multisim 7 modulo 01

36
Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected] Módulo 1: multiSIM 7 Introdução – Análises em CC Esta é a primeira parte do trabalho sobre o MultiSIM 7 e é dirigida para o estudo de circuitos em corrente contínua, desta forma os instrumentos e componentes aqui descritos são básicos nos estudo e simulação de circuitos em CC. A licença usada para fazer este trabalho tem o texto em inglês, desta forma toda vez que for feito referência em inglês o mesmo será colocado em itálico e entre parênteses e antes o termo equivalente em português. Devemos reiterar mais uma vez que você deve ter conhecimentos mínimos de eletricidade para que possa compreender este trabalho. Atenção !! Clicar com o botão do mouse significa clicar com o botão esquerdo, quando for necessário usar o botão direito será escrito clicar com o botão direito do mouse. Iniciando A Tela de Entrada A inicialização do programa deve ser feita clicando no ícone do mesmo ou indo em: Iniciar >>> Programas >>> MultiSIM 7. Em seguida será exibida a seguinte tela: Figura01: Tela inicial do MultiSIM 7 Construindo um Circuito Para construir um circuito, de preferência você já deve ter o rascunho desse circuito. Comecemos com um circuito resistivo série como o da figura02. Exemplo01: Circuito série em CC MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 1

Upload: daniel-elektron

Post on 20-Jun-2015

163 views

Category:

Education


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Módulo 1: multiSIM 7 Introdução – Análises em CC

Esta é a primeira parte do trabalho sobre o MultiSIM 7 e é dirigida para o estudo de circuitos em corrente contínua, desta forma os instrumentos e componentes aqui descritos são básicos nos estudo e simulação de circuitos em CC. A licença usada para fazer este trabalho tem o texto em inglês, desta forma toda vez que for feito referência em inglês o mesmo será colocado em itálico e entre parênteses e antes o termo equivalente em português. Devemos reiterar mais uma vez que você deve ter conhecimentos mínimos de eletricidade para que possa compreender este trabalho. Atenção !! Clicar com o botão do mouse significa clicar com o botão esquerdo, quando for necessário usar o botão direito será escrito clicar com o botão direito do mouse.

Iniciando

A Tela de Entrada

A inicialização do programa deve ser feita clicando no ícone do mesmo ou indo em:

Iniciar >>> Programas >>> MultiSIM 7. Em seguida será exibida a seguinte tela:

Figura01: Tela inicial do MultiSIM 7

Construindo um Circuito

Para construir um circuito, de preferência você já deve ter o rascunho desse circuito.

Comecemos com um circuito resistivo série como o da figura02.

Exemplo01: Circuito série em CC

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 1

Page 2: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Seja um circuito série constituído por duas resistências em série, uma de 3KΩ (R1) e

outra de 2KΩ (R2), alimentado por uma bateria de 15V (V1).

Inicialmente vamos calcular as tensões nas resistências e a corrente no circuito. De

acordo com a teoria, a resistência equivalente será igual a 5KΩ e portanto a corrente

no circuito será igual a 15V/5KΩ=3mA e portanto a tensão em cada resistência será

igual a:

U1=3mAx3K=9V U2=3mA.2K=6V

A seguir na figura02 o circuito com os instrumentos (amperímetro e voltímetros).

Observe que estamos usando multímetros, o qual explicaremos mais adiante.

Figura02: Circuito exemplo1

Configurando Área de Trabalho

Para configurar a área de trabalho, por exemplo mostrar ou não alguns elementos tais

como Mostrar Grade (Show Grid), colocar Limites da Página (Show Page

Bounds), Mostrar Bordas (Show Border), e outros itens, deveremos ir no menu

principal em Ver (View) aparecerá uma lista onde podemos escolher mostrar:

Barra de Ferramentas (Toolbars), Grade (grid), Aumentar Zoom (Zoom In) e

outros. Experimente.

Clicar com o botão direito do mouse na área de trabalho também é uma alternativa

que permite efetuar modificações na átrea de trabalho e no circuito, tais como:

Colocar Componentes (Place Component), Mostrar Número dos Nós (Show Node

Names), Colocar Texto (Place Text), Mostrar Grade (Show Grid), Mostrar

Bordas (Show Border) e outros. Experimente.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 2

Page 3: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Por exemplo, para mudar a cor do fundo e dos componentes, clique com o botão

direito na área de trabalho, selecione Cor (Color) se abrirá a caixa de seleção da

figura3. Nesta caixa você poderá escolher a Cor do Fundo (background), Fio (wire)

e de cor de Componentes (component). Experimente.

