Fica a Critério do Guru

RELATÓRIO DE PRÁTICA Leandro Souza Ferreira47028617 RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ELETRÔNICA BÁSICA E DE POTÊNCIA DADOS DOA ALUNOA NOME Leandro Souza Ferreira MATRÍCULA47028617 CURSO Engenharia Elétrica POLO Santa Cruz PROFESSORA ORIENTADORA Gustavo Jose Luna ORIENTAÇÕES GERAIS O relatório deve ser elaborado individualmente e deve ser escrito de forma clara e concisa O relatório deve conter apenas 01 uma lauda por tema Fonte Arial ou Times New Roman Normal e Justificado Tamanho 12 Margens Superior 3 cm Inferior 2 cm Esquerda 3 cm Direita 2 cm Espaçamento entre linhas simples Título Arial ou Times New Roman Negrito e Centralizado Atenção desenvolva as respostas de maneira resumida mas garanta que todo o conteúdo necessário foi abordado Para essa atividade é obrigatório a indicação de referência bibliográfica RELATÓRIO ATIVIDADES PRÁTICAS 1 MANEJOS EM CORRENTE CONTÍNUA I O CONVERSOR BUCK Desenvolva um relatório da aula prática de manejos em corrente contínua I Nessa aula devem ser apresentados a montagem do circuito cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito os cálculos envolvidos e fotos da prática em si RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADE PRÁTICA 2 MANEJOS EM CORRENTE CONTÍNUA II O CONVERSOR BOOST Desenvolva um relatório da aula prática de manejos em corrente contínua II Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si ATIVIDADES PRÁTICAS 3 ACIONAMENTO ANALÓGICO DE CHAVES ESTÁTICAS MOSFETS A TRANSISTORES Desenvolva um relatório das aulas práticas de acionamento analógico de chaves estáticas Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si ATIVIDADES PRÁTICAS 4 ANALISANDO O CICLO DE TRABALHO COM OSCILOSCÓPIOS Desenvolva um relatório das aulas práticas de ciclo de trabalho com osciloscópios Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADES PRÁTICAS 5 ACDC RETIFICAÇÃO EM PONTE COMPLETA Desenvolva um relatório das aulas práticas de retificação em ponte completa Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si ATIVIDADES PRÁTICAS 6 DCAC A INVERSÃO DA TENSÃO CONTÍNUA PARA ALTERNADA Desenvolva um relatório das aulas práticas da inversão da tensão contínua para alternada Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si RELATÓRIO DE PRÁTICA Leandro Souza Ferreira47028617 RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ELETRÔNICA BÁSICA E DE POTÊNCIA DADOS DOA ALUNOA NOME Leandro Souza Ferreira MATRÍCULA47028617 CURSO Engenharia Elétrica POLO Santa Cruz PROFESSORA ORIENTADORA Gustavo Jose Luna ORIENTAÇÕES GERAIS O relatório deve ser elaborado individualmente e deve ser escrito de forma clara e concisa O relatório deve conter apenas 01 uma lauda por tema Fonte Arial ou Times New Roman Normal e Justificado Tamanho 12 Margens Superior 3 cm Inferior 2 cm Esquerda 3 cm Direita 2 cm Espaçamento entre linhas simples Título Arial ou Times New Roman Negrito e Centralizado Atenção desenvolva as respostas de maneira resumida mas garanta que todo o conteúdo necessário foi abordado Para essa atividade é obrigatório a indicação de referência bibliográfica RELATÓRIO ATIVIDADES PRÁTICAS 1 MANEJOS EM CORRENTE CONTÍNUA I O CONVERSOR BUCK Desenvolva um relatório da aula prática de manejos em corrente contínua I Nessa aula devem ser apresentados a montagem do circuito cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito os cálculos envolvidos e fotos da prática em si RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA O conversor Buck é um dos circuitos essenciais na eletrônica de potência sendo amplamente utilizado em diversas aplicações desde carregadores de dispositivos móveis até fontes de alimentação industriais Sua função principal é reduzir a tensão de entrada para um nível mais baixo na saída garantindo eficiência energética e estabilidade no fornecimento de energia para diferentes tipos de equipamentos Também conhecido como conversor abaixador ou stepdown esse circuito opera convertendo uma tensão contínua mais alta em uma tensão contínua de menor valor Sua fonte