medições com osciloscópio em circuitos em ca

7/21/2019 Medies com Osciloscpio em Circuitos em CA

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Relatrio da Prtica 4

Medies com Osciloscpio em Circuitos em CA.

Bancada: 01.

!uipe: "allison #ima A$uiar........%&'(')

*ucelino+aleires ,il-o.......%&)&))

#orena de Castro antas...%''%1/

Proessor:Raimundo Furtado Sampaio

+urma: 01B 2uinta3eira 14- 5 1'-6

,ortale7a 3 Cear

1


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('80%8(01&

SUMRIO

1. Objetivos...............................................................................................................................0%

2. Introduo............................................................................................................................0%

3. Material Utilizado.................................................................................................................0/

4. Proedi!ento "#$eri!ental..................................................................................................09

%. &uestion'rio .........................................................................................................................1'

(. )onluso...............................................................................................................................1)

*. +iblio,ra-ia (1

(


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1. Objetivos

3 Medir tenso e corrente CA com o au; um instrumento de medio6 !ue permite ?isuali7ar$raicamente sinais el>tricos. @a maioria das aplicaes o osciloscpio mostracomo > !ue um sinal el>trico ?aria no tempo. @este caso o ei;o ?ertical 6

representa a amplitude do sinal tenso6 e o ei;o -ori7ontal 6 representa otempo. A intensidade ou ril-o6 do >cran > por ?e7es c-amada de ei;o dos DD,i$ura 16.

,i$ura 01: i;os 33D num Osciloscpio.

,onte:E%F

Gm $rico deste tipo poder di7er3nos di?ersas coisas acerca de um sinalnomeadamente:

Permite determinar ?alores de tenso e temporais de um sinal.

Permite determinar a re!uHncia de um sinal peridico. Permite determinar a componente cont


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uncionalidade. ;iste um $rupo de comandos para o controle do ei;o ?erticalamplitude do sinal6 outro para o controle do ei;o -ori7ontal tempo6 e outro aindapara controlar os parLmetros do >cran intensidade oca$em etc.6.

#o$o aai;o > apresentado um i$ura da parte da rente de um osciloscpio:

,i$ura 0(: Osciloscpio N nste Q310'(A C3'0 M"7 (C" 1 Qa8s ( M memria.

,onte: E1F

Aai;o descre?e3se as principais unes do osciloscpio:

3 Power switch5 c-a?e li$a8desli$a o osciloscpio- Menu keys conSunto de teclas com as unes: acquiremodo de a!uisio

de medidas6 display utility coni$uraes do osciloscpio6 help aSuda6

autoset coni$uraes automticas de acordo com o sinal de entrada6cursor measuremedidas6save/recallsal?ar8recuperar ima$ens ormas deondas e aSustes do painel6 hardcopy$ra?a ima$ens de ormas de ondas nocarto Q6 run/stope;ecuta e con$ela medies6.

3 LC display tela na !ual so mostradas as ormas de ondas e inormaesdas medidas

3 Function keys5 ati?a as unes !ue aparecem na tela do osciloscpio3 !"R#"$L% kno&5 oto para aumentar ou diminuir ?alores e mo?er para

parLmetros pr;imos e anteriores3 !ertical position kno&3 mo?e a orma de onda ?erticalmente3 'ori(ontal position kno&3 mo?e a orma de onda -ori7ontalmente

3 !)L*S/#! kno& +!)L*S/#!, volts/diviso.3 aSusta a amplitude do sinalno ei;o ?ertical

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3 *ime division +*#M%/#!, seundos/diviso.3 d a ase do tempo ou seSa otempo por di?iso ou o tempo !ue um ponto em mo?imento le?a para cru7artoda a tela p.e;. 01s8di? le?ar 1 s se o nTmero de di?ises na -ori7ontal ori$ual a 106. m torno de 10 ms8di? o ponto dei;a de ser separadamente?is


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,i$ura 04: ,ase de uma Onda Qinusoidal