Obs: Algumas dessas ações tem teclas de atalho, como por exemplo Aumentar

Zoom (Zoom In) é F8, Colocar Texto (Place Text) é Ctrl+T e assim por diante.

Você é quem deve escolher qual a melhor forma de trabalhar.

Figura03: Escolhendo cores de fundo fio e componentes.

A janela Cor (Color) pode ser acessada também indo em Opções (Options) >>

Preferências (Preferences) >> Circuito (Circuit). Para deixar as suas modificações

como Padrão (Default) basta clicar em Colocar como Padrão (Set as Default).

Experimente.

Escrevendo na Tela

Caso deseje escrever um texto na área de trabalho vá em Colocar (Place)>>>Colocar Texto (Place Text), ou clicando na área de trabalho com o botão direito.Experimente.

Mudando a Fonte do Texto e das Propriedades do Componente

Clique com o botão direito na área de trabalho em Fonte (Font) aparecerá uma caixa de diálogo onde você poderá mudar o tamanho e o estilo da fonte de texto, identidade de componentes, rótulo e outros. Experimente.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 3

Page 4: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura04: Escolhendo a fonte da ID, valor,rótulo,atributos, nome dos pinos, número

dos nós e do texto

Atenção!! A modificação será executada somente para os itens selecionados.

Inserindo um Componente

Vamos inserir uma fonte CC. Caso a caixa de componentes não esteja visível vá em

Ver (View)>>> Barra de Ferramentas (ToolBars) >>> Barra de Componentes

(Component Toolbars)

Figura05: Tornando ou não visível a barra de componentes

A figura06 mostra as caixas de componentes do MultiSIM 7.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 4

Page 5: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura06: Caixas de componentes

Abra a caixa de componentes Fonte (Source), aparecerá a janela Selecione um

Componente (Select a Component), figura07 na qual você deverá escolher:

Em Base de Dados (Data Base) selecione Multisim Master. Em Grupo (Group)

selecione Fontes (Sources). Em Familia (Family) selecione Fonte de Potência

(Power Source). E em Componente (Component) selecione Fonte de CC (DC

Power). Observe que à direita aparecerá o simbolo do componente escolhido e logo

abaixo a sua função, o footprint (que é usado quando a placa de circuito impresso

será feita e aparece só para componentes não virtuais) e o fabricante caso não seja

virtual.

(a) (b)

Figura07: (a) Caixa de componentes Fontes (Sources) Fechada – (b) Janela de

seleção de componentes

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 5

Page 6: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Feita a seleção clique em OK, em seguida clique na área de trabalho (observe que o

ponteiro tem a imagem da fonte), será inserida uma fonte CC. A forma de inserir

qualquer componente será sempre a mesma.

Configurando a Forma de Retirar Componentes das Caixas

Neste ponto devemos mostrar as diversas opções de retirar componentes das caixas.

Indo em Opções (Options) >>> Preferências (Preferences), se abrirá uma tela com

diversas guias (abas), figura08.

• Fonte (Font): É igual à da figura04, permitindo escolher o tipo e tamanho do

fonte.

• Circuito (Circuit): nesta aba poderemos fazer ajustes de mostrar ou não

alguns elementos da área de trabalho e cores. É semelhante à figura03.

• Espaço de Trabalho (Workspace): Nesta aba escolhemos o tipo de formato

do papel de impressão e ajustes de dimensões da folha e nível do zoom da

tela.

• Conectar (Wiring): Formas de conectar os dois componentes.

• Componentes (Component Bin): Ajuste de simbologia, funcionalidade das

caixas de componentes e modo de colocar os componentes.

• Miscelânea (Miscellaneous): ajuste do tempo de auto salvar.

• PCB: Nesta aba são feitos ajustes quando exportamos dados para a confecção

do layout como por exemplo o número de camadas de cobre.

• Verificaçãos de Regras Eletricas (ERC): Cria uma lista de erros detalhando

o tipo de erro (por exemplo pino de saida conectado ao pino de alimentação,

ID duplicadas, etc).