de alimentação pode ser uma bateria um painel solar um retificador entre outras opções O objetivo principal do conversor Buck é fornecer uma saída com tensão regulada e estável evitando danos aos componentes eletrônicos conectados a ele A configuração básica desse conversor inclui um transistor chaveador que opera por meio de um sinal PWM modulação por largura de pulso e um filtro LC composto por um indutor e um capacitor O transistor liga e desliga rapidamente resultando em uma tensão pulsada na entrada do filtro Esse filtro tem a função de suavizar as variações da tensão transformandoa em uma saída contínua e reduzindo os ruídos de alta frequência Para entender o funcionamento de um conversor Buck é essencial analisar suas etapas de operação Vamos considerar que o circuito está operando em regime permanente ou seja a tensão de saída permanece constante e a corrente que circula pelo indutor nunca atinge valores negativos Na Figura 2 são apresentados os trajetos percorridos pela corrente elétrica nas duas fases do funcionamento do conversor quando o interruptor está fechado e quando está aberto Além disso a ilustração também mostra os principais oscilogramas destacando as formas de onda de tensão e corrente em pontos estratégicos do circuito RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA O funcionamento do conversor Buck é baseado na modulação por largura de pulso PWM onde um sinal de onda quadrada com frequência fixa tem sua largura de pulso ajustada para regular a tensão de saída Durante o período em que a chave está fechada chamado de tₒₙ a tensão na entrada do filtro é equivalente à tensão de entrada E e a corrente no indutor começa a aumentar Quando a chave abre a tensão na entrada do filtro cai para zero e o diodo entra em condução permitindo que o indutor continue fornecendo energia para a carga descarregando gradualmente O ciclo de trabalho D do conversor é definido como D tₒₙ T A tensão média na saída pode ser determinada analisando a variação de tensão sobre o indutor Durante tₒₙ essa tensão é dada por E V enquanto no restante ₒ do período assume o valor V Como a tensão média no indutor deve ser zero no ₒ regime permanente temos E Vo tₒₙ Vo T tₒₙ Substituindo tₒₙ D T e dividindo ambos os lados por T obtemos a equação que define a tensão de saída do conversor Vo E D RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Isso significa que a tensão média de saída do conversor Buck é proporcional à tensão de entrada multiplicada pelo ciclo de trabalho D Dessa forma é possível controlar a saída do conversor ajustando a razão entre o tempo ligado tₒₙ e o período total T da modulação PWM Cálculo do Ripple de Corrente e Tensão Para determinar o ripple de corrente no indutor analisamos a equação que rege seu comportamento durante o intervalo em que a chave do conversor permanece ligada tₒₙ L ΔIL tₒₙ E V ₒ Substituindo as expressões V E D e t ₒ ₒₙ D T obtemos ΔIL E D 1 D f L onde f representa a frequência do PWM também chamada de frequência de chaveamento Além disso a ondulação de tensão na saída do conversor pode ser determinada analisando a corrente no capacitor A equação que expressa o ripple de tensão é dada por ΔV ΔIL 8 f C ₒ Com as equações que descrevem o comportamento do conversor Buck é possível entender seu funcionamento No entanto para projetar um circuito voltado para uma aplicação específica é necessário reorganizar essas equações A partir das expressões do ripple de corrente e de tensão podemos obter fórmulas que auxiliam na escolha dos componentes reativos do circuito C ΔIL 8 f ΔV ₒ L E D 1 D f ΔIL Nesses casos os valores de ripple são parâmetros de entrada definidos pelo projetista Além disso para a correta especificação dos semicondutores do conversor é necessário considerar as condições de operação Tanto o transistor quanto o diodo devem suportar uma tensão máxima igual à tensão de entrada E No que se refere à corrente o transistor conduz a corrente do indutor durante tₒₙ enquanto no restante do período essa corrente é zero O diodo por sua vez conduz