Operação do TJB como Chave

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Departamento Acadêmico de Eletrotécnica
Engenharias Laboratório de Eletrônica 1 – ET74C
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
ROTEIRO-RELATÓRIO LAB08-OPERAÇÃO DO TJB COMO CHAVE 2
1. Objetivo: Verificar e identificar as características de funcionamento do TJB como chave na região de corte e
saturação. A polarização empregada é por divisor de tensão, ativado pelo uso de sensor de luminosidade, o
LDR (light dependent resistor) para a ativação de uma carga.
1.1. Sedimentar os conhecimentos sobre a identificação dos terminais do TBJ, níveis de tensão entre as
junções BE e BC para operação do TJB como chave pelo uso do sensor de luz, o LDR.
1.2. Verificar as características elétricas do LDR em função da luminosidade.
1.3. Identificar como a variação da resistência elétrica ocorre em um potenciômetro pelo seu emprego no
circuito de controle de ajuste do nível de luminosidade que ativa/desativa o corte/saturação.
1.4. Uso do relé eletromecânico para ativar carga em corrente alternada. Este objetivo é dependente do
desempenho das equipes na realização das atividades práticas anteriormente previstas.
2. Referencial teórico:
Vídeo contendo a operação do TBJ com o uso do LDR. Transistor 2 superb automatic light ON OFF use
LDR, without relay 5’50 em https://www.youtube.com/watch?v=TT710RNuX_0
2.1. Vídeo sobre relés eletromecânicos. Relés- O que são – Teoria, como testar, tipos e prática! Canal
Electrolab. Duração 20’38. Disponível https://www.youtube.com/watch?v=DeIUvPtdqEA. Acesso em
02/05/2022.
2.2. Vídeo sobre termistores: NTC e PTC. O básico sobre termistores NTC e PTC . Canal WRkits. Duração
10’20. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=YvkNeQoxnDI. Acesso em 02/05/2022.
2.3. Vídeo sobre diodo de roda livre ou flyback. A real função do diodo em paralelo com relés e motores.
Canal WRkits. Duração 9’16. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=0PCsef9llX8. Acesso em
02/05/2022.
2.4. Teoria transistor livro online Malvino cap 6, 7ª edição: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788580550504/pageid/198
2.5. MARQUES, Ângelo.Eduardo. B.; CRUZ, Eduardo.Cesar. A.; JR., Salomão. C. Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores. Capítulo 7.
Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788536518374/pageid/133
2.6. MALVINO, Albert.; BATES, David. Eletrônica - V1. Grupo A, 2016. 9788580555776. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580555776/. Acesso em: 01 nov. 2021.
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788580555776/pageid/255
2.7. FRANCO, Sergio. Projetos de Circuitos Analógicos. Grupo A, 2016. 9788580555530. Disponível em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580555530/. Acesso em: 01 nov. 2021. Capítulo 2 em:
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788580555530/pageid/110
2.8. Vídeo 08 – Funcionamento do Potenciômetro de minha autoria disponível em https://youtu.be/fv8n6u1-dt4
3. Material:
EXISTENTE NO LABORATÓRIO AQUISIÇÃO
01 Fonte de alimentação DC variável 02 Transistor bipolar BC 337 ou similar
01 Multímetro digital 01 LDR 10 kΩ@10 lux ou similar
Pares de pontas de prova banana-jacaré
Pares de ponta de prova banana-banana
02 Resistor de fio 1 Ω - 5 W
(Rmed- medida indireta da corrente)
Jumpers 01 Resistor de 1 kΩ ¼ W ou ½ W
01 Resistor de 10 kΩ ¼ W ou ½ W
01 Potenciômetro linear 100 kΩ
01 LED cor a escolha
01 bateria 9 V uso no MD em falta na UTFPR
4. Datasheets
4.1. Recorte datasheet BC337
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https://www.youtube.com/watch?v=TT710RNuX_0
https://www.youtube.com/watch?v=DeIUvPtdqEA
https://www.youtube.com/watch?v=YvkNeQoxnDI
https://www.youtube.com/watch?v=0PCsef9llX8
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788580550504/pageid/198
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788536518374/pageid/133
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788580555776/pageid/255
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9788580555530/pageid/110
https://youtu.be/fv8n6u1-dt4
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Figura 1- Recorte do datasheet contendo as informações dobre tensão VCE e VBE na saturação e pinagem do TJB BC337.