,onte: E%F

5es-asa!ento

Pode3se ento reerir3se a Ln$ulos de ase para descre?er em !ue parte doper !ue o sinal se encontra (0U '0U 190U por e;emplo6 em ?e7 de reerir3seV tempo 1%& ms ou 4( s por e;emplo6. O desasamento ou dierena de ase6representa o atraso no tempo ou em ase6 entre dois sinais da mesma re!uHncia. @aai;o a tenso di73se )0U em a?ano relati?amente V corrente dado !ue a onda detenso c-e$a ao seu m;imo por e;emplo6 e;atamente 184 de per


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3. Material Utilizado

3 ,onte de Alimentao ca em ((081(/ =3 =ariac 03(40=ca3 Banco de resistores Mod. 111A4%(

=alor @ominal 1(& X Y 10Z +enso @ominal 90 =

3 Banco de ndutores Mod. 111A4%4=alor @ominal 14/ " Y10Z+enso nominal ((0 =

3 Banco de Capacitores Mod. 111A4%%

=alor @ominal )(( [, Y10Z+enso de Alimentao ((0 =

3 =olt


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4. Proedi!ento "#$eri!ental

O circuito CA puramente resisti?o apresentado na ,i$ura 1 oi montado emlaoratrio. A onte CA oi aSustada para 90 =. Para os resistores R1 e R( oramutili7adas cominaes de trHs resistores de 1(& em paralelo resultando emuma resistHncia e!ui?alente de 41'' cada. ,oram utili7ados tam>m um?olt de '4 =. Assim o?alor da tenso em R1 > de &4=.

Pode3se perceer pela ,i$ura ( !ue a onda de entrada est em ase com aonda do resistor R( ou seSa elas iniciam e terminam o ciclo no mesmo tempo. ssoocorre de?ido ao circuito ser puramente resisti?o.

Posteriormente sustituiu3se o resistor R( por um indutor # ,i$ura %6. sseindutor # oi utili7ado com a cominao de seis indutores em paralelo (;1)'"

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1;1'9" 1;19'" 1;14/" 1;(%1"6 com uma indutLncia e!ui?alente de 0%". O

resistor R1 oi trocado para apenas um resistor de 1(& .,i$ura 09: Circuito R# CA em Q>rie

,onte: E1F

As pontas de pro?a do osciloscpio oram dispostas i$ual ao circuitoanterior. As ormas de onda do circuito induti?o esto apresentadas na ,i$ura 4.

,i$ura 0): ,ormas de Onda C"1 Amarela6 e C"( A7ul6 do Circuito nduti?o.

,onte: Prpria

@esse circuito percee3se !ue as ormas de onda esto deasadas. A onda deentrada est adiantada da onda do indutor. sso ocorre de?ido o circuito ser induti?o.Gtili7ando a opo IcursorK do osciloscpio para medir o tempo de descolamentoentre as duas ondas ote?e3se um deslocamento de (4 ms. A partir dessedeslocamento o Ln$ulo de ase entre as ondas p\de ser calculado pela se$uinte re$ra

de trHs:

360 1

60s

x 2,4ms

x=51 ,84

O Ln$ulo ; W &194] otido acima > o Ln$ulo de deasa$em entre a tenso noindutor =#6 e a tenso resultante tenso de entrada6.

)


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6ISS7OUS

Outra orma de medir essa deasa$em > utili7ando a i$ura do #issaSous. #emrando!ue esta pode ser usada pois os sinais de entrada e do capacitor esto na mesmare!^Hncia.

Gtili7ando a rmula para o clculo da deasa$em:

=sen1

(y

1

y0 )

_ simples oter o Ln$ulo !ue representa a deasa$em entre as duas ondas.Gtili7ando a opo cursor do osciloscpio oi poss


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ponto P ser 7ero. @as ,i$uras 10 11 e 1( so oser?adas as operaes de soma

sutrao e multiplicao respecti?amente entre as tenses otidas por C"1 e C"(reali7adas pela unoMathdo osciloscpio.

,i$ura 10 5Qoma das +enses

,onte: Prpria

,i$ura 11 5 Qutrao das +enses

,onte: Prpria

,i$ura 1( 5 Multiplicao das +enses

,onte: Prpria

Conorme esperado nas operaes de soma e sutrao o resultado esperado> o prprio sinal de entrada S !ue a tenso no ponto P > 7ero. * na multiplicao oresultado > nulo pois um sinal multiplicado por 7ero > 7ero.

