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Engenharia Eletrônica Laboratório de Eletricidade I – LE1 Laboratório de Eletrônica Digital I – LD1 Professores: Alberto Akio Shiga e WAGNER de Aguiar Experimento: 01 Título: Resistor Data da Realização: ____/____/____ Data Limite de Entrega: ____/____/____ Turma: T3 – 2º semestre de 2014 Engenharia Eletrônica 2 1. OBJETIVOS: Familiarização e utilização dos ohmímetros analógicos e digitais para a medição de resistências elétricas. 2. INTRODUÇÃO TEÓRICA: - Resistor Nos materiais condutores, que são materiais que permitem a circulação da corrente, observa-se um fenômeno cuja característica é manter uma oposição ao fluxo de corrente elétrica. Esta oposição se dá pelo motivo de os átomos deste condutor estarem de certa forma “compactados”, dificultando a passagem dos elétrons livres e reduzindo sua intensidade. A oposição depende do tipo do condutor, da espessura e tamanho dele. Para este fenômeno elétrico dá-se o nome de resistência elétrica, que é medida em (ohms), é possível também utilizar seus múltiplos como o k (quiloohm) que é mil vezes maior que o ohm e o M (megaohm) que é um milhão de vezes maior que o ohm para que possa ser representado. Em circuitos eletrônicos é totalmente imprescindível reduzir o valor da corrente elétrica a valores adequados de acordo com a necessidade. Usando-se então o fenômeno da resistência elétrica, a indústria eletrônica desenvolveu um componente capaz de reduzir o valor da corrente a valores desejáveis, permitindo assim seu controle. Este componente chama-se resistor. Os resistores são construídos normalmente com materiais como o carbono (grafite), algumas ligas como o constantan, a manganina e mesmo alguns metais. Além dos resistores de valor fixo, há também os resistores variáveis, cujo valor de resistência que apresenta entre seus terminais pode ser mudado. Engenharia Eletrônica 3 Na figura acimo podem ser vistos os símbolos dos resistores variáveis mais comuns. O potenciômetro, que é muito utilizado em controle externo como volume, balanço e em mesas de sons (potenciômetro deslizante), o trim-pot que é muito utilizado em ajustes e controles internos, dentro dos aparelhos, onde, uma vez ajustado, não há mais necessidade de mexer em seu valor, e o reostato, que é constituído geralmente de fio e que possui uma base de porcelana, pois é muito utilizado em equipamentos industriais nos quais se faz preciso o controle de correntes elevadas. Como os resistores são construídos? Os resistores são fabricados a partir de cilindro de porcelana, sobre o qual é depositada uma fina camada de carvão. Em seguida, faz-se sulcos helicoidais na superfície do carvão, de forma a se obter o valor correspondente de resistência e coloca-se os terminais de contato. A distância entre os sulcos e a sua profundidade é que determinarão a resistência do condutor. A última etapa do processo é a colocação de uma camada isolante, envolvendo o corpo do resistor e a colocação de seu valor. Hoje em dia, podem ser encontrados diversos tipos de resistores com vários valores pré-estipulados compatíveis com o mercado. Antigamente, o valor dos resistores vinha impresso em seu corpo, mas com o tempo este valor impresso apagava-se, ficando impossível a leitura do valor. Além disso, com o avanço da tecnologia e com a diminuição dos aparelhos e, é claro, dos componentes, ficava impraticável identificar o valor do resistor através de números. Para acabar com este problema foi desenvolvido um código de cores, no qual, através de faixas impressas no corpo do resistor, pode ser feita a leitura de seu valor. Para isto, basta saber o código de cores e o modo de leitura e, com isso, o valor estará ao alcance de modo muito simples. Geralmente, os resistores possuem valores elevados, que superam milhares de ohms, por exemplo. Com isso, se faz necessário a utilização de prefixos que suprimem o uso de zeros a direita do número, facilitando a leitura e indicação dos resistores. Abaixo, temos os prefixos, suas nomenclaturas e valores numéricos correspondentes: PREFIXO NOMECLATURA VALOR ( Potência de DEZ ) k QUILO 10 3 M MEGA 10 6 G GIGA 10 9 T TERA 10 12 Engenharia Eletrônica 4 Como identificar o código de cores? As figuras na página seguinte (fig. 3 e 4) ilustram o modo de leitura do resistor comum e do resistor de precisão: 4ª. Faixa -> Tolerância 5ª. Faixa -> Tolerância 4ª. Faixa -> nº. de zeros 3ª. Faixa -> nº. de zeros 3ª. Faixa -> Algarismo 2ª. Faixa -> Algarismo 2ª. Faixa -> Algarismo 1ª. Faixa -> Algarismo 