Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Laboratório de Eletrônica - Relatório Experiência #2 Felipe Edgar Rivas Oliveira Paulo Henrique Pinheiro da Silva UFRN – DCA Engenharia de Computação Resumo – Este relatório visa descrever os circuitos com diodos praticados no segundo experimento da disciplina de Laboratório de Eletrônica e analisar os resultados obtidos em comparação com a teoria aprendida em sala de aula. I. Introdução O experimento descrito neste relatório trata de retificadores, mais especificamente o Retificador de Meia-Onda e o Retificador de Onda Completa. Primeiro será apresentada a teoria por trás dos retificadores juntamente com a especificação e a simulação dos circuitos das atividades do experimento. Na seção seguinte serão tabulados os resultados obtidos na prática e estes serão comparados com a teoria / simulação. Por fim, as conclusões obtidas com a prática. II. Teoria A maioria dos equipamentos eletro eletrônicos de uso domésticos e equipamentos utilizados em laboratórios opera com tensão contínua e menor do que 110 V. Para que esses equipamentos possam operar é necessário que a tensão da rede elétrica seja reduzida, retificada e filtrada para os valores aceitáveis pelos equipamentos. A redução da tensão da rede para os valores utilizados pelo equipamento geralmente é feito com o uso de transformadores de tensão. A etapa de retificação é realizada com o uso de dispositivos chamados diodos retificadores, e filtragem é feita com filtros que utilizam capacitores ou capacitores associados a indutores. A etapa de retificação pode ser feita por várias maneiras, dependendo do circuito escolhido. Entre estes circuitos podemos citar o circuito retificador de meia-onda, de onda completa com transformador de terminal central, o circuito retificador de onda completa em configuração de ponte de diodo, e ainda circuitos retificadores duplicadores ou multiplicadores de tensão. O experimento define 3 atividades, uma para cada tipo de retificador. Em cada atividade é pedido que se meça as tensões MAXV (tensão de pico), RPPV (tensão ripple), DCV (tensão média – nível DC) e ACV (tensão RMS) nos terminais da carga para 2 casos: inicialmente sem filtro e em seguida com filtro capacitivo. Cada experimento será simulado em software e os resultados e formas de onda de saída serão medidos através de osciloscópios e multímetros virtuais. 1) Retificador de Meia-Onda A primeira atividade do experimento mostra o funcionamento de um circuito retificador de meia-onda, cujo diagrama é exibido na figura 1. Figura 1 - Diagrama do circuito do retificador de meia-onda. No retificador de meia-onda o diodo conduz quando a fonte está polarizando o diodo diretamente, fazendo com que haja passagem de corrente durante esse semi-ciclo. No semi-ciclo seguinte o diodo está polarizado reversamente, não havendo passagem de corrente elétrica por ele. A figura 2 mostra a montagem do circuito no simulador e a tabela 1 exibe os resultados obtidos a partir da simulação. V SF CF Osciloscópio MAXV 12,1 V 10,3 V RPPV 12,1 V 60,4 mV Multímetro DCV 3,76 V 10,3 V ACV 4,65 V 30,5 mV Tabela 1 – Dados obtidos pela simulação do circuito retificador de meia-onda. A figura 3 mostra as formas de onda obtidas no osciloscópio para ambos os casos (com e sem filtro capacitivo). Figura 2 – Circuito retificador de meia-onda montado no simulador. a) b) Figura 3 – Tensão na carga para o circuito retificador de meia-onda a) sem filtro e b) com filtro. 2) Retificador de Onda Completa Transformador com Derivação Central A segunda atividade define um retificador de onda completa do tipo transformador com derivação central, descrito pelo diagrama da figura 4. Figura 4 - Diagrama do circuito do retificador de onda completa do tipo transformador com derivação central. Este circuito é construído com dois diodos ligados com um resistor de carga e com uma fonte de tensão alternada através de um transformador com derivação central. Em cada semi-ciclo um dos diodos está em condução, fazendo com que haja corrente durante os semi- ciclos positivos e os semi-ciclos negativos. A montagem e os resultados obtidos pela simulação deste circuito são apresentados na figura 5 e tabela 2, respectivamente. V SF CF Osciloscópio MAXV 12,1 V 11,9 V RPPV 12,1 V 41,0 mV Multímetro DCV 7,5 V 11,9 V ACV 3,86 V 12,1 mV Tabela 2 – Dados obtidos pela simulação do circuito retificador de onda completa com derivação central. Figura 5 – Circuito retificador de onda completa com derivação central montado no simulador. A figura 6 mostra as formas de onda obtidas no osciloscópio para os casos com e sem filtro capacitivo. 