.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 6

Page 7: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura08: Caixa de diálogo Preferências (Preferences) com a guia Caixa de

Componentes (Components Bins) selecionada

• Comentemos com mais detalhes a aba Componentes, figura08.Nesta aba pode-se selecionar a norma de simbologia usada (ANSI ou DIN) (sugiro manter o default, ANSI).

Em Modo de Colocar Componentes (Place Component Mode) podemos ter as

opções:

• Colocar um componente (Place single component): Neste caso será

inserido um componente por vez na área de trabalho. Experimente

• Colocar continuamente componentes com multiseção somente

(Continous Placement Multi-section part only- ESC to quit): Todas as

partes de um componente são colocadas sequencialmente. Por exemplo os

CI’s que contém mais de uma porta. A cada clique na área de trabalho

será colocada uma das secções do CI. Para sair teclar em ESC do teclado.

Experimente

• Colocar continuamente componente (Continous placement-ESC to

quit): Os componentes são colocados continuamente. Para sair clicar em

ESC. Experimente

Coloquemos portanto uma bateria na área de trabalho (observe que o valor

padrão é 12V). Para mudar o valor, dê duplo clique no ícone da bateria, se

abrirá a caixa de diálogo da figura09.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 7

Page 8: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura09: Caixa de diálogo Fonte DC (DC Power)

Após ter especificado o novo valor da bateria dê OK. Caso deseje girar o

componente clique com o botão direito em cima dele, se abrirá a caixa de

diálogo da figura10. Experimente.

Figura10: Caixa de diálogo para recortar, copiar e girar o componente

Flip horizontal: gira o componente ao redor do eixo vertical

Flip vertical: gira o componente ao redor do eixo horizontal

90 Clockwise: Gira o componente no sentido horário

90 CounterCW: Gira o componente no sentido anti- horário

Observe na janela da figura10 a possibilidade de mudar a cor do componente bem

como o fonte.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 8

Page 9: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Inserindo os Resistores

Insira os dois resistores, mudando os seus valores para os especificados na

figura02. A seguir a caixa de componentes Básicos (Basic) que contém

resistores e outros componentes. Observar que existem dois tipos de resistor:

o virtual e o com valor fixo padrão. A diferença entre os dois é que o primeiro

pode ter qualquer valor enquanto o segundo só valores padronizados. Sugiro

trabalhar com o virtual. O mesmo conceito vale para alguns componentes.

Figura11: Selecionando um resistor virtual

Obs: É importante lembrar que, caso o projeto tenha como objetivo construir

a placa de circuito impresso (PCB) usando algum software, como por

exemplo o Utiboard, é necessário usar componentes padronizados pois os

mesmos veem com a especificação do encapsulamento (footprint).

Para mudar e rotacionar o resistor o processo é semelhante ao visto para

bateria. Experimente . A seguir a caixa de diálogo Resistor.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 9

Page 10: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura12: Caixa de diálogo resistor

Adicione um terra (ground) ao circuito (sem ele não é possível a simulação).

O terra se encontra na mesma caixa de componentes que a fonte.

O posicionamento dos componentes antes de ligar os componentes está

indicado na figura a seguir.

V115 V

R1

3kOhm

R22kOhm

Figura13: Componentes antes de serem conectados

Conectando os Componentes

No MultiSIM 7 existem dois modos de conectar os terminais de

componentes, manual e automático. No modo automático o programa escolhe

o melhor caminho para ligar os dois terminais. Para escolher entre manual e

automático vá em:

Opções (Options)>>>Preferências (Preferences)>>>Conectar (Wiring).

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 10

Page 11: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura14: Caixa de diálogo Preferências (Preferences) com a aba Conectar

(wiring) selecionada

Para conectar os terminais de dois componentes, posicione o ponteiro em um

dos terminais o mesmo se transformará em uma cruz, figura15. Experimente

Figura15: Ponteiro posicionado no terminal da bateria

Clique no primeiro terminal e em seguida clique no outro terminal a conexão

será feita.

Figura16: Posicionando o ponteiro no terminal do outro componente

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 11

Page 12: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Atenção!! Para mudar a direção do fio de conexão redirecione o cursor na

direçào desejada. Não esqueça do terra no circuito, sem ele não pode ser feita

a simulação!!.

