Relatório 7 - Transistor como chave Corrigido

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NOMES: 
AMANDA CASSIOLATO BARALDI RA 140498 
MARCUS WINICIUS DE OLIVEIRA RA 141645 
ROGER NUNES DO NASCIMENTO RA 141421 
TURMA: LA1PEN3/9438 
DATA DA EXPERIÊNCIA: 05/10/15 
DATA DA ENTREGA: 19/10/15 
 
7 TRANSITOR COMO CHAVE 
 
7.1 OBJETIVOS 
 Verificar a ação do transistor como chave. 
 
7.2 INTRODUÇÃO 
 Dentre as várias formas de se utilizar um transistor, uma delas é opera-lo 
ora em seu estado de saturação e ora em seu estado de corte, tornado assim 
uma operação similar a de uma chave. 
 
7.2.1 Circuito de Controle Fotoelétrico 
 O circuito visto na figura 7.1 é constituído por um transistor bipolar de 
junção polarizado por um divisor de tensão, formado por resistores de valor fixo 
e por um LDR (resistor dependente de luz). A variação da intensidade de luz no 
LDR determina o corte ou saturação do transistor. 
 
Figura 7.1 - Circuito de controle com transistor e relé 
 
 O LDR, visto na figura 7.2, é um resistor que apresenta variação da 
resistência entre seus terminais em função da luz que incide sobre ele. 
 Quando iluminado, o LDR apresenta uma baixa resistência e no escuro, 
essa resistência é bastante elevada. 
 
Figura 7.2 - Resistor dependente de luz 
 
 
 O LDR é feito de material que aumenta a condutividade quando submetido 
à luz . Um exemplo típico do uso dos LDR’s são os circuitos de iluminação 
automática instalados nos postes de iluminação pública. 
 Outra aplicação comum deste componente é nos alarmes de passagem e 
nos contadores. Normalmente nesses circuitos coloca-se uma fonte de luz 
direcionada para o LDR. Quando algum objeto passa e bloqueia a luz, o circuito 
dispara. 
 O transistor controla a ação de um relé eletromecânico que tem contatos 
NA e NF. Relé é uma chave eletromecânica e seu modelo pode ser visto na 
figura 7.3. Uma pequena corrente flui por uma bobina no relé e cria um campo 
magnético que puxa ou afasta um contato de outro, ao cessar a corrente na 
bobina, o campo magnético também cessa, fazendo com que os contatos voltem 
para a posição original. 
 Nos relés, eletromecânicos existe uma mola que restitui a posição original. 
 Os relés podem ter contatos NA, NF ou ambos, neste caso com um 
contato comum ou central C. 
 
Figura 7.3 - Relé com contatos para correntes elevadas 
 
 
 O contato NA (normalmente aberto) é o que está aberto enquanto a 
bobina não está energizada e que se fecha quando a bobina recebe corrente. O 
NF (normalmente fechado) abre-se quando a bobina recebe corrente, ao 
contrário do NA. Na figura 7.4 verifica-se os contatos NA e NF dos relés através 
dos invólucros transparentes. 
 
Figura 7.4 - Relés com invólucros transparentes 
 
 
 Deve-se observar a limitação dos relés quanto a corrente e tensão 
máxima admitidas. Se não forem observadas essas especificações, a vida útil 
do relé estará comprometida. Na figura 7.5 está o desenho ilustrativo de um relé 
(esquerda) e a configuração mais comum dos contatos dos relés (direita). 
 
Figura 7.5 - Representação do relé e vista inferior 
 
 
7.2.2 Transistor como Porta Lógica Not (inversor) 
 O transistor trabalha como chave nos estados de corte e saturação. A 
ligação do LED entre coletor e emissor permite verificar que para a entrada em 
nível alto (5V) a tensão VCE será baixa e menor que a tensão necessária para 
que o LED acenda. Para o caso de entrada em nível baixo (0V) o transistor estará 
cortado e permitirá nessa condição que o LED acenda. 
 
Figura 7.6 - Circuito como porta lógica NOT 
 
7.2.3 Transistor como Elevador de Nível de Corrente (buffer) 
 Muitos circuitos de baixa potência não têm condições de acionar 
diretamente um dispositivo como um LED ou um relé. Uma solução para o 
problema é utilizar o transistor como um amplificador de corrente contínua. No 
circuito mostrado na figura 7.7, para um nível alto de entrada, o LED acenderá, 
pois o transistor irá saturar. 
 Para um nível de entrada baixo, o LED apagará, pois o transistor 
trabalhará no estado de corte. 
 
Figura 7.7 - Circuito como elevador de nível de corrente 
 
7.3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
7.3.1 Materiais Necessários 
1 multilab; 
1 placa experimental n°2; 
3 cabos de ligação banana-bananinha; 
2 jumpers curtos; 
1 jumper longo; 
1 placa de relé; 
1 sensor do tipo LDR; 
1 resistor de 1k

; 
1 resistor de 4,7k

; 
1 capacitor de 100
F
; 
1 resistor de 12k

; 
1 diodo emissor de luz - LED; 
1 chave on/off. 
 