3) Retificador de Onda Completa Circuito Ponte A última atividade do experimento, cujo diagrama é apresentado na figura 7, é montar o circuito de um retificador de onda completado do tipo ponte. Figura 7 - Diagrama do circuito do retificador de onda completa do tipo ponte. Este circuito é construído com quatro diodos ligado em série com um resistor de carga e com uma fonte de tensão alternada. Em cada semi- ciclo dois diodos estão em estado de condução, fechando a malha e permitindo a passagem de corrente pelo circuito tanto nos semi-ciclos positivos quanto nos negativos. a) b) Figura 6 – Tensão na carga para o circuito retificador de onda completa com derivação central a) sem filtro e b) com filtro. A montagem do circuito no simulador é mostrada na figura 8. Na tabela 3 são tabulados os valores dos resultados obtidos. Figura 8 – Circuito retificador de onda completa com circuito ponte montado no simulador. V SF CF Osciloscópio MAXV 11,4 V 10,2 V RPPV 11,4 V 24,4 mV Multímetro DCV 6,96 V 10,2 V ACV 3,78 V 14,2 mV Tabela 3 – Dados obtidos pela simulação do circuito retificador de onda completa com circuito ponte. A figura 9 exibe as formas de onda obtidas no osciloscópio para os casos com e sem filtro capacitivo. a) b) Figura 9 – Tensão na carga para o circuito retificador de onda completa com circuito ponte a) sem filtro e b) com filtro. III. Resultados e Observações As atividades da experiência foram postas em prática e os valores resultantes foram medidos. Atividade 1 - Retificador de Meia-Onda Figura 10 – Montagem do circuito em laboratório. V SF CF Osciloscópio MAXV 12,0 V 12,0 V RPPV 12,0 V 90 mV Multímetro DCV 3,5 V 10,9 V ACV 4,5 V 23 mV Tabela 4 – Dados obtidos com a atividade 1 em laboratório. A partir da análise dos dados exibidos na tabela 4 é possível observar que DCV e ACV para o caso sem filtro apresentam valores menores que o esperado para uma onda de tensão máxima igual a 12,0 pelo fato de apenas metade da onda estar presente na saída (semi-ciclo positivo). No caso com filtro, como era de se esperar, surgiu uma tensão ripple muito baixa, da ordem de mV, que representa a descarga do capacitor durante o semi-ciclo negativo. O filtro, então, trata de manter a tensão na carga praticamente contínua (filtra o nível DC do sinal). Atividade 2 – Retificadorde Onda Completa com Derivação Central Figura 11 – Montagem do circuito retificador de onda completa com derivação central. V SF CF Osciloscópio MAXV 11,80 V 11,40 V RPPV 11,80 V 46 mV Multímetro DCV 7,1 V 11,1 V ACV 8,0 V 11 mV Tabela 5 – Dados obtidos com a atividade 2 em laboratório. Figura 12 – Forma de onda de saída do circuito da atividade 2. A partir da análise dos dados fica evidente que o retificador de onda completa possui uma saída mais estável em relação ao de meia-onda, pois o valor de sua tensão ripple é bem menor, ou seja, o sinal tem uma variação menor. Como previsto em teoria a forma de onda de saída do retificador de onda completa é composta, ao contrário do de meia-onda, apenas por semi-ciclos positivos e sem intervalo entre os mesmos. Atividade 3 – Retificador de Onda Completa do com Ponte Figura 13 – Montagem do circuito retificador de onda completa com ponte de diodos. V SF CF Osciloscópio MAXV 11,20 V 10,80 V RPPV 11,20 V 45 mV Multímetro DCV 6,6 V 10,39 V ACV 7,6 V 11 mV Tabela 6 – Dados obtidos com a atividade 3 em laboratório. Como era esperado, os dados obtidos a partir das atividades 2 e 3 são muito semelhantes, pois o objetivo do circuito é o mesmo em ambos os casos. A figura 14 exibe a forma de onda de saída do retificador de onda completa com ponte de diodos. Percebe-se ela é idêntica à gerada pela simulação (figura 9a). Com esse sinal formado apenas por semi-ciclos positivos surge um nível DC diferente de zero e que pode ser facilmente filtrado. A retificação de onda completa é mais eficiente que a retificação de meia onda, porém tem uma complexidade maior. Figura 14 – Forma de onda da atividade 3. IV. Conclusão A experiência foi bastante enriquecedora em termos de conhecimento. Com apenas 3 atividades de montagem de circuitos simples e coleta de valores foi possível verificar na prática o funcionamento dos retificadores com diodos e entender a sua importância na conversão de sinais AC em DC, muito utilizados em vários equipamentos. Como esse tipo de circuito é bastante aplicado em vários cenários do cotidiano, experiências como essa são sempre bem-vindas a fim de fixar o conhecimento adquirido em sala de aula e comprovar a veracidade da teoria. V. Referências [1] Boylestad, Robert L. & Nashelsky, Louis. “Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos”. Prentice Hall. Brasil. 2004. 672 páginas.
Compartilhar