Rótulo, ID e Atributos de um Componente

Além do valor, outros atributos podem ser dados a um componente tais como:

Rótulo (label), ID (identificação para o programa SPICE.

Na caixa de diálogo Resistor Virtual selecione a aba Rótulo (label),

figura17. Nesta aba além do Rótulo (label) e ID (Identificação) algumas

propriedades ou características do componente podem ser especificadas por

você (o beta de um transistor por exemplo).

Figura17: Caixa de diálogo Resistor Virtual com a aba Label selecionada

A aba Mostrar (Display) permite que as informações relativas ao rótulo, ID e

atributos sejam mostradas ou não.

Figura18: Circuito com ID, valor e rótulo do componente visualizados

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 12

Page 13: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Desconectando um Fio

Para desconectar dois componentes, é suficiente apagar o fio que os liga. Para

isso clique com o botão direito em cima do fio aparecerá uma caixa de

diálogo, figura18, clique em Apagar (delete), ou simplesmente selecione o

fio (clique com botão esquerdo) e em seguida clique Delete no teclado.

Experimente

Figura19: Apagando um fio (conexão)

Apagando um Componente

Para apagar um componente basta selecionar o componente (clicando nele ou

arrastando o mouse sobre ele), em seguida clicar em Delete no teclado, ou

clicando com o botão direito clicar em cortar (cut), figura20. Experimente.

Figura20: Apagando uma conexão

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 13

Page 14: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Colorindo um Fio

Dar cores diferentes para fios ligados em determinados pontos do circuito

facilita a visualização das funções de cada parte do circuito, principalmente

em circuitos digitais. Para colorir um fio basta clicar com o botão direito

sobre o fio que aparecerá a mesma caixa de diálogo da figura19. Selecione

Cor (color) que aparecerá a caixa de diálogo da figura21. Selecione a cor

desejada, dê OK. Experimente

Figura21: Escolhendo uma cor para o fio

Também é possível colorir um componente. Clicando com o botão direito em

cima do símbolo do componente se abrirá a caixa de diálogo da figura20

selecione Cor (color). Aparecerá uma caixa igual à da figura21. Selecione a

cor desejada, dê OK Experimente

Os Nós do Circuito

Chamamos de nó ao ponto de conexão de dois ou mais componentes. Os nós

são importantes do ponto de vista do programa pois é a partir deles que é feita

a descrição de um circuito.

A descrição de um circuito pode ser feita através do esquemático ou através

de um texto chamado de netlist. O netlist consiste em dizer que componente

está conectado entre dois nós. Além disso existem algumas analises onde é

necessário especificar o nó.

Os nós de um circuito são numerados a partir de 1 (nó zero por convenção é a

referência terra). Para visualizar os nós de um circuito clique com o botão

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 14

Page 15: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

direito na área de trabalho, selecione Mostrar (Show) em seguida selecione o

que deseja mostrar (rótulos,referencia ID, número do nó, etc). Experimente.

(a) (b)

Figura22: Mostrando os nós do circuito

Observe na figura22 que todas as outras opções foram desabilitadas.

Experimente todas as opções possíveis e veja o resultado. Experimente

Inserindo Instrumentos de Medida

A simulação de um circuito consiste em medir correntes, tensões, potências,

ver formas de onda e outras propriedades de um circuito. No caso do nosso

exemplo deveremos medir a corrente e as tensões nos resistores, para isso

devemos inserir instrumentos adequados. Os principais instrumentos usados

em CC são: O voltímetro, amperímetro e wattímetro

Para medir corrente inserimos um amperímetro em série com o circuito. Para

medir as tensões deveremos inserir um voltímetro. Os voltímetros e

amperímetros se encontram na caixa de componentes Indicadores

(Indicators). Clicando em Indicadores se abrirá a janela de seleção de

componentes da figura23.

(a) (b)

Figura23: ( a ) Caixa de componentes Indicadores fechada – ( b ) aberta

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 15

Page 16: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Na figura23 em Familia (Family) selecionamos Voltimetro (Voltmeter) e

em componente selecionamos o voltímetro horizontal. Dê OK.