a corrente complementar ao funcionamento do transistor Assim podemos definir RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA IT IL D ID IL 1 D O conversor Buck pode operar em diferentes modos dependendo da carga conectada e das características de seus componentes O modelo matemático apresentado até agora considera que a corrente no indutor nunca atinge valores negativos caracterizando o Modo de Condução Contínua CCM Continuous Conduction Mode No entanto quando a carga do conversor é reduzida a corrente no indutor pode tentar se tornar negativa Como o diodo de rodalivre não permite condução reversa o conversor entra em uma fase onde a corrente permanece em zero por um período de tempo Esse comportamento define o Modo de Condução Descontínua DCM Discontinuous Conduction Mode Nesse regime a equação V E D deixa de ser válida tornando a tensão de saída ₒ mais dependente da carga Além disso para um mesmo ciclo de trabalho a saída no DCM tende a ser mais elevada do que no CCM o que pode comprometer a regulação do conversor em aplicações sem controle de malha fechada Para determinar em qual modo de operação o conversor está funcionando é comum analisar a condição crítica que representa o ponto de transição entre CCM e DCM ou seja quando a corrente no indutor atinge exatamente zero Nesse contexto definimos um parâmetro denominado K calculado por K 2 L f R onde R representa a resistência de carga No caso do conversor Buck a condição crítica ocorre quando K 1 D Se K 1 D o conversor opera no Modo Contínuo CCM enquanto se K 1 D a operação ocorre no Modo Descontínuo DCM A Figura 3 ilustra os três modos de operação do conversor Buck destacando suas principais características e equações típicas RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Fora realizada a ontagem de um conversor Buck genérico no Proteus e Obtido a sua corrente e Tensão de saída RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADE PRÁTICA 2 MANEJOS EM CORRENTE CONTÍNUA II O CONVERSOR BOOST Desenvolva um relatório da aula prática de manejos em corrente contínua II Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si A configuração típica de um conversor Boost é ilustrada na Figura 1 Assim como o conversor Buck o conversor Boost é composto por quatro elementos fundamentais um interruptor de potência ativo S1S1S1 um diodo de potência D1D1D1 um indutor LbLbLb e um capacitor CoCoCo Funcionamento do Conversor Boost O funcionamento desse conversor baseiase no acionamento do interruptor S1S1S1 que pode estar em dois estados conduzindo ou bloqueado Dessa forma sua análise pode ser dividida em duas fases operacionais Seja DDD a razão cíclica e TsTsTs o período de comutação do sinal PWM então Fase 1 S1S1S1 conduzindo DTsD cdot TsDTs Durante esse intervalo a corrente flui diretamente através do indutor LbLbLb armazenando energia no campo magnético O diodo D1D1D1 encontrase reversamente polarizado impedindo a transferência de energia para a carga Fase 2 S1S1S1 desligado 1DTs1 D cdot Ts1DTs Quando S1S1S1 se desliga a energia armazenada no indutor é transferida para a saída através do diodo D1D1D1 aumentando a tensão aplicada à carga RoRoRo Esse comportamento permite que a tensão de saída VoVoVo seja superior à tensão de entrada VinVinVin tornando o conversor Boost essencial para aplicações que demandam elevação da tensão de alimentação RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA A primeira fase da operação do conversor Boost ocorre quando o sinal PWM assume nível alto ativando o interruptor S₁ e estabelecendo sua condução Essa situação é ilustrada na Figura 2 Comportamento do Circuito O diodo D₁ entra em polarização reversa impedindo a condução de corrente através dele A fonte de entrada Vin transfere energia diretamente para o indutor Lb causando um aumento na corrente iL O capacitor Co assume a função de fornecimento de energia para a carga Ro resultando em uma redução gradual da tensão de saída Vo Expressões Matemáticas 1 Tensão no Indutor vL t Vin Essa equação indica que enquanto S₁ está conduzindo