Relatorio Divisores de Tensão e Corrente
27
Engenharia de Controle e Automação Divisores de tensão e corrente Lucas Teixeira Alexandre A756HE-5 EA9Q12 Michael Albert Polvere A82JAD-0 EA9Q12 Renato Araújo de Paula B030GG-7 EA9P12 Vagner Sá Teles da Silva A75097-5 EA9Q12 Abner da Silva Oliveira A78087-4 EA9Q12 Pablo dos Anjos Rodrigues B091CD-2 EA8P12 Wagner Schelepka 987132-2 EA8P12 Campinas, UNIP 2015
-
Upload
lucas-teixeira-alexandre -
Category
Documents
-
view
158 -
download
1
description
trabalho de faculdade
Transcript of Relatorio Divisores de Tensão e Corrente
Engenharia de Controle e Automação
Divisores de tensão e corrente
Lucas Teixeira Alexandre A756HE-5 EA9Q12
Michael Albert Polvere A82JAD-0 EA9Q12
Renato Araújo de Paula B030GG-7 EA9P12
Vagner Sá Teles da Silva A75097-5 EA9Q12
Abner da Silva Oliveira A78087-4 EA9Q12
Pablo dos Anjos Rodrigues B091CD-2 EA8P12
Wagner Schelepka 987132-2 EA8P12
Campinas, UNIP 2015
Engenharia de Controle e Automação
Divisores de tensão e corrente
Lucas Teixeira Alexandre A756HE-5 EA9Q12
Michael Albert Polvere A82JAD-0 EA9Q12
Renato Araújo de Paula B030GG-7 EA9P12
Vagner Sá Teles da Silva A75097-5 EA9Q12
Abner da Silva Oliveira A78087-4 EA9Q12
Pablo dos Anjos Rodrigues B091CD-2 EA8P12
Wagner Schelepka 987132-2 EA8P12
Campinas, UNIP 2015.
Trabalho realizado pelos alunos do 9º semestre de Engenharia de Controle e Automação, para a disciplina Instrumentação, visando demonstrar a funcionalidade do tema citado.
Profª Natache Arrifano Sassim.
RESUMO
Este experimento tem como finalidade mostrar circuitos condicionadores de entrada
analógica compatibilização de nível de sinal em equipamentos de aquisição de
dados. Os circuitos que foram realizados esses procedimentos são divisor de
tensão e o divisor de corrente, em cada um desse os resultados obtidos com os
aparelhos serão comparados com os valores encontrados de forma teórica.
Palavras-chave: Tensão, corrente, multisim, experimento.
ABSTRACT
This experiment is intended to show analog input conditioning circuitry signal level for
compatibilization data acquisition equipment. The circuits that these procedures were
performed are voltage divider and current divider in each of those results obtained
with the devices will be compared with the values found in a theoretical way.
Keywords: Voltage, current, multisim, experiment.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Circuito experimental de divisor de tensão. ...................................... 8
Figura 2: Circuito experimental de divisor de corrente. .................................... 9
Figura 3: Corrente circuito divisor de tensão. ........................................... 11
Figura 4: Tensão 1 circuito divisor de tensão. ............................................ 12
Figura 5: Tensão 2 circuito divisor de tensão. ............................................ 12
Figura 6: Corrente 1 circuito divisor de corrente. ......................................... 13
Figura 7: Corrente 2 circuito divisor de corrente. ......................................... 13
Figura 8: Corrente 3 circuito divisor de corrente. ......................................... 14
Figura 9: Corrente 4 circuito divisor de corrente. ......................................... 14
Figura 10: Corrente circuito divisor de corrente. ........................................ 15
Figura 11: Sinal de saída com entrada em 0 Vcc. ......................................... 16
Figura 12: Sinal de saída com entrada em 2,5 Vcc ....................................... 16
Figura 13: Sinal de saída com entrada em 5 Vcc. ......................................... 17
Figura 14: Circuito experimental divisor de tensão. ....................................... 18
Figura 15: Circuito experimental divisor de tensão, com associação de resistores em
série. .............................................................................................. 19
Figura 16: Circuito experimental divisor de tensão, com um único resistor
equivalente. ...................................................................................... 19
Figura 17: Circuito experimental divisor de corrente. ..................................... 21
Figura 18: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente ′. 21
Figura 19: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente ′ . 22
Figura 20: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente ′. 23
Figura 21: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente : ′.