Clicando no voltímetro (ou amperímetro) no será mostrada uma caixa de

diálogo que pede para escolher o instrumento na vertical ou horizontal e com

uma determinada polaridade. É claro que você pode girar o componente caso

deseje. Experimente

U1

DC 1MOhm

0.000 V+ -

U2DC 1MOhm0.000 V

+

-

Figura24: Voltímetro horizontal e vertical

O voltímetro deverá ser ligado em paralelo com a resistência ou os pontos de

medida. Você pode configurar as resistências internas e o tipo de aplicação

CC ou CA, para isso basta dar duplo clique que aparecerá a caixa de diálogo

da figura25. Escolha o tipo de aplicação (Dc ou AC) e coloque o valor da

resistência interna. Dê OK.

Figura25: Configurando a resistência interna e o tipo de aplicação do

voltímetro (DC ou AC)

A inserção de um amperímetro é feita de forma semelhante à do voltímetro.

O amperímetro pode ser colocado diretamente sobre o fio. A ligação será

feita automaticamente. Experimente. Ajuste a resistência interna do

amperímetro em 1mOhms (0,001 Ohms) para dar maior precisão.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 16

Page 17: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Após ter configurado os instrumentos o passo seguinte é a simulação. Para

iniciar a simulação clique no botão de iniciar simulação (ver figura01). A

figura26 mostra o resultado da simulação. Experimente

Para iniciar a simulação vá em Simular (Simulate)>>> Run

Figura26: Resultado da simulação do circuito da figura02

O Multímetro

Como alternativa para os instrumentos usados poderíamos ter usado o

multímetro (instrumento com múltipla funções) da barra de instrumentos. É o

primeiro instrumento da barra de instrumentos e cujo ícone é

Atenção!! Para saber o nome do instrumento, deixe o ponteiro do mouse

momentaneamente em cima do instrumento que aparecerá o seu nome.

Experimente.

A sua função default é como voltímetro. Para usar como amperímetro,

ohmímetro ou decibelímetro devemos fazer a seleção de função como na

figura27.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 17

Page 18: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura27: Multímetro configurado como voltímetro, (a) ícone na área de

trabalho (b) visão frontal e (c) ajustes possíveis

A seguir o mesmo circuito da figura02 após a simulação usando os

instrumentos do Multímetro.

Atenção!! Após ser efetuada a simulação, para ver os resultados das medidas

você precisa dar duplo clique no ícone do multímetro.

Figura28: Resultado da simulação do circuito da figura02 usando o

Multímetro

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 18

Page 19: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

O Ohmímetro do Multímetro

Um ohmímetro é usado para medir resistência. Para usar o multímetro como

ohmímetro deveremos ligá-lo como na figura29 a seguir, desligando toda e

qualquer fonte de alimentação e aterrando um dos terminais.

Em seguida é só iniciar a simulação. Experimente

Figura29: Multímetro usado como ohmímetro

O Decibelímetro do Multímetro

Antes de mostrar como usar o multímetro como decibelímetro rapidamente

relembremos o conceito de decibel (dB). Dado um circuito no qual de define

claramente entrada e saída o ganho em dB do circuito é definido como sendo:

)V

Vlog(.20)dB(Ganho

e

S=

Figura30: Quadripolo genérico

Caso Vs >Ve dizemos que houve um ganho, neste caso Ganho(dB)>0

Caso Vs <Ve dizemos que houve uma atenuação,neste caso Ganho(dB)<0

Caso Vs =Ve então Ganho(dB)=0

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 19

Page 20: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Consideremos como exemplo o circuito da figura02 onde temos um divisor

de tensão. Seja a tensão de saída em R2 (V2=Vs) que no exemplo resultou

em 6V portanto de a entrada for a tensão da bateria teremos uma atenuação e

o ganho em dB valerá:

dB95,7)15

6log(.20)dB(Ganho −==

A figura31 mostra o multímetro configurado e ajustado para medir dB

relativo a 15V.

Figura31: Janela de configuração de ajustes do multímetro para

decibelímetro tendo como referencia a tensão de 15V

A seguir na figura32 o resultado da medida em dB da tensão em R2 e relativo a 15V.

Figura32: Medida, em dB, da tensão em R2

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 20

Page 21: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

O Wattimetro

O Wattímetro mede potência (em Watts), medindo também o fator de potência

(cosseno fi) de um circuito. O fator de potência dá uma medida da defasagem entre a

tensão e a corrente em um circuito. Em circuitos puramente resistivos o FP é 1, isto

é, a defasagem entre a corrente e a tensão é zero.