a tensão aplicada ao indutor é igual à tensão de entrada 2 Corrente no Capacitor iC t Io Vo Ro RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Aqui a corrente do capacitor é negativa pois ele está fornecendo energia para a carga Ro resultando em uma descarga progressiva Essa etapa do ciclo de funcionamento do conversor Boost é essencial para o armazenamento de energia no indutor permitindo que a fase seguinte forneça uma tensão de saída superior à de entrada Quando o sinal PWM assume nível baixo o interruptor S₁ é desativado interrompendo sua condução Com isso o diodo D₁ se polariza diretamente permitindo a passagem de corrente proveniente do indutor A Figura 3 ilustra essa etapa do funcionamento do conversor Boost Comportamento do Circuito O diodo D₁ entra em condução criando um caminho para a corrente iL O indutor libera a energia acumulada na fase anterior reduzindo gradativamente a corrente iL A energia armazenada no indutor é transferida tanto para o capacitor Co quanto para a carga Ro Como resultado o capacitor se recarrega e a carga continua sendo alimentada Expressões Matemáticas 1 Tensão no Indutor vL t Vin Vo RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Essa equação indica que a tensão no indutor agora corresponde à diferença entre a tensão de entrada Vin e a tensão de saída Vo 2 Corrente no Capacitor iC t iL t Io iL t Vo Ro Durante essa etapa a corrente do capacitor é influenciada pela corrente do indutor subtraída da corrente fornecida à carga Essa fase é essencial para garantir que a tensão de saída seja maior que a tensão de entrada caracterizando o princípio de operação do conversor Boost A Figura 4 ilustra as principais formas de onda do conversor Boost Durante a primeira etapa de operação o interruptor conduz a corrente do indutor iSiLiS iLiSiL enquanto o diodo permanece em estado de bloqueio iD0iD 0iD0 Na segunda etapa o comportamento se inverte o diodo entra em condução e passa a suportar a corrente do indutor enquanto o interruptor é desligado Ambos os semicondutores devem ser projetados para suportar a tensão de saída quando estiverem na fase de bloqueio Esse comportamento pode ser analisado por meio da forma de onda da tensão sobre o diodo na respectiva figura RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Segue abaixo o circuito montado no Proteus RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADES PRÁTICAS 3 ACIONAMENTO ANALÓGICO DE CHAVES ESTÁTICAS MOSFETS A TRANSISTORES Desenvolva um relatório das aulas práticas de acionamento analógico de chaves estáticas Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si O transistor MOSFET é um dos componentes fundamentais em conversores chaveados Devido à sua necessidade de acionamento adequado é essencial o uso de um circuito de comando especialmente quando o controle é realizado por microcontroladores MCUs ou processadores digitais de sinais DSPs os quais possuem limitações em termos de corrente e tensão de saída Os circuitos de comando para MOSFETs podem ser classificados como isolados ou não isolados dependendo das características da aplicação Quando o terminal source do MOSFET compartilha o mesmo potencial de terra do conversor e a potência do sistema não ultrapassa 200 W um circuito de comando não isolado pode ser utilizado Figura 1a Por outro lado em aplicações onde o terminal source opera com um referencial diferente do terra Figura 1b ou em sistemas com potência superior é necessário o uso de isolação no circuito de comando para garantir a segurança e o correto funcionamento do dispositivo RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA O acionamento de um MOSFET é realizado por meio da aplicação de tensão ou seja para ativálo é necessário aplicar uma tensão positiva superior ou inferior à tensão de limiar threshold entre os terminais gate e source A Figura 2a apresenta a estrutura essencial do circuito de acionamento para MOSFETs no qual as chaves S1S1S1 e S2S2S2 são representadas por transistores de sinal de alta velocidade responsáveis por controlar a