..................................................................................................... 23
Figura 22: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente .24
SUMÁRIO
1.0. INTRODUÇÃO ........................................................................ 7
2.0. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .............................................. 8
2.1. Prática com circuito divisor de tensão ....................................... 8
2.2. Prática com circuito divisor de corrente ..................................... 8
3.0. DISCUSSÃO .......................................................................... 10
4.0. RESULTADOS TEÓRICOS E PRÁTICOS ...................................... 18
4.1. Circuito divisor de tensão ....................................................... 18
4.2. Circuito divisor de corrente ..................................................... 21
5.0. Conclusão ............................................................................ 26
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................ 27
7
1.0. INTRODUÇÃO
Este experimento foi feito para demonstrar o funcionamento de circuitos
divisores de tensão e corrente, usando a aplicação de resistores e o multímetro para
análise do circuito.
Através da Lei de Kirchhoff, pode-se calcular a tensão e a corrente dos
circuitos para a demonstração prática e teórica. Com um multímetro pode-se
confirmar, na prática, a lei das malhas e a lei dos nós.
8
2.0. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
2.1. Prática com circuito divisor de tensão
Para o circuito da Figura 1, calcule as tensões 12 usando
divisor de tensão.
Monte o circuito da Figura 1 e meça sua resistência equivalente
vista pela fonte.
Ajuste a tensão da fonte para 10 Vcc, estime a máxima corrente
que cada fonte deverá fornecer e ajuste a proteção de corrente para 1,5
vezes a máxima corrente.
Alimente o circuito com a fonte ajustada.
Meça as tensões 12. Compare os resultados práticos e
teóricos.
Figura 1: Circuito experimental de divisor de tensão.
2.2. Prática com circuito divisor de corrente
Para o circuito da Figura 2, determine as correntes i1, i2, i3 e i4 usando divisor de corrente.
9
Monte o circuito da Figura 2 e meça sua resistência equivalente
vista por cada fonte.
Ajuste a tensão da fonte para 10 Vcc, estime a máxima corrente
que cada fonte deverá fornecer e ajuste a proteção de corrente para 1,5
vezes a máxima corrente.
Alimente o circuito com a fonte ajustada.
Meça as correntes i1, i2, i3 e i4. Compare os resultados práticos e
teóricos.
Figura 2: Circuito experimental de divisor de corrente.
10
3.0. DISCUSSÃO
1) Comente o resultado dos valores das resistências equivalente medidas no
circuito.
Para o circuito divisor de tensão medimos uma resistência equivalente de
0,59 KΩ, e ao calcularmos temos uma resistência de 1,6KΩ. Percebe-se uma grande
defasagem entre o valor medido e o calculado, isto pode ter ocorrido devido a
precisão da ferramenta ou ainda erro ao medir.
Para o divisor de corrente medimos uma resistência equivalente de 1,125 KΩ,
e ao calcularmos temos uma resistência de 1,6KΩ. Percebe-se uma defasagem
entre o valor medido e o calculado, isto pode ter ocorrido devido a precisão da
ferramenta utilizada na medição da resistência.
11
2) Repita os dois procedimentos utilizando o simulador desenvolvido em Java
e comente as respostas obtidas comparando com as respostas do
experimento.
Divisores de tensão
Na figura 3 medimos a corrente no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 6 mA se aproxima muito do valor
simulado.
Figura 3: Corrente circuito divisor de tensão.
Na figura 4 medimos a tensão no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 6,21 V se aproxima muito do
valor simulado, mostrando certa precisão no resultado encontrado.
12
Figura 4: Tensão circuito divisor de tensão.
Na figura 5 medimos a tensão no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 3,82 V se aproxima muito do
valor simulado, mostrando certa precisão no resultado encontrado.
Figura 5: Tensão circuito divisor de tensão.
Divisores de corrente
Na figura 6 medimos a corrente no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 8,34 mA se aproxima do valor
simulado, mas com uma ferramenta mais precisa poderia se aproximar
ainda mais.
13
Figura 6: Corrente circuito divisor de corrente.
Na figura 7 medimos a corrente no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 1,13 mA se aproxima do valor
simulado, mas com uma ferramenta mais precisa poderia se aproximar
ainda mais.
Figura 7: Corrente circuito divisor de corrente.
Na figura 8 medimos a corrente no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 8310 uA está muito distante do
valor simulado, com uma ferramenta precisa poderia se aproximar do
valor simulado, mas se limitando a construção dos componentes.
14
Figura 8: Corrente circuito divisor de corrente.
