 W 1N986110400 mW1N47377,51 W1N5363305 W 1N987120400 mW1N47388,21 W1N5364335 W 1N988130400 mW1N47399,11 W1N5365365 W 1N989150400 mW1N4740101 W1N5366395 W 1N990160400 mW1N4742121 W1N5367435 W 1N991180400 mW1N4743131 W1N5368475 W 1N992200400 mW1N4744151 W1N5369515 W 1N52212,4500 mW1N4745161 W1N5370565 W 1N52222,5500 mW1N4746181 W1N5371605 W 1N52232,7500 mW1N4747201 W1N5372625 W 1N52242,8500 mW1N4748221 W1N5373685 W 1N52253,0500 mW1N4749241 W1N5374755 W 1N52263,3500 mW1N4750271 W CEFET-MG Curso Tcnico de Mecatrnica77 Apndice IV A Matriz de Contatos (protoboard) Apndice IVAAA MMMaaatttrrriiizzz dddeee CCCooonnntttaaatttooosss (((ppprrroootttooobbboooaaarrrddd))) Emnossasaulasprticas,asmontagensexperimentaisserofeitascomfacilidadeesema necessidadedeseutilizarsoldas,atravsdeumamatrizdecontatos,tambmconhecidacomo protoboard - Figura IV.1. Figura IV.1 - Protoboard tpico de uma camada. Nestamatriz,existemfurosondepodemserencaixadosfiosecomponentesdemodoqueo contato feito de uma forma definida, possibilitando a montagem do circuito desejado. Nocasodeumprojeto,antesdesemontaraplacadecircuitoimpressodefinitiva, aconselhvelverificarofuncionamentodoesquemadesejadonoprotoboard,afimdenosecorrer riscos desnecessrios. Asduaslinhashorizontais(AeB)vistasnaFiguraIV.1podemserusadasparaservirde linhas positiva e negativa de alimentao para o circuito, respectivamente. Os furos da parte central (C) esto interligados em grupos de 5, em posio vertical. a que sero dispostos os componentes. Entre os dois grupos de 5 furos da parte central est uma faixa central (D), prevista para a colocao de circuitos integrados. Na Figura IV.2 tem-se um exemplo simples de montagem deacendimento de um diodo LED usandoamatriz. Observe quesousados pedaos de fios rgidos para algumas conexes, demodo a fechar o circuito. Figura IV.2 Montagem para o acionamento de um diodo LED. Eletrnica Analgica e de Potncia Guias de Aulas Prticas PARTE 1: Diodos e Transistores 78 A Figura IV.3 mostra o aspecto de um protoboard para a montagem de circuitos mais simples. Na Figura IV.4 so apresentados alguns exemplos de circuitos montados nesta estrutura matricial.Deve-seconectarosdispositivosatravsdefios,deformaotimizada,procurandomanterum bom leiaute de modo a facilitar a medio de todos os pontos do circuito. Figura IV.3 Protoboard aspecto de uma placa. Figura IV.4 Exemplos de circuitos simples montados em um protoboard.