A seguir na figura33 o ícone na barra de instrumentos, o símbolo na área de trabalho

e o painel frontal aberto.

Figura33: Wattímetro – (a) ícone na barra de instrumentos (b) Símbolo na área de

trabalho (c) wattímetro aberto

A seguir exemplos de aplicação do Wattímetro.

Exemplo02: Seja o circuito (12V ligada em 12Ω) no qual desejamos calcular a

corrente e a potência dissipada em R.

Figura34: Medida de potência em um circuito

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 21

Page 22: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Observe a conexão do Wattímetro na figura34. Como existem duas bobinas, uma de

corrente e outra de tensão (ver livro Analise de Circuitos em Corrente Alternada -

Rômulo Oliveira Albuquerque - Editora Érica), a bobina de corrente estará em

série e a de tensão em paralelo com o circuito do qual se quer determinar a potência.

Experimente

Atenção !! a observação referente à bobina se refere ao instrumento analógico.

O Subcircuito

O conceito de subcircuito tem a finalidade de permitir que se construa circuitos

complexos sem que os mesmos sejam visualizados e consequentemente ocupem

espaço na folha de trabalho. Um subcircuito pode ser considerado como uma caixa

preta da qual temos acesso aos seus terminais, mas podemos modificar o circuito

interno.

Siga os seguintes passos para construir um subcircuito.

Exemplo03:

1. Desenhe o circuito normalmente. Como exemplo consideremos uma resistência

ligada em série com uma bateria.

100ohm 9V

Figura35: Criando um subcircuito – parte 1

2. Vá em Colocar (Place) >>> Conector HB/SB (HB/SB Connector) e conecte na

área de trabalho dois terminais conectores. Conecte cada terminal nas extremidades

do seu subcircuito

100ohm 9V 100ohm 9V

Figura36: Colocando os terminais no subcircuito

3. Selecione o circuito (agora com os terminais). Vá em Colocar (Place), selecione

Colocar como subcircuito (Place as subcircuit) ou Substituir por subcircuito

(Replace by subcircuit). Aparecerá a figura37. Dê um nome para o seu subcircuito

(No exemplo gerador_real).

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 22

Page 23: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura37: Nomeando o subcircuito

4. Dando OK na caixa da figura37, o seu subcircuito será criado, figura38.

Gerador_Real

IO1 IO2

Figura38: Subcircuito criado

5. Caso você deseje editar o subcircuito, basta dar duplo clique no seu ícone que

aparecerá o quadro da figura39. Neste clique em Editar Subcircuito (Edit

subcircuit), que o subcircuito voltará a aparecer e então você poderá mudar os

valores por exemplo. Experimente.

Figura39: Editando um subcircuito construído

Atenção!! Para um subcircuito valem as mesmas regras de conexão de qualquer

componente. Para compreender melhor vamos conectar o nosso subcircuito a um

resistor de 200 Ohms, como na figura40.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 23

Page 24: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura40: Analise de um circuito contendo um subcircuito

Observe que internamente, no subcircuito, temos uma bateria de 9V em série com

uma resistência de 100 Ohms, e externamente uma resistência de 200 Ohms que

serão somadas. A corrente resultante será igual 30mA (9V/300 Ohms). O circuito é

equivalente ao da figura41.

Figura41: Circuito equivalente ao da figura37

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 24

Page 25: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Mais Componentes

A seguir mostraremos mais alguns componentes que são essenciais na análise de

circuitos em corrente contínua.

Potenciômetro

Um potenciômetro tem três terminais e pode ser usado como resistência variável

(dois terminais) ou como potenciômetro (três terminais). O potenciômetro está na

caixa de componentes Básicos (Basic). Assim como para o resistor você pode

escolher entre o virtual (pode mudar o valor) e o com valor padrão. A figura a seguir

mostra o símbolo do potenciômetro.

Figura42: Potenciômetro

• O valor é o valor máximo que pode ter o potenciômetro, default 1K

• Key é a letra que você deve usar no teclado para mudar o valor (Aperte a tecla com a letra para variar num sentido e Shift + letra para variar no outro sentido).