Na figura 9 medimos a corrente no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 460 uA se aproxima muito valor
simulado, mas se limitando a construção dos componentes.
Figura 9: Corrente circuito divisor de corrente.
Na figura 10 medimos a corrente no simulador. Percebe-se que a
corrente que tiramos no experimento de 8,8 mA se aproxima muito valor
simulado, mas se limitando a construção dos componentes.
15
Figura 10: Corrente circuito divisor de corrente.
3) Explique como um sinal de tensão poderá ser condicionado para ter
seu nível reduzido de um range 0 - 10V para um range 0 - 5V a medido
através de um cartão de entrada analógica de um sistema de aquisição
sinais de 12 bits. Esboce o circuito para condicionamento desse sinal.
Utilizando um divisor de tensão resistivo, obteve-se uma redução
de uma tensão de entrada (sinal analógico) de 10 Vcc para 5 Vcc. Para
obtermos um condicionamento do sinal analógico para digital, utilizamos o
conversor ADC 0804 na National, ao qual é capaz de converter um sinal
de 0 a 5 Vcc em um valor binário de 8 bits, sendo demonstrado como
sinal de saída através dos leds da barra bargraph. Para simularmos a
variação do sinal analógico de entrada, utilizamos um potenciômetro, que
de modo que este é alterado, como se fosse a variação de um
transmissor, por exemplo, podendo verificar a variação da tensão através
do voltímetro, que a cada incremento ou decremento altera o valor de
saída binário.
16
Figura 11: Sinal de saída com entrada em 0 Vcc.
Figura 12: Sinal de saída com entrada em 2,5 Vcc
17
Figura 13: Sinal de saída com entrada em 5 Vcc.
18
4.0. RESULTADOS TEÓRICOS E PRÁTICOS
Neste tópico, serão demonstrados os cálculos teóricos, para os circuitos
divisores de tensão e corrente, e a comparação destes resultados em relação aos
resultados experimentais, através de uma tabela.
4.1. Circuito divisor de tensão
Para o circuito da figura abaixo, iremos calcular as tensões que ocorrem no
resistor em série de 1Ω (), nos resistores em paralelo de 1Ω e 1,5Ω () e
a resistência equivalente do circuito ( ).
.
Figura 14: Circuito experimental divisor de tensão.
Inicialmente, obteremos . Para isso, iniciamos os cálculos a partir da
associação dos resistores e em paralelo:
1
′!
1
"
1
→
1
′!
1
1"
1
1,5→
′ !1,5. 1
1 " 1,5!
1,5
25→ ′ ! 600Ω
19
Assim, obtemos o circuito da figura seguinte:
Figura 15: Circuito experimental divisor de tensão, com associação de resistores em série.
Agora, calculamos os resistores ' e ′ em série, obtendo, assim, a
resistência equivalente do circuito:
! ' " ′ → ! 1 " 600 → ! 1,6Ω
Assim, obtemos o circuito da figura seguinte, onde ! 1,6Ω:
Figura 16: Circuito experimental divisor de tensão, com um único resistor equivalente.
Para os cálculos de e , iremos, inicialmente, analisar a fig.16 para
calcularmos (:
20
Assim, podemos obter ( a partir da seguinte malha:
10 − 1. ( − 600. ( ! 0
10 − 1,6. ( ! 0
( ! 6,25*+
Agora, analisando a fig. 15, podemos obter e :
Para :
! 1. ( → ! 1. 6,25* → ! 6,25
Para :
! 600. ( → ! 600.6,25* → ! 3,75
Abaixo, temos uma tabela comparativa, com os valores teóricos e aqueles
obtidos, experimentalmente, em laboratório:
Tabela 1: Comparação dos valores teóricos e práticos para o circuito divisor de tensão.
Grandeza
física
Valor
teórico
Valor
experimental
1,60Ω 1,59Ω
6,25 6,21
3,75 3,80
21
4.2. Circuito divisor de corrente
Para o circuito da figura abaixo, iremos calcular as correntes (,(,(,( e (
que percorrem o circuito, além da resistência equivalente do circuito ( ).
Figura 17: Circuito experimental divisor de corrente.
Inicialmente, obteremos . Para isso, iniciamos os cálculos a partir da
associação dos resistores e 0 em série:
′ ! " 0 → ′ ! 100 " 2,2 → ′ ! 2,3Ω
Assim, obtemos o circuito da figura seguinte, onde ′ ! 2,3Ω:
Figura 18: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente ′.
22
Agora, calculamos a associação dos resistores e ′, em paralelo,
tornando o circuito, como mostrado na fig. 19:
1
′!
