PSI2221 – Experiência 4kogler/teaching/PSI2221/psi2221-exp4 - rev 2008-web... · CONVERSOR D / A...
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PSI2221 – Experiência 4
Prof. João KoglerLSI / EPUSP
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Dinâmica da aula
Separar o anexo II do resto da apostila (páginas 23 em diante) para entregar como relatórioPreencha com os nomes dos alunos que farão o relatório juntos
Ajuda para o relatório procurar o prof. pelaweb: [email protected] ouwww.lsi.usp.br/~kogler
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Circuitos utilizados
Circuito com transistorCircuito com transistor – para medir tensões, correntes e resistênciasCircuito divisor de tensãoCircuito divisor de tensão (dois resistores em série com uma fonte de tensão) – para avaliar a influência do multímetro na leitura de tensãoCircuito com lâmpadaCircuito com lâmpada – para verificação experimental da lei de Ohm
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Equipamentos
Placa de montagem com pinos bergstickFonte de tensão ajustávelMultímetro digital Tektronix(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Fonte de tensão ajustável (dupla)
10.00
VV II
+-- GND
15.00
VV II
+-- GND
O botão de corrente serve para ajustar o limitador de corrente máxima
+--
5 V fixaTTL
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Fonte de tensão ajustável (dupla)
+-- GND +-- GND +--
10.00
VV II
15.00
VV II
faseneutro
terra
Interligados(externamente)
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Alimentação e terra
faseneutro
terraterra
Fase 1
neutro
Fase 2
Fase 3
eletroduto
127 V
127 V
127 V 220 V
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Alimentação e terra
terra
Fase 1
neutro
Fase 2
Fase 3
127 V
127 V
127 V 220 V
Quadro de Energia
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Alimentação e terraterra
Fase 1
neutro
Fase 2
Fase 3
127 V
127 V
127 V 220 V
Transformador
Tomada de TerraQuadro de Energia
neutro
3 fases
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Alimentação e terraterra
Tomada de Terra
Haste de aterrramento(Cobre, Copperweld)
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro
Aparelho DigitalDisplay de 4 grupos de 7 segmentos e 1 grupo de 8 segmentosOs grupos de 7 segmentos exibem números de 0 a 9O grupo de 8 segmentos exibe o sinal e números de 0 a 4
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro
Aparelho DigitalDisplay de 4 grupos de 7 segmentos e 1 grupo de 8 segmentosOs grupos de 7 segmentos exibem números de 0 a 9O grupo de 8 segmentos exibe o sinal e números de 0 a 4
0101
0011
0101
0011
00001111
00
00
11
0123456789
01
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro
Leituras entre: -49999 e 49999Chamado de “4 e meio dígitos”Escalas de tensão, corrente e resistência(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de tensão DCA escala define a posição do ponto decimalExatidão: ++ (0,05% valor medido + 10 d(0,05% valor medido + 10 díígitos)gitos)Ex.: escala de 5 Volts de -4.9999 a 4.9999
Seja a leitura de 1.5 V0,05 % de 1,5 V = 0,0005 x 1,5 = 0,00075 V10 dígitos nessa escala = 0,0010 VValor = 1,5 ++ 0,00175 V
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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SINAL
Amostrador e Conversor A/D
CO
NTA
DO
R
LATC
H
CO
NV
ER
SO
R D
/ A
VIA deDADOS
COMPARADORCHAVE SÍNCRONA
CLOCK
CLOCK RÁPIDO
AMOSTRA
Período Ta
Ta
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de tensão DCA escala define a posição do ponto decimalExatidão: ++ (0,05% valor medido + 10 d(0,05% valor medido + 10 díígitos)gitos)Ex.: escala de 5 Volts de -4.9999 a 4.9999
Seja a leitura de 1.5 V0,05 % de 1,5 V = 0,0005 x 1,5 = 0,00075 V10 dígitos nessa escala = 0,0010 VValor = 1,5 ++ 0,00175 V
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de tensão DCA escala define a posição do ponto decimalExatidão: ++ (0,05% valor medido + 10 d(0,05% valor medido + 10 díígitos)gitos)Ex.: escala de 500 mV de -499.99 a 499.99
Seja a leitura de 150 mV0,05 % de 150 mV = 0,0005 x 150 = 0,075 mV10 dígitos nessa escala = 000,10 mVValor = 150 ++ 0,175 mV
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de corrente DCEscala de 500 μAExatidão: ++ (0,2% valor medido + 40 d(0,2% valor medido + 40 díígitos)gitos)Ex.: escala de 500 μA de -499.99 a 499.99
Seja a leitura de 150 μA0,2 % de 150 μA = 0,02 x 150 = 3 μA40 dígitos nessa escala = 000,40 μAValor = 150 ++ 3,4 μA
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de corrente DCEscalas de 5 mA e 500 mAExatidão: ++ (0,2% valor medido + 20 d(0,2% valor medido + 20 díígitos)gitos)Ex.: escala de 500 mA de -499.99 a 499.99
Seja a leitura de 150 mA0,2 % de 150 mA = 0,02 x 150 = 3 mA20 dígitos nessa escala = 000,20 mAValor = 150 ++ 3,2 mA
