Relatório Prática 1 - Elt1

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ROTEIRO DE PRÁTICA LABORATORIAL
	Universidade Federal do Triângulo Mineiro
ICTE – Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica Analógica I (EAG 1) e Circuitos Eletrônicos I (ELT1)
	Experimento
01
	
	Data 10/09/2021
	Professor(es)
Lucas Pereira Pires, Dr.
	Turma
	Tema da aula
SOFTWARE DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - PSIM
	Integrantes: Geisla Aparecida de Carvalho – RA: 20181019-4
 João Ricardo Ribeiro Fávero – RA: 20181144-9
 Marcelo Nascimento Eduardo – RA: 20181085-2
	Valor:
100%
	Peso (0 – 10 pontos)
0,3 pontos
	Nota x Peso:
1. Objetivos
· Ambientar os alunos quanto ao uso de ferramentas voltadas à simulação computacional de circuitos eletrônicos, com destaque para o PSIM;
· Estimular a prática da simulação computacional como uma ação intermediária entre os levantamentos teóricos e o desenvolvimento dos protótipos laboratoriais.
2. Resumo teórico
O PSIM é um software criado em 1994 especialmente para simulação de circuitos eletrônicos de potência, podendo ainda ser utilizado para estudos de circuitos eletrônicos analógicos básicos. Sua biblioteca é bastante ampla e focada nas aplicações de eletrônica de
potência, tendo sido desenvolvido pela Powersim. Para resolução das equações e simulação dos circuitos, utiliza análise nodal e integração trapezoidal.
Este software tem integrado diversos recursos como, por exemplo, a interface de captura esquemática e o visualizador de formas de onda (Simview) completo, conseguindo retornar cálculos como valores de tensão RMS, valores de máximo e mínimo de um sinal, fator de potência, análise de espectro de frequência e diversas outras funções no próprio Simview.
O PSIM possui diversas versões que são dirigidas a públicos diferentes como estudantes, professores, pesquisadores e membros da indústria de componentes eletrônicos. Possui uma versão de estudante com recursos limitados e gratuita, sendo tal versão mais que o suficiente para a simulação dos circuitos da disciplina de eletrônica analógica 1. Em versões mais completas possui módulos extras que auxiliam nos estudos de energias renováveis (sistemas fotovoltaicos e geradores eólicos), baterias de íon-lítio, motores elétricos, transformadores, dentre outros recursos que o colocam como um dos líderes no segmento de simulação computacional no contexto da eletrônica de potência.
(a)
(b)
Figura 1: Funcionalidades do PSIM: (a) Workspace; (b) Visualização de Sinais via Simview.
3. Procedimentos
***** ETAPA 1: INSTALAÇÃO DA VERSÃO DE ESTUDANTE DO PSIM *****
a) Veja a videoaula gravada pelo professor sobre o assunto.
b) Instale a versão gratuita de estudante do PSIM conforme diretivas abaixo:
	Nesta parte, fizemos conforme orientação do professor Lucas, assistimos a videoaula para melhor compreensão e instalamos o PSIM para darmos inicio a nossa prática investigativa. 
***** ETAPA 2: CONSTRUÇÃO DO CIRCUITO NO PSIM *****
a) Inicie uma reunião no google meet (ou outro aplicativo a escolha do grupo) e grave a reunião enquanto algum membro do grupo apresenta a tela para os demais.
OBS.: Todos podem montar a prática simultaneamente em suas máquinas, apesar de apenas um integrante estar mostrando a tela.
Para esta questão, reunimos com os integrantes do grupo para o inicio da prática, o aplicativo escolhido foi o meet, o aluno João apresentou a tela para os demais discentes participantes da equipe. Então deu-se o ínicio do trabalho. E pode ser verificado através do link a seguir: https://drive.google.com/file/d/1Y4YlRL2ZidRkHHBOnY7f0ZYUWeXxSwQ/view?usp=sharing
b) Monte no PSIM o circuito amplificador com TBJ (transistor bipolar de junção) apresentado na figura 2. Obs.: Para o simulation control, defina o passo de integração em 1E-6 e o tempo total em no mínimo 200 ms.
Figura 2: Circuito amplificador com TBJ a ser simulado no PSIM.
Figura 3: Respostas de tensão esperadas EM REGIME PERMANENTE.
Após montarmos o circuito amplificador com TBJ (transistor bipolar de junção tivemos alguns obstáculos por ser a primeira vez que usamos o aplicativo PSIM, fizemos algumas tentativas para encontrarmos o passo de integração 1E-6 e o tempo total em no mínimo 200 ms. Não conseguiamos chegar ao erro, parecia que tudo estava certo até que João trocou a virgula por ponto e conseguimos plotar o circuito. Para isso, tentou-se plotar um gráfico de cada vez. 
