Teste de Verificacao de Aprendizagem Sistemas Analogicos - Automação Industrial

Coordenadoria do Curso Técnico em Automação Industrial Concomitante ao Ensino Médio TPMAI15 Sistemas Analógicos 60h 72ha Professor Especialista Bene Régis Figueiredo Turma 20231TPMAI3N APROVEITAMENTO O aprendizado profissional requer responsabilidade comprometimento e integridade Quem finge que aprende engana a si mesmo Teste de Verificação de Aprendizagem 02 Instrumento de Avaliação Teórico Nome LEIA PRIMEIRAMENTE AS INSTRUÇÕES E A TAREFA DIRIGIDA Esta Tarefa Dirigida tem 7 questões e uma pontuação máxima de 100 pontos Peso 30 Esta Tarefa Dirigida deverá ser respondida individualmente A interpretação do texto é integrante do processo de verificação de aprendizagem As respostas às questões podem ser digitadas ou respondidas à caneta lápis manuscrito desde que digitalizadas de forma a ficarem perfeitamente legíveis Todas as respostas das questões propostas devem ser justificadas Os memoriais de cálculo devem estar organizados e conter todos os critérios de projeto os cálculos e resultados intermediários necessários para obtenção dos resultados Caso utilize alguma ferramenta online ou programa aplicativo instalado no computador de seu uso ou smartfone na solução das questões propostas elas deverão ser listadas e PrintScr da tela com o memorial de cálculo solução proposta anexado ao arquivo postado Legenda Atividade não cumprida Atividade cumprida completamente ⅔ ½ ⅓ Atividade cumprida parcialmente proporcional ao descrito Data de liberação da tarefa 0706 quartafeira a partir das 20h20min Data de entrega da tarefa 1006 sábado até às 22h A entrega será em meio digital arquivo no formato PDF ou no formato de imagem deverá ser postada EXCLUSIVAMENTE no Ambiente Virtual de Aprendizagem Moodle Cada questão proposta nesta Tarefa Dirigida deverá ser postada em arquivo específico nomeado conforme descrito a seguir questaoXXtva2nomedoalunocompleto o Exemplo questao01tva2EnebSigerOderieugifpdf O professor responsável pelo componente curricular se reserva ao direito de NÃO receber e tampouco corrigir a Tarefa Dirigida encaminhada via outro meio digital e informal ou fora do padrão solicitado Boa Tarefa Dirigida Orientações Para cada questão finalizada deste instrumento de avaliação poste imediatamente se possível para evitar problemas de acesso ao ambiente próximo ao horário de encerramento da tarefa ou postagem de um volume maior de arquivos A Tarefa está configurada no Ambiente Virtual de Aprendizagem Moodle para receber mais de um 1 arquivo limitado a vinte 20 e permite exclusão e repostagem de arquivos até o prazo limite dia e horário 2 1ª Questão 16 pontos a No circuito da Figura 1 considere vS 24 V R1 300 Ω R2 200 Ω R3 400 Ω Encontre iS para uma corrente do diodo de 20 mA b Se iS 15 mA encontre vS para uma queda de tensão 4 V através do diodo c Se iS 10mA encontre vS de modo que a tensão e a corrente no diodo sejam ambos iguais a zero d Encontre vS e iS para uma corrente de 30 mA através da resistência de 200 Ω e uma corrente de 20 mA através da resistência de 300 Ω A solução é única Figura 1 Diodo Ideal 3 2ª Questão 12 pontos As figuras abaixo mostram circuitos com diodos simulados no NI