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de corrente DCEscalas de 5 mA e 500 mAExatidão: ++ (0,2% valor medido + 20 d(0,2% valor medido + 20 díígitos)gitos)Ex.: escala de 5 mA de -4.9999 a 4.9999
Seja a leitura de 1.5 mA0,2 % de 1.5 mA = 0,02 x 1.5 = 0,03 mA20 dígitos nessa escala = 0,0020 mAValor = 1,5 ++ 0,032 mA
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Multímetro – Escalas de resistênciaEscalas até 500 kΩExatidão: ++ (0,1% valor medido + 20 d(0,1% valor medido + 20 díígitos)gitos)
NUNCA USAR O OHMNUNCA USAR O OHMÍÍMETRO COM O METRO COM O CIRCUITO ENERGIZADOCIRCUITO ENERGIZADO
A
E
Multímetro
EE
ii10.00
VV II
15.00
VV IIR
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Medidas de Tensão e Corrente
vv V
Tensões são medidas com o
multímetro em paralelo com o ramo
A
ii
Correntes são medidas
com o multímetro em série
com o ramo
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Medidas de Tensão – até pág. 5
Deve haver um total de 14 fiosMontar circuito com transistor (fig.1 passo a passo – seguir o professor) – 15 minutosMedir tensões e anotar – 15 minutosMontar o circuito da fig.3 em outra parte da placa (não desmonte o anterior pois vai precisar dele depois) – 15 minutos (incluindo as medidas)
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Tensões
Tensões nodais Tensões de ramo
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Medidas de Corrente
Lembrar: para medir uma corrente épreciso abrir o circuito no ramo em que quer medir e inserir o multímetro (isto é, retire o fio e feche o circuito com o amperímetro)Faça os cálculos em casa (será preciso usar propagação de erros relativos para comparar os ganhos)Tempo desta parte – 30 minutos
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Montagem do circuito com transistor
Rb1
Rb2
emissor
basecoletor
Rc
Re
Fio conectando
o divisor da baseao circuito de saída
(este fio vai ser interrompido para
medir a corrente de base)
Divisor da baseDivisor da baseCircuito de saCircuito de saíídada
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Medidas de resistência
Não desmonte o circuitoDesconecte apenas a fonte (lembre-se: nunca medir circuito energizado)Meça as resistências com o circuito montado primeiramente (sem a fonte)Desmonte o circuito (isto é, tire os fios)Meça agora as resistências com o circuito desmontadoTempo total – 30 minutos
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Transistor – BC 547 A - npn
emissorbase
coletor
chanfro
emissor
base
coletor
N
NP
base
emissor
coletor
emissor
coletor
base
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Montagem dos circuitos
10.00
VV II
15.00
VV II
+V
T
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Lei de Ohm
V = R . IV = R . IVocê vai levantar vários pontos de um gráfico V versus ISe não houvessem erros experimentais, os pontos cairiam direitinho sobre uma reta, para um resistor linear V
IIk
Vk
Vk=R.Ik
11 pontos (Vk,Ik)
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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• Então você vai preencher uma tabela como a ao lado• Se não houvessem erros experimentais e tolerâncias xxtécnicas, os pontos cairiam direitinho sobre uma reta
• Entretanto, existem tais erros e tolerâncias• Logo,
Lei de Ohm
V
IIk
Vk
Vk=R.Ik
11 pontos (Vk,Ik)
Vk Ik0 0
1 2,1
2 4,3
3 6,7
4 8,6
5 10,6
6 12,9
7 15,1
8 17,2
9 19,4
10 21,6
Vk≠R.Ik
Rk
0
0,48
0,47
0,45
0,47
0,47
0,47
0,47
0,47
0,46
0,46
( para um mesmo valor R )
(C)2008 - João Kogler(C)2008 - João Kogler
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Lei de Ohm
V
IIk
Vk
11 pontos (Vk,Ik)
Vk≠R.Ik
Ponto ideal
Ponto real
Vk- R.Ik ≠ 0
Vk- R.Ik = εk (erro)
εk
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Lei de Ohm
11 pontos (Vk,Ik)
Vk- R.Ik = εk (erro)
Erro quadrático total: (para todos os pontos experimentais)
εtot2 = Σk εk
2
εtot2 = Σk ( Vk- R.Ik)2
V
IIk
Vk
Ponto ideal
Ponto real
εk
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Lei de Ohm
11 pontos (Vk,Ik)
Nosso objetivo é achar o valor de R que melhor retrate os pontos experimentais. Isto é, R tal que o erro seja o menor possível (mínimo) .
Podemos então pensar em minimizar o erro em relação a R:
dεtot2 = Σk (Vk- R.Ik)2
dR dRd
εtot2 = Σk ( Vk- R.Ik)2
V
IIk
Vk
Ponto ideal
Ponto real
εk
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Resistência da Lâmpada (não linear)
V
I
Resistência (lei de Ohm):
R =V
I
V
I
R
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Resistência da Lâmpada (não linear)
ΔV
ΔI
Resistência (incremental):
R =ΔV
ΔI
V
I
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Resistência da Lâmpada (não linear)
ΔV
ΔI
Resistência (incremental):
R =ΔV
ΔI
ΔI
ΔV
V
I
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Resistência da Lâmpada (não linear)
Resistência (incremental):
R =ΔV
ΔI
V
I
Resistência (lei de Ohm):
R =V
I
Diferença aceitável
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