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)P)I8I9O

,eito isso os indutores oram sustiturie

,onte: E1F

As pontas de pro?as oram dispostas i$ualmente como oram noprocedimento com circuito induti?o. As ormas de onda do circuito capaciti?o estoapresentadas na ,i$ura 14.

,i$ura 14: ,ormas de Onda C"1 Amarela6 e C"( A7ul6 do Circuito Capaciti?o.

,onte: Prpria

Analisando a i$ura percee3se !ue as ormas de onda tam>m esto

deasadas. A onda de entrada est atrasada da onda do capacitor. sso ocorre de?ido Vcaracter


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(9 ms . A partir desse deslocamento o Ln$ulo de ase entre as ondas pode ser

calculado:

360 1

60s

x 2,8msx=40,54

O Ln$ulo otido acima > o Ln$ulo de deasa$em entre a tenso no capacitor=C6 e a tenso resultante tenso de entrada6.

Outra orma de medir essa deasa$em > utili7ando a i$ura do #issaSour.#emrando !ue esta pode ser usada pois os sinais de entrada e do capacitor esto namesma re!^Hncia.

,i$ura 1&: ,i$ura de #issaSour para o Circuito Capaciti?o

,onte: Prpria

Gtili7ando a rmula para o clculo da deasa$em apresentada em E1F

=sen1( y1y0)

_ simples oter o Ln$ulo !ue representa a deasa$em entre as duasondas.Gtili7ando a opo cursor do osciloscpio oi poss


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onde > o Ln$ulo de deasa$em entre os dois sinais.

OBQ: _ importante dei;ar claro !ue essa discrepLncia dos resultados otidos entre asmedidas de?e3se principalmente por causa da impreciso com o cursor e por causada resoluo da tela.

A resistHncia R1 do circuito da ,i$ura 1% oi medida com um o-m i$ual ao

encontrado no circuito induti?o. Calculando a e;presso X=|VF||VC|

com os ?alores

otidos na ,i$ura 14 temos:

X=118

72 X=1,63

e a constante de tempo:

=RC =120,5 .27,66s =3,33ms

A reerHncia do osciloscpio oi mudada para o ponto P indicado na ,i$ura1%. Como a reerHncia e o canal de medio C"( esto no mesmo ponto a tenso no

ponto P ser 7ero. @as ,i$uras 1' 1/ e 19 so oser?adas as operaes de somasutrao e multiplicao respecti?amente entre as tenses otidas por C"1 e C"(

reali7adas pela unoMath do osciloscpio,i$ura 1' : Qoma de +enses

.,onte: Prpria

,i$ura 1/: Qutrao de +enses

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,onte: Prpria

,i$ura 19: Multiplicao de +enses

,onte: Prpria

Conorme esperado nas operaes de soma e sutrao o resultado esperado> o prprio sinal de entrada S !ue a tenso no ponto P > 7ero. * na multiplicao oresultado > nulo pois um sinal multiplicado por 7ero > 7ero resultados anlo$os aocaso induti?o.

+emos !ue a reatLncia induti?a >:

XL=LXL=2fLXL=2600,3 XL=113 ,09

* a reatLncia capaciti?a ser:

XC= 1

C XC=

1

2 fC XC=

1

26027.66u XC=95,8996

Para o circuito resisti?o no e;iste nen-um Ln$ulo de deasa$em entre as

tenses por isso |V1|+|V2|=80V . * para os circuitos induti?o e capaciti?o

1&


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|V1|+|V2|80V pois e;iste deasa$em entra as tenses e um Ln$ulo associado a

essa deasa$em. Por isso considerando apenas os mdulos no otemos 90 =.

%. &uestion'rio

16 v ( t)=20sen(t)

%'0] corresponde a + e '&] corresponde a 019+

v (0,18T)=20 sen(2T0,18T)=18,09V(6 A indutLncia > a propriedade de um circuito el>trico !ue se ope a !ual!uer

mudana de Corrente. A indutLncia permite !ue a ener$ia seSa arma7enadaem um campo Ma$n>tico.

%6 XC

= 1

C;one=2 f .

Qe a re!^Hncia or aumentada XC diminui pois o termo !ue cont>m are!^Hncia est no denominador ou seSa a reatLncia capaciti?a >in?ersamente proporcional a re!^Hncia.