MultisimTM1 Examine as indicações de tensão mostradas em cada voltímetro2 Com base nessas leituras de tensão analise o circuito e determine se o diodo está funcionando corretamente se está aberto ou se está em curto circuito A sua resposta deve ser justificada tecnicamente Assumir que os diodos sejam ideais a b c d Figura 2 1 O Multisim é um ambiente de simulação SPICE padrão da indústria e software de projeto de circuitos para o ensino e pesquisa de eletrônica digital analógica e de potência 2 Instrumento que mede a voltagem entre dois pontos de um circuito elétrico 4 3ª Questão 12 pontos Figura 3 Diodo Zener 1N4744A a Se o diodo Zener for desconectado na Figura 3 qual é a tensão na carga b Qual é a resistência mínima da carga que pode ser utilizada na Figura 3 sem que o regulador Zener saia de regulação c Suponha que a tensão de alimentação da Figura 3 varia de 24 V para 40 V Qual será a corrente máxima no Zener d Suponha que a tensão de alimentação da Figura 3 diminua de 24 V para 0 V Em algum ponto o diodo Zener sairá de regulação Calcule a tensão da fonte onde a regulação será perdida e Na Figura 3 a tensão não regulada na saída da fonte de alimentação pode variar de 20 V a 26 V e a resistência da carga pode variar de 500 Ω a 15 kΩ O regulador Zener sairá de regulação sob estas condições f Na Figura 3 qual é a tensão na carga para cada uma das seguintes condições i Diodo Zener em curto ii Diodo Zener aberto iii Resistor em série aberto iv Resistor da carga em curto 5 4ª Questão 12 pontos Uma das aplicações para o diodo Zener é servir como regulador de tensão proporcionando tensões estáveis para uso em fontes de alimentação voltímetros e outros instrumentos O circuito da Figura 4 é implementado com o uso de diodos Zener e a tensão aplicada na entrada do circuito é senoidal cujos valores máximos positivo e negativo variam entre 20 V e 20 V Após passar pelos diodos Zener a tensão na saída foi limitada e varia entre 91 Vpositivo até 51 Vnegativo conforme ilustrada a Figura 4 Figura 4 Em face do exposto admitindose que todos os diodos são ideais o circuito com diodo Zener entre os pontos X e Y no espaço marcado com o ponto de interrogação que deve ser inserido nessa posição é a b c d e 6 5ª Questão 16 pontos No circuito da Figura 5 encontre o valor para o qual devemos alterar a resistência de 20 kΩ se quisermos que D1 conduza uma corrente 025 mA Figura 5 diodo ideal 6ª Questão 16 pontos O circuito da Figura 6 possui três entradas vw vx e vy e uma saída vz Expresse a saída em função das entradas Figura 6 7 7ª Questão 16 pontos A Figura 7 mostra um circuito ponte com os nós identificados Determine v34 v23 v5 e io Figura 7 1a Considerando o diodo como ideal chave fechada pl noé A i1i2iD1 Considerando i1 Vs VA R3 i2 VA R2 Substituindo Vs VA R1 VA R2 iD1 24 VA 300 VA 200 002 008 VA 300 VA 200 002 008 002 VA 200 VA 300 006 3VA 2VA 600 5VA 36 VA 36 5 VA 72 V pl noé B iD1 is i3 Considerando i3 VB R3 Substituindo iD1 is VB R3 002 is VB 400 is VB 400 002 Como a tensão em A tensão em B VB VA VB 72 is 72 400 002 is 0018 002 is 0002 A is 2 mA b Transformando a fonte de corrente em fonte de tensão VS VR1 VR2 0 VS i1R1 i1 i2R2 VS i1R1 R2 i2R2 VS i1300 200 i2200 VS i1500 i2200 VS VR1 