• Porcentagem (%) é o valor porcentual (em relação ao valor máximo) da resistência entre o cursor e uma das extremidades.

Aplicação de Circuitos com Potenciômetro

A seguir na figura43 um circuito de aplicação usando potenciômetro, na figura43a o

potenciômetro é usado como potenciômetro mesmo enquanto na figura43b é usado

como resistência variável.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 25

Page 26: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

( a ) ( b )

Figura43: (a) Potenciômetro (b) Potenciômetro como resistência variável

Dando duplo clique no símbolo do potenciômetro aparecerá a caixa de diálogo da

figura44. Nesta poderemos configurar o potenciômetro (chave de mudança,

incremento e valor).

Figura44: Caixa de diálogo para configurar o potenciômetro

Em Resistência (Resistance) especificamos o valor do potenciômetro.

]Em Incremento (Increment) selecione a variação mínima de resistência a ser usada.

Em Chave (Key) especificamos uma letra ou número que ao ser pressionada mudará

o valor da resistência do potenciômetro.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 26

Page 27: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Por exemplo se o valor do potenciômetro é de 1K, e o incremento é 1% significa que

ao pressionar a letra chave (ou chave +Shift ) a variação será de 10 Ohms (1% de

1000). Experimente.

Exemplo04: Para o circuito1 a seguir calcule a mínima e a máxima tensão que o

voltímetro pode indicar. Para o circuito2 calcule a mínima e a máxima corrente que

o amperímetro pode indicar. Em seguida faça a simulação dos circuitos.

Circuito 1 Circuito 2

Circuito 1 Circuito 1

Calculados Simulados Calculados Simulados

VMin VMáx VMin VMáx IMin IMáx IMin IMáx

Lâmpada Incandescente

O MultiSIM 7 tem dois tipos de lâmpadas, real e virtual a diferença é que a última

permite mudar o valor da tensão e potência. A lâmpada se encontra na caixa

Indicadores (Indicators).

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 27

Page 28: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

( a ) ( b )

( c ) ( d )

Figura45: (a) Caixa de componentes Indicadores fechada (b) Janela Seleção de

Componentes com caixa de componentes Indicadores, Família Lâmpadas Virtuais

selecionadas (c) Símbolo da lâmpada (d) Caixa de configuração da tensão e da

potência

Clicando em OK será inserida uma lâmpada virtual para a qual é possivel escolher a

máxima tensão e a máxima potência que lâmpada pode dissipar, caso seja uma

lâmpada padronizada se abrirá uma janela com uma lista onde poderemos escolher

uma lâmpada. Nesse caso não será possivel muda o valor da potência e tensão.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 28

Page 29: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Atenção que esse é um dos componentes que se danifica ao ser sobrecarregado

(aplicar uma tensão maior do que a máxima). O outro componente que pode se

danificar é o fusível.

O Fusível

O fusível é um dos elementos de proteção que existem no MultiSIM 7. Ele se

encontra dentro da caixa Miscelânes (Misc)

( a ) ( b)

Figura46: ( a ) Caixa de componentes Miscelânea (Misc) fechada ( b ) aberta com

fusível virtual selecionado

Chaves

Outro elemento muito usado é a chave. Existem diversos tipos.

Na caixa de componentes Básicos (Basic) existe uma caixa chamada de chave

(switch), figura47. Quando aberta aparecerão 5 tipos de chaves:

Controlada por Corrente (Current Controlled), Controlada por Tensão (Voltage

Controlled), Um pólo e duas posições, (SPDT), um pólo e uma posição (SPST) e

Temporizada (TDSW1). Destas as mais usada são a de um pólo e duas posições e a

de um pólo e uma posição.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 29

Page 30: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura47: Caixa de componentes Básicos com a caixa Chaves (Switch) selecionada

mostrando as chaves

As principais chaves desta caixa Chaves são:

Key = Space

Chave de um pólo e duas posições: Dando duplo clique será aberta uma caixa de diálogo que solicita que seja digitada uma letra ou

número do teclado para permitir mudar de posição. A tecla default é a barra de espaço (Space).

Key = Space

Chave de um pólo e uma posição: Para mudar de posição é necessário especificar uma chave no teclado.

Outra chaves podem ser obtidas na caixa de componentes Eletromecânicos (Electro

Mechanical).