1ª. Faixa -> Algarismo Exemplos: Imagine um resistor cuja primeira cor é marrom (1), a segunda é preto (0), a terceira é vermelho (dois zeros- 00) e a última cor é ouro ( 5%) : Qual o valor do resistor? É fácil. Aplicando o método acima temos então que o valor deste resistor é de: 1k +/- 5 % Um outro resistor possui as seguintes cores : a primeira cor é verde (5), a segunda é azul (6), a terceira é preto (sem zeros) e a última cor é ouro ( 5%) : Qual o valor do resistor? Aplicando mais uma vez o método temos então que o valor deste resistor é de : 56 +/- 5 % Observe agora um outro resistor. Ele possui as seguintes cores : a primeira cor é amarelo (4), a segunda é violeta (7), a terceira é ouro (ou seja, o número 47 deverá ser dividido por 10, uma vez que a cor ouro na terceira casa indica divisão por 10) e a última cor é ouro (mas agora, na quarta casa, esta cor indica tolerância do componente, ou seja, 5%) : Qual o valor do resistor ? Aplicando mais uma vez o método temos então que o valor deste resistor é de : Engenharia Eletrônica 5 4,7 +/- 5 % Agora vejamos o seguinte resistor : Ele possui o laranja (3) como primeira cor; a segunda é o preto (0), a terceira é o amarelo (4) ; a quarta cor é preto ( 0 ) e a quinta cor é o marrom ( 1 ). Podemos observar que se trata de um resistor de precisão pelo fato de possir cinco cores. Desta forma, sabemos que as três primeiras cores são números significativos. Assim, temos o número 304. A quarta cor indica o número de zeros utilizados. Como temos o preto neste exemplo, não acrescentamos nenhum zero ao número 304, ficando assim o valor do resistor definido. A quinta cor é a tolerância que, no caso do exemplo, é o marrom, ou seja, 1 %. Aplicando o método teremos então que o valor deste resistor é de : 304 +/- 1 % A seguir, temos uma tabela de código de cores para resistores: TABELA (CÓDIGO DE CORES DE RESISTORES ) COR 1º Algarismo Significativo 2º Algarismo Significativo Multiplicador Tolerância Nenhuma - - - 20 % Prata - - 10 -2 ( :100 ) 10 % Ouro - - 10 -1 ( :10 ) 5 % Preto - 0 10 0 ( Sem zeros ) - Marrom 1 1 10 1 ( 0 ) 1 % Vermelho 2 2 10 2 ( 00 ) 2 % Laranja 3 3 10 3 ( 000 ) - Amarelo 4 4 10 4 ( 0000) - Verde 5 5 10 5 ( 00000 ) - Azul 6 6 10 6 ( 000000 ) - Violeta 7 7 10 7 ( 0000000 ) - Cinza 8 8 10 8 ( 00000000 ) - Branco 9 9 10 9 ( 000000000 ) - Engenharia Eletrônica 6 - Características básicas do ohmimetro analógico O ohmímetro é um instrumento destinado à medição de resistências elétricas. Os ohmímetros comuns, geralmente, encontram-se incorporados a instrumentos que tem também a finalidade de medir corrente e tensões elétricas. Neste caso, estes instrumentos são denominados multímetros. O multímetro analógico constitui um sistema eletromecânico de medição, ou seja, internamente ao aparelho ocorre uma conversão eletromecânica de energia que possibilita a movimentação do ponteiro para a posição na escala correspondente ao valor da grandeza medida. O instrumento que utilizaremos em nossa experiência possui uma chave seletora rotativa para selecionar a grandeza a ser medida e para cada grandeza, o instrumento dispõe de diversas escalas. As posições da chave seletora rotativa disponível para a medição de resistências têm as seguintes indicações: X1, X10, X100, X1K, X10K e X1M. Estas indicações significam que o valor lido na escala deve ser multiplicado por, respectivamente, 1, 10, 100, 1000, 10000, 100000 para obter o valor da resistência ôhmica do componente que esta sendo medido. O instrumento dispõe de uma bateria interna para suprir a energia elétrica necessária para efetuar a medida. – Características básicas do ohmimetro digital As características básicas do ohmímetro digital são semelhantes as do analógico. A diferença essencial é que a grandeza medida é processada por circuitos eletrônicos e seu valor é apresentado numericamente no mostrador (“display”). O instrumento que utilizaremos em nossa experiência é o multímetro digital da marca ________________, modelo _____________. A chave seletora rotativa deste instrumento oferece seis posições para a medição de resistência. As indicações que vemos nestas posições são: 200, 2k, 20k, 200k, 2M e 20M. Estes números indicam os valores máximos de resistências que podem ser medidos em cada posição. Engenharia Eletrônica 7 O instrumento dispõe de uma bateria interna para suprir a energia elétrica necessária para efetuar a medida e para a alimentação dos seus circuitos internos. 