E assim visualizarmos as formas das ondas. Logo, a entrada do circuito ela é um corrente alternada que vai de 1 a -1 centrada no zero, essa é a entrada de 1V a 100Hz. No Va encontramos 1V e no Vb depois do ganho foi para 10v e estabilizou e teve uma introdução de uma fonte de tensão linear que elevou o pico. Enquanto o circuito da Vb começaram no centro zero. Depois do transistor e da fonte de uma etapa para outra, conseguimos ver que subiu o nivel praticamente em 6 e começou a alternar em torno de 6 em vez de zero e a amplificação ficou em torno de 4, acreditamos que duplicou a amplitude da onda. 
Na Vin e na Va a amplitude encontrada foi de 1, na Vb encontramos 2 e duplicou a amplitude e o nivel aumentou por causa da fonte de tensão direta. Acreditamos que ouve uma queda de tensão. Já na saída ela não chega em -2 e sim passa de 2, acreditamos que o seu ganho é de 2 mas, o seu centro não estão em zero. 
***** ETAPA 3: Análise e discussão dos resultados *****
***** ETAPA 3: Análise e discussão dos Resultados *****
a) Com base nos resultados desta prática pede-se:
1) Analisando apenas as características das ondas de entrada (Vin) e saída (Vout) deste circuito em regime permanente (após 150 ms de tempo na simulação no mínimo), explique qual é o seu propósito básico inserindo as telas dos resultados obtidos. Não é necessário que você explique os motivos dos efeitos observados, bastando você observar os resultados com base nos aspectos das formas de onda, como por exemplo: tensão de pico, tensão eficaz, frequência e desvio de fase, refletindo sobre as diferenças apresentadas para embasar sua resposta.
Se tivermos uma forma de onda senoidal, que foi a que encontramos no experimento da prática 1, podemos expressar seus valores de diversas maneiras, uma tensão, uma corrente ou uma potência. Para cada valor atribuído encontramos o valor máximo de pico atingido em um ciclo, tanto em relação a parte positiva e negativa. Por outro lado, percebemos também ao considerarmos o valor máximo que a grandeza pico-a-pico pode atingir no semiciclo positivo e no negativo. Sua diferença nos deu o valor pico-a-pico. Para uma forma de onda senoidal que tem simetria em relação às amplitudes dos dois semiciclos, esse valor é o dobro do valor de pico. 
Já a tensão eficaz que é o mesmo que a tensão alternada equivalente a uma tensão contínua para um circuito cuja potência média gasta é a mesma nos dois casos, tanto alternada e contínua. 
Enquanto a frequência neste caso é a modulação onde o sinal da modulante interfere diretamente no valor da velocidade angular instantânea do sinal modulado. No desvio de fase de pico a onda modulada sofre diretamente desvios de fase. Assim, nossa análise foi feita através das ondas de entrada e saída. Tivemos algumas dúvidas, mas acreditamos que estamos no caminho certo e toda experiência gera conhecimento. Mesmo que errando, a nossa prática através dos vídeos revela que fomos em busca de novos saberes. 
2) Faça uma análise do efeito do resistor R1 (resistência interna da fonte) na tensão de saída (Vout) deste circuito (em outras palavras, o que ocorre ao aumentar-se ou diminuir-se seu valor?). Justifique tecnicamente sua resposta com base nos conceitos aprendidos em circuitos elétricos e enriqueça sua análise com dados numéricos de tensão de saída para diferentes valores de R1. 
	Para esta análise a R1 = 100 ohms, o que ocorre é que diminui pouca coisa, isso se dá ao nosso entendimento que a saída tem que cair, mas isso, não interfere no ganho. Ao colocarmos a resistência com valor de 1k, o Vout perdeu 2volt. Percebemos também que causou uma diminuição na entrada enquanto aamplificação da onda aumentou. Aumentamos um pouco mais a resistência para 10k, e vimos que, o circuito perde muito. Em nossa concepção o problema é a carga, ela não chega para ser amplificada. Conforme vai aumentando o valor da resistência observamos que existe uma perda muito grande do sinal de entrada.
Por fim, diga qual seria o valor ideal de R1 e, na prática, qual magnitude você espera (elevada ou baixa) para o valor de resistência interna uma boa fonte. 
Se colocarmos 5k, na entrada teremos 1v e de saída uma perda de quase 0,6 Podemos dizer que há um deslocamento de fase. Por isso, acreditamos que exista uma modelagem matemática para se calcular o valor ideal de R1, mas a priori como temos que responder um valor aproximado escolhemos entre 10 e 100 ohms, pois na prática vimos que essas resistências trará um ganho melhor talvez o dobro do esperado para que se tenha uma menor perda significativa. 
Finalizamos a prática com olhares e mentes curiosas, afinal conseguimos com êxito obter as respostas corretas ou não, caso a resposta seja negativa numa próxima investigação esperamos chegar nos objetivos propostos. Sendo assim, as figuras a seguir e o link da segunda parte do experimento compartilha o momento da pesquisa para este relatório. 
https://drive.google.com/file/d/10cqiuMuNcwk92RtP7SlbRo2VDgHpJvkb/view?usp=sharing
Figura 4: Respostas de tensão encontrada – Em Regime Permanente.
Figura 5: Circuito amplificador com TBJ a ser simulado no PSIM. Elaborado pelos alunos da UFTM
Figura 6: Reunidos para a prática 1 – Elt 1