1
"
1
′→
1
′!
1
1,5"
1
2,3→
′ !1,5. 2,3
2,3 " 1,5!
3,451
3,8→ ′ !
17,25
19Ω
Figura 19: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente ′
Em seguida, calculamos a associação dos resistores e ′, em série:
′ ! " ′ → ′ ! 100 "17,25
19 → ′ !
19,15
19Ω
Assim, o circuito ficará conforme mostrada na figura 20:
23
.
Figura 20: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente ′.
Continuando, calculamos a associação dos resistores e ′, em paralelo,
tornando o circuito, como mostrado na fig. 21:
1
′!
1
150"
12,0
2→
1
′!
1
150"
19
19,15→
3 !
1502,0
2
2,0
2 " 2,85
!
,4506
27
2
89:;<=
3 !5,745
44Ω
Figura 21: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente : ′.
Por fim, calculamos a associação dos resistores ' e ′, em série, para
conseguirmos o valor de . O circuito equivalente ficará como mostrado na fig. 22:
24
!' " ′ → ! 1 "5,745
44 → !
49,745
44Ω
∴ ? 1,13Ω
.
Figura 22: Circuito experimental divisor de corrente, com resistor equivalente .
Desta forma, podemos encontrar a corrente total (, a partir da análise da fig.
22:
( !
!
102,50
!
440
49,745* → ( ? 8,845*+
Para encontrarmos ( e (, analisaremos a fig.20. Assim, teremos a seguinte
equação para a malha interna esquerda do circuito:
10 − 1. ( − 150. ( ! 0
10 − 1. 8,845* − 150. ( ! 0 → 1,155 ! 150. ( → ( ! 7,7*+
Analisando os nós do circuito, teremos:
( ! ( " (
8,845* ! 7,7* " ( → ( ! 1,145*+
25
Para acharmos ( e (, analisaremos a fig.18. Assim, teremos a seguinte
equação para a malha central do circuito:
150. ( − 100. ( − 1,5. ( ! 0
150. 7,7* − 100. 1,145* − 1,5. ( ! 0
1,0405 ! 1,5. ( → ( ? 0,694*+
Analisando o 1° nó, da direita para a esquerda do circuito, teremos:
( ! ( " (
1,145* ! 0,694* " ( → ( ! 0,451*+
Abaixo, temos uma tabela comparativa, com os valores teóricos e aqueles
obtidos, experimentalmente, em laboratório:
Tabela 2: Comparação dos valores teóricos e práticos para o circuito divisor de tensão.
Grandeza
física
Valor
teórico
Valor
experimental
1,13Ω 1,125Ω
( 8,845*+ 8,8*+
( 7,7*+ 7,9*+
( 1,145*+ 1,13*+
( 0,694*+ 0,75*+
( 0,451*+ 0,46*+
26
5.0. Conclusão
Os circuitos divisores de tensão são muito importantes na eletrônica,
possibilitando uma vasta abrangência na conversão de sinais elétricos em frações,
ou seja, pode-se trabalhar com diferentes intensidades de tensão em um mesmo
circuito.
O método utilizado normalmente é empregado na calibração padrão de até 1
GΩ, podendo ser ampliado com a utilização de circuito de guarda.
Nos divisores de corrente também se pode fazer diferentes medições quando
analisado os ramos de um circuito eletrônico, este procedimento é muito útil na
aferição de instrumentos, por exemplo, um sensor de temperatura onde temos uma
variação da resistência ôhmica de acordo com a temperatura, é possível calcular a
corrente elétrica e comparar com o valor lido em um circuito permitindo assim
verificar se o sensor está funcionado adequadamente ou se existe algum desvio nos
resultados obtidos.
Lembrando que para uma avaliação eficaz de um circuito temos que levar em
consideração o perfeito funcionamento dos instrumentos utilizados para obter os
dados de forma mais precisa, ou seja, o resultado obtido na analise não pode sofrer
influencias externas provocadas por falha do instrumento de medição isso pode
levar a um diagnostico errada quando feita a comparado com o valor calculado,
também se deve considerar erros provocados por mau contato.
Hoje em dia não da para se pensar em eletrônica sem citar os circuitos
estudados neste artigo, quer seja um sistema simples ou mais complexo o principio
será o mesmo.
27
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Balbinot, A., Brusamarello, V. J., Instrumentação e Fundamentos de Medidas,
Vol. 1, 2ª Ed., LTC, 2012.