7.3.2 Circuito 1 - Circuito de Controle Fotoelétrico 
 
1-Monte o circuito mostrado no multilab (figura 7.8), conectando a fonte fixa de 
15V aos pontos P6 (+) e P8 (-). 
 
Figura 7.8 - Layout controle fotoelétrico da placa experimental nº2 
 
2-Conecte o resistor de 12k

 em J8 
3-Conecte o resistor de 1k

 em J9 
4-Conecte o LDR em J10 
5-Conecte a placa de relé em J11 
6-Conecte um jumper curto em J14 
7-Conecte um jumper longo entre P9 e P10 
8-Ligue a fonte, varie a intensidade de luz sobre o LDR e verifique o que ocorre. 
 
7.3.3 Circuito 2: Transistor como Porta Lógica NOT Controlando o LED 
1-Monte o circuito mostrado no multilab conectando a fonte de tensão de 5V aos 
pontos P6 (+), P7 (+) e P8 (-). 
2-Conecte a chave on/off em J7. 
3-Conecte o resistor de 12k

 em J10. 
4-Conecte o capacitor de 100
F
em J9. 
5-Conecte um jumper em J11. 
6-Conecte um LED em J12. 
OBS: o resistor RC=180

 já está colocado na placa. 
7-Conecte um jumper entre os pontos P9 e P10. 
8-Conecte um jumper em J14. 
9-Manipule na chave on/off e verifique o que ocorre com o LED. 
 
7.3.4 Circuito 3: Transistor como Elevador de Nível de Corrente (buffer) 
1-Monte o circuito mostrado no multilab conectando a fonte de tensão de 5V aos 
pontos P6 (+), P7 (+) e P8 (-). 
2-Conecte a chave on/off em J7. 
3-Conecte o resistor de 12k

 em J10. 
4-Conecte o capacitor de 100
F
em J9. 
5-Conecte um LED em J11. 
OBS: o resistor de RC=180

 já está colocado na placa. 
6-Conecte um jumper em J14. 
7-Manipule na chave on/off e verifique o que ocorre com o LED. 
 
Responda as questões: 
a) O que significa chaveamento do transistor e quais as aplicações para 
isso? 
O chaveamento do transistor significa utiliza-lo com a função de uma 
chave, isto é, quando o transistor está saturado, é como se houvesse uma chave 
fechada do coletor para o emissor. Quando o transistor está cortado, é como 
uma chave aberta. 
Pode ser usado para o acionamento de cargas elétricas sem o 
acionamento manual, como nas chaves mecânicas. 
b) Relacione os benefícios e vantagens oferecidos pelo transistor e pelo relé. 
Podem ser acionados eletricamente, não apresenta arco voltaico no 
circuito durante a comutação, alta velocidade de comutação, são menores os 
desgastes quando os comparamos com os acionamentos manuais. 
 
c) Qual a atuação do capacitor na base do transistor nos circuitos da porta 
NOT e do Buffer? 
A inserção do capacitor na base do transistor causa um atraso para a sua 
mudança de estado, fazendo com que ele demore para passar de corte para 
saturação ou vice-versa, realizando uma rápida passagem pela região linear. Um 
efeito quando o buffer é associado a um LED, resulta que ele acenderá ou 
apagará gradativamente. 
 
Conclusão 
 
 O transistor, dispositivo semicondutor composto por três terminais 
(Base, Coletor e Emissor), possibilita utilizar a tensão entre dois de seus 
terminais para controlar o fluxo de corrente no terceiro terminal. Quando aplicado 
como chave, sua operação ocorre somente nas regiões de corte ou saturação.No estado de corte, o transistor funciona como uma chave aberta, onde a 
corrente de base IB é igual a zero, isto é, ele está desligado e não conduz corrente 
alguma. Na região de saturação, funciona como uma chave fechada do coletor 
para o emissor e a corrente de coletor é máxima, ou seja, ele está ligado e 
conduz totalmente a corrente entre emissor e coletor. 
Por meio do experimento realizado, foi possível observar a atuação do 
transistor como chave, em três tipos de montagem. No Circuito de Controle 
Luiz Fernando Vieira
Luiz Fernando Vieira
e quais as vantagens do relé?
Fotoelétrico, a variação da intensidade de luz sobre o LDR determinou o corte 
ou saturação do transistor, além da comutação dos contatos do relé, permitindo 
ou não a circulação da corrente. O Transistor como Porta Lógica Not demonstrou 
que o LED do circuito acende quando aplicado um nível baixo de tensão na 
entrada (transistor em corte), e não acende quando aplicado um nível alto de 
tensão na entrada (transistor saturado). Na configuração Transistor como 
Elevador de Nível de Corrente (buffer), o LED acendeu para um nível alto na 
entrada (transistor em saturação) e, para um nível baixo de entrada (transistor 
em corte), não ocorreu o acendimento do LED. 
Com os resultados obtidos, principalmente por meio do efeito visual (LED) 
em cada circuito, foi possível compreender a aplicação do transistor, quando 
utilizado como chave.