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 30

Page 31: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura48: Caixa de componentes Eletromecânicos mostrando a caixa

Suplementares (Supplementar) selecionada

.

Uma chave também interessante é a chave rotativa de 4 posições (4POS ROTARY)

que se encontra em Suplementares (Supplementary).

Figura49: Chave rotativa de 4 posições

Você pode usar essa chave por exemplo para medir a corrente em diversos

componentes como na figura a seguir.

Figura50: Aplicação da chave rotativa

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 31

Page 32: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Circuitos de Aplicação

A seguir mais você alguns exemplos de circuitos. O arquivo do circuito se encontra

no CD e você poderá fazer o download para uma pasta de onde abrirá de dentro do

MultiSIM 7. Procure efetuar os cálculos primeiramente e depois a simulação. Tente

modificar o circuito ou refaze-lo salvando com outro nome.

Divisor de Tensão com Potenciômetro

Calcule os limites da tensão entre o curso e o terra:

a) Valor mínimo (cursor todo para baixo)= _________

b) Valor máximo (cursor todo para cima)=__________

Para efetuar a simulação abra o arquivo Figura51. (que se encontra no CD) e

indique os valores simulados:

Valor mínimo=___________Valor máximo =___________

Figura51: Divisor de tensão

Potenciômetro como Resistência Variável

Calcule os limites da corrente no circuito.

a) Valor mínimo (cursor todo para baixo)= _________

b) Valor máximo (cursor para cima)=__________

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 32

Page 33: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura52: Potenciômetro usado como resistência variável

Associação Paralelo de Resistências

Calcule as correntes no circuito:

IT=_______I1=______I2=________I3=_______

Figura53: Circuito paralelo

Medindo a Resistência Equivalente de um Circuito

Para medir a resistência usamos o Ohmímetro, o qual deverá ser inserido com o

circuito desligado de toda e qualquer fonte. Calcule a resistência equivalente do

circuito: Req=________

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 33

Page 34: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura54: Medindo a resistência equivalente de um circuito paralelo

Medindo Potência e Corrente em Quatro Resistores

Para medir a corrente e a potência em 4 resistores como na figura55 usamos uma

chave de 4 posições.

Figura55: Medindo a potência e a corrente em quatro resistores

Medindo Potência e Corrente em Quatro Lâmpadas

Calcule a corrente consumida em cada uma das lâmpadas

I1=_________I2=_______I3=_________I4=______

Use para isso a expressão P=U.I

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 34

Page 35: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura56: Medindo a potência e a corrente em quatro lâmpadas

Indique os valores de corrente calculados:

I1=_________I2=_______ I3=_________I4=______

Indique os valores de corrente medidos na simulação:

I1=_________I2=_______ I3=_________I4=______

Ponte de Wheatstone A ponte de Wheatstone é um circuito muito usado na industria, na área de

instrumentação, para medir diversas grandezas físicas (temperatura, pressão,

deslocamento, tração, torção, luminosidade e outras). Basicamente consiste

de 4 resistências das quais três são conhecidas e a quarta pode ser medida

baseado no fato de que no circuito da figura57 quando a indicação do

amperímetro for zero valerá a igualdade: R1.Rv = Rx.R3

Nessas condições podemos determinar o valor da quarta resistencia, Rx,

Rx=(R1.Rv)/R3

Procedimento: Escolha qual resistência quer medir (Rx1 ou Rx2), para isso

use a tecla B do teclado. Em seguida varie a Rv ("a" diminui e "A" aumenta)

observando o valor doa indicação no amperímetro. Quando a indicação for

mínima use o Multímetro como Ohmímetro para medir Rx, para isso use a

tecla de espaço do teclado para selecionar o Ohmímetro.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 35

Page 36: MultiSIM 7 Modulo 01

Autor: Rômulo Oliveira Albuquerque – [email protected]

Figura57: Medida de resistência usando a ponte de Wheatstone.

A precisão da medida depende da precisão do instrumento usado para zerar a

ponte, da precisão das resistências fixas e da variável.

Os tópicos vistos não são todos do MultiSIM 7, mas são suficientes para que se

possa estudar analisar estudar e construir circuitos em CC.

MultiSIM 7 – Ferramenta de Auxílio ao Ensino da Eletrônica -–Módulo 1 36