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: Ao medir resistências com um ohmímetro, certifique-se de que o componente a ser medido esteja desconectado, em ambos os terminais de qualquer fonte energia elétrica (fontes, redes da concessionária, capacitores carregados, etc.), pois, caso contrario, isto poderá provocar danos irreversíveis ao aparelho. 3.1 – MULTIMETRO ANALOGICO a) com a chave “POWER” na posição desligada (“OFF”), verifique se o ponteiro coincide com o traço inicial esquerdo da escala. Faça as leituras com o auxilio do espelho existente no mostrador com a finalidade de diminuir o erro de paralaxe. O parafuso existente abaixo da moldura parte que contem o ponteiro serve para fazer ajuste mecânico para posicionar o ponteiro no zero á esquerda da escala. Ao ligar o aparelho (chave “POWER” na posição “ON”), o ponteiro deve permanecer na posição inicial. Caso isto não ocorra, o botão rotativo “ZERO ADJ” serve para posicionar o ponteiro adequadamente. Com a chave “POWER” na posição “ON”, o “led” verde situado à direita deve permanecer piscando. b) Conecte o cabo preto no terminal COM e o cabo vermelho no terminal V.Ω.A. Estes cabos são também denominados pontas de prova. c) Coloque a chave rotativa na posição adequada para medir a resistência escolhida e coloque os terminais das pontas de prova em curto-circuito. O ponteiro deverá ir para a Engenharia Eletrônica 8 direita, na direção do zero da escala de resistências. Utilize o botão rotativo 0Ω ADJ para posicionar o ponteiro exatamente sobre o zero da escala (cuidado com o erro de paralaxe). Cada vez que a chave seletora rotativa é mudada de posição, este ajuste deve ser repetido. d) Conecte as pontas de prova aos terminais do componente a ser medido. O valor da resistência em ohm será o produto do valor lido pelo fator multiplicador indicado pela posição da chave seletora rotativa. Observe que a escala de resistência aumenta da direita para a esquerda. 3.2 – MULTIMETRO DIGITAL a) Conecte o cabo PRETO no terminal COM e o cabo VERMELHO no terminal V/Ω. b) Coloque a chave rotativa na posição adequada para medir a resistência escolhida. c) Conecte as pontas de prova aos terminais do componente a ser medido. O valor da resistência é apresentado diretamente no mostrador (“display”) do aparelho. Caso o mostrador indique “1”, isto significa que o valor da resistência é maior do que o máximo da escala selecionada pela chave seletora rotativa. Neste caso, mude a chave de posição até que o instrumento apresente o valor da resistência. 4 - MATERIAIS UTILIZADOS a) Um multímetro analógico; b) Um multímetro digital; c) resistores: 10 Ω; 100 Ω; 330 Ω; 470 Ω; 1kΩ; 2,2kΩ; 4,7kΩ; 10 kΩ; 15kΩ; 150kΩ. 4.1 – PARTE PRATICA 4.2 – MULTIMETRO ANALOGICA Meça todos os resistores preenchendo a tabela 1 abaixo. Em cada medida, escolha a posição da chave seletora rotativa mais conveniente para a leitura e não se esquecendo de ajustar o zero da escala de resistências para cada mudança de posição da chave. Engenharia Eletrônica 9 TABELA 1 – Medidas com o multímetro analógico Valor Nominal Rn(Ω) Tolerância (%) Leitura (nº de divisões) Fator Multiplicador Resistência R (Ω) Desvio percentual ΔR% (%) 10 100 330 470 1k 2,2k 4,7k 10k 15k 150k 4.3 – MULTIMETRO DIGITAL Meça todos os resistores preenchendo a tabela 2 abaixo. Em cada medida, escolha a posição da chave seletora rotativa mais conveniente para a medida. TABELA 2 – Medidas com o multímetro digital Valor Nominal Rn(Ω) Tolerância (%) Leitura (nº de divisões) Fator Multiplicador Resistência R (Ω) Desvio percentual ΔR% (%) 10 100 330 470 1k 2,2k 4,7k 10k 15k 150k Engenharia Eletrônica 10 4.4 – POTENCIÔMETRO Para os potenciômetros abaixo relacionados identifique seus valores nominais e reais, faça ajustes próximos a metade de seu valor e efetue a medição com o multímetro. Potenciômetro Valor nominal Valor real Ajustado Vr / 2 100 Ω 10 kΩ 100 kΩ Questionário 1 – Determine a sequencia de cores para os resistores seguintes: A – 10kΩ + 5% B – 390kΩ + 10% C – 5,6kΩ + 2% D – 715Ω + 1% E – 0,82Ω + 2% 2 – O que determina o valor ôhmico em um resistor de filme carbono? 3 – Qual é o parâmetro definido por meio das dimensões físicas de um resistor? 4 – Citar uma aplicação de um resistor de fio. 5 – compare os valores medidos com os valores nominais. Calcule o desvio percentual (ΔR%) e anote os valores nas tabelas: ΔR% = ‖Vn - R‖ * 100% Vn 6 – Compare o desvio percentual (ΔR%) com a tolerância do resistor e faça comentários.7 – Comente sobre as características dos potenciômetros e suas aplicações.
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