4.2. Datasheet LDR
http://ronja.twibright.com/datasheets/cds-resistor-pgm.pdf
Acessada em 28/09/2022
4.3. Datasheet do relé AX1RC2
https://www.metaltex.com.br/assets/produtos/pdf/ax.pdf
Acessada em 02/05/2022
4. Teoria:
4.1. Características determinantes para operação do TBJ como chave eletrônica:
Região de Saturação: Junções BE e BC diretamente polarizadas. O TJB conduz a maior corrente permissível. Isto ocorre
quando há um acréscimo muito elevado de corrente na base.
É necessário:
* Haver corrente na base
* VBE ≥ 0,7 V
Como resultado:
* Ic = Ic máxima ou de saturação
* VCE ≈ 0 V a 0,3 V
Figura 2- Comportamento e características elétricas do TBJ como chave eletrônica fechada ou na saturação.
Região de Corte: Junções BE e BC inversamente polarizadas, quando a corrente de base sofre um decréscimo, chegando a
um valor quase nulo, o TJB passa para a região de corte. Nesta região o TJB não conduz.
É necessário:
* Corrente de base ≈ 0 A
* VBE < 0,7 V
Como resultado:
* Ic ≈ 0 A
* VCE = Vcc
Figura 3- Comportamento e características elétricas do TBJ como chave eletrônica aberta ou em corte.
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4.2. Fotoresistor ou LDR – (Light Dependent Resistor ou Resistor Dependente de Luz):
Aspecto, símbolo e curva característica está indicada na Figura 4.
É um componente eletrônico que consiste numa substância sensível
à luz (sulfeto de cádmio) que permite que sua resistência aumente
ou diminua conforme a quantidade de luz que nela incide.
Assim, quanto mais escuro estiver o ambiente onde se localiza o
LDR, maior será a sua resistência elétrica.
A sua especificação é dada por uma faixa de resistência a um
iluminamento de 10 Lux. Observe o datasheet no link: Datasheet
fotoresistor.
OBS: CUIDADO AO MANUSEAR O LDR, os terminais são frágeis.
Figura 4- Curva de resposta do LDR, seu símbolo e aspecto do
componente.
4.3. Potenciômetro = resistor variável
O potenciômetro, Figura 5, é um componente apropriado para variações constantes da resistência elétrica do circuito. É um
componente que não possui polaridade.
Figura 5- a) e b) Simbologia do potenciômetro. c) Aspecto construtivo
R13=R31 resistência fixa igual ao valor do potenciômetro, por exemplo: 100 kΩ
R12 resistência variável CREScente, por exemplo: 0 Ω a 100 kΩ, ou seja, variando a haste do potenciômetro no sentido
horário a resistência aumenta.
R32 resistência variável DEcrescente, por exemplo: 100 kΩ a 0 Ω, ou seja, variando a haste do potenciômetro no sentido
horário a resistência diminui.
Dependendo do tipo do potenciômetro, faz-se necessário soldar fios flexíveis, nos terminais de conexão do potenciômetro,
conforme ilustra a Figura 6(a) abaixo. Este procedimento, além de facilitar a conexão mecânica no protoboard assegura a sua
conexão elétrica. A ilustração da Figura 6(b) é indicado para fixação em protoboard e dispensa a soldagem de jumpers.
Figura 6- Potenciômetro (a) com terminal tipo olhal. É necessário soldar jumpers. (b) terminal tipo pino. Apropriado para
encaixe em protoboard.
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http://ronja.twibright.com/datasheets/cds-resistor-pgm.pdf
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A Figura 7, apresenta o símbolo do TRIMPOT, cuja finalidadetambém é a
variação de resistência, porém o uso e construção mecânica é indicada para
aplicações em que há o AJUSTE da resistência e este valor seja mantido sem a
frequente variação da resistência durante a operação do circuito.
Observar que o símbolo contém um segmento de reta no terminal variável ao
invés da seta.
Figura 7- Ilustração comparativa entre os componentes e o símbolo do (a)
TRIMPOT e do (b) POTENCIÔMETRO.
