Relatório 4 PDFE - Mauricio Hoffman

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Aluno: Mauricio Hoffman
Matrícula: 160138574
Data: 23 de fevereiro de 2022
Universidade de Brasília
Prática de Física dos Dispositivos Eletrônicos
Lab 4 - LDR
Objetivo
Este experimento tem como objetivos realizar uma introdução ao
comportamento de um LDR (Resistor dependente de luz), bem como e o ajuste do
seu modelo físico em função da intensidade de luz incidente de um LED.
Materiais Utilizados
Os materiais utilizados para o experimento foram os seguintes:
- Duas Fontes DC: Minipa MPL-1303M
- Dois Multímetros Digitais: Minipa ET-1100
- LED Vermelho (5mm); LDR (7mm)
- Resistor de 10 Ohms (1W)
Procedimentos experimentais e dados obtidos:
Circuito 1
1) No circuito 1 da Figura acima, foram efetuadas medidas variando a tensão
V2 e preencha a tabela com um multímetro no modo ohmímetro, medindo a
resistência RLDR, e com outro multímetro no modo voltímetro, medindo a tensão
VR2 sobre o resistor R2. Plote o gráfico RLDR vs. ILED (Com: ILED = I2 = VR2 /R2)
ajustando a curva do modelo proposto no mesmo gráfico, usando o programa
SCILAB exemplo LED_LDR_MQ_1.sce.
Foi fornecida a seguinte tabela de dados pelo professor:
VR2 alvo [V] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
VR2 [V] 0,0m 0,505 1,020 1,502 2,00 2,48 3,01
RLDR [Ω] 0,65M 1158 684 525 433 380 339
Resposta:
O gráfico obtido utilizado o software Scilab, utilizando os dados fornecidos
pela tabela, foi o seguinte
2) No circuito 2 da Figura abaixo, foi medida a tensão da fonte V1, que deve
permanecer constante em 12V. Varie a tensão da fonte V2. Meça as tensões VR2 e VR1.
Calcule os outros valores preenchendo toda a tabela, usando a quantidade correta de
dígitos significativos. V1 = 12,21V +-5v
Circuito 2
Resposta:
Após feitos os cálculos pedidos, Foi obtida a seguinte tabela de dados do
experimento :
VR2 alvo [V] VR2 [V] VR1 [V] ILED [A] VLDR [V] ILDR [A] GLDR [S]
0,0 0,0m 66,7m 0,000000 12,143 0,000068 0,000006
0,5 0,509 5,37 0,000520 6,840 0,005435 0,000795
1,0 1,048 7,06 0,001070 5,150 0,007146 0,001388
1,5 1,522 7,80 0,001555 4,410 0,007895 0,001790
2,0 2,02 8,30 0,002063 3,910 0,008401 0,002149
2,5 2,51 8,65 0,002564 3,650 0,008755 0,002459
3,0 3,04 8,94 0,003105 3,270 0,009049 0,002767
3) Modifique o programa SCILAB exemplo LED_LDR_MQ_1.sce para
ajustar o modelo físico matemático da condutância GLDR [Siemens] em função da
corrente ILED [A] pelo método dos mínimos quadrados, com os dados da tabela do
item-2. Plote o gráfico de dispersão com a curva do modelo ajustado. Calcule o
EQMP (Erro Quadrático Médio Percentual) e justifique se o modelo adotado é
adequado. Rejeite o ponto onde o LED está apagado (ILED = 0), que não se
encaixa no modelo proposto, antes de fazer o ajuste. Lembre-se que GLDR = 1 /
RLDR. Junto com o relatório, faça o upload do novo programa denominado
LED_LDR_MQ_2.sce.
Resposta:
O gráfico obtido utilizado o software Scilab, utilizando os dados fornecidos
pela tabela, foi o seguinte
Já o erro quadrático médio obtido foi de 0.0086444, por ser um erro baixo,
comprova-se e valida que o modelo escolhido é sim adequado. Abaixo um print do
erro quadrático médio obtido pelo Scilab.
4) Questionário:
a) Pesquise os diferentes tipos de materiais que são usados na construção de
LDRs sensíveis especificamente à luz nos comprimentos de onda das
regiões do infravermelho, do visível e do ultravioleta. Cite as suas
referências.
Resposta:
Normalmente os LDRs são feitos a partir de sulfato de cadmio (CdS), porque
este elemento é o que mais se aproxima da sensibilidade humana no espectro da
luz visível. Vários outros materiais também são utilizados para confeccionar LDRs,
tais como seleneto de cádmio (CdSe), sulfeto de chumbo (PbS) e seleneto de
chumbo (PbSe).
Gráfico do espectro visível
Fonte:https://www.electricalelibrary.com/2017/08/04/ldr/
Laboratório 4: https://www.youtube.com/watch?v=TB9mhtOzVHE
b) Qual dos dois circuitos usados (Figura-1 ou Figura-2) ofereceu dados mais
precisos para o ajuste dos seus respectivos modelos propostos? Justifique a
sua resposta.
Resposta:
O circuito 2 apresentou dados mais refinados, e um erro quadrático médio
condizente, mostrando assim ser um modelo preciso para os ajustes.
https://www.electricalelibrary.com/2017/08/04/ldr/
EC4 - Laboratório 4
Considere o LDR utilizado no laboratório. Trata-se de componente de dois terminais
com resistência controlada pelo fluxo de fótons incidentes na sua superfície de
captura. Lembrando que neste experimento não houve variações significativas de
temperatura pelo Efeito Joule, responda:
(i) Estabeleça um Modelo Elétrico simples para os LDRs, considerando
também a capacitância parasita (“em paralelo”) observada entre os seus terminais,
resultante da capacitância interdigital, existente entre os “dedos” dos contatos
metálicos na superfície do componente. Apresente o circuito equivalente deste
componente.
Resposta:
A capacitância parasita ocorre quando existe a proximidade entre dois
condutores elétricos carregados, e que, existe uma diferença de potência entre
esses dois condutores. Para evitar a capacitância parasita, deve-se utilizar
componentes com terminais mais curtos possíveis.
O modelo que relaciona as propriedades físicas presentes em um circuito
com LDRs pode ser o seguinte:
𝐼𝑙𝑑𝑟 = [(𝐶1√𝐼𝑙𝑒𝑑 ) + 𝐶2]𝑉𝑙𝑑𝑟
O circuito redesenhado com a inserção de um capacitor, afim de tenta
reduzir a influência capacitância parasita.
(ii) Considere a possibilidade do par LED-LDR, como proposto no circuito da
Figura-2, ser usado para amplificar sinais AC, com ganhos efetivos de tensão, de
corrente e de potência elétrica, estabelecendo um Arranjo Experimental para
demonstrar a viabilidade desta possibilidade. Apresente o esquemático do circuito.
Resposta:
A variação de brilho do led nesse caso funcionaria como um mecanismo
para que a resistência do LDR varie de acordo com a alteração do mesmo. E
proporcionando assim um aumento ou redução de tensão corrente e potência.
Um exemplo prático de um circuito utilizando o ldr, seria um sistema de
iluminação automático que, ao identificar que o led está apagado, e assim
reduzindo-se a presença de luz, ele acenda uma lâmpada de uma casa.Com o led
aceso, a lâmpada se apague.
O esquema ficaria da seguinte forma: