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Universidade Federal do Ceará Campus de Sobral Experimento I – Utilização de Instrumentos de Medição Relatório de Circuitos Elétricos I Professor: Marcus Rogério Lorena Maria Oliveira de Sousa – 0337924 28 de Março de 2015 Sobral - CE SUMÁRIO 1. OBJETIVOS DA PRÁTICA ............................................................................... 03 2. INTRODUÇÃO .............................................................................................. 03 3. MATERIAL UTILIZADO NO EXPERIMENTO..................................................... 03 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ................................................................. 04 5. RESULTADOS EXPERIMENTAIS ..................................................................... 08 6. CONCLUSÕES ............................................................................................... 11 7. REFERÊNCIAS ............................................................................................... 12 1. OBJETIVOS DA PRÁTICA Utilização do osciloscópio, gerador de sinais e multímetro. Medição dos valores das resistências, assim como, os valores das tensões e correntes pedidas. 2. INTRODUÇÃO Na análise de circuitos elétricos é importante a utilização de instrumentos de medidas elétricas. Os principais instrumentos analisados nesta prática são: o osciloscópio, no qual é possível obter a visualização e a medição de sinais elétricos variáveis no tempo; o gerador de sinais, que gera sinais elétricos e controla a forma de onda (senoidal, quadrada ou triangular), a amplitude, a frequência, a componente de tensão contínua, varredura de frequência e muito mais; e o multímetro, capaz de medir medidas elétricas como corrente, tensão, resistência, potência, capacitância e ainda verificar a continuidade de circuitos ou testar diodos. (Imagem de um Osciloscópio) Imagem de um Gerador de sinais) (Imagem de um Multímetro) 3. MATERIAL UTILIZADO NO EXPERIMENTO Osciloscópio Resistores Gerador de sinais Multímetro Cabos coaxiais Protoboard 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL PARTE 1 – Medição de componentes 1. Escolha um grupo para os valores dos componentes mostrados na tabela 1. Tabela 1 - Valores dos componentes. Grupo VF (V) R1*10³(Ω) R2*10³(Ω) R3*10³(Ω) R4*10³(Ω) R5*10³(Ω) 1 9,0 1,0 3,3 5,6 8,2 22,0 2 10,0 2,2 4,7 6,8 1,0 5,6 3 8,0 3,3 5,6 8,2 22,0 1,0 4 12,0 4,7 6,8 1,0 5,6 2,2 5 9,0 5,6 8,2 22,0 1,0 3,3 6 12,0 6,8 1,0 5,6 2,2 4,7 7 10,0 3,3 5,6 1,0 4,7 2,2 8 8,5 1,0 5,6 2,2 4,7 3,3 9 7,5 2,2 1,0 3,3 5,6 4,7 10 9,0 5,6 2,2 4,7 6,8 1,0 Figura 1 – Circuito prático. 2. Para o circuito da figura 1 e com base nos valores dos componentes para o grupo selecionado, calcule os valores indicados (RAB; V1; V2; I1eI2). 3. Monte o circuito da figura 1, com base nos valores dos componentes selecionado. 4. Através do Multímetro digital, efetue as medidas de todos os componentes e compare-os com os valores teóricos. Para sua melhor compreensão, tente sempre agrupar estes valores em uma tabela. Por exemplo, na tabela 2. Tabela 2 – Valores teóricos e práticos. VF R1(Ω) R2(Ω) R3(Ω) R4(Ω) R5(Ω) RAB(Ω) I1 I2 V1 V2 T P Erro(%) 5. Justifique eventuais diferenças encontradas e/ou faça os comentários pertinentes. PARTE 2 - Osciloscópio 1. Após ligar o osciloscópio, aguarde o procedimento de inicialização. 2. Identifique os botões de ajuste: Da base de tempo, de amplitude e de trigger. 3. Coloque o cabo de prova através do conector BNC. 4. Conecte a ponta de prova na referência 5 Vpp. 5. Ajuste o nível do trigger para fazer com que o sinal apareça parado. Quando isso aparece, significa que um sincronismo foi obtido. 6. Ajuste a base de tempo e a amplitude de forma a obter um sinal de fácil observação. 7. Após o ajuste anterior, identifique os valores adotados para a base de tempo e para a amplitude. Os valores encontrados correspondem ao valor de cada subdivisão: horizontal - base de tempo, vertical - amplitude. 8. Através do osciloscópio identifique os valores da amplitude e do período para o sinal observado. Calcule a frequência do sinal. 9. Altere a base de tempo e o ajuste de amplitude para tentar obter maior precisão na medida PARTE 3 – Gerador de sinais 1. Com o equipamento desligado. Identifique as diversas partes e ajustes do gerador: Ajustes de frequência, amplitude do sinal e forma de onda. 2. Apenas agora, ligue o gerador de sinal. 3. Ajuste o controle de amplitude para o mínimo. 4. Ajuste a frequência para 2000Hz 5. Selecione a forma de onda para triangular. PARTE 4 – Osciloscópio e gerador de sinais 1. Conecte o cabo (boca de jacaré) ao gerador. 2. Conecte as pontas de prova do osciloscópio as do cabo do gerador de sinais, respeitando a polaridade. 3. Aumente, muito devagar, a amplitude do sinal, através do botão de controle de amplitude do gerador de sinal e observe o sinal no osciloscópio. 4. Sincronize se necessário (através do trigger). 5. Ajuste a amplitude do sinal de forma a obter 1 Vpp. 6. Meça o período do sinal e calcule a frequência. 7. Altere os ajustes de amplitude e de base de tempo para obter maior precisão. PARTE 5 – Medidas de sinais Execute as medidas abaixo, preencha a tabela 3 com os valores das formas de ondas pedidas: Tabela 3 – Valores. Período Frequência Amplitude Forma de onda Teórico Prático Teórico Prático Pico Pico-a- Pico Triangular 1 800 Ηz 1 Vƿ Triangular 2 16,66 ms 1 Vƿ Senoidal 1 50 Ηz 0,5 Vƿƿ Senoidal 2 250 µs 0,75 Vƿƿ Quadrada 1 0,2 ms 3 Vƿ Quadrada 2 130µs 1,5 Vƿ 1,5 Vƿƿ PARTE 6 – Questões para o relatório 1. O multímetro pode ser usado para identificar continuidade de um fio (desenergizado), como deve-se proceder? Para medida de resistências deve- se calibrar o equipamento, como deve-se proceder? 2. Simular o circuito utilizando o software PSpice, medidas correntes e tensões em cada elemento resistivo do circuito de acordo com a figura 3. 3. Faça uma tabela comparativa com os valores medidos da figura 3 (parte 1) e os valores simulados no software. 4. Apresente todos os esboços das formas de ondas obtidas (parte 5). 5. Mostre a tabela comparativa de todos valores obtidos e calculados (parte 5, tabela 3). 6. Explique as diferenças entre os valores da tabela comparativa (parte 5, tabela 3). 6. RESULTADOS EXPERIMENTAIS PARTE 1: 1) Grupo 5 foi o escolhido para a realização da prática: VF (v) R1 (kΩ) R2 (kΩ) R3 (kΩ) R4 (kΩ) R5 (kΩ) 9 5,6 8,2 22,0 1,0 3,3 2) (V = R.i) Rab = 15,387 k i1 = 0,585 mA i2 = 0,413 mA V1 = 3,784 v V2 = 0,413 v 3) Imagem do circuito montado. 4) Erro(%) = [valor(T-P)/valor(T)]*100 VF(v) R1(kΩ) R2(kΩ) R3(kΩ) R4(kΩ) R5(kΩ) RAB(kΩ) I1(mA) I2(mA) V1(v) V2(v) T 9 5,6 8,2 22 1,0 3,3 15,380,585 0,413 3,784 0,413 P 9,1 5,59 8,07 21,61 0,995 3,289 15,37 0,582 0,43 3,78 0,415 Erro(%) -1,1 0,178 1,58 1,77 0,5 0,33 0,065 0,512 -4,11 0,105 -0,48 5) As diferenças dos valores encontrados podem estar relacionadas pela falta de precisão e exatidão dos instrumentos de medidas utilizados, erros no processo de medição e coleta de dados da experiência ou até mesmo ocorrência de interferências sobre os sinais medidos. PARTES 3 E 4: A forma de onda triangular no osciloscópio. PARTE 5: A tabela é preenchida de acordo com os valores observados na prática, e também pela equação (f = 1/T). Período Frequência Amplitude Forma de onda Teórico Prático Teórico Prático Pico Pico-a- Pico Triangular 1 1,25 ms 1,24 ms 800 Ηz 801,8 Hz 1 Vƿ 17,2 Vpp Triangular 2 16,66 ms 16,68 ms 60,024 Hz 59,95 Hz 1 Vƿ 17,2 Vpp Senoidal 1 0,02 s 0,0191 s 50 Ηz 52,25 Hz 0,5 Vp 0,5 Vƿƿ Senoidal 2 250 µs 245,4 µs 4 kHz 4,07 kHz 18 Vp 0,75 Vƿƿ Quadrada 1 0,2 ms 0,197 ms 5 kHz 5,06 kHz 3 Vƿ 19,4 Vpp Quadrada 2 130 µs 151 µs 7,7 kHz 7,6 kHz 1,5 Vƿ 1,5 Vƿƿ PARTE 6: 1) O multímetro pode ser usado para identificar a continuidade de um cabo/fio (desenergizado), para isso deve-se proceder como na medida da resistência de um resistor, ou seja, se o cabo/fio estiver partido o valor mostrado pelo instrumento será infinito. É importante lembrar que antes da medição de resistências deve-se calibrar o instrumento, curtocircuitando as ponteiras e ajustando o instrumento no zero. Isto é possível através de um botão de calibre. No modo da resistência quando os terminais das ponteiras são tocados o instrumento deve indicar um valor zero e quando as ponteiras não se tocarem deve indicar um valor de resistência infinita. 2) (OBS: Não consegui instalar o PSpice) 3) (OBS: Não consegui instalar o PSpice) 4) Esboços das formas de ondas obtidas: (Imagem da forma de onda Triangular) (Imagem da forma de onda Quadrada) (Imagem da forma de onda senoidal) 7. CONCLUSÕES Nesta prática aprendemos algumas caraterísticas de certos instrumentos que são usados em diferentes medições. É importante conhecer de que forma vamos usar os instrumentos como o multímetro, osciloscópio e gerador de sinais, pois se lhe damos um uso indevido, podemos danar dito instrumento ou obter cálculos inexatos que possam modificar o trabalho que estejamos fazendo. Juntos esses instrumentos de medição são capazes de contribuir para uma análise segura e confiável dos problemas de análise de circuitos e de muitos outros problemas de outras disciplinas. 8. REFERÊNCIAS Prática realizada em 27/03/2015 http://fisica.uc.pt/data/20022003/apontamentos/apnt_115_1.pdf Fundamentos de Análise de Circuitos Elétricos - David E. Johnson – 4º Edição.
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