comutação do dispositivo de forma eficiente No processo de acionamento do MOSFET duas capacitâncias desempenham um papel fundamental Capacitância gatesource CGS que influencia a tensão aplicada ao terminal gate Capacitância gatedreno CGD também conhecida como capacitância de Miller que impacta a variação da tensão no dreno A corrente necessária para elevar a tensão VGS de zero até VG é determinada pela soma das correntes exigidas para carregar essas capacitâncias RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Fases do Acionamento do MOSFET Na primeira fase enquanto o MOSFET está desligado ID 0 e VDS VDSmax a tensão VGS cresce gradualmente até atingir o limiar de condução VGSth Esse comportamento ocorre a partir do momento em que a chave S1 é ativada Quando isso acontece o MOSFET entra em condução permitindo a circulação da corrente de dreno ID que aumenta rapidamente à medida que VGS ultrapassa VGSth Após ID atingir seu valor máximo IDSmax a tensão VDS sofre uma queda abrupta resultando em uma alta taxa de variação de tensão dVdt no dreno Esse fenômeno gera uma corrente transitória entre gate e dreno por meio da capacitância CGD Tal corrente conhecida como corrente de Miller deve ser considerada no projeto do circuito de acionamento A queda de VDS cessa quando atinge seu valor mínimo definido por VDSmin Ron IDSmax A partir desse ponto qualquer aumento adicional em VGS já não afeta mais ID restando apenas o carregamento das capacitâncias CGS e CGD até atingir VG Cálculo da Corrente de Gate A corrente necessária para carregar CGS durante o tempo de subida tr pode ser expressa como IGS CGS VG tr Já a corrente necessária para carregar CGD é dada por IGD CGD VG VDSmax tr A corrente total de acionamento do MOSFET somando ambas as contribuições resulta em IG IGS IGD VG tr CGS CGD 1 VDSmax VG Alternativa para o Cálculo da Corrente de Gate RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Outra abordagem para determinar a corrente IG é baseada na carga total de gate QG que representa a carga necessária para comutação do MOSFET A corrente pode ser expressa como IG QGtot tr Em muitos casos os datasheets apresentam gráficos da carga total do gate facilitando esse cálculo e tornandoo mais preciso do que a abordagem baseada em capacitâncias No entanto devese lembrar que os valores de capacitância e carga variam conforme as condições de operação do circuito Assim para dimensionar corretamente um circuito de acionamento de MOSFET é essencial analisar o datasheet do componente e definir os parâmetros de carga do gate e das capacitâncias intrínsecas levando em conta as tensões VGS e VDS do circuito RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA O processo de bloqueio do MOSFET envolve conceitos semelhantes aos discutidos anteriormente mas difere por ser caracterizado pela descarga das capacitâncias internas do dispositivo A principal diferença na análise está no tempo envolvido alguns modelos de MOSFET apresentam tempos distintos de subida tr e descida tf para a tensão gatesource Dessa forma podemos definir correntes de gate separadas para o acionamento IGon e para o bloqueio IGoff do MOSFET conforme as expressões IGon QGtot tr IGoff QGtot tf Com os parâmetros anteriores definidos é necessário determinar o valor do resistor de gate externo para limitar a corrente de acionamento do MOSFET Para isso basta dividir a tensão máxima do gatesource pelos valores de corrente definidos anteriormente Além disso é importante considerar a resistência interna do circuito de comando e do próprio MOSFET levando às expressões RGon VG IGon Rinton RGoff VG IGoff Rintoff Alternativas para Implementação do Resistor de Gate A Figura 4 apresenta diferentes maneiras de introduzir o resistor de gate no circuito Figura 4a Aplicável quando os tempos de subida e descida são semelhantes tornando RGon e RGoff iguais Figura 4b Utilizada quando há diferenças significativas entre os tempos de acionamento e desligamento exigindo resistências distintas Figura 4c Apresenta uma variação da configuração da Figura 