Créditos:
http://daycom.com.br/geral/eletronica-basica-para-mecatronica-parte-1/
Para que o potenciômetro disponibilize somente a resistência variável, ou
seja, entre uma das extremidades e o terminal central é necessário curto
circuitar um dos terminais fixo com o terminal central, conforme ilustra a Figura 8.
Figura 8- Potenciômetro com os terminais curto circuitados. (a) extremidade 1 conectada com o terminal 2 OU (b)
extremidade 3 conectada com o terminal 2.
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ROTEIRO-RELATÓRIO LAB08
OPERAÇÃO DO TJB COMO CHAVE 2-ativado sensor luminosidade - LDR
Nome: Bruno Balla RA:2462532 ; Bruno Luan RA:2194961
Data da realização da experiência: 26/04/23
Data da entrega do relatório: 03/05/23 BANCADA:3
5. Preparação:
5.
5.1. Com o auxílio do multímetro digital (MD), função teste de semicondutor, identifique o tipo e os terminais
do transistor.
Modelo do TBJ BC-548
MULTÍMETRO DIGITAL
Terminal + Terminal - Leitura (mV)
1 2 680mV
1 3 1
2 1 677mV
2 3 1
3 1 1
3 2 1
Tabela 1: medidas nos terminais do TJB usando o MD função teste semicondutor.
5.2. Nesta etapa, a proposta é obter de modo empírico a resistência aproximada do LDR nas condições
escuro e claro e em duas outras condições intermediárias. Essas 4 condições estão lustradas na sequência da
Figura 9 que propõem alterar a luminosidade sobre o LDR. Desta forma coloque (a) o dedo sobre a região de
incidência da luz no componente e meça com o MD a resistência elétrica. (b)Depois afaste o dedo uns 2 cm e
meça novamente. (c)Retire o dedo e meça e por último (d) use a lanterna do celular para iluminar o LDR e meça:
OBS: CUIDADO AO MANUSEAR O LDR, os terminais são frágeis.
RLDR escuro= ___20,5KΩ_______ RLDR menos escuro1= 10KΩ
RLDR normal= 1,7KΩ RLDR luz forçada= 0,04KΩ
Figura 9- Orientação para realizar a medida da resistência do LDR de forma empírica. (a) condição escuro (b) condição menos
escuro 1 (c) condição normal 2 (d) condição luz forçada.
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5.3. Plote os valores obtidos no gráfico
RLDR = f (luz)
5.4. Movimente a haste do potenciômetro e a posicione em aproximadamente 1/3 do total de giro. Em
seguida realize as medidas de resistência com o uso do MD no terminais para preencher a Tabela 2:
R13 = 103KΩ R12=57,1KΩ R31=103KΩ R32=42,2KΩ
Tabela 2: Medidas realizadas nos terminais do potenciômetro.
Verifique se R13≈R31 É igual
Verifique se R12+R32 ≈ R13≈R31 Sim, é aproximadamente o valor de R13 E R31
5.4.1. Comente sobre a proximidade/igualdade ou não dos valores obtidos pela medida da resistências
parciais do potenciômetro:O terminal 13 mede a resistência total do potênciometro, quando medimos o
terminal 12 medimos a posição que a haste da resistência estava da esquerda para a direita, e quando
medimos o terminal 32 achamos a outra parcela da direita para esquerda, as duas precisam totalizar o
valor total do potenciomentro como ocorreu.
5.5. Interligue os terminais 1 e 2, conforme a Figura 8(a). Conecte o MD nos terminais 1 e 3 e movimente a
haste do potenciômetro no sentido horário. Descreva o que ocorreu com o valor da resistência inicial e o
comportamento ao longo da movimentação.
Conforme girou, a resistência diminuiu.
5.6. Retorne a haste para a posição original.
5.7. Interligue os terminais 3 e 2, conforme a Figura 8(b). Conecte o MD nos terminais 1 e 3 e movimente a
haste do potenciômetro no sentido horário. Descreva o que ocorreu com o valor da resistência inicial e o
comportamento ao longo da movimentação.
Conforme girou, a resistência aumentou.