VD1 V3 Vis VS i1R1 4 R3i2 R30015 VS 4 i1R3 i2 0015R3 VS 4 i1300 i2 0015400 VS i1300 i2400 10 i1500 i2200 VS i1300 i2400 VS 10 i1 VS i2200 500 i1 VS 04Vs 10 200 500 i1 VS 844 VS 200 500 i1 VS 844 VS 200 500 i1 1311 VS 200 500 Substituindo i1 e i2 VS 1311 VS 200 500 300 04VS 10 440 400 10 VS 3955 VS 120 1644 VS 1011 10 Isolando VS VS 1 3955 1644 10 120 1011 VS 455 122011 VS 6710044 1525 V c VA R3 is VA 400 001 VA 4V VS VR1 VR2 VS R1 i1 R2 i1 VS 300 004 200 004 VS 20V Podemos escrever VR2 de 2 formas VR2 R2 i1 ou VR2 VR1 VA VR2 R1 i1 4 a igualdade entre as equações R2 i1 R1 i1 4 i1R1 R2 4 i1 300 200 4 i1 4100 004 A d i2 30 mA i1 20 mA VS VR1 VR2 R1 i1 R2 i2 VS 300 002 200 003 VS 6 6 VS 12V pl nó A i1 i2 iD1 iD1 i1 i2 iD1 002 003 iD1 001 diodo não é ideal Se considerarmos como ideal iD1 0 iS i3 A solução não é única depende de i3 pl nó B iD1 i3 iS iS i3 iD1 iS i3 005 iS 001 i3 2 a está funcionando corretamente como chave aberta pois se houvesse corrente na segunda parte da malha estaria no sentido antir horário Com a presença do diodo na posição inversa da corrente ele barra totalmente a mesma cortando o fluxo de corrente b não está funcionando corretamente pois o diodo está agindo como chave aberta ou seja barrando a corrente mesmo estando posicionado diretamente em relação ao fluxo de corrente c não está funcionando corretamente pois está agindo como curto circuito mesmo posicionado inversamente ao sentido de fluxo de corrente fonte está inversa positivo no terra d está funcionando corretamente como circuito aberto impedindo o fluxo de corrente consumindo toda a tensão liberada pela fonte 3 a Se o diodo zener está desconectado divisor de tensão entre Rs e RL VL VF RLRL RS 24 15K15K470 24 15001970 1827V b O valor mínimo é VL VD VF RLRL RS VD VF RL VD RL RS RL VF VD VDRS RL VDRSVF VD 154702415 70509 78333 Ω c pela lei das nós iRS iZ iRL sendo iRS VRSRS VF V2RS 4015RS 25RS iRL V2RL 25470 iZ 151500 iZ 25470 1100 004319 iZ 4319 mA d VL VD VF RLRL Rs VD VF VD RL RSRL VF 151500 4701500 1500 470100 VF 1970100 197V pl VF 197V o diodo zener perde a regulação e RS pl máx corrente em mínima tensão i máx 15500 003 A RS 2015003 5003 16667 Ω p essa configuração com RS 470 Ω o diodo zener saíra de regulação 1 i VL0 diodo zener como curto circuito ii VL1827V diodo zener aberto é o mesmo que desligado iii VL0 não chega corrente iv VL0 saída um curto não tem diferença de potencial 4 letra e 5 Na malha 1 15 i1 10K30K 0 i1 1540K 0375 mA pl nó A i2 iD1 i1 i2 025 m 0375m i2 0625 mA Na malha 2 15 i2 15KR 15 0625103 15kR R 150625103 15K R 24K 15K R 9KΩ 6 V2 100k20k Uy V2 5 Uy V1 1 60k20k Ux V1 4 Ux Uz 1 60k20k 20k4 V120k V220k Uw20k Uz 1 3 14 4Ux 5Uy Uw Uz 4Ux 5Uy Uw 7 V23 6V V34 i 2 10k Re 2 10k 30k 10k 30k 2 30000k40k 27500 Req 15k ohm V14 i 2 10k i 1 30k Pelas malhas 6V i1 30k 10k right arrow i1 640k 015 mA 6V i2 10k 30k right arrow i2 640k 015 mA V34 i 2 10k V34 015 m 10k V34 15V V14 015 m 10k 015 m 30k 15 45 V14 3V circuito correspondente Em A VA 0V Em B VB 3V Pela regra não pode ter corrente na entrada therefore ia 0A Em C iB iC 0 right arrow iB iC VC VB 3V Em D i0 iB iD iB 310k 03 mA V5 iB 30k 03 m 30k V5 9V V0 VC iB 30k 3 03 m 30k 3 9 12V id Vo30k 1230k 04 mA i0 iB iD 03 m 04 m i0 07 mA