4b onde um diodo adicional reduz o tempo de desligamento do MOSFET melhorando a resposta do circuito Cálculo da Potência Dissipada no Resistor de Gate A potência dissipada no resistor de gate ocorre apenas durante os intervalos de comutação do MOSFET Essa dissipação é proporcional à resistência e à frequência do circuito Assim podemos expressar RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA PRGon 12 QGtot VG fs RGon Rinton RGon PRGoff 12 QGtot VG fs RGoff Rintoff RGoff Se o circuito utilizar um único resistor para acionamento e bloqueio como na Figura 4a a dissipação total será dada por PRG 12 QGtot VG fs RG Rinton RG RG Rintoff RG RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Circuito montado no Proteus e plotado as curvas de parametrização RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADES PRÁTICAS 4 ANALISANDO O CICLO DE TRABALHO COM OSCILOSCÓPIOS Desenvolva um relatório das aulas práticas de ciclo de trabalho com osciloscópios Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si Este relatório apresenta a análise do ciclo de trabalho utilizando osciloscópios O objetivo da prática é compreender como medir e interpretar sinais variáveis no tempo observando sua relação com o acionamento de dispositivos eletrônicos O circuito montado para a análise do ciclo de trabalho envolveu um sinal PWM Pulse Width Modulation gerado por um microcontrolador e aplicado a um transistor MOSFET O osciloscópio foi utilizado para medir o sinal e determinar seu ciclo de trabalho Diagrama do Circuito Inserir imagem do diagrama do circuito aqui Para o controle do ciclo de trabalho foi implementado um algoritmo no microcontrolador que gera sinais PWM com diferentes razões cíclicas O código abaixo exemplifica o controle via Arduino int pwmPin 9 void setup pinModepwmPin OUTPUT void loop analogWritepwmPin 128 Aproximadamente 50 do ciclo de trabalho delay1000 analogWritepwmPin 64 Aproximadamente 25 do ciclo de trabalho delay1000 analogWritepwmPin 192 Aproximadamente 75 do ciclo de trabalho delay1000 O ciclo de trabalho δ é definido como a razão entre o tempo em que o sinal permanece em nível alto τ e o período total da onda T δ τ T 100 Para um PWM de 1 kHz Se τ 05 ms e T 1 ms então δ 50 Se τ 075 ms então δ 75 Se τ 025 ms então δ 25 Durante a prática foi possível observar O efeito da variação do ciclo de trabalho na forma de onda visualizada no RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA osciloscópio A confirmação dos valores medidos com os valores programados no microcontrolador A influência da mudança do ciclo de trabalho na tensão média aplicada à carga A resposta do circuito a diferentes frequências e razões cíclicas Fotos do Experimento Inserir imagens da montagem do circuito capturas de tela do osciloscópio e medições realizadas A prática permitiu entender como medir e interpretar sinais PWM utilizando um osciloscópio A variação do ciclo de trabalho influencia diretamente a potência entregue à carga sendo um método eficiente para controle de dispositivos eletrônicos A utilização do osciloscópio se mostrou essencial para a verificação precisa dos tempos de comutação facilitando a análise do comportamento dinâmico do circuito RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADES PRÁTICAS 5 ACDC RETIFICAÇÃO EM PONTE COMPLETA Desenvolva um relatório das aulas práticas de retificação em ponte completa Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si Nesta atividade prática estudamos o processo de retificação em ponte completa um dos métodos mais eficientes para converter corrente alternada AC em corrente contínua DC O experimento consistiu na montagem de um circuito retificador de onda completa utilizando um transformador uma ponte de diodos e um resistor de carga A análise foi realizada por meio de um osciloscópio digital para observar o comportamento da tensão antes e depois da retificação Compreender o funcionamento do circuito de retificação em ponte completa Montar o circuito físico e analisar suas características Utilizar ferramentas de medição