6. Execução:
6. Circuito do TJB ativado pela ausência de luminosidade
6.1. Monte o circuito da Figura 10. O RmedDT auxiliará na medida indireta da corrente do LDR, enquanto RmedE será para
a medida indireta de IE.
R1 = 10 kΩ RC = 1 kΩ P1 = 100 kΩ Vcc = 12 V RmedDT=RmedE= 1 Ω/ 5 W LDR LED
6.2. Após conferir as ligações energize o circuito, observando que o knob da tensão deve estar zerado e o knob de corrente
em aproximadamente 1/3 do total.
6.3. Para verificar se o circuito está funcionando conforme desejado proceda da seguinte forma:
6.3.1. Reduza a luz que incide no LDR.
6.3.2. Caso o LED acenda, o indicativo é que o circuito está operando conforme esperado.
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6.3.3. Caso o LED não acenda:
6.3.3.1. Ainda com o circuito energizado, e o ldr no escuro, varie a resistência o potenciômetro ‘P1’ de modo que o
LED acenda.
6.3.4. Se mesmo variando a resistência do potenciômetro o LED não acendeu, repita o procedimento anterior, porém,
use um MD para monitorar a tensão VBE.
6.3.4.1. Espera-se que para o LED acender o valor de VBE deva ser ligeiramente superior a 0,7 V. Confirme se há
0,7 V entre BE.
6.3.4.2. Revise as conexões a fim de identificar o problema do mau funcionamento.
6.4. O resultado esperado é que o LED acenda se a luminosidade diminuir e apague quando aumentar a luminosidade que
incide sobre a área de captação do LDR.
6.5. Uma vez que o circuito opera conforme esperado, meça as grandezas solicitadas pela Tabela 3. Atenção na polaridade
das pontas de prova do multímetro ao medir VCB.
6.6. CERTIFIQUE-SE DE QUE O TBJ OPERA COMO CHAVE, para isso revise as características elétricas que estão apresentadas
no item 4.1. Esses valores deverão ser obtidos nas medidas.
Figura 10 – Circuito com transistor operado por LDR.
LED
ACESO
VBE=0,74V VCE=0,04V VCB=-0,68V VRC=10,05V VLED=1,96V VRmedE=0,01
V
VR10k=11,31
V
Vpot1-3=0V VLDR=0,74V VRmedDT=0V
LED
APAGADO
VBE=0,43V VCE=10,43V VCB=10,05V VRC=0V VLED=0,02V VRmedE=0V VR10k=11,54
V
Vpot1-3=0V VLDR=0,5V VRmedDT=0V
Tabela 3: Medidas realizadas no circuito do TBJ operado pela variação de luminosidade no LDR.
6.7. Após as medições, retire COM CUIDADO o potenciômetro do circuito --sem movimentar a sua haste de ajuste
e meça a resistência entre os terminais (12)-3. Rpot (12)3=103KΩ
6.8. Calcule. Os cálculos com os valores medidos devem ser apresentados:
Ic = VR1k/R1k = 10,05/1000=0,01005A
I1=IPOT = VR10k/10k =11,31/10000=0,001131A
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I1=IPOT = VP1/Rpot13 = 0/100K=0A
I2 = IRLDR = VRmeDT/1 =0/1= 0A
IE = VRmeDT/1=0/1=0A
IB = I1 – I2 =0- 0 = 0A
IB = IE - IC = 0-0,01005A=-0,01005A
β= = IC/IB = 0,01005/-0,01005 = -1
7. Questionário
7.
7.1. Descreva o funcionamento do circuito, enfatizando a luminosidade sobre o LDR com o estado de operação do
TBJ. Inclua na descrição os valores das tensões medidas da Tabela 3,sempre relacionando com a condição de
corte/saturação, estabelecendo um comparativo entre o funcionamento do item 6.1 e do item 6.7.
7.2. Calcule a o valor aproximado da resistência do LDR para a o circuito da Figura 10 na condição do led aceso.
7.3. Houve alteração no sinal da tensão medida nos terminais C e B do TJB. Em caso positivo justifique o fato
baseando-se na condição de como as junções BE e BC devem estar polarizadas para o funcionamento do TJB
como chave eletrônica e como amplificador.
7.4. Exercício 6 e 12 do Boylestad a seguirENM 8/9 RotLAB08_TJBChave2
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