1'


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,i$ura 1): Circuito RC com seu +riLn$ulo de mpedLncia

,onte: E(F

arccos( R

R2+( 1

C)2 ) ( !! )

Analisando a e!uao ii6 nota3se !ue !uanto mais diminui3se o ?alor dareatLncia capaciti?a mais o termo no denominador se apro;ima de R e otermo entre parHnteses se apro;ima de 1 o !ual seu arco cosseno tem ?alornulo ou seSa o Ln$ulo de ase decresce com a diminuio da reatLncia

capaciti?a. Como era de se esperar !uanto menos a componente capaciti?aatuar menos a corrente estar adiantada em relao V tenso.

46

,i$ura (0: #issaSour

,onte: E%F

mora os sinais precisem possuir re!^Hncias i$uais no - necessidade!ue suas amplitudes seSam i$uais.

1/


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Qupondo dois sinais de mesma re!^Hncia e deasados de ` $raus e

associando cada um dos sinais a um dos ei;os tem3se:

y=v" ( t)=V" sen (t+ )

x=v # ( t)=V# sen(t)

2uando t=0 a i$ura em orma de elipse tocar o ei;o J no ?alordenominado a onde

y="=v" (0 )=V" sen ( (0 )+ )=V" sen()

Pela i$ura tam>m > poss


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nto #=V"

sen

(

(1

($

2))+

)=V

#

sen

($

2)scol-endo o ?alor positi?o tem3se

#=V" sen (2)=V"

i?idindo " %o& # :

"

#

=V" sen ( )

V"=sen ( )

Gtili7ando a uno in?ersa do seno > poss


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amplitudes ossem dierentes !ue as tenses esta?am na mesma ase. essa

maneira concluiu3se !ue em circuitos puramente resisti?os a onda de entrada estsempre em ase com a onda medida na car$a. #o$o depois sustititui3se a car$a porum indutor e!ui?alente lo$o de in atrasada em relao V tenso em R1 sendo posss da opo IcursorK do osciloscpio. =iu3se tam>m !ue al>mdesta opo utili7ada para calcular a deasa$em pode3se usar tam>m um outrom>todo o do #issaSous astando para isso utili7ar a rmula !ue > dada no

procedimento e;perimental. #o$o aps calcula3se acilmente a relao entre omdulo da tenso eica7 sore a onte pelo mdulo da tenso eica7 sore o indutor

Suntamente com o ?alor da constante de tempo do circuito #8R. Prosse$uindo na

anlise muda3se a reerHncia do osciloscpio para o ponto onde est situado o canalC"( e pela anlise de onda no osciloscpio p\de3se perceer !ue a onda do canalC"1 ?ai ser Sustamente a tenso sore R1 e !ue a onda no canal C"(ser i$ual a7ero uma ?e7 !ue a ddp entre as ponteiras do osciloscpio neste ponto ser 7ero.essa orma os resultados otidos pelas operaes das tenses so astante ?ioscomo pode ser ?isto pelas i$uras nessa parte do e;perimento. Prosse$uindo noe;perimento oi pedido !ue sustitum e;iste uma deasa$em entra sua tensoe a tenso de entrada. Contudo notou3se !ue a tenso no capacitor > adiantadasendo posss da opo IcursorK do osciloscpio.

Assim como no circuito induti?o tam>m > poss


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uma diminuio da reatLncia capaciti?a tam>m concluiu3se !ue conorme o ?alor

da reatLncia ?ai diminuindo mais o circuito RC comporta3se como resisti?o.urante a !uarta !uesto oi pro?ado !ue a relao do arcosenoa86 > capa7 decalcular a deasa$em entre duas ondas senoidais de mesma re!uHncia. Asdemonstraes al$>ricas podem ser otidas diretamente do !uestionrio.

*. +iblio,ra-ia

E1F #O R. P. Q. Roteiro de "ulas Pr4ticas 56 78 Medi9:es com

)scilosc;pioem Circuitos $4sicos em C"< ,ortale7a: 3G,C (01&.

E(F M@Q+R *. A. Circuitos %l=tricos Cole9o Schaum< So Paulo ,

Pearson %ducation $rasil1 0>>0

medições com osciloscópio em circuitos em ca

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