para verificar os resultados da retificação Comparar valores teóricos e práticos obtidos Transformador de 126V para 12V 4 Diodos retificadores 1N4007 Resistor de carga de 10kΩ Fonte de alimentação senoidal V3 Osciloscópio digital Protoboard e fios de conexão O circuito foi montado conforme o diagrama apresentado na imagem abaixo Inserir a imagem do circuito A tensão eficaz RMS secundária do transformador é dada por RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA VRMS 12V A tensão de pico correspondente é calculada como Vpico VRMS 2 Vpico 12V 1414 1697V Cada diodo 1N4007 apresenta uma queda de tensão de aproximadamente 07V quando em condução Como a ponte retificadora possui dois diodos em série em cada meio ciclo a tensão de saída após a retificação será VDC Vpico 2 Vf VDC 1697V 2 07V 1557V A corrente na carga pode ser determinada pela Lei de Ohm I VDC R I 1557V 10kΩ 156mA Funcionamento do Circuito Transformador TR3 Reduz a tensão AC de 126V para 12V Ponte Retificadora D4 D5 D6 D7 Converte a corrente alternada em pulsos de corrente contínua Resistor de Carga R3 Mantém um fluxo de corrente estável Osciloscópio Digital Exibe a forma de onda antes e depois da retificação Configuração Inicial Conectar a fonte de tensão AC ao primário do transformador Montar a ponte de diodos no circuito conforme o diagrama Ligar o resistor de carga ao circuito RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA Medições A experiência permitiu a verificação prática da retificação em ponte completa Observamos que a saída do circuito apresentou uma tensão pulsante contínua com ondulações coerente com os resultados esperados A montagem correta do circuito e a utilização do osciloscópio foram fundamentais para a compreensão do comportamento dos componentes A partir dos cálculos realizados pudemos verificar que a tensão final está de acordo com as expectativas teóricas considerando as perdas nos diodos RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA ATIVIDADES PRÁTICAS 6 DCAC A INVERSÃO DA TENSÃO CONTÍNUA PARA ALTERNADA Desenvolva um relatório das aulas práticas da inversão da tensão contínua para alternada Nessa aula deverá ser apresentada a montagem do circuito criação do algoritmo cálculos e funcionamento dos componentes Lembrese de colocar o diagrama do circuito cálculos envolvidos o algoritmo desenvolvido e fotos da prática em si Este relatório tem como objetivo documentar a aula prática referente à inversão da tensão contínua DC para alternada AC O estudo envolve a montagem do circuito desenvolvimento do algoritmo cálculos pertinentes e análise do funcionamento dos componentes Fonte de alimentação DC 12V Transistores MOSFET IRF630 Transistores NPN 2N2222 Resistores 680Ω 12kΩ Capacitores 22µF Protoboard e fios de conexão Multímetro Osciloscópio A montagem seguiu o diagrama do circuito apresentado abaixo RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS ENSINO DIGITAL RELATÓRIO DATA O circuito consiste em um oscilador que alterna a comutação dos MOSFETs convertendo a tensão DC em um sinal AC de saída Os transistores NPN são usados para controlar os MOSFETs permitindo a oscilação necessária Para o controle da inversão foi utilizado um circuito oscilador astável baseado na interação dos componentes O algoritmo pode ser descrito da seguinte maneira 1 O circuito oscilador gera pulsos alternados nos transistores 2N2222 2 Os pulsos são passados aos MOSFETs IRF630 que alternam a corrente através da carga 3 A corrente alternada gerada na saída é medida e analisada Os principais cálculos foram realizados para determinar a frequência de oscilação e a potência de saída do circuito Utilizando a fórmula para um oscilador astável f 1 138 R2 2R4 C1 Onde R2 R4 12kΩ C1 C2 22µF A frequência de oscilação esperada foi calculada e comparada com os valores medidos no osciloscópio A inversão de tensão foi observada na saída do circuito A frequência medida apresentou um valor próximo ao esperado O circuito funcionou conforme previsto com uma tensão